"十五"期間,中國(guó)鑄造?場(chǎng)呈現(xiàn)良好趨勢(shì),2005年全國(guó)鑄件總量達(dá)到1800萬噸左右。其中,球墨鑄件在總產(chǎn)量中的比重提高到20%～25%,即320萬～400萬噸；隨著轎車產(chǎn)量的增加,有色鑄造件產(chǎn)量接近200萬噸；今后國(guó)際?場(chǎng)需求也將保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),全球?qū)χ袊?guó)鑄件的年需求量約為4000萬噸左右,其中球墨鑄鐵和有色合金鑄件需求量增長(zhǎng)迅速,鑄造模具產(chǎn)值將超過百億元人民幣。

　　一、國(guó)內(nèi)外鑄造模具企業(yè)比較

　　全國(guó)鑄造模具生產(chǎn)企業(yè),大體可以分成以下幾類:第一類為鑄造模具專業(yè)廠（包括合資和獨(dú)資企業(yè)）,這些企業(yè)設(shè)備先進(jìn),技術(shù)優(yōu)良,是鑄造模具行業(yè)的主力；第二類是鑄造專業(yè)廠的模具車間；第三類是近年來發(fā)展迅速的私營(yíng)和民營(yíng)模具廠,這類企業(yè)規(guī)模不大,數(shù)量眾多,各有分工,協(xié)同作戰(zhàn),分布在江浙、廣東一帶,其中有些廠已經(jīng)具備了一定的實(shí)力；第四類是兼做鑄造模具的其他一些模具廠。總之,鑄造模具生產(chǎn)企業(yè)呈多元化,并向高水平發(fā)展,這也是中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的必然趨勢(shì)。

　　國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的模具廠大體分為獨(dú)立的模具廠和隸屬于一些大的集團(tuán)公司的模具廠,一般規(guī)模都不大,但專業(yè)化程度高,技術(shù)水平高,生產(chǎn)效率極高。

　　國(guó)外模具企業(yè)一般不超過100人,多數(shù)在50人以下。在人員結(jié)構(gòu)上,設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、營(yíng)銷人員超過30%,管理人員在5%以下。年人均產(chǎn)值超過100萬元人民幣,最高能達(dá)到200多萬元人民幣。國(guó)內(nèi)模具企業(yè)中一些私營(yíng)、合資企業(yè)人員結(jié)構(gòu)和國(guó)外差不多,但一些國(guó)企的人員結(jié)構(gòu)還不盡合理,在年人均產(chǎn)值上差距還很大,多數(shù)在10萬～20萬元人民幣,少數(shù)能達(dá)到40萬元人民幣。

　　國(guó)外模具企業(yè)對(duì)人員素質(zhì)要求較高,技術(shù)人員一專多能,一般能獨(dú)立完成從工藝到工裝的設(shè)計(jì)；操作人員具備多種操作技能；營(yíng)銷人員對(duì)模具的了解和掌握很深。國(guó)內(nèi)模具企業(yè)分工較細(xì),缺乏綜合素質(zhì)較高的人員。

　　國(guó)外模具企業(yè)CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛,逆向工程、快速原型制造鑄造模具使用也比較多。國(guó)內(nèi)模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國(guó)外差距已經(jīng)不大,有些已經(jīng)達(dá)到國(guó)外水平,但一些中小型模具企業(yè)與國(guó)外的差距還是很大。不過在模具材料方面,隨著國(guó)外技術(shù)的引進(jìn)和中國(guó)自身研發(fā)能力的提高,差距在逐漸縮小。

　　在模具的價(jià)格和制造周期上,國(guó)外模具價(jià)格一般是國(guó)內(nèi)模具的5～10倍,制造周期是2～3倍（一般把模具的調(diào)試時(shí)間也算在制造周期之內(nèi)）,在這兩方面應(yīng)該說國(guó)內(nèi)模具企業(yè)還是具有一定競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的。

