陶永亮，教授级高级工程师，从事高分子材料先进应用与模塑一体化成型工艺研究。中国模具工业协会技术专家、中国塑料加工工业协会专家委专家、中国塑料机械工业协会专家委专家、重庆市经信委中小企业专家委专家、广州香港科技大学研究院国际智能制造平台（ISMP）专家等。曾长期在企业从事模具设计与制造，注塑成型工艺和真空镀铝工艺管理等工作；参与企业各种产品研究开发工作与各项基础技术管理等工作，为企业技术进步和提高经济效益做出了应有贡献，曾获得各级技术进步奖励等；结合生产现场需要，解决生产上疑难问题；发表技术论文近200篇，涉及模具设计、注塑工艺、真空镀膜、材料应用、一体化压铸技术、智能制造和汽车灯具技术等领域，有文章被EI等收入，实际应用性强。关注一体化压铸技术源于在压铸厂工作经历以及对压铸工艺和压铸模具设计的理解。退休后仍活跃在行业上，重视行业发展，加入各级相关行业学（协）会专家委，并热情参加各个专家委的活动，对企业、学校和个人（学生）进行技术指导、资源引导，职称辅导等工作，线余场次，继续为行业的科学技术进步发挥积极作用！

  摘要：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6000吨）开发与制造带来了新动能，大型压铸机是实现一体化压铸技术的工作母机。本文以压铸机的起源开始，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，指出了压铸机与注塑机的关系，列举三家公司各自的优势。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是跨进了世界的前沿。

  关键词：一体化压铸 大型压铸机 卧室冷室压铸机 力劲集团 海天金属 伊之密

  2019年特斯拉提出一体化压铸，2020年成功把原本需要79个零部件焊接而成的Model Y后底板，简化成了一个一次性冲压成型的压铸件替代，使其实现减重10%，成本下降40% [1] ，因减重降本而倍受关注。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。1.5吨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 [1] 。以特斯拉Model Y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1~2小时缩短为2分钟以内，生产线%，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 [2] 。

  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 [3] 。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德拉在1966年，1973年和1993年，分别制造了世界第一台2000T，3000T和4000T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压铸机最大的目的就是把世界一流的意德拉压铸技术助推汽车结构件的加快速度进行发展 [4] 。意德拉集团2018年底推出了Giga Press，大型压铸机Giga Press重量达到430吨，锁模力可达6000T，能够在一定程度上帮助特斯拉更快、更高效、更低成本地造车 [5] 。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 [6-7] ，拉开了大型压铸机制造帷幕。

  2.1 压铸机的起源压铸技术发展至今有150多年历史[8]。压铸起源铅字铸造，1822年威廉姆.乔奇（Willam Church）博士曾制造一台日产1.2～2万铅字铸造机。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，获得美国专利权。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，为压铸制造加快速度进行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，用来生产铝合金铸件[9-10]。

  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，它金属池内是熔融状态液态、其金属在压力作用下填充模具。在循环开始时，机器活塞处于收缩状态，这时熔融态的金属就可以填充鹅颈部位。气压或是液压活塞挤压金属，将它填入模具之内。其优点循环速度快（大约每分钟完成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，然按少数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被注入模具之中。由于需把熔融金属转移进冷室，这工艺最大缺点是循环时间比较久。冷室压铸机可压铸铝、镁、铜以及含铝量较高锌合金。压铸机有立式与卧式之分[11]。本文交流以卧式冷室压铸机为主。

  2.2 压铸机的发展经历1904年压铸件用于汽车工业，仅在二三十年内，汽车压铸件不但增多，并逐步向较大型化发展，促进了压铸生产技术逐步的提升，卧室冷室压铸机显示出较大的优势[8]。日本东芝1953年制作第一台压铸机合模力200T卧式冷室压铸机，采用单动射出油缸结构，开辟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，到了上世纪70年代初期，东芝基本拥有合模力80~800T压铸机，机器射出速度、射出压力、增压性能很稳定，使用简单，受到业界的广泛青睐[12]，80年代后东芝生产3500吨卧式冷室压铸机。

  我国压铸机发展比较晚，主要依赖进口压铸机。上世纪50年代，我国自行设计制造全液压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）。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商，后有隆华、灌南、阜新等压铸机生产厂商涌现。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，合模机构全部采取了液压驱动。上世纪90年代后，我国压铸机发展有了长足的发展，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，向大型化、自动化方向发展。在最大空压射速度从6m/s到10m/s提高，香港力劲集团制造出锁模力30000kN卧式压铸机。上海压铸机厂和灌南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[8]。

  2.3 大型压铸机发展状况2.3.1 意德拉与力劲集团意大利意德拉有限公司IDRA S.R.L.与成立于1946年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，总部在靠近米兰的重要工业城市布雷西亚市（BRESCIA），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。

