模具制造業(yè)發(fā)展趨勢及效率提高因素

■桂林華工百川科技有限公司（廣西 541002）文德林

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，無論是機(jī)械制造業(yè)還是模具制造業(yè)都緊密相連。例如，我公司用于擠出機(jī)液壓機(jī)頭擠出橡膠制品的一整套模具，再結(jié)合眾多相關(guān)機(jī)械設(shè)備如壓延機(jī)等，組裝構(gòu)成一套完整的橡膠加工設(shè)備生產(chǎn)線。當(dāng)今機(jī)械和模具制造業(yè)緊密關(guān)聯(lián)、有機(jī)配合，快速推動(dòng)了企業(yè)的發(fā)展，在機(jī)械及模具加工領(lǐng)域，制造逐步向智能化、自動(dòng)化發(fā)展。如何最大程度降低制造成本、提高生產(chǎn)效率成為各企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。筆者結(jié)合多年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，主要從4個(gè)方面探討模具制造業(yè)發(fā)展趨勢與效率提高因素，以確保產(chǎn)品質(zhì)量和交貨周期，以具有競爭力的價(jià)格向客戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品。

1.模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和工藝流程規(guī)范化

在眾多汽車精密模具和塑膠模具零部件中，特別是連續(xù)沖壓模，其圖樣設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：

（1）模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。特別是來自歐美發(fā)達(dá)國家的設(shè)計(jì)工程師，在設(shè)計(jì)一套精密模具過程時(shí)，早就已經(jīng)較全面地考慮到該模具的使用壽命、工作環(huán)境、加工方法和加工過程中可能會(huì)出現(xiàn)的一系列問題，以及能給企業(yè)帶來多大的利潤等，設(shè)計(jì)人員從源頭開始，設(shè)計(jì)模具圖樣就向著標(biāo)準(zhǔn)化、流程規(guī)范化的方向發(fā)展。

（2）模具設(shè)計(jì)圖樣重點(diǎn)突出。如設(shè)計(jì)汽車精密沖壓連續(xù)模具時(shí)，一些沖壓成形的精密沖壓模具孔或槽口設(shè)計(jì)必須尖而鋒利，絕不能有倒角出現(xiàn)，以利于順利沖壓成形零件。還有的在設(shè)計(jì)一些精度不是很高的螺栓孔時(shí)，往往標(biāo)注尺寸公差較松，如（x±0.1）mm、（y±0.5）mm等，依次表示一個(gè)小數(shù)點(diǎn)公差為±0.1mm、整數(shù)公差為±0.5mm等，這樣標(biāo)注以及完整的圖樣幾何公差重點(diǎn)標(biāo)注，更便于合理安排生產(chǎn)加工工藝，降低加工成本，縮短交貨周期。

2.機(jī)床配置和加工編程軟件專業(yè)化和智能化

當(dāng)今設(shè)計(jì)、制造模具過程中，CAD、CAM系統(tǒng)軟件已能較完善相互轉(zhuǎn)化相關(guān)圖形文件格式，同時(shí)，CAM系統(tǒng)軟件需要配置合適的刀具，CAM編程軟件也是至關(guān)重要的。在計(jì)算機(jī)輔助制造中，CAM軟件一般采用點(diǎn)逼進(jìn)法來加工圓弧、樣條曲線等非直線外形，精度要求越高時(shí)，就要求越多的點(diǎn)來逼近，這樣產(chǎn)生的 NC 程序往往多達(dá)十幾兆至幾十兆，相應(yīng)地就要求機(jī)床的控制系統(tǒng)有非常高的數(shù)據(jù)處理能力，如在 1s內(nèi)需有處理5000～10000 條數(shù)據(jù)的計(jì)算速度，這樣的數(shù)據(jù)量對(duì)于普通數(shù)控機(jī)床是望塵莫及的。因此，機(jī)床需要有更完善的PC開發(fā)控制系統(tǒng)，不僅直觀、條理性好，而且PC計(jì)算機(jī)有著硬件維護(hù)容易、升級(jí)便宜的優(yōu)點(diǎn)。在生產(chǎn)加工過程中，經(jīng)常會(huì)看到有的機(jī)床在轉(zhuǎn)彎位和尖角位停頓甚至死機(jī)，這是因?yàn)橐恍C(jī)床的計(jì)算機(jī)還使用以前的Pentium 13MHz，根本不匹配如今的編程要求，現(xiàn)在的PC的CPU速度與10年前相比，已相差20多倍。

同樣，我們使用的CAM軟件編程系統(tǒng)應(yīng)具有很高的計(jì)算速度，較強(qiáng)的插補(bǔ)功能，優(yōu)秀的路徑平滑連接功能，全程自動(dòng)過切檢查及處理能力，自動(dòng)刀柄與夾具干涉檢查、繞避功能，進(jìn)給速度優(yōu)化處理功能，待加工軌跡監(jiān)控功能，刀具軌跡編輯優(yōu)化功能以及加工殘余分析功能等。

