現(xiàn)在許多模具的價(jià)格已降到只有五年前的一半,但模具生產(chǎn)企業(yè)在原材料、設(shè)備折舊、人工費(fèi)用等方面的支出都要比五年前多。為了生存與發(fā)展,企業(yè)必須在改善管理、提高技術(shù)等方面多下功夫,其中努力縮短模具生產(chǎn)周期是十分有效的措施。
質(zhì)量、價(jià)格、周期、服務(wù),在這模具四大競(jìng)爭(zhēng)要素中,周期的重要性日趨突出。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇,越來(lái)越多的場(chǎng)合,周期已被提到第一要素的位置。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求,所有模具生產(chǎn)企業(yè)都在努力縮短模具生產(chǎn)周期。與過(guò)去相比,現(xiàn)在許多模具的生產(chǎn)周期大約比五年前縮短了一半,模具生產(chǎn)周期以前用月計(jì),後來(lái)用周計(jì),現(xiàn)在是用天計(jì)??s短模具生產(chǎn)周期現(xiàn)在也不單是模具企業(yè)的事了,模具供需雙方的緊密合作及社會(huì)專業(yè)化分工協(xié)作對(duì)縮短模具生產(chǎn)周期也有很大的作用。模具生產(chǎn)一般可分為設(shè)計(jì)、加工和裝配調(diào)試等幾個(gè)階段,必須抓住每個(gè)階段的關(guān)鍵環(huán)節(jié),才能有效縮短整個(gè)模具生產(chǎn)的周期。
縮短模具設(shè)計(jì)的時(shí)間
模具設(shè)計(jì),一般理解為模具生產(chǎn)企業(yè)在接到用戶需求產(chǎn)品的信息依據(jù)(如樣件、圖紙、軟盤及其他數(shù)字信息等)之後,根據(jù)產(chǎn)品及模具用戶的要求來(lái)設(shè)計(jì)模具。但是現(xiàn)在已有模具企業(yè)提前介入和參與產(chǎn)品開發(fā),與用戶一起進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì),并一起研究產(chǎn)品與模具的協(xié)調(diào)性及工藝性,從而使模具及其制品更加合理化,并且使模具生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間大為縮短,避免由于模具用戶對(duì)產(chǎn)品的修改及因產(chǎn)品的工藝性不好,延長(zhǎng)模具生產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間,甚至造成多次反覆生產(chǎn)的現(xiàn)象。
模具設(shè)計(jì)的主要工作目前已可以用計(jì)算機(jī)來(lái)完成。使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)可使原來(lái)要用幾周及至幾個(gè)月的手工設(shè)計(jì)時(shí)間縮短為幾天。CAD技術(shù)已在中國(guó)模具行業(yè)中逐步普及,現(xiàn)在的主要問(wèn)題是CAD軟件的正確選用、熟練運(yùn)用以及與本企業(yè)情況的良好結(jié)合。在模具CAD工作中,積累經(jīng)驗(yàn),將知識(shí)電子化,建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)等都十分重要?,F(xiàn)在,部分企業(yè)已開始采用CAD快速設(shè)計(jì)技術(shù),它是在現(xiàn)在一般CAD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù),與一般CAD設(shè)計(jì)相比,可縮短設(shè)計(jì)周期一半左右。采用模具專用軟件要比采用通用軟件好,采用三維設(shè)計(jì)要比采用二維設(shè)計(jì)好。一方面是盡量將設(shè)計(jì)工作往前推,另一方面是善用CAD這個(gè)武器,才能有效縮短模具設(shè)計(jì)時(shí)間。
關(guān)鍵在信息化和數(shù)字化
信息社會(huì)和經(jīng)濟(jì)全球化的不斷發(fā)展,猛烈地沖擊著模具企業(yè)的傳統(tǒng)體制和生產(chǎn)模式,依賴普通的加工設(shè)備和鉗工的技能已不能適應(yīng)飛快發(fā)展的社會(huì)和用戶對(duì)模具生產(chǎn)周期越來(lái)越苛求的模具市場(chǎng)。為了適應(yīng)新形勢(shì),模具企業(yè)必須用信息化、高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)來(lái)改造自己。除了模具CAD之外,計(jì)算機(jī)輔助加工(CAM)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助分析(CAE)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(CAPP)技術(shù)及計(jì)算機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)等技術(shù),及至這些技術(shù)的集成化、一體化(如C3P、C4P)技術(shù)和基于知識(shí)的工程(KBE)技術(shù)、模具柔性制造(FMS)技術(shù)、模具集成制造(CIMS)技術(shù)等,對(duì)現(xiàn)代的模具企業(yè)至關(guān)重要。