文：重庆川仪工程塑料有限公司陶永亮

重庆长安凯程汽车科技有限公司田原

中国航发西安航空发动机集团有限公司张明怡

广州市香港科大霍英东研究院李彬杰

摘要：大型压铸机是实现一体化压铸技术的工作母机，受益于一体化压铸技术在新能源汽车上的运用推广，给大型压铸机（≥锁模力6000t）开发与制造带来了新动能。本文从压铸机的起源开始，对压铸机分类做了说明，讲述了压铸机发展的经历，重点描述了目前我国三家大型压铸机公司开发与制造情况以及所生产大型压铸机的特点。我国大型压铸机制造在近些年得到迅速的发展，与一体化压铸技术在新能源汽车上的运用息息相关，标志着我国大型压铸机制造已跨进了世界的前沿。

关键词：一体化压铸；大型压铸机；卧式冷室压铸机

2019年特斯拉提出一体化压铸，把原本需要79个零部件焊接而成的ModelY后底板，简化成了一个压铸件替代，使其实现减重10%，成本下降40%。一体化压铸用料是免热处理铝合金，铝相比传统钢材重量轻。1.5t乘用车使用铝合金材料相比钢材减重30%,燃油车减重15%可减少5%的油耗、新能源车则减少10%的能耗。以特斯拉ModelY生产线为例，一体化压铸大规模得到应用，其制造时间从原先1h-2h缩短为2min以内，生产占地面积减少30%,工人数量只需要原来的1/10.按特斯拉评估，单就这项工艺技术就节省了企业20%制造成本。

压铸是将熔化状态金属在模具内加压冷却成型的精密铸造方式。压铸机、合金材料和模具被称为压铸三要素。压铸机是工业加工的母机，大型压铸机在一体化压铸中起着至关重要作用。过去大吨位压铸机由意大利的意德拉公司在1966年、1973年和1993年分别制造了世界上第一台2000t、3000t、4000t的压铸机。2008年，中国力劲集团收购意德拉。2017年OL5500CS（5500T）压铸机问世，意德拉抢占了世界大吨位压铸机的宝座。开发OL5500CS压铸机主要目的就是用世界一流的意德拉压铸技术助推汽车结构件的快速发展。意德拉集团2018年底推出了GigaPress大型压铸机，GigaPress重量达到430t，锁模力可达6000t，可以帮助特斯拉更快、更高效、更低成本地造车。2019年意德拉与力劲携手合作，宣布了发展路线，扩展了OLCS系列至5500t和6200t，拉开了大型压铸机制造帷幕。

1、大型压铸机的发展概况

1.1压铸机的起源与分类

压铸技术发展有150多年历史。压铸起源于铅字铸造，1822年威廉姆.乔奇（WillamChurch）博士曾制造一台日产1.2万～2万铅字铸造机。1849年斯图吉斯（J.J.Sturgiss）设计制造第一台手动活塞式热室压铸机，获得美国专利。1885年默根瑟勒（Mersen-thaler）研究了以前专利，发明了印字压铸机，开始只用于生产低熔点的铅、锡合金铸字，到19世纪60年代用于锌合金压铸零件生产。1904年英国法兰克林（H.H.Franklin）公司用压铸生产汽车连杆轴承，压铸件以强度高、重量轻、生产快、成本低等优势进入汽车工业，为压铸制造快速发展提供了广阔天地。1905年多勒（H.H.Doehler）研制成功用于工业生产的压铸机、压铸锌、锡、铜合金铸件。随后瓦格纳（Wagner）设计了鹅颈式气压压铸机，用于生产铝合金铸件。

压铸机有热室压铸机与冷室压铸机之分。热压室压铸机压室与熔炉紧密地连成一个整体，而冷压室压铸机压室与熔炉是分开的。热室压铸被称作鹅颈压铸，通过气压或是液压活塞挤压熔化的金属，通过鹅颈将金属液填入模具之内。其优点循环速度快（大约1min完成15个循环），金属熔化过程也很方便，缺点无法压铸熔点较高的金属，用于锌、锡以及铅合金的小型铸件。冷室压铸在独立坩埚中先把金属熔化，然后按一定数量熔融金属被转移到一个未被加热注射室或注射嘴中，通过液压或者机械压力把金属液注入模具之中。冷室压铸与热室压铸比较循环时间较长。冷室压铸机可压铸铝、镁、铜以及含铝量较高锌合金。冷室压铸机有立式与卧式之分，本文以介绍卧式冷室压铸机为主。

1.2大型压铸机的发展经历

1904年压铸件用于汽车工业，仅二三十年内，汽车压铸件不断增多，并向较大型化发展，促进了压铸生产技术不断提高，卧室冷室压铸机显示出较大的优势。日本东芝1953年制作第一台合模力200t卧式冷室压铸机，采用单动射出油缸结构，开辟了液压传动压铸机时期，此后压铸机向回绕回路和增压射出油缸油路、活塞增压射出油缸等技术发展，逐步形成压铸机标准化，到上世纪70年代初期，东芝基本拥有合模力80t-800t压铸机，机器射出速度、射出压力、增压性能非常稳定，并且使用简单，受到业界的广泛青睐，80年代后东芝生产出了3500t卧式冷室压铸机。