  意德拉有限公司已经生产了13000多套压铸机，并有超过9000多套仍在正常运行，足以证明意德拉产品长久的常规使用的寿命和稳固性。意德拉基本的产品为多种冷室卧式压铸机等，压铸周边设备、模具等。意德拉生产1200T以上大型压铸机在全球压铸机行业具有非常大的优势和领导地位。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，在全球压铸届享有很高声誉。世界各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，MERCEDES BENZ 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 公司等均使用意德拉压铸机。意德拉在许多国家和地区设立了有分支机构和售后队伍，意德拉在中国销售和售后技术服务队伍也正在日益壮大 [13] 。

  力劲集团1979年创立于香港，刘相尚先生创办了力劲品牌，是一家专门干设计、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公司集团。经40多年发展，集团已变成全球最大压铸机制造商、中国注塑机制造商和中国最具解决方案的计算机数控加工中心制造商。力劲集团于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、阜新及台中、意大利布雷西亚等地有生产基地，在中国重庆、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 [14-15] 。

  2008年意德拉被力劲科技集团收购，现在为力劲集团旗下成员，当年力劲作为主要股东按照约定对其来投资，使意德拉能完成新的OLCS系列开发，由此意德拉才得到开启中国市场。2009~2010年是意德拉最艰难的两年。意德拉产品在哪里销售，销售给谁犹如雾霾笼罩着整个公司。力劲资金支持让意德拉满血复活，在Riccardo Ferrario先生带领下上演了压铸机行业王者归来传奇。在不到两年时间意德拉恢复元气，意德拉做出了努力去保持一个精简和灵活的结构以适应不一样的市场形势，“IDRA”专有技术资产保证了先进产品创造，使意德拉有了一个美好未来 [16] 。

  力劲在2008年收购了意德拉（Idra），此次收购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，变成全球上最大的压铸机生产商，力劲在业界获得高度认可，更获得多个奖项，包括中国名牌、香港名牌、中国机械500强等荣誉 [17] 。力劲成为全世界压铸机行业领导者，为世界大吨位压铸机开发做出了巨大贡献，提升了在中国在行业里的地位，对世界压铸机行业和压铸行业迅猛发展做出了较大地贡献。2019年特斯拉委托力劲生产全球最大压铸机，特斯拉实行一体化压铸 [18] ，实现汽车部件减重降本。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。

  2.3.2 海天金属2021年4月10日，美利信科技向海天金属购买一套HDC8800吨超大型压铸机在重庆签约[19]。海天集团始创于1966 年，是一家生产注塑机为主企业，香港上市公司，是全球最大的注塑机专业生产厂商之一。海天已发展成为集注塑机、数字控制机床、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。集团员工10000 多名，其中工程师二百多名负责产品研制，能生产锁模力60吨至6600吨（注塑量从50克到50000克）各种注塑机。海天注塑机以其高质量、高性能及其优越的价格性能比闻名于国内外市场，一直占据注塑机市场的主导地位，在用户中建立了良好的信誉[20-21]。产品及客户遍布全球130 多个国家和地区

  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。HDC8800吨压铸机全球首发，代表了海天金属自主创新的新高度，大幅度的提高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，8800吨压铸机创造了（当时）世界之最[19]。

  始创于2002年广东伊之密精密机械股份有限公司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、橡胶机为主流产品。伊之密有省级企业技术中心、工程中心设立了博士后科研工作站，已成为中国最具竞争力和发展的潜在能力的大型装备综合服务商、中国最具规模的装备制造企业之一、国家级高新技术企业及国家级火炬计划项目实验企业单位。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。在全球建有多个海外办事处和服务点，业务覆盖数十个国家和地区。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。伊之密在印度建立海外生产基地 [22] ，通过海外生产基地为全球客户提供更好的产品和服务。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 [23] ，逐步生产各种各样不同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，从了解需求到方案设计、制作，5个月内为客户提供整套自动化生产系统[24]。2021年伊之密已完成6000吨、7000吨、8000吨及9000吨超大型压铸机研发，新建重型压铸机生产车间。新能源汽车是伊之密注塑机、压铸机等基本的产品重要下游应用场景[25]。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，见证了LEAP7000T超大型智能压铸机全球首发，见证了伊之密与一汽铸造建立9000T压铸整体解决方案战略合作伙伴关系。全新LEAP系列超大型压铸机7000T是伊之密全力打造重点新品。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的基本工艺要求[26]。

