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回顧寧波北侖壓鑄模具的早期技術狀態

時間:2021-05-17   訪問量:41

中國汽車工業的迅速發展促進了壓鑄行業的發展。寧波北侖享有“中國壓鑄模具之鄉”的美譽,產品除供應國內大眾、一汽、長安、奇瑞、吉利、長城、春蘭、美的等企業外,還為奔馳、大眾、奧迪、西門子、福特、通用、馬自達等世界知名企業供應模具,壓鑄模具的設計制造水平、生產能力和制造企業密集程度均處于國內領先地位。

2007年,北侖模具產值已達到28億元,出口3億元,壓鑄件銷售額為26億元,出口4.2億元。

1、北侖壓鑄模具在全國的地位

北侖模具工業從20世紀60年代開始起步,20世紀90年代發展迅速,以壓鑄模具為主,經過20多年的發展,形成了一批特色鮮明的優勢企業,建成了7家市級高新技術企業、2家模具行業省級企業工程技術中心。模具產值在1000萬元以上的壓鑄模具企業有34家。

1.1 骨干壓鑄模具企業

自2006年1月1日至2008年12月31日,國家對230家重點模具企業生產銷售的模具產品實行先按規定征收增值稅,后按實際繳納增值稅額退還50%的辦法,退還的稅款專項用于企業的技術改造、環境保護、節能降耗和模具產品的研究開發。在浙江省的70家中,寧波占50家,北侖有15家(14家以壓鑄模具為主)。

1.2 北侖壓鑄產業鏈

由于模具設計制造過程中與上游模具材料供應、熱處理、鍛件供應、模具標準件以及下游模具加工的零件/產品(塑料件、壓鑄件等)關聯密切,眾多的模具企業是模具與產品兼有,因此將模具產業鏈劃分為“上游配套企業”、“模具設計制造企業”、“下游延伸企業”3部分。

1.2.1 上游配套企業

與模具設計制造相關的模具材料供應、熱處理、鍛件供應及其他配套企業,數量為150多家,從業人員5 000多人。

1.2.2 模具設計制造企業 

直接從事模具以及模具零件加工的企業北侖共有模具企業1 372家,從業人員1.6萬余人。

(1)模具企業按照地域分布統計

北侖模具企業地域分布大約70%集中在大碶,其次是霞浦占11.37%?!暗赜蚣小笔潜眮瞿>咂髽I的一個特點。

(2)按照企業登記注冊的性質分類

北侖模具企業按照企業類型統計,372家模具企業中,內資企業占96%?!懊駹I企業唱主角”是北侖模具企業的又一個特點。

(3)按照模具類型分類

北侖模具類型以壓鑄模具和塑膠模具為主,有的企業兩者兼有,壓鑄模占75%~80%,塑膠模具占15%~20%,其他模具占5%~8%。

北侖壓鑄模具壓鑄鋁

1.2.3 下游延伸企業

與模具類型相適應,下游延伸企業主要以壓鑄件、塑料件、橡膠零件、沖壓件為主。在北侖以壓鑄件生產zui為集中的北侖大碶為例,其壓鑄件制造業是從模具制造業的基礎上發展起來的,大碶共有壓鑄件生產企業60多家,各類壓鑄機400多臺,規格從1 250 kN到25 000 kN。北侖下游延伸企業有150多家。

1.3 北侖壓鑄模具產值占全國的份量

按照國家標準,模具分為十大類,我國以沖壓模具、塑料模具為主。隨著近年來汽車和摩托車工業等的發展,塑料模具、壓鑄模具所占的份額逐年加大。據中國模具協會統計,2001年我國模具產品結構中沖壓模具約占50%,塑料模具約占34%,壓鑄模具約占6%,其他各類模具約占10%;隨著摩托車、汽車及家電工業迅速發展,壓鑄行業發展迅猛,壓鑄模具產值產量增,2003年的統計顯示,壓鑄模具在產量和數量上僅次于沖模和塑料模,已占各類模具總產量的8%左右;隨著汽車工業成為我國的支柱行業之一以及產品輕量化、綠色化、節能化的發展趨勢,有色金屬壓鑄件及模具的產量大幅增長,根據2006年對全國壓鑄廠的抽樣統計,我國壓鑄模具產值已占模具工業總產值的10%。