我国压铸机发展比较晚。上世纪50年代，我国自行设计制造了全液压50型卧式冷室压铸机，锁模力有500kN和1000kN两种规格，相当于50t和100t的规格。上世纪60年代，上海压铸机厂成为国内第一家压铸机生产厂家，后有隆华、灌南、阜新等压铸机生产厂家涌现。阜新压铸机厂曾制造了锁模力28000kN卧式压铸机，填补了当时国内空白。上世纪70年代，我国初步规范了压铸机系列技术参数，设计制造不同锁模力压铸机。制造了一台锁模力40000kN全液压卧式冷室压铸机。上世纪80年代-90年代初，完成锁模力16000kN以下卧式冷室压铸机系列开发，压射性能已接近当时的国外水平，合模机构全部采用液压驱动。上世纪90年代后，我国压铸机有了长足的发展，压铸机设计水平、机械结构、制造能力、技术参数和性能指标等已接近或达到国外水平，并且向大型化、自动化方向发展。最大空压射速度从6m/s提高到10m/s，香港力劲集团制造出锁模力30000kN卧式压铸机。上海和灌南等压铸机厂开发了最大空压射速度8m/s以上和锁模力10000kN较大型压铸机。

2、大型压铸机生产企业及发展情况

2.1意德拉与力劲集团

意大利意德拉有限公司IDRAS.R.L.与意德拉压铸机械有限公司及生产压铸周边设备STP公司2017年合并，总部在布雷西亚市，是世界专业压铸机制造业中历史最悠久公司之一，是全球最大压铸机械集团公司，为全球压铸机行业技术和市场先导。意德拉主要产品为多种冷室卧式压铸机、压铸周边设备、模具等。意德拉生产的1200t以上大型压铸机在全球压铸机行业具有绝对优势和领导地位。意德拉坚持用最先进设计和最优秀配置，打造世界第一流精品压铸机，产品性能和产品质量居世界领先水平。世界许多汽车零部件厂家使用意德拉压铸机，GM通用公司、BMW宝马公司、Chrysler克莱斯勒、MERCEDESBENZ奔驰公司、AUDI奥迪公司、VW大众公司、FORD福特公司、FIAT菲亚特公司、PEUGEOT标致公司、CITROEN雪铁龙公司等压铸配套厂均为意德拉客户。中国一汽集团、二汽集团、上海乾通、大连亚明等压铸厂也用意德拉压铸机。世界上自动扶梯主要生产厂家SCHINDLER迅达公司、FISHIER公司等使用意德拉压铸机。

力劲集团1979年创立于香港，是一家专业从事设计、制造和销售冷、热室压铸机及镁合金压铸机、精密注塑机和数控加工中心的技术和资本密集型综合企业集团。经40多年发展，已成为世界最大压铸机制造商、中国注塑机制造商和数控加工中心制造商。2006年10月在香港联交所主板上市。力劲在深圳、宁波、中山、上海、昆山、阜新及台湾台中、意大利布雷西亚等地有生产基地，在重庆、美国印第安纳州爱丁堡、印度浦那和印尼耶加达城市设立了多个技术中心。2008年意德拉被力劲科技集团收购，现在为力劲旗下成员，当年被力劲集团作为主要股东按照约定对其进行投资，使意德拉能够完成新的OLCS系列开发，由此意德拉才得以开启中国市场。力劲集团收购了意德拉（Idra）为力劲及意德拉之业务带来协同效应，力劲在国际市场上占有率更加扩大，成为世界上最大的压铸机生产商。2019年特斯拉实行一体化压铸，实现汽车部件减重降本，委托力劲生产全球最大压铸机。一体化压铸技术加快了大型压铸机的发展，促进了国内大型压铸机开发与制造。

2.2海天金属

海天集团始创于1966年，是一家以生产注塑机为主的企业，香港上市公司，是全球最大的注塑机专业生产厂家之一。2021年4月10日，美利信科技向海天金属购买一套HDC8800T超大型压铸机在重庆签约。目前海天已发展成为集注塑机、数控机床、压铸机和伺服驱动产业为一体的大型跨国集团，拥有海天塑机、海天精工、海天驱动、海天金属、海天智联等70余家海内外子公司。2015年组建海天金属公司，从事HDC型冷室压铸机设计与制造，可生产锁模力180t-4500t全系列冷室压铸机。2019年开始设计HDC8800T超大型压铸机，可实现包括新能源汽车在内的车身、底盘等大型结构件一体化、集成化压铸成型，有力提升了产品竞争力。HDC8800T压铸机全球首发，代表了海天金属自主创新的新高度，大幅提升了中国压铸装备生产制造能力，让国产大吨位压铸装备拥有了更强的国际竞争力，8800t压铸机创造了当时世界之最。