  注塑机与压铸机有着相同之处，都是有合模锁模，射出结构等，只是加工溶体不一，塑料或铝合金，而压铸模部分参数远高于注塑机。1，压铸机合模强度高于注塑机。与注塑机相比，压铸机压射速度更快，冲击力更大，动能自然更大；2，压铸机用双联泵。注塑机是单泵，注塑机射出形式是高压高速（相对于泵的排量是高速），压铸机压力由储能器驱动的。储能器充油时间极短，释放时间极快。压铸机采用双泵，采用高压小泵处理高压，采用低压大泵处理高速；3，射出功率相差大。压铸机叫压射，注塑机叫射出，如压射速度是射出速度的30倍，即压射流量是射出流量的30倍，如两者的射出压力相同，即压射功率必须是射出功率的30倍 [27] 。力劲是先做压铸机后做注塑机，海天与伊之密先做注塑机后做压铸机，说明压铸机和注塑机有着天然的关联，三家公司压铸机各有千秋。

  力劲集团已研制6000T~12000T大型智能压铸单元，配备高速响应液压系统，压力、速度实时控制。高效喷涂系统，无水气吹扫。模具的温度控制透明化，实现闭环控制，快速优化温度场，多工位协同，生产持续进行，满足整线节拍，可生产毛坯质量超过100kg铸件 [28] 。力劲在压铸机行业已经40多年了，产品品种类型多，生产、加工、装备、调试、检测工作员都拥有丰富的经验，能满足多种客户的选择，采用的加工设施多为进口，确保了零件加工精度，采用国际著名的液压、电气配件工作更稳定、寿命长、故障低 [29] 。

  海天金属是双闭环实时控制压射系统——将领先的压射技术带到8800T压铸机，对铸造压力、压射速度进行闭环控制。双闭环全实时控制技术采用在入口、出口和增压出口3个伺服阀的方式，能轻松实现压射速度、压力双闭环，增压压力、建压时间全闭环，增压压力可分多段设定，压射平均加速度≥40G，可实现真正的刹车功能，能有效解决客户实际生产中的痛点问题。可实现高质量、高稳定的完美压射工艺。压射部分可一键升降——对于超大吨位压铸机来说，调节一次升降功能，并不是那么容易，螺钉数量多，螺钉大，靠人力调节估计要一天时间，HDC8800可实现一键升降功能，减轻劳动强度、节省劳动时间。较同种类型的产品优势，成熟的技术带来稳定的效益。HDC8800T压铸机采用成熟的三模板合模结构技术，整机总重量超过600吨，单块模板均超过100吨 [30-31] 。

  伊之密采用了高刚性及高效稳定的锁模系统，实现高标准高性能的快速压射，融合了全新Leap系列压射系统，使得压射系统在速度和压力控制上具备优异的性能。能保证大型薄壁零件的高动态填充能力，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。超大型压铸机需要有足够的锁模力以保证一体化结构件投影面积的需求，还要有足够的压射速度及压射力保证产品的成型质量。压射速度最大可达12m/s，LEAP9000超大型压铸机压射速度调节范围0.05m/s~10m/s，并且低速、高速和增压阶段每段都可以10段闭环实时控制。

  超大型压铸件结构较为复杂，生产中质量控制点数多，一个压铸单元有可能需要配备45台双回路模温机，90个回路，加上压铸生产的全部过程中速度、压力、锁模力、温度、流量等参数，要有100多个质量控制点，传统的压铸机控制管理系统是没办法实现对如此多的生产参数进行监控的，LEAP9000采用了ORCA控制管理系统，能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[32]。

  2022年10月18日，上市公司泰瑞机器股份有限公司一体化压铸成型高端装备项目开工仪式于浙江桐乡隆重举行。泰瑞机器将投资建设重型压铸机研发生产基地，标志着泰瑞机器正式“进军”压铸机制造业。泰瑞机器年产能达10000台注塑机的国家高新技术企业，产品已享誉近90个国家。又有一家注塑机生产企业投向大型压铸机制造，成为国内第四家生产大型压铸机企业，值得期待[33-34]。

  工欲善其事，必先利其器。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的新趋势，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，国内一体化压铸的市场空间到2025年预计将达272亿规模，2022~2025年的CAGR（复合年均增长率 ）高达221%。2030年全世界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[2]。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。

  [1]一体化压铸有助轻量化新能源产业链公司布局忙[N].上海证券报,2022-06-22(05).

  [3]一体压铸行业研究报告-压铸颠覆汽车百年制程,行业将迎黄金时代[EB/OL].[2021-06-03].

  [16]意德拉:与时俱进苦练内功搞研发，携手力劲齐心合力拓市场.[2019-07-04].

  [19]陶永亮,娄梦妮.新能源汽车销量促进压铸产业及一体化压铸发展[J].铸造设备与工艺2022(2):52-55.

  [25]伊之密完成超大型压铸机研发重型压铸机生产车间底建成投产[EB/OL].[2022-04-29].

  [31]专访宁波海天金属乐晓东:大吨位机型压铸机将引领新能源汽车未来市场[EB/OL].[2019-03-01].