例如對(duì)復(fù)雜形狀的汽車覆蓋件進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真分析,預(yù)測(cè)其成形過(guò)程的一系列復(fù)雜的工藝參數(shù),進(jìn)行識(shí)別、確定,可使模具生產(chǎn)周期大為縮短。對(duì)注塑模具進(jìn)行CAE分析也能取得很好效果。只有運(yùn)用這些技術(shù)及網(wǎng)絡(luò),才能更有效地實(shí)施逆向工程、并行工程、敏捷制造和虛擬制造(包括虛擬設(shè)計(jì)、虛擬加工、虛擬裝配乃至組成虛擬企業(yè)及虛擬現(xiàn)實(shí))。企業(yè)內(nèi)應(yīng)用適合于單件生產(chǎn)方式及模具生產(chǎn)特徵的管理技術(shù)和INTERNET、ERP、MPR、MIS等信息技術(shù)及模具制造電子商務(wù)系統(tǒng)(EC),使各種業(yè)務(wù)過(guò)程、溝通過(guò)程、管理過(guò)程等都實(shí)現(xiàn)信息化,不但能有效縮短模具生產(chǎn)周期,而且能提高整個(gè)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理水平和效率、效益。除了企業(yè)的信息化之外,有些模具工業(yè)發(fā)達(dá)的城市應(yīng)用模具信息化系統(tǒng),實(shí)行模具信息化管理,能提高包括縮短模具生產(chǎn)周期在內(nèi)的整個(gè)行業(yè)的水平,提高效率和效益。
模具數(shù)字化制造不但能縮短模具生產(chǎn)周期,而且可提高加工精度和減少加工過(guò)程中的人為失誤,還有利于企業(yè)向集約型發(fā)展并提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。除了上述信息技術(shù)之外,模具數(shù)字化制造技術(shù)還應(yīng)該包括可制造性設(shè)計(jì)(DFM),即在設(shè)計(jì)時(shí)考慮和分析可制造性,保證工藝的成功和在數(shù)字化技術(shù)指導(dǎo)下處理解決試模過(guò)程中和制件生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題。
有人將企業(yè)信息化和數(shù)字化的各種因素的影響歸納為:三分技術(shù)、七分管理、十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、二十分人的素質(zhì),這是很有道理的?!敖?jīng)營(yíng)國(guó)際化、設(shè)備精良化、技術(shù)集成化、生產(chǎn)數(shù)字化、管理信息化、模具品牌化”以及模具生產(chǎn)信息化、數(shù)字化、無(wú)圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化,已成為許多模具企業(yè)的建設(shè)目標(biāo)和發(fā)展方向。
采用高新和先進(jìn)適用技術(shù)
高速加工已被模具企業(yè)公認(rèn)為縮短模具生產(chǎn)周期的有效方法。高速加工包括高速切削和高速電加工。統(tǒng)計(jì)資料表明,高速切削與傳統(tǒng)切削相比,其去除單位馀量的能耗少,大大提高能源和設(shè)備利用率,而且可將粗、半精及精加工集中在一臺(tái)機(jī)床上完成,結(jié)合CAD/CAM技術(shù),模具的制造周期可縮短約40%。實(shí)現(xiàn)高速加工是一個(gè)系統(tǒng)工程,必須協(xié)調(diào)好各方面,機(jī)床的選擇是最基本的一個(gè)方面,機(jī)床附件和刀具、電極的正確選用也十分重要,相應(yīng)的軟件和人員配置更是十分關(guān)鍵。除了這些以外,各種工藝參數(shù)確定和材料的選用及相互匹配和協(xié)調(diào)也必須注意。
高速切削、干切削及五軸高速加工,國(guó)內(nèi)已有一些企業(yè)采用,而高速電加工方面,國(guó)內(nèi)應(yīng)用尚少。據(jù)國(guó)外資料,CNC EDM附設(shè)機(jī)器人可減少成本30%,提高生產(chǎn)率50%;用機(jī)械手安裝工件,增加無(wú)人操作比例也能有效縮短模具加工周期。使用耐腐蝕低損耗的電極材料,在電介液中加入導(dǎo)電粉末,用氣體代替普通電介液及加工非導(dǎo)電材料等電加工新技術(shù),對(duì)縮短模具生產(chǎn)周期也都有效果。
快速成型(RP)技術(shù)和快速制模(RT)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用,兩者相結(jié)合,將RP/RT技術(shù)應(yīng)用于模具生產(chǎn),可使模具生產(chǎn)周期大為縮短?;赗P技術(shù),結(jié)合相應(yīng)的特種加工工藝,快速制造電加工的電極,也能有效縮短模具生產(chǎn)周期。
