摘 要 引進國外消失模成套設備后，迅速實現發泡模具的國產化是擴大鑄造產量的關鍵之一。合力集團依托華中科技大學，在實施發泡模具國產化的進程中經歷了三個階段。三年來共開發出多種箱體鑄件的發泡模具，不僅滿足了本集團的需求，還為國內外其它企業配套生產箱體類鑄件，使消失模鑄造不斷發揮效益。
關鍵詞： 發泡模具 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，箱體越復雜，消失模工藝越能發揮其優勢。國外用LFC法生產箱體類鑄件的公司有美國GM 的Saturn（生產球鐵差動器殼體）和意大利FATA的Teksid（生產灰鐵曲軸箱體）。國內用LFC生產箱體類零件的企業有：重慶南川通發特種鑄造廠（生產載重車齒輪箱體）；山西臨猗華恩公司（生產差速器殼）和山西左權龍泉冶金鑄造有限公司（生產變速箱殼體）。
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制模技術，其產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。當時，國內已有數家企業引進國外消失模鑄造設備，其中有的因模具國產化成為瓶頸，生產狀況不盡人意。如今三年有余，合力集團LFC 生產形勢很好，開發出十多套模具（其中箱體類模具六套），完全具備了模具設計、制造和開發能力。本文從技術上對合力集團所實施的模具國產化的三個階段進行總結。
第一階段：設備引進和模具培訓同步進行
1998年，合力集團引進德國TEUBERT公司TVZ130/90成型機。該設備為全自動臥式成型機，垂直開模，吸盤取件；該設備采用德國發泡成型模具，生產出叉車液力變速箱體泡沫模樣（模片分為三塊）。所生產的箱體鑄件重達６0多公斤。
在引進設備的同時，合力集團領導意識到：要擴大LFC生產規模，就必須迅速實現模具國產化。因此，在與德方商務談判中，中方堅持將模具培訓列入合同。因為引進的德國成型機和冷粘合機在國內都是第一臺，針對德國設備的發泡模具設計，國內沒有設計參考資料。
為更好地消化吸收德國技術，合力集團邀請華科大參與組團，赴德考察模具設計和制造。三人在德培訓十天，考察的主要收獲如下：
1． 接受了多模獨立汽室的設計概念，摸清了模具與設備的相互連接匹配關系。所謂獨立汽室機構指在一臺成型機上可同時安裝數付模具，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泡模具。獨立汽室模具機構的設計概念是德國設備所獨有的；
2． 掌握了模具型腔分塊設計原理，考察了幾種抽芯結構；
3． 親眼所見三維設計和Internet在模具設計和制造中的應用。
第二階段：依托學校，共同探索模具國產化
模具培訓解決了設計理念，若要實現模具國產化，還有許多技術難關要攻克。為積累經驗，少走彎路，由華科大率先承擔兩個產品的模具設計制造任務：叉車變矩器殼體（32kg）和離合器殼體（20kg）。兩副模具的設計和制造均在校方進行，合力集團曾多次派技術人員到校進行考察研討。雙方人員參與模具調試的全過程，經過反復試驗和修改模具，鑄件產品透過驗收。
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，為今后設計和制造其它箱體類模具提供了經驗。于是合力集團于1999年組建消失模模具設計室，邊學習三維UG軟件，邊開始多副模具設計。1999至2001年間，集團開發了十多副發泡模具，其中完成了兩副較復雜的箱體發泡模具：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計到制造直到投入生產，使雙方技術人員消化掌握了設計要領和制造細節。在這第二階段，技術上的主要收獲如下：
1． 掌握了以二維設計為主，以三維設計為輔的設計路線：即先完成模具的二維裝配設計，再對
需要數控的模具型腔面進行三維設計；
2． 體會了發泡模具以及成型工藝對泡沫產品質量之間的影響，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、內抽芯和斜抽芯等）的設計技巧和制造技能；
4． 積累了對薄殼隨形深腔模塊的數控加工經驗。合力集團工具車間，為了驗證數控加工編程的正確性，曾多次在蠟坯上進行檢測，鍛煉了模具數控加工的編程能力。
5． 對模具設計和制造進行了系統總結，結合其它類型的模具設計經驗，為《中國模具設計大典》第五卷編寫?quot;消失模鑄造工藝裝備設計"章節（該書2002年底出版）。
第三階段：提高設計水平，加快制造進度，降低模具成本
合力集團除了與華科大合作，攻克模具難關外，還同清華大學合作（開發工藝軟件）；同合肥工大合作（實施涂料國產化），不斷完善豐富消失模鑄造，使鑄造技術的水平和鑄件質量不斷與國際接軌，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，其內部結構分為三個互相連通的腔室。該箱體是用三維設計完成的最新式樣，鑄造難度系數高，據稱國內還沒有如此復雜的砂型箱體鑄件。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個月內提供產品樣品，而且提供的模具費并不高。為迎接挑戰，集團和華科大共擔風險，大膽承接了外商合同。由校方承擔箱體模具，公司承擔箱蓋模具。
盡管我們掌握了消失模模具設計和制造技術，但設計周期較長，模具投資過大等問題影響消失模鑄造上品種上效益。為真正適應市場挑戰，必須提高設計水平，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模具設計和制造上進行了積極探索：
1)采用以三維設計為主、二維設計為輔的設計路線，加快設計進度。
2) 充分利用網絡手段，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絡上交流設計資料、討論問題，修改方案。使設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網上互傳CAD文件，保證了加工進度。
3)與浙江象山鑄模專業制造廠合作，充分利用專業制造廠的CN加工能力和制造效率。內地模具廠需半年以上才能完成加工任務，在浙江模具廠競40天內完成。
在保證質量的前提下，我們還對如何降低模具造價進行了積極探索：a)用優質鋁合金鑄造毛坯取代鍛鋁模塊；b)用國產汽缸代替德國汽缸；c)將所進口零配件（除水管
快速接頭外）采用國產代用品。
由于采取了提高設計水平，加快制造進度，降低模具成本等措施,圓滿完成了模具調試任務。生產出復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，每月發往美國的箱體箱蓋鑄件２００套。該箱體全套模具的復雜程度（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。
結論
叉車集團在吸收消化德國技術的基礎上，不斷豐富和完善消失模技術，共開發出６個不同品種箱體鑄件的發泡模具，不僅滿足了集團公司的鑄件需求，還為國內其它企業和國外公司配套生產箱體類鑄件，使消失模鑄造生產不斷發揮應有效益，產量逐年上升。2001年，僅箱體類鑄件，年產量達到2500余噸。2002年５月，第五屆實型鑄造學術年會在安徽合肥召開，60多位代表參觀了消失模鑄造生產線，對叉車集團模具國產化、LFC鑄造水平和鑄件質量均給予了充分的肯定。
華中科技大學 葉升平 吳志超 黃乃瑜
安徽合力叉車集團 余雷 龔偉權 方家驊
