精铸工艺在汽车零部件制造中的应用与发展 - 文章

精铸工艺在汽车零部件制造中的应用与发展

作者：东风精密铸造有限公司杜孔明

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摘要：本文简要阐述了国内外精铸行业发展现状以及国内精铸业在品质与技术方面与国外同行的差距，通过对精铸工艺技术延伸性的分析，就精铸工艺在汽车零部件制造方面的应用与发展趋势进行了较系统的思考；最后介绍了东风精铸在缩小与国外同行的差距、致力于提升国内精铸业整体水平方面所做的努力。

前言

“失蜡铸造”这一古老的工艺技术到工业化飞速发展的今天，其生命力愈显旺盛，传统的造形工艺与现代日新月异的新材料新技术开发应用相结合，使精铸工艺的魅力得到更充分的展示，精铸工艺在汽车零部件制造方面的应用也越来越受到世人的关注。

近年来，中国经济持续保持强劲增长的态势，作为国家支柱产业同样也是朝阳产业的汽车工业近几年得到飞速发展；相关数据和研究预测表明：2003年生产汽车400万辆比2002年增长了100万辆，未来5年世界汽车业巨头在华采购汽车零部件将达到500亿美元，市场潜力巨大，给包括精铸行业在内的相关汽车零部件产业展示了一个广阔的发展空间，特别是国外同行对精铸工艺在汽车零部件制造中的应用与发展处于认知期，更为国内正在用精铸工艺从事汽车零部件制造的企业带来非常好的发展机遇。

发展机遇是客观存在的，关键是国内精铸行业能否通过自身综合能力的快速提升，在铸件品质与研发技术方面缩短与国外同行的差距，进而抓住机遇，并进一步发挥精铸工艺的延伸优势。目前，由于国内精铸件的整体质量水平不高，精铸企业对国际采购标准的不熟悉，以及研发能力与技术、资金的投入严重不足，制约了中国精铸企业在汽车零部件制造方面的快速发展，如果不尽快扭转这种局面，我们丢失的不仅是发展机遇，更重要的是将来所面临的生存考验。东风精密铸造有限公司作为东风汽车有限公司零部件事业发展的一部分，经过近三十年的探索，在汽车零部件的制造与发展方面取得了一点实践经验，愿与各位同行共同探讨。

一、国内外精铸业发展概况与精铸工艺技术发展趋势

（一）行业发展概况

1．国内外精铸业的现状

03年	全球精铸件总产值约70亿美元
分布区域	美洲	欧洲	亚洲	其他	年均增幅＞7.2%
所占比例	50%	25%	22%	3%	年均增幅＞7.2%

其中，中国2003年精铸件总产量为37.6万吨，销售额达68.5亿元。

-	国外精铸行业	国内精铸行业
产品覆盖范围	航空航天、民用五金	汽车零部件、农机部件、矿山机械、五金等
产品价格	≥10万元/吨	≤1万元/吨
产品附加值	很高	较低
人均销售收入	160万元.人/年	14万元.人/年

注：国外对精铸工艺在汽车零部件制造中的应用与发展处于认知期。

精密铸造属劳动密集型行业，近些年随着工业技术的快速发展，特别是与之相关联的新材料与新技术开发应用水平的不断提升，精铸行业到今天已演变为劳动与技术密集的复合型行业，精铸产品优越的性能价格比以及无可比拟的“可塑性”，使得其工艺的延伸性优势已越来越受到工业界的关注。近些年，在与其他工业制造技术的竞争中，精密铸造技术的竞争优势日趋明显，如“以铸代锻”、“以铸代冲”、“铸代加工”等等，其发展前景看好。

2．国内外精铸行业的走势

精密铸造同样属高能耗行业，随着发达国家对环境、资源控制力的加强，以及中国加入WTO后，法制、政策等贸易环境的日趋改善，国际铸造行业快速向包括中国在内的发展中国家转移的趋势已不可阻挡，国内外精铸业必然存在技术、资本与劳动力、资源的“交换”，暂且不论在这种“交换”的合理性，但这种转移在客观上给了中国由铸造大国向铸造强国迈进的发展机遇，同样，作为特种铸造的精铸业也必将迎来更大的市场空间。

国内外相关统计资料显示，近三年，国内各类精铸件年出口增长率保持在12-16%；国外同行通过独资建厂和与国内企业合资等方式，将生产阵地向国内转移的趋势明显，国内涉外精铸企业的年增长率在8.2%以上。

