一体化压铸所需的模具属于铸造模具中的压铸模具——铸造模具按铸型材质分为砂型铸造模具与金属型铸造模具,金属型铸造模具再按压力不同分为重力铸造模具、低压铸造模具和压铸模具。其需求增长主要由三条线索驱动:整车轻量化与大型一体化件渗透带动超大型模具需求;金属型模具在精度与寿命上的特性契合一体化件要求;压铸机吨位提升拉动模具规格与设计难度上行。模具同时被视作一体化压铸产业链中壁垒最高的环节,大型模具企业数量少、集中度高,能够生产一体化压铸模具的企业很少。
一、轻量化与大型一体化件渗透
一体化压铸工艺对应的正是铸造模具。铸造模具用于金属浇铸工艺和非铁金属材料压力铸造成型工艺,主要应用于汽车发动机、变速箱、轮毂、机床等复杂零部件的生产。当一体化压铸件从单一零件走向大型结构件,模具随之大型化,对应的热平衡范围增大,对材料的等向性、均匀性、纯净程度要求更高,模具的设计与原材料选取难度同步上升。
二、金属型模具的精度与寿命特性
金属型铸造模具与砂型铸造模具同属铸造模具的两大分支。一体化压铸件对精密程度和强度要求较高,而模具正是决定零部件精密程度、支撑零部件强度的关键。模具内部需注入熔融浆料并在成型后冷却,型腔与高温金属直接接触、反复经受激冷激热,工况恶劣,因此模具本身属于消耗品,提高模具寿命是成本控制的关键。材料端需要较高的高热稳定性、高温强度、耐磨性、韧性、导热性等性能。模具精密度越高,热平衡设计越复杂、机械加工难度越高。
三、压铸机吨位提升拉动模具规格
模具大型化与精密程度提高,会同时推高两大难点。模具设计需处理热平衡、进浆料方向、空气排出、脱模取出成品、机械加工、模具材料选取等问题;设计阶段 CAE 仿真要求强大的计算能力,总体网格数量三到五亿。开发周期上,主机厂定点之后,模具厂需要六个月以上的时间设计模具,之后才能开始打样,后续改进往往还需要一到两年。
结构上,铸造模具可分为成型部分、浇注系统、模架部分等,模架是超大型模具的主要成本之一,占比约 40%,且模架结构与精度直接影响模具的结构和精度。模具厂商一般需外采模架,大型模架市场非常集中。
| 环节 | 关键特征 |
|---|---|
| 模具分类 | 铸造模具按铸型材质分砂型、金属型;金属型按压力分重力、低压、压铸模具 |
| 主要成本项 | 模架约占超大型模具成本 40% |
| 设计难点 | 热平衡、进浆料方向、空气排出、脱模、机械加工、材料选取 |
| 开发周期 | 定点后设计需 6 个月以上,后续改进常需 1—2 年 |
常见问题
一体化压铸为什么对应压铸模具,而不是其他模具?
模具按加工工艺和加工对象可分为冲压、塑料、铸造、锻压和橡胶五大类,一体化压铸工艺对应的是铸造模具。铸造模具中,金属型铸造模具按压力不同又分为重力铸造模具、低压铸造模具和压铸模具,一体化压铸属于压力铸造成型路线。
压铸模具环节的竞争格局如何?
整体模具市场处于“低端混战,高端缺乏”的阶段,大型一体化压铸模具企业比较少,集中度很高。模具企业大致分为整机厂分厂、大型模具厂和中小型模具厂三类,中高端模具生产商中较具代表性的包括广州型腔、合力科技、赛维达等,上市公司中合力科技与旭升集团也在积极布局。
压铸模具的技术壁垒体现在哪里?
主要体现为模具设计与原材料选取两方面。设计需兼顾热平衡、脱模、进浆料方向等多项问题,对仿真算力要求高;材料则需应对激冷激热的恶劣工况,兼顾高热稳定性、高温强度、耐磨性、韧性与导热性。随着模具大型化和精密程度提高,这两方面的难度还会进一步上升。