隨著CAM系統(tǒng)智能化水平的提高，已經(jīng)出現(xiàn)了新一代獨(dú)立運(yùn)行的智能化CAM專業(yè)系統(tǒng)，如加工過程中常運(yùn)用的PRO/E、MASTERCAM、UG軟件等，其主要特點(diǎn)是面向?qū)ο蟮膶?shí)體加工方式，而非傳統(tǒng)的曲面局部加工方式，只需輸入相關(guān)加工工藝參數(shù)并選擇加工工藝操作，即可完成編程操作。圖1所示為采用PRO/E軟件編程加工熱流道模具實(shí)體模擬圖，圖2所示為進(jìn)入/退刀參數(shù)設(shè)置。編程的復(fù)雜程度與零件的復(fù)雜程度無關(guān)，只與加工工藝有關(guān)，只需編程人員輸入一些相關(guān)的工藝參數(shù)即可，因而非常易于掌握，只需短時(shí)間培訓(xùn)即可使用，這樣更能發(fā)揮軟件智能化方面的優(yōu)勢、縮短加工時(shí)間間隔和提高生產(chǎn)效率。

3.編程人員知識(shí)專業(yè)化和多元化

在模具加工中，一套復(fù)雜的模具對(duì)編程人員的要求是必須精通專業(yè)，因?yàn)槟＞叩募庸すに囈蠓浅?yán)格，過切保護(hù)顯得非常重要，故每次編程完后，需花時(shí)間對(duì)NC指令進(jìn)行仿真檢驗(yàn)。一般而言，為了縮短加工時(shí)間而不占用現(xiàn)場操作者的加工工作時(shí)間。編程人員對(duì)現(xiàn)場條件及加工工藝必須清楚，需要對(duì)NC指令進(jìn)行反復(fù)檢驗(yàn)與修改，以達(dá)到正常使用的目的。

圖2 進(jìn)入/退刀參數(shù)設(shè)置

另外，編程人員除了對(duì)刀具和加工參數(shù)要根據(jù)具體情況選擇外，加工方法的選擇和采用的編程策略就成了關(guān)鍵。一名合格的CAD/CAM編程員，應(yīng)該同時(shí)也是一名合格的模具設(shè)計(jì)師，他應(yīng)對(duì)零件的幾何結(jié)構(gòu)有一個(gè)正確的理解，以及對(duì)各種刀具使用有深入的了解，具備理想工序安排以及合理刀具軌跡設(shè)計(jì)的知識(shí)和概念。首先，要注意加工方法的安全性和有效性，防止過切；其次，要盡一切可能保證刀具軌跡光滑平穩(wěn)，因?yàn)檫@會(huì)直接影響加工質(zhì)量和機(jī)床主軸等零件的壽命；最后，要盡量使刀具載荷均勻（即等余量加工），這將直接影響刀具的壽命。

圖1 端面、孔、槽、輪廓銑削加工軌跡演示

4.模具制造業(yè)的技術(shù)支持和售后服務(wù)

很多模具供貨商與客戶經(jīng)常談?wù)摰疆a(chǎn)品服務(wù)、技術(shù)支持及人員培訓(xùn)的重要性，即技術(shù)支持及售后服務(wù)的重要性。在加工精密模具或精密零部件中，或多或少會(huì)出現(xiàn)一些加工制造方面的技術(shù)難題及機(jī)床異常疑難問題，這些需要機(jī)床廠家提供相應(yīng)的技術(shù)支持及售后服務(wù)。因此，擁有一流的機(jī)床，并不代表擁有一流的模具制造技術(shù)，特別是在加工精密模具方面。

在江蘇昆山的一家加拿大企業(yè)中，有十幾臺(tái)加工中心自動(dòng)化機(jī)床及某品牌自動(dòng)化車床，專門用于加工汽車領(lǐng)域和飛機(jī)行業(yè)的模具，全天24h工作，卻很少出現(xiàn)機(jī)床異常和技術(shù)加工難題，即使出現(xiàn)問題，技術(shù)人員通過電話聯(lián)系機(jī)床廠家，便可迎刃而解，提高了公司加工機(jī)床的效率。該企業(yè)很重視機(jī)床保養(yǎng)、機(jī)床廠家的技術(shù)支持及人員培訓(xùn)，在這樣的資源配置條件下，該企業(yè)每年在模具加工領(lǐng)域可創(chuàng)造豐厚的利潤和價(jià)值。

5.結(jié)語

目前我公司內(nèi)部對(duì)設(shè)計(jì)的設(shè)備和模具做了一系列標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，在橡膠設(shè)備設(shè)計(jì)、制造方面，產(chǎn)品質(zhì)量和效率得到了很大的提高。在當(dāng)今機(jī)械制造和模具技術(shù)快速發(fā)展時(shí)期，我們應(yīng)不斷學(xué)習(xí)，特別是借鑒和吸收國外的一些先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，落到企業(yè)實(shí)處，真正做到將科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，為企業(yè)創(chuàng)造更多的價(jià)值。