3．精铸工艺在汽车零部件制造中的应用

国内精铸工艺应用于汽车零部件制造的发展史较国外早，且规模较国外大；精铸件在汽车零部件制造中的应用范围拓展很快，具体表现在汽车用精铸件材质向多元化方向发展、产品应用系统迅速扩大等等。现以东风精密铸造有限公司为例，简要说明近三年来精铸工艺在汽车零部件制造中的应用及变化情况。

1）2001年---2003年东风商用车精铸件辆份含量变化情况

2）2001年—2003年东风商用车辆份品种数变化情况

3）2001年—2003年辆份价值含量变化情况

4）2001年—2003年铸件应用系统变化情况

5）2001年—2003年精铸件材质变化情况

从以上五张表可以看出：2001年至2003年，精铸工艺用于汽车零部件制造的发展态势良好，不仅在东风如此，国内其他汽车制造厂商如郑州宇通、柳州汽车等，纷纷将原来用冲压焊接工艺、锻造工艺等制造的零部件改为用精铸工艺制造，既可降低使用成本，又可大幅度减轻零件重量，零件外观与结构得以优化、美化。同时，精铸件的材质应用范围也迅速延伸，在传统碳钢的基础上，增加了特种钢、微合金钢、精铸球铁、有色金属等，精铸工艺技术的延伸性优势体现得越来越明显。

目前，精铸公司用精铸工艺生产的各类材质汽车零部件产品包含齿轮系列、摇臂系列、管件系列、铰链系列、叉类系列、盘类系列、轴类系列、支架系列、磁极系列、随车工具系列等近十四个系列2000余种产品，广泛用于东风公司内、外各类车型的装车。

（二）精铸工艺技术发展趋势

随着精铸工艺延伸技术的快速发展，客户对精铸件“附加值”的追求将推动精铸工艺技术及产品进一步向“精、优、轻、重、绿”方向发展，“精确、零缺陷”将成为精铸件拓展市场份额的利器，并以此为基点向如下三方面快速延伸：

1．结构复杂化、轻量化

熔模精密铸造工艺对零件结构与材质的要求很“宽松”，产品结构越复杂，其他制造方式越受限制，精铸工艺的竞争优势体现得越明显，因此，其发展趋势是产品结构越来越复杂。同时，随着新材料新技术应用的快速发展，对精铸工艺发展的“引导性”越来越强，铸件将快速地向材质轻量化发展；另一方面，工艺技术的进步将使精铸产品的“形体”越来越轻量化。

结构复杂化与材质轻量化示例：

2．精铸件“成品化”趋势

少、无切削是精铸工艺的优势之一，在越来越激烈的市场竞争过程中，精铸企业必然会选择逐步摆脱“为他人做嫁衣”这种毛坯制造企业的尴尬境地。简单地满足客户的产品需求是不够的，精铸工艺产品必须充分发挥其少、无切削的优势，为客户提供全价值链的服务，通过精铸件“成品化”（而不限于毛坯或零件）来降低客户的使用成本，从而为客户创造价值，实现“双赢”的市场格局。

以下是部分示例：

精铸铝合金产品

精铸球铁产品

精铸耐热钢件

精铸镍基合金

二．国内精铸行业在品质与技术方面与国外的差距

近几年中国精铸业有了长足进步，精铸企业的数量已遥居世界第一，但整体经济效益无论是人均产量、人均销售收入、盈利水平，还是铸件质量、资源消耗，与国际先进水平相比，仍有较大的差距，平均劳动生产率不及发达国家的1/10；整个行业的管理水平尤其是质量意识和质量控制水平不适应快速发展的市场经济要求，加上普遍存在的对技术研发的投入不足，造成自主开发与技术创新能力较差，绝大多数企业没有自己的核心技术和具有市场竞争力的核心产品；同时由于国内整个精铸行业的供应链及装备制造环节相当弱，也严重制约了国内精铸行业在品质与技术方面的快速提升。