采用新材料對(duì)縮短模具生產(chǎn)周期也有顯著的作用。一是采用易切削金屬材料,如鋁合金,可大大加快切削速度?,F(xiàn)在采用鋁合金生產(chǎn)模具在國(guó)外已越來(lái)越多,特別在注塑模方面。二是采用樹脂,有些樹脂可直接制成模具使用。采用可加工塑料來(lái)替代過(guò)去的油泥、木材或某些金屬,對(duì)縮短模具生產(chǎn)周期也十分有效,特別是對(duì)縮短汽車覆蓋件模具的生產(chǎn)周期更為明顯。
用疊層法來(lái)制作大型型腔模具和使用復(fù)合加工等先進(jìn)技術(shù),對(duì)縮短模具生產(chǎn)周期也十分有效。
抓好光整加工和裝配調(diào)試
鉗工在模具生產(chǎn)中起著十分關(guān)鍵的作用,沒(méi)有高級(jí)鉗工就難以生產(chǎn)出合格的好模具來(lái),這也是模具行業(yè)的共識(shí)。然而,這種過(guò)份依賴于人的情況近年來(lái)已開始變化。九五期間,不少模具的機(jī)加工與鉗工的比例大致為7:3,現(xiàn)在已變?yōu)?:2,有些精密模具的鉗工作業(yè)量已降到不足10%。鉗工比例不斷降低,這是一種趨勢(shì),也是一種進(jìn)步。在員工比例上,國(guó)外多數(shù)模具企業(yè)的鉗工人數(shù)為全員的10%左右,而中國(guó)多數(shù)在40%左右。這不但反映了模具加工的精度和設(shè)計(jì)的可靠性,也反映在模具生產(chǎn)周期上。隨著高速、高精加工的發(fā)展,人工研拋和裝配調(diào)試時(shí)間隨之減少是顯而易見的。雖然模具光整加工和裝配調(diào)試時(shí)間在整個(gè)模具生產(chǎn)周期中所占的比重正在逐漸下降,但目前仍占較大比例,在許多模具中,往往還要占到30%左右的時(shí)間。模具的光整加工和裝配調(diào)試大多數(shù)企業(yè)目前仍舊主要依靠人工。
“人與機(jī)器都能干的事,要想辦法盡量讓機(jī)器去干;機(jī)器和計(jì)算機(jī)都能干的事,要想辦法盡量讓計(jì)算機(jī)去干;要?jiǎng)?chuàng)造條件使計(jì)算機(jī)和機(jī)器盡量多干事?!边@一說(shuō)法對(duì)整個(gè)模具生產(chǎn)過(guò)程都適用,而對(duì)光整加工尤為重要,因?yàn)楣庹庸び玫娜斯ぬ唷T诠庹庸ぶ?,除了必不可少的手工外,?yīng)盡量采用各種機(jī)具和技術(shù),直至自動(dòng)化?,F(xiàn)在市場(chǎng)上有各種各樣的光整加工機(jī)具、設(shè)備、工藝和技術(shù)可供選擇,數(shù)控自動(dòng)拋光也已被應(yīng)用,機(jī)器人自動(dòng)彈性拋光技術(shù)也已有成果。復(fù)合化、自動(dòng)化、智能化已成為模具光整加工的發(fā)展方向。
裝配調(diào)試方面,由于加工精度的提高和設(shè)計(jì)更加合理,“只裝不配”和“少修少調(diào)”及一次試模成功已成為發(fā)展方向,并正在成為事實(shí)。對(duì)于汽車覆蓋件模具,采用液壓高速試驗(yàn)壓力機(jī)和采用多連桿的拉伸機(jī)械壓力機(jī)可有效縮短試模時(shí)間。
標(biāo)準(zhǔn)化、社會(huì)協(xié)作及其他
統(tǒng)計(jì)資料表明,搞好模具標(biāo)準(zhǔn)化工作,廣泛采用模具標(biāo)準(zhǔn)件,可使模具生產(chǎn)周期縮短30%~40%。也有資料表明,占3%左右生產(chǎn)成本的刀具,如果能合理選用,可提高工效25%左右。先進(jìn)的定位和裝夾系統(tǒng)的采用,對(duì)提高工效和縮短模具生產(chǎn)周期也同樣十分有效。至于大力開展社會(huì)專業(yè)化協(xié)作和社會(huì)化協(xié)同作戰(zhàn)(如模具項(xiàng)目的總包與分包、工藝協(xié)作、零部件及工序協(xié)作等)對(duì)縮短模具生產(chǎn)周期的效果更是顯而易見的。
從小處著手也能有效縮短模具生產(chǎn)周期。除刀具外,夾具、電加工介質(zhì)、原材料檢驗(yàn)等,這些看似小事,也往往易被忽視,然而它們卻對(duì)模具生產(chǎn)周期和質(zhì)量有著很大的影響。一般發(fā)現(xiàn),不合適的刀具、夾具及電加工介質(zhì),嚴(yán)重影響模具的加工速度和質(zhì)量,一旦使用了高質(zhì)量和合適的刀具、夾具及電加工介質(zhì),情況就立時(shí)改變,在原材料投入加工之前對(duì)其進(jìn)行必要的檢驗(yàn),可避免因廢料(或次料)錯(cuò)投所產(chǎn)生的返工。
針對(duì)特定用戶單獨(dú)設(shè)計(jì)、單件制造是模具生產(chǎn)的特點(diǎn)之一。由于不同模具有不同要求,需要有不同工藝及裝備,因此,模具生產(chǎn)企業(yè)某些裝備利用率不高和某些環(huán)節(jié)存在瓶頸現(xiàn)象就比較普遍。對(duì)此,企業(yè)的管理就應(yīng)該注意分析并采取相應(yīng)措施來(lái)盡量消除瓶頸和提高設(shè)備利用率。瓶頸的不斷消除相對(duì)應(yīng)的就是模具生產(chǎn)周期的不斷縮短