　　二、鑄造模具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

　　中國(guó)雖然是鑄造大國(guó),但遠(yuǎn)非鑄造強(qiáng)國(guó),中國(guó)鑄造工藝水平、鑄件質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等較之先進(jìn)國(guó)家還有很大差距。鑄造工藝方法以砂型鑄造為主,其中手工、半機(jī)械化造型仍占很大比例,但近年來中國(guó)壓鑄工業(yè)發(fā)展迅速,每年保持7%～10%的增長(zhǎng)速度。中國(guó)的汽車工業(yè)也正在成長(zhǎng)過程中,為了減輕汽車重量,轎車的鋁、鎂輕金屬用量將進(jìn)一步增長(zhǎng),這就對(duì)壓鑄件提出了更高的質(zhì)量要求。中國(guó)鑄造工藝裝備同先進(jìn)國(guó)家相比還有一定差距。20世紀(jì)90年代以前,鑄造模具的設(shè)計(jì)使用計(jì)算機(jī)的很少,制造也主要以普通萬能設(shè)備為主。進(jìn)入90年代,巨大的?場(chǎng)需求,特別是汽車、摩托車業(yè)的快速發(fā)展,極大地推進(jìn)了中國(guó)鑄造模具業(yè)的發(fā)展。同時(shí)隨著合資和獨(dú)資企業(yè)的介入,國(guó)外先進(jìn)的模具設(shè)備和制造技術(shù)的引進(jìn),促使國(guó)產(chǎn)鑄造模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平逐步提高,一些企業(yè)已經(jīng)具備設(shè)計(jì)和制造大型精密模具的能力,如一汽鑄造有限公司鑄造模具廠設(shè)計(jì)制造的一套3400t壓鑄機(jī)用的壓鑄模具,總重達(dá)33.5t,是目前國(guó)產(chǎn)壓鑄模中最大的模具。

　　20世紀(jì)90年代以來,鑄造模具業(yè)在設(shè)計(jì)和制造方面的主要變化有:

　　1、模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平提高,高新技術(shù)在模具的設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用,已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。CAD/CAM/CAE的應(yīng)用,顯示了用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性,CAD/CAM/CAE已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。CAD/CAM一體化技術(shù)已在鑄造模具業(yè)中廣泛使用,目前二維設(shè)計(jì)使用的軟件主要是AutoCAD,三維設(shè)計(jì)使用的軟件比較多,主要有Pro/E、UG、Cimatron等。

　　目前一汽鑄造模具廠的3D設(shè)計(jì)已達(dá)到95%以上,在三維設(shè)計(jì)后使用三維虛擬裝配檢測(cè)技術(shù)對(duì)裝配干涉進(jìn)行檢查,保證了模具設(shè)計(jì)質(zhì)量,確保了設(shè)計(jì)和工藝的合理性。三維數(shù)據(jù)經(jīng)過CAM軟件編輯,NC代碼直接傳輸?shù)綌?shù)控設(shè)備上進(jìn)行模具加工。數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用,保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量,大大提高了模具的準(zhǔn)確率和生產(chǎn)效率。CAE技術(shù)也在逐步運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中,運(yùn)用CAE技術(shù)模擬金屬的充填過程、分析冷卻過程、預(yù)測(cè)成形過程中可能發(fā)生的缺陷以及產(chǎn)品開發(fā)前期的凝固模擬,大大優(yōu)化了工藝設(shè)計(jì),縮短了試驗(yàn)時(shí)間。一汽鑄造有限公司鑄造模具廠在一些大型復(fù)雜模具,如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、變速箱殼體模具的設(shè)計(jì)中已經(jīng)開始應(yīng)用CAE技術(shù)對(duì)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬分析,工藝成品率得到極大提高。

　　2、銑削加工是型腔模具加工的重要手段。高速加工（HighSpeedMachining,簡(jiǎn)稱HSM）是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特徵的加工技術(shù),具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高（為普通銑削加工的5～10倍）及可加工硬材料（可達(dá)60HRC）等諸多優(yōu)點(diǎn),因而在模具加工中日益受到重視。高速加工技術(shù)引入模具工業(yè),提高了模具精度,大大縮短了模具制造時(shí)間。研究表明,對(duì)于一般復(fù)雜程度的模具,HSM加工時(shí)間可減少30%以上。

　　目前,模具企業(yè)為了縮短制模周期、提高?場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,采用高速切削加工技術(shù)越來越多。HSM一般主要用于大、中型模具加工,如汽車覆蓋件模具、壓鑄模、大型塑料模具等曲面加工,其曲面加工精度可達(dá)0.01mm。在生產(chǎn)中采用數(shù)控高速銑削技術(shù),可大大縮短制模時(shí)間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面,僅需略加拋光便可使用,節(jié)省了大量修磨、拋光時(shí)間。

