摘 要 引進國外消失模成套設(shè)備后，迅速實現(xiàn)發(fā)泡模具的國產(chǎn)化是擴大鑄造產(chǎn)量的關(guān)鍵之一。合力集團依托華中科技大學(xué)，在實施發(fā)泡模具國產(chǎn)化的進程中經(jīng)歷了三個階段。三年來共開發(fā)出多種箱體鑄件的發(fā)泡模具，不僅滿足了本集團的需求，還為國內(nèi)外其它企業(yè)配套生產(chǎn)箱體類鑄件，使消失模鑄造不斷發(fā)揮效益。
關(guān)鍵詞： 發(fā)泡模具 箱體鑄件 消失模鑄造
引言
箱體類鑄件是比較適合消失模鑄造(Lost Foam Casting)的一種類型。一般而言，箱體越復(fù)雜，消失模工藝越能發(fā)揮其優(yōu)勢。國外用LFC法生產(chǎn)箱體類鑄件的公司有美國GM 的Saturn（生產(chǎn)球鐵差動器殼體）和意大利FATA的Teksid（生產(chǎn)灰鐵曲軸箱體）。國內(nèi)用LFC生產(chǎn)箱體類零件的企業(yè)有：重慶南川通發(fā)特種鑄造廠（生產(chǎn)載重車齒輪箱體）；山西臨猗華恩公司（生產(chǎn)差速器殼）和山西左權(quán)龍泉冶金鑄造有限公司（生產(chǎn)變速箱殼體）。
1998年初，安徽合力叉車集團（簡稱合力集團）引進德國消失模白區(qū)制模技術(shù)，其產(chǎn)品對象主要是叉車用各類箱體鑄件，如變速箱體、變矩器及離合器殼體等。當(dāng)時，國內(nèi)已有數(shù)家企業(yè)引進國外消失模鑄造設(shè)備，其中有的因模具國產(chǎn)化成為瓶頸，生產(chǎn)狀況不盡人意。如今三年有余，合力集團LFC 生產(chǎn)形勢很好，開發(fā)出十多套模具（其中箱體類模具六套），完全具備了模具設(shè)計、制造和開發(fā)能力。本文從技術(shù)上對合力集團所實施的模具國產(chǎn)化的三個階段進行總結(jié)。
第一階段：設(shè)備引進和模具培訓(xùn)同步進行
1998年，合力集團引進德國TEUBERT公司TVZ130/90成型機。該設(shè)備為全自動臥式成型機，垂直開模，吸盤取件；該設(shè)備采用德國發(fā)泡成型模具，生產(chǎn)出叉車液力變速箱體泡沫模樣（模片分為三塊）。所生產(chǎn)的箱體鑄件重達６0多公斤。
在引進設(shè)備的同時，合力集團領(lǐng)導(dǎo)意識到：要擴大LFC生產(chǎn)規(guī)模，就必須迅速實現(xiàn)模具國產(chǎn)化。因此，在與德方商務(wù)談判中，中方堅持將模具培訓(xùn)列入合同。因為引進的德國成型機和冷粘合機在國內(nèi)都是第一臺，針對德國設(shè)備的發(fā)泡模具設(shè)計，國內(nèi)沒有設(shè)計參考資料。
為更好地消化吸收德國技術(shù)，合力集團邀請華科大參與組團，赴德考察模具設(shè)計和制造。三人在德培訓(xùn)十天，考察的主要收獲如下：
1． 接受了多模獨立汽室的設(shè)計概念，摸清了模具與設(shè)備的相互連接匹配關(guān)系。所謂獨立汽室機構(gòu)指在一臺成型機上可同時安裝數(shù)付模具，而每付模具的汽室相互獨立，可按各自的成型工藝制作不同的泡沫產(chǎn)品。德國成型機工作面尺寸大（1300X900），可采用多模獨立汽室模具。為此，該設(shè)備配備有４套物流接頭，提供蒸汽、冷卻水、壓縮空氣以及真空等，以便在成型機上安裝四套發(fā)泡模具。獨立汽室模具機構(gòu)的設(shè)計概念是德國設(shè)備所獨有的；
2． 掌握了模具型腔分塊設(shè)計原理，考察了幾種抽芯結(jié)構(gòu)；
3． 親眼所見三維設(shè)計和Internet在模具設(shè)計和制造中的應(yīng)用。
第二階段：依托學(xué)校，共同探索模具國產(chǎn)化
模具培訓(xùn)解決了設(shè)計理念，若要實現(xiàn)模具國產(chǎn)化，還有許多技術(shù)難關(guān)要攻克。為積累經(jīng)驗，少走彎路，由華科大率先承擔(dān)兩個產(chǎn)品的模具設(shè)計制造任務(wù)：叉車變矩器殼體（32kg）和離合器殼體（20kg）。兩副模具的設(shè)計和制造均在校方進行，合力集團曾多次派技術(shù)人員到校進行考察研討。雙方人員參與模具調(diào)試的全過程，經(jīng)過反復(fù)試驗和修改模具，鑄件產(chǎn)品透過驗收。
變矩器和離合器殼體的試制成功，獲得了寶貴的第一手資料，為今后設(shè)計和制造其它箱體類模具提供了經(jīng)驗。于是合力集團于1999年組建消失模模具設(shè)計室，邊學(xué)習(xí)三維UG軟件，邊開始多副模具設(shè)計。1999至2001年間，集團開發(fā)了十多副發(fā)泡模具，其中完成了兩副較復(fù)雜的箱體發(fā)泡模具：一件是汽車齒輪箱殼體鑄件（重36kg）。另一件是機械變速箱體鑄件（68ｋｇ）。
多副箱體的模具從設(shè)計到制造直到投入生產(chǎn)，使雙方技術(shù)人員消化掌握了設(shè)計要領(lǐng)和制造細(xì)節(jié)。在這第二階段，技術(shù)上的主要收獲如下：