制造环节品质与技术方面的对比：

项目	精铸公司	国内先进水平	国际水平
模料	低温模料为主，少量中温模料	中温模料	中温、高温模料
制壳工艺	水玻璃型壳＋复合型壳+硅溶胶	硅溶胶型壳	硅溶胶制壳
熔炼设备	中频炉	快速中频炉	大功率快速中频、高频炉
辅助材料（砂、粉）	低成本为主品质其次	低成本为主品质其次	高品质为主
合金材料	边角余料杂质含量高	边角余料杂质含量高	成型锭料杂质含量低
内在品质	有缩松、缩孔、夹渣等铸造缺陷，金相组织不稳定	有缩松、缩孔、夹渣等铸造缺陷，金相组织不稳定	无缩松、缩孔、夹渣等铸造缺陷，金相组织稳定
机械性能	基本满足要求	基本满足要求	完全满足要求
表面质量（Ra、um）	12.5-3.2	3.2-1.6	1.6
尺寸精度（国标）	CT7-CT5	CT6-CT5	CT4
最小壁厚（mm）	1-1.5	0.8	0.5
复杂程度	中等、偏简单	中等	复杂
合金种类	普通碳钢为主，少量高合金钢	高合金钢（不锈钢为主）	高合金钢、超合金材料
交货期	10天	20天	15天
研发能力	CAD、CAE、快速成型	CAD、CAM	CAD、CAM、CAE
研发费用占销售收入比例	＞5%	不详	＞7%

在精铸件的整个制造环节，“有形”差距突出表现在如下几方面：

铸件的设计水平低下；
铸件的一致性较差；
铸件尺寸符合性较差；
铸件表面处理水平偏低；
新产品和新技术的开发周期较长；
新产品开发的一次性合格率较低；
对结构复杂型产品开发成功率较低。

（三）．产生差异的原因

1．受客观条件的限制，国内精铸企业普遍存在对研发技术的投入不足，致使研发能力较弱，缺乏核心技术与竞争力强的产品；
2．市场需求与竞争的导向机制乏力，以实用性原则来对待产品品质，致使国内市场精铸行业的层次较低；
3．对国际化经营和国际通行的用户质量标准的认识不足，陈旧的低标准质量观还有很深的烙印；
4．国内精铸企业缺乏明确的发展定位与方向，技术创新的氛围较差。

三．东风精铸在缩小差距方面的主要做法

企业的战略定位决定着其战略选择，东风精密铸造有限公司作为专业从事汽车零部件制造的企业，始终致力于精铸工艺在汽车零部件制造中的应用与发展的研究与实践工作；也一直在利用自身作为行业主任委员单位的影响力来引导国内精铸产业链提高整体竞争力，尽快缩小与国外同行的差距。根据我们的中长期事业计划，04年东风精铸的东风市场、社会市场、外贸市场铸件销售总收入将达到2亿元RMB。

东风精密铸造有限公司在有效缩小与国外同行的差距方面，主要采取了如下做法：

（一）牢固确立“精、优、轻、重、绿”的产品开发思想
精确、精密：在设计、生产与质量控制过程中严格贯彻精益思想，充分体现精铸工艺优势，最大限度降低用户的使用成本；

比较科目	优化前	优化后	结果比较
重量	1.6KG	1.2KG	↓25%
尺寸精度	CT7	CT4	↑3级
表面粗糙度	Ra12.5	Ra3.2-6	↑1-2级
产品形成工时	60min	8min	↓53%
制造成本	￥25.2	￥ 15.6	↓ 38%

优质、零缺陷：严格按照ISO/TS16949标准控制产品质量，在产品尺寸精度、化学成分、表面质量、机械性能和产品缺陷控制高于行业标准1-2级；

结构和材质轻量化：应用自有的开发技术和先进的工艺及装备优势，在满足使用性能的前提下使产品结构最优、重量最轻；

具有高的可靠性和重要的使用价值：由于有严格的全过程品质控制体系和独有的工艺技术，使产品的综合机械性能高于行业标准2-3级；

（二）坚持产品“精益化、系列化、模块化”发展方向，产品开发有所为、有所不为，充分体现精铸件的价值

精益化——以最经济的手段、方法实现产品功能，使顾客感受最大的增值服务；
系列化——对同一类型的产品进行规格化，缩短产品开发周期，降低开发成本；
模块化——零件集合成为模块、模块组合成为部件或系统。

（三）持续提升企业的技术创新能力

1．加大技术研发的投入

项目类别	01年	02年	03年
研发费用/销售收入	2.4%	3.8%	4.9%
研发资产变化情况（万元）	634	780	1020

通过持续不断的投入，公司的研发资产已达1020 万元；具备了完善的产品开发设计技术CAD/CAE/CAM/PDM系统、快速原型技术、有限元分析技术和敏捷制造体系；建成了一流的研发试制阵地，可从事相关的新技术新工艺的研发与试制及高档产品的批量生产，现有主要研发设备30台(套)；对研发的大力投入使东风精铸产品的设计水平、产品试制周期、实物质量得到极大改善。