2.3伊之密股份有限公司

广东伊之密精密机械股份有限公司始创于2002年，是以模压成型为主的机械装备制造商，以注塑机、铝镁合金压铸机、橡胶机为主导产品。伊之密在2015年1月深交所创业板A股上市。伊之密除顺德容桂生产基地外，还有顺德五沙、苏州吴江两大生产基地。2011年3月，伊之密成功收购了美国百年企业HPM公司的全部知识产权，迈出了伊之密全球化的重要一步。2008年伊之密进入压铸机生产领域，组建了伊之密精密压铸科技有限公司，逐步生产各种型号和规格的压铸机，销往世界各地。

2018年伊之密H系列4500t压铸机进驻中国重汽集团并开展安装调试，并以压铸岛形式正式投用，同步进行的还有周边机器人自动化系统。这是当时国内最大吨位的压铸机，为这巨无霸配上全自动化生产系统亦是首例。2021年伊之密已完成6000t、7000t、8000t及9000t超大型压铸机研发，新建重型压铸机生产车间。新能源汽车是伊之密注塑机、压铸机等主要产品重要下游应用场景。

2022年5月26日，伊之密LEAP系列大型压铸机7000t首发暨9000t战略合作签约仪式在顺德举行。全新LEAP系列7000t超大型压铸机是伊之密全力打造的重点新品。机器采用了高刚性及高效稳定的锁模系统，可实现高标准高性能的快速压射，压射速度最大可达12m/s，可确保大型薄壁零件的高动态填充能力，可很好地满足新能源汽车超大型一体化压铸件的严苛生产工艺要求。

3、三家企业生产的大型压铸机特点

3.1力劲集团压铸机特点

力劲集团已研制出6000t-12000t大型智能压铸单元，其智能控制系统实现从慢压射到快压射全程实时闭环控制技术，包括智能压射单元、智能品质监控系统、智能调模系统、控制曲线、快速换模系统。力劲压铸机配置了可变速伺服电机，解决了电机空载造成的浪费问题，比普通压铸机节能50%以上。力劲压铸机开发了LK-NET网络管理系统，实现对生产现场的实时监控与客户端访问，为生产人员、管理人员提供多元管理平台。力劲压铸机压铸全流程工艺自动化方案高度集成、高效、智能，采用了国际著名的液压、电气配件，工作更稳定、寿命长、故障低。

3.2海天金属压铸机特点

海天HDC系列冷室压铸机应用精密人性化的控制系统，海天金属8800t压铸机采用双闭环实时控制压射系统，配置快速入口伺服阀+快速出口伺服阀+增压出口伺服阀，实现压力速度双闭环控制；系统压力可达190bar-210bar，增压压力可分多段设定，压射平均加速度≥40G；配置多重油温、油位显示与报警，配置油温自动预热功能和独立泵主动式水冷系统等实现液压油检测与控制；采用高性能伺服系统，节能显著，配置高效稳定的油冷方式；配有安全模块、前门安全光栅、后门电眼、生命安全锁、锁模确认、机铰光栅保护、多处急停开关，让操作安全更有保障等多重安全设施；独家采用铜焊结构，减少能量损失，特别是有效避免压射缸拉伤及拉伤后引起的内泄漏，延长密封件使用寿命；HDC8800T压铸机采用成熟的三模板合模结构技术。

3.3伊之密压铸机特点

伊之密大型压铸机特点：

1）采用了高刚性及高效稳定的锁模系统。

2）实现压射全闭环实时控制，对工艺进行精确控制和监控，同时采用压射差动专利技术，实现慢速精确稳定控制，提升动态压射力，实现高标准高性能的快速压射，使得压射系统在速度和压力控制上具备优异的性能，可以确保大型薄壁零件的高动态填充能力，具有针对超大型一体化压铸结构件填充距离长，壁薄等产品特征所需要的压射性能。

3）伊之密压铸机采用伺服补偿专利技术，实现压铸机高效、节能、精确控制，其中伺服技术达到节能40%-70%。

4）采用数字化智能压铸岛集成技术，实现周边设备的即插即用和快速安调；系统无缝集成周边设备的各种信息，集中管理压铸数字岛，使压铸过程透明化和可追溯性。

5）采用ORCA智能控制系统，通过可视化的图文界面，实现更简便的人机交互，可以轻松有效地实现全部关键生产参数的数字化，从而提升机器的使用效率和工艺质量控制能力。

4、结束语

大型压铸机是一体化压铸加工的母机，一体化压铸技术是未来的发展趋势，其渗透率将逐步提升，将部分替代现在的冲压焊接工艺。预计从2023年一体化压铸的市场空间将迎来快速提升，国内市场空间到2025年预计将达272亿规模，2022-2025年的复合年均增长率（CAGR）高达221%.2030年全球范围内一体铸造的渗透率有望达到30%，保守估计单车配套价值量有望达到10000元，行业空间在2400亿以上。一体化压铸技术加快了大型压铸机的发展，促进了我国大型压铸机开发与制造能力的提升，更大地提升了中国压铸装备生产制造能

力，标志着我国大型压铸机制造已是站立在世界的前沿。