　　增加數(shù)控高速銑床,是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。

　　3、電火花加工在鑄造模具制造中是不可缺少的工藝方法。電火花加工對(duì)于淬火后的深、小型腔的加工仍是有效的方案。日本沙迪克公司的直線電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)的數(shù)控電火花成型機(jī)床具有驅(qū)動(dòng)反應(yīng)快、傳動(dòng)及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。瑞士夏米爾公司的電火花成型機(jī)具有的P-E3自適應(yīng)控制系統(tǒng)、PCE能量控制系統(tǒng)及自動(dòng)編程專家系統(tǒng),在鑄造模具制造中有其不可替代的作用。

　　4、精密、復(fù)雜、大型模具的發(fā)展,對(duì)檢測(cè)設(shè)備的要求越來越高?，F(xiàn)在精密模具的精度已達(dá)2～3μm,鑄造模具的精度要求也達(dá)到10～20μm。目前國(guó)內(nèi)廠家使用較多的檢測(cè)設(shè)備有意大利、美國(guó)、德國(guó)等具有數(shù)字化掃描功能的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。如一汽鑄造有限公司鑄造模具設(shè)備廠擁有德國(guó)生產(chǎn)的1600mm×1200mm三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),具有數(shù)字化掃描功能,可以實(shí)現(xiàn)從測(cè)量實(shí)物到建立數(shù)學(xué)模型,輸出NC代碼,最終實(shí)現(xiàn)模具制造的全過程,成功地實(shí)現(xiàn)逆向工程技術(shù)在模具制造中的開發(fā)和應(yīng)用。這方面的設(shè)備還包括:英國(guó)雷尼紹公司的高速掃描儀（CYCLONSERIES2）,該掃描儀可實(shí)現(xiàn)激光測(cè)頭和接觸式測(cè)頭優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),激光掃描精度為0.05mm,接觸式測(cè)頭掃描精度達(dá)0.02mm。

　　利用逆向工程制作模具,具有制作周期短、精度高、一致性好及價(jià)格低等許多優(yōu)點(diǎn)。

　　5、快速原型制造鑄造模具已進(jìn)入實(shí)用階段,LOM、SLS等方法應(yīng)用的可靠性和技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。

　　6、模具毛坯快速制造技術(shù)。主要有干砂實(shí)型鑄造、負(fù)壓實(shí)型鑄造、樹脂砂實(shí)型鑄造等技術(shù)。

　　7、用戶要求模具交付期越來越短、模具價(jià)格越來越低。為了保證按期交貨,有效地管理和控制成本已成為模具企業(yè)生存和發(fā)展的主要因素。采用先進(jìn)的管理信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)集成化管理,對(duì)于模具企業(yè),特別是規(guī)模較大的模具企業(yè),已是一項(xiàng)極待解決的任務(wù)。如一汽鑄造模具廠基本上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理,從生產(chǎn)計(jì)劃、工藝制定,到質(zhì)檢、庫(kù)存、統(tǒng)計(jì)、核算等,普遍使了計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng),廠內(nèi)各部門可通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共享信息。

　　利用信息技術(shù)等高新技術(shù)改造模具企業(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)已成為必然。

　　三、鑄造模具用材料

　　鑄造模具用材料可分別選用木材、可加工塑料、鋁合金、鑄鐵、鋼材等。

　　木模目前仍廣泛應(yīng)用于手工造型或單件小批量生產(chǎn)中,但隨著環(huán)境保護(hù)要求和木材加工性能差的限制,取而代之的將是實(shí)型鑄造。實(shí)型鑄造以泡沫塑料板材為材料,裁減粘貼成模樣,然后澆注而成鑄件,該方法較之用木模,周期短、費(fèi)用低。

　　塑料模的應(yīng)用呈上升趨勢(shì),尤其是可加工塑料的應(yīng)用日益廣泛。

　　鋁合金模由于重量輕尺寸精度較高,因此應(yīng)用較廣泛。但近來應(yīng)用有減少趨勢(shì),部分已被塑料模和鑄鐵模所取代。