快速原型机

CAM自动加工系统

CAE铸造系统模拟过程

有限元分析系统-受力结构分析

优化前最小安全系数1.28 优化后最小安全系数2.16

2.围绕工艺与装备技术升级，推广应用八大技术

◆硅溶胶型壳技术
◆ 复合制壳型壳技术
◆产品延伸开发技术
◆ 装备节能技术
◆精铸型芯技术
◆ 产品轻量化技术
◆合金多元化技术
◆ 金属纯净化技术

通过八大技术的研究、推广与应用，精铸公司的铸件材质型谱、产品的尺寸精度、内在品质以及复杂型腔铸件的制造水平得以有效提升，同时技术降成本工作的有效展开，不仅有利地支撑着企业的经营绩效的持续改善，更为客户创造了更多的价值。

3．加大检测设备的投入

通过持续不断的投入，东风精铸现在拥有行业最完备的质量检测体系，检测体系覆盖了现场工艺在线检测、生产原材料、铸件实物质量以及模具等整个制造环节，包括直读光谱仪、三坐标测量仪、萤光探伤机、奥林巴斯金相显微镜等在内的先进检测设备，有效保证了产品从投入到产出的质量控制，为客户提供高品质的产品。

光谱分析仪

三座标分析仪

碳硫分析仪

4．研发机构优化

搭建两级研发平台：我们将现有的技术资源，按效率优先的原则构建成二个产品研发平台，其中公司级技术研发平台负责战略性产品的研发，承担“引导市场，创造市场”重要职责；另一个是适应性开发平台，承担现有市场的维护和开发职责；既提高了公司在现有市场开拓方面的快速反应能力，使之更贴近于用户，又为公司的潜在市场开拓打下了良好的基础，使公司的市场架构更加合理。

5．人力资源培养

围绕企业的战略发展目标，精铸公司自2001年开始实施“百优人才工程”，通过与国内大专院校和科研机构保持良好的合作关系，采用外部引进与内部培养相结合的开发方式，对内部人才资源结构进行持续优化，并努力营造“事业留人、情感留人、待遇留人”的人性化氛围，以促进专业技术人员在努力提高专业素养的同时，增强其责任感、使命感、归宿感。东风精铸在2004年将启动实施“研究生工作站”计划，希望通过这种企业与专业研究机构互动的协作方式，为专业技术人员的快速成长提供机会，同时也进一步增强东风精铸的技术创新能力。

（四）推行TS16949/ISO14000/OSHAS18000“三位一体”管理体系认证，提高产品制造过程的持续受控能力
东风精铸于1997年通过ISO9000质量体系认证，于2001年通过QS9000标准的第三方认证，目前正在实施TS16949/ISO14000/OSHAS18000“三位一体”管理体系认证，在持续提高生产现场受控能力的同时，为企业的后期发展目标打下良好的基础。

（五）致力于提升精铸行业供应链的整体水平：利用东风精铸在行业中的影响力，以及良好的企业形象，通过多种形式在供应链环节进行互动式的沟通与交流，以提高企业核心价值观的认同度，并以此来引导供应链环节进行持续改善，促进国内精铸行业综合竞争力的有效提升。

（六）全面推行精益管理思想

1．树立“高标准，零缺陷”的管理理念：把“低标准工作就是浪费”的观念贯穿到企业管理的每个环节；

2．以信息自动化为手段，强化市场客户关系管理，通过内部经营管理业务流程的优化再造，构建多赢的经营格局，实现人我双方的共同发展；

3．在内部以交付改善与品质提升为重点，推行DQCDSM全方位改进改善，进一步提升东风精铸的客户满意度；

4．完善内部业务单元和个人的全方位激励机制，营造创新向上的良好氛围。各位业内专家，中国的精铸行业正面临着快速发展的机遇，特别是从事汽车零部件制造的精铸企业，但机遇不会从天而降，诚如我上述所言，这需要国内精密铸造行业的整个供应链，遵循国际通行的品质标准，共同努力，从整体上提升国内精铸行业的国际化经营能力，抓住已经来临的发展机遇，用我们的实际行动将铸造大国逐步推向铸造强国。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/5/2005)


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