1． 掌握了以二維設(shè)計為主，以三維設(shè)計為輔的設(shè)計路線：即先完成模具的二維裝配設(shè)計，再對
需要數(shù)控的模具型腔面進行三維設(shè)計；
2． 體會了發(fā)泡模具以及成型工藝對泡沫產(chǎn)品質(zhì)量之間的影響，掌握了臥式成型機的各種流體通道（如蒸汽管、壓縮空氣管、冷卻水管、真空以及排污管等）的合理布置原則；
3． 掌握了幾種抽芯（外抽芯、內(nèi)抽芯和斜抽芯等）的設(shè)計技巧和制造技能；
4． 積累了對薄殼隨形深腔模塊的數(shù)控加工經(jīng)驗。合力集團工具車間，為了驗證數(shù)控加工編程的正確性，曾多次在蠟坯上進行檢測，鍛煉了模具數(shù)控加工的編程能力。
5． 對模具設(shè)計和制造進行了系統(tǒng)總結(jié)，結(jié)合其它類型的模具設(shè)計經(jīng)驗，為《中國模具設(shè)計大典》第五卷編寫?quot;消失模鑄造工藝裝備設(shè)計"章節(jié)（該書2002年底出版）。
第三階段：提高設(shè)計水平，加快制造進度，降低模具成本
合力集團除了與華科大合作，攻克模具難關(guān)外，還同清華大學(xué)合作（開發(fā)工藝軟件）；同合肥工大合作（實施涂料國產(chǎn)化），不斷完善豐富消失模鑄造，使鑄造技術(shù)的水平和鑄件質(zhì)量不斷與國際接軌，2000年，變速箱體鑄件獲第五屆中國國際鑄造及鍛壓展覽會展品一等獎。2001年消失模鑄件的質(zhì)量受到美國外商青睞，要求與集團簽訂長期合同，提供拖拉機3058變速箱體和箱蓋鑄件。
3058箱體鑄件重75kg，輪廓尺寸490×340×440mm，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為三個互相連通的腔室。該箱體是用三維設(shè)計完成的最新式樣，鑄造難度系數(shù)高，據(jù)稱國內(nèi)還沒有如此復(fù)雜的砂型箱體鑄件。其泡沫模樣無論如何都需分解為四段泡沫模片。
外商要求８個月內(nèi)提供產(chǎn)品樣品，而且提供的模具費并不高。為迎接挑戰(zhàn)，集團和華科大共擔(dān)風(fēng)險，大膽承接了外商合同。由校方承擔(dān)箱體模具，公司承擔(dān)箱蓋模具。
盡管我們掌握了消失模模具設(shè)計和制造技術(shù)，但設(shè)計周期較長，模具投資過大等問題影響消失模鑄造上品種上效益。為真正適應(yīng)市場挑戰(zhàn)，必須提高設(shè)計水平，加快制造進度，同時采取措施，降低模具成本，為此，校方和集團在3058模具設(shè)計和制造上進行了積極探索：
1)采用以三維設(shè)計為主、二維設(shè)計為輔的設(shè)計路線，加快設(shè)計進度。
2) 充分利用網(wǎng)絡(luò)手段，進行電子文檔傳遞。華科大、合力集團及美方公司三者直接在網(wǎng)絡(luò)上交流設(shè)計資料、討論問題，修改方案。使設(shè)計中遇到的問題得到及時解決。在模具制造階段，我們同浙江模具公司實現(xiàn)網(wǎng)上互傳CAD文件，保證了加工進度。
3)與浙江象山鑄模專業(yè)制造廠合作，充分利用專業(yè)制造廠的CN加工能力和制造效率。內(nèi)地模具廠需半年以上才能完成加工任務(wù)，在浙江模具廠競40天內(nèi)完成。
在保證質(zhì)量的前提下，我們還對如何降低模具造價進行了積極探索：a)用優(yōu)質(zhì)鋁合金鑄造毛坯取代鍛鋁模塊；b)用國產(chǎn)汽缸代替德國汽缸；c)將所進口零配件（除水管
快速接頭外）采用國產(chǎn)代用品。
由于采取了提高設(shè)計水平，加快制造進度，降低模具成本等措施,圓滿完成了模具調(diào)試任務(wù)。生產(chǎn)出復(fù)合美方要求的泡沫模樣和鑄件。鑄件的表面粗糙度達到Ra12.5um,尺寸精度達到CT７～８級。如今，每月發(fā)往美國的箱體箱蓋鑄件２００套。該箱體全套模具的復(fù)雜程度（共有九處抽芯
4)超過了德國模具，鑄件也代表了合力集團LFC的最高水平。
結(jié)論
叉車集團在吸收消化德國技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷豐富和完善消失模技術(shù)，共開發(fā)出６個不同品種箱體鑄件的發(fā)泡模具，不僅滿足了集團公司的鑄件需求，還為國內(nèi)其它企業(yè)和國外公司配套生產(chǎn)箱體類鑄件，使消失模鑄造生產(chǎn)不斷發(fā)揮應(yīng)有效益，產(chǎn)量逐年上升。2001年，僅箱體類鑄件，年產(chǎn)量達到2500余噸。2002年５月，第五屆實型鑄造學(xué)術(shù)年會在安徽合肥召開，60多位代表參觀了消失模鑄造生產(chǎn)線，對叉車集團模具國產(chǎn)化、LFC鑄造水平和鑄件質(zhì)量均給予了充分的肯定。
華中科技大學(xué) 葉升平 吳志超 黃乃瑜
安徽合力叉車集團 余雷 龔偉權(quán) 方家驊