全國壓鑄模具總產值的1/4來源于北侖壓鑄模具企業,從而也突顯出北侖模具行業在全國的重要地位。

2 北侖壓鑄模具技術現狀

目前北侖骨干模具企業在設計、制造過程中應用了CAD/CAM技術,部分還輔以CAE進行成形模擬分析。在加工過程中優質耐熱鋼H13已成為主要選用鋼種,真空淬火、淬硬后精加工、在合模機上裝配調試、在三座標測量儀上檢測已成為通用關鍵工序和手段。在企業技術人員方面,有高級工程師500余名,部分企業還引進德國、日本、韓國的外籍專家指導模具設計和生產。同時,北侖的熱處理、模鍛加工等配套行業也得到了一定的發展。

2.1 設計技術

模具CAD/CAE/CAM是改造傳統模具設計制造方式的關鍵技術,使工程技術人員借助于計算機對產品性能、模具結構、成形工藝、數控加工進行設計和優化能顯著縮短模具設計與制造周期、降低生產成本和提高產品質量。

北侖多數企業在模具制造過程中已經廣泛應用CAD/CAM技術,并且已經從二維設計逐步過渡到三維設計階段,三維造型設計和CNC機床相結合的一體化制造技術逐步得到推廣,模具制造過程數字化程度較高。規模以上模具制造企業均已建立專職模具二維三維設計部門,購買了UG、Pro/E、Cimatron、AutoCAD等正版軟件,自主設計能力較強。

但目前北侖的三維CAD/CAM應用只局限在通用商品軟件的功能上,還沒有根據自己產品的特點以及設計經驗、標準經過二次開發轉化成為專用的模具CAD軟件。一些企業已經意識到專用CAD軟件的重要性,根據自身產品特點和設計規范,制定了二次開發的計劃。當時實力較強的主要壓鑄模具企業已經開始應用CAE技術對壓鑄工藝、模具結構進行優化,已有10多家壓鑄模具企業購入了壓鑄CAE軟件,如華鑄CAE Inte-CAST(中國)、ADSTEFAN(日本)、Magma(德國)、JS-CAST(日本)、AnyCasting(韓國)等。

2.2 制造技術

當時,北侖壓鑄模具產業裝備改善明顯,全區約有258家模具企業新購進高速加工中心、慢走絲線切割機床、真空淬火爐和三座標測量機,提升了加工質量,縮短了制模周期。

北侖區模具制造企業擁有具備國際或國內先進水平的各類模具加工中心600多臺,從日本、美國、德國、意大利等國引進的數控高速銑、石墨機、電火花機床、深孔鉆床、三座標測量機、合模試模機、電子萬能試驗臺、高速化學分析儀、金相顯微鏡、顯微硬度計、維氏硬度計、等離子火花放電燒結爐等世界先進水平的精密加工機床和測量儀器近100臺(套),300萬元以上的五軸加工中心也引進了3臺。除傳統的機械加工方法外,基于計算機技術、信息技術及CAD技術的先進制造方法也越來越多地被引入到模具加工領域。

北侖壓鑄模具

2.3 模具材料及熱處理技術

北侖模具業已逐步形成協作化程度較高的產業集群。全區現有模具配套企業150多家,主要涉及測繪設計、材料供應、模架、鍛件加工和熱處理等。繼江西科學院在北侖大碶開辦寧波分院熱處理中心,2003年瑞典一勝百公司也落戶北侖,專業提供模具材料和熱處理服務。由此北侖大碶壓鑄產業的加工配套企業和制造業相結合,形成了較完善的社會化協作體系,其中配套企業為壓鑄產業所提供的機械設備、熱處理、鍛件加工、測特種鑄造及有色合金等能就地完成,節約了企業成本,提高了生產效率。

當時,北侖模具企業所用模具材料供應情況,可分為兩類:

①進口材料,特點為質量穩定、組織均勻、價格高。主要供應商有瑞典的一勝百、德國和日本大同等;

②國產材料,主要以撫順特鋼、上鋼五廠為代表,以壓鑄模常用的H13鋼為例,撫順特鋼模塊產量的80%~90%在北侖市場銷售,大冶鋼廠的材料也占有一定份量。

國外材料價格是國產材料的2~4倍,模具材料的選用一般由客戶指定。壓鑄模具主要材料牌號為H13鋼。在模具材料熱處理方面,一般情況是購買國外模具材料,由材料供應商進行粗加工之后的熱處理。

國產材料一般由大碶熱處理廠等進行熱處理,由于國內材料在性能穩定性、組織均勻性方面與國外材料有差距,在模具出現問題時,材料供應商與熱處理廠商的糾紛時有發生。如何提高國產模具材料質量與熱處理的水平,是北侖、也是我國模具產業壯大發展的一個瓶頸問題。以壓鑄模具常用的國產H13鋼為例,如能建立北侖模具企業、熱處理廠商、鋼廠等進行商談的平臺,針對北侖壓鑄模具的具體需求,進行熱處理工藝攻關,對提高北侖壓鑄模具質量意義重大。

2.4 管理技術

當時除少數企業采用流程,北侖絕大部分模具企業采用“包模制”。如有的企業在銷售人員接到模具訂單后,一律按照銷售價的20%計算工時,將一副模具的全部工時承包給當家師傅,當家師傅帶領2~4人,負責模具的設計、零件加工工藝、模具裝配和試模,材料采購由經營者本人負責,銷售人員只負責接單。部分上規模且具有一定生產量的模具企業在生產過程中,工序流轉過程中設置臺帳,工藝流程通過檢驗后進行記錄,從而對模具零件加工的進程進行跟蹤與生產調度。

當時對于小批量、多品種、單件生產的模具企業,信息化管理還存在種種困難,應用面還較窄。一方面是很多模具企業未認識到信息化管理技術在模具行業中所能發揮的作用;另一方面模具管理軟件涉及到各模具企業的生產習慣、管理模式、管理過程設置是否齊全、基礎工作是否健全、是否有各方面的統計數據資料、還要看企業對模具發展規模的需求等。北侖骨干模具企業已經意識到提高管理水平的重要性。部分企業已經購買了模具生產管理軟件,但實施的深度、應用的水平還有待提高。

2.5 標準化技術

為了降低模具成本和縮短模具制造周期,模具標準化是必然的發展方向。由于沖壓模具、塑料模具量大、發展得早,模具標準化程度較高,達到35%~40%,一些專業模具廠達到50%以上,而壓鑄模具的標準化程度比沖壓模具、塑料模具低。北侖以壓鑄模具和塑料模具為主,塑料模具標準化程度高于壓鑄模具,達到40%左右,塑料模具標準化程度zui高的企業為專業生產制筆模具的貝發模具部,達到80%~85%。在壓鑄模具標準化方面,主要是中小型壓鑄模的標準模架和標準部件(包括:模板、推桿、導柱、導套、澆口套等),大型壓鑄模具的標準化甚微。北侖規模以上壓鑄模具生產企業標準化的程度較高,但也只達到30%,個體小廠標準化率更低。北侖壓鑄模具技術在國內領先且集聚度高、配套比較全面,建立區域的壓鑄行業標準,進而成為國家標準,將對北侖的壓鑄模具整體提升有重大意義。

3 小結

壓鑄生產,一方面由于有色金屬資源的可循環性和少無切削工藝的先進性,與其他鑄造工藝相比,對環境影響較小,符合循環經濟和清潔生產的要求;

另一方面,世界的壓鑄中心向中國轉移,產品輕量化、節能化、綠色化的發展趨勢將大大促進壓鑄模具、壓鑄工藝和設備的發展。隨著模具技術服務中心的成立,為北侖區模具企業提供信息咨詢、模具設計、技術研發、公共檢測、模具加工協作、模具標準化制訂、企業管理與技術培訓等服務,北侖壓鑄業必將進入新的持續穩健發展階段。

北侖壓鑄模具

以上資料來自期刊庫,更多壓鑄模具請關注奮達模具。


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