基于并行工程的模具設計過程研究

陳朝暉

[摘要]并行工程是對產品設計及其相關過程（包括制造過程及其支持過程）進行并行、一體化設計的一種系統化的工作模式，對基于并行工程的模具設計過程進行研究。

[關鍵詞]并行工程 模具設計 過程

中圖分類號：TS93文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0510110－01

并行工程這種工作模式力圖使開發者從一開始就考慮到產品全生命周期中的所有因素，包括質量、成本、進度和用戶需求。并行工程以CIMS的信息技術為基礎，通過項目小組的工作方式，改進模具開發流程。同時利用面向制造的設計（DFM）和面向裝配的設計（DFA）等工具，達到縮短模具開發周期、保證模具質量，以及降低模具成本的目標。

一、基于并行工程的模具設計與流程

模具設計的并行主要包括設計之間的并行，設計與生產的并行。在所調研的模具企業中，模具設計都要經過開模評審，在這一環節中確定模具設計的關鍵控制點頂針和冷卻交流系統的入水口設置，接著進行總體規劃（后面介紹到的排位設計作業環節），確定模具的工作方式，成型方法和主要的功能結構方案，接著模具進入并行設計階段，一方面繼續完善結構方案，對模具其他零件進行詳細設計，最終輸出設計數據和圖形文件等設計結果；另一方面進入分型，確定模具的主要成型方法和分模方式，接著進入生產工藝圖的編制，滿足投放生產的需要。模具設計與生產的并行體現在模具在設計的初期階段就考慮到模具制造過程中的制造相關性和制造約束，通過流道分析軟件，數控編程的驗證，以及模具生產管理系統中查詢各種制造資源的負荷等輔助手段，進行面向制造（DFM）以及面向裝配（DFA）的設計。模具制造是面向客戶的單件制造模式，每一套模具的設計都要滿足客戶產品的需求，加上客戶對模具交貨期的苛刻要求，所有這些都加大了模具設計的復雜性，因此，模具設計過程還包括許多審核作業環節，由模具的設計、生產方面的專家有時還包括客戶共同對結構設計方案進行審核確認，若有問題還可對方案進行修改，盡早發現總題，減少時間和成本的損失。

在一般的模具企業中，模具設計具體工作流程包括產品設計流程，模具設計流程，工藝設計流程以及更改流程，設計過程的大部分管理工作己由PDM的流程管理統一管理。模具設計過程的建模，關鍵是模具設計過程的數據信息模型，過程模型，及人員管理模型，通過建模的方法對流程進行描述。

二、產品設計子流程

模具企業與客戶已經簽訂合同，市場聯絡員收到客戶相關的技術資料后，通知跟模組，由跟模人員提交模具任務，啟動產品設計子流程。產品設計子流程，是模圖設計的前段工序，設計主任根據客戶提交的技術資料進行模具產品設計計劃，出具開模通知書和分模表等文件。收到的模具技術資料包括技術要求和產品圖，通常，客戶提出交的產品圖可能是2D電子圖檔、3D電子圖檔、紙介圖檔或是手板（產品模型），設計主任根據產品圖的數據類型，確定是否需要圖檔格式的轉換，或是產品的設計修改。如果提供的是手板文件，還需要抄數人員進行抄數（包括產品模型的尺寸測量與描述等）。當完成符合模具設計要求的相關格式的產品圖時，經過客戶批核后，由跟模組組織開模評審團隊進行開模評審，分析產品設計是否合理，符合模具設計與工藝要求，并綜合考慮任務要求，初步確定模具類型、分型面、澆注系統、頂出方式、抽芯方式、冷卻入水方式，成型零件，結構件的結構形式等，并確認模具強度。開模評審通過后直接進入模具設計子流程。

三、模具設計子流程

開模評審通過后，直接進入模具設計子流程，該流程運行目的是完成模具總裝圖和為工藝圖編制提供前期的技術圖文檔。開模評審后，進入模具規劃工序，頂針入水人員（常由設計主任兼任）依據評審結果編制頂針入水資料并與相關技術資料一起傳送到模具設計小組，模具設計小組安排設計師進行排位設計作業，包括模具的主要組成零件與結構定位等工作，畫出模具結構的圖紙，通過組長檢查后，送交客戶批核，客戶批核是與客戶溝通的重要環節。在獲得客戶確認后，復雜模具的排位圖一方面送到流道分析組進行流道分析（簡單模具略過此工序），另一方面送交模具設計3D小組進行分型設計，包括內模型面的設計和分模取件方式的設計，工程師完成后送組長檢查，檢查通過，接著跟模人員組織評審團隊對分型作業成果進行技術評審，通過后與當前的模具設計圖紙送交工藝部進行工藝文件的編制。同時，排位設計人員接著進入臨圖設計作業，進一步完善結構圖（型腔、型芯相關除外），稱為臨時摹圖（臨圖），并相繼出具模胚，內模材料BOM表，送交采購部訂購相關材料。臨界檢查通過后，進入臨圖評審，由專家團隊作技術上的審核確認，此時，如果客有要求的需要送交客戶批核，通過后需要與該模具的分型師溝通，確認與分型設計是否有沖突，是否需要修改分型。流道分析，臨圖設計，分型設計是并行作業工序，設計圖紙出現問題時需要及時通知相關設計小組，以減少非必要的設計工作。排位設計師完成臨圖設計這后（通常在分型設計作業完成之前），再進入總裝設計作業，詳細繪制模具結構圖，最終產出模具總裝圖。總裝設計作業與分型設計，工藝設計并行，設計師與排位，臨圖同一工程師。模具設計是一個模具設計過程是反復修改，逐步尋優的產品設計過程，修改與迭代頻繁，模具設計師在完成設計作業，可能會收到后續工序（可能來自工藝的，可能來自客戶，也可能來自生產等）的報錯信息，需要進行修改模圖設計的任務，直到生產試模成功。

四、工藝設計子流程

分型評審完成并按評審意見修正評審圖后，分型設計人員把3D模圖轉成2D零件圖，送2D組相應工程師核對分型作業結果，返回并按核對意見修改后，完成加工零件圖，送工藝組正式進行工藝編制作業。工藝主任接到任務后，組織工藝工程師，電極設計工程師評審加工藝和電極設計工藝，確認工藝的可行性與大致工藝與電極方案，并完成進度與零件合并加工訂料表。接著，一方面通知3D設計工程師排合并加工圖，完成后通知采購部采購鑲件料和斜頂行位等購件原料；一方面通知設計部訂購其它的散件原材料；并同時安排工藝設計師與電極設計師開始并行作業。工藝工程師先后完成打孔圖，內模、行位和鑲件等詳細工藝圖紙，磨針圖，分三批供生產需要。電極設計工程師設計電極工藝的同時，校對藝工程師的內模與鑲件工藝，保證電極工藝的準確性與一致性，完成工藝圖并檢查通過后，一方面發布電極工藝供生產需要，另一方面需要編制電極材料單，送采購部訂購相關材料。至此，完成模具設計的第一階段的設計任務，接著，還需要針對生產中發現的各種模具設計問題進行修改作業任務，直到至試模成功。

參考文獻：

[1]于紅霞、周雄輝，針對模具行業的MRPⅡ系統開發[J]模具技術，2003,(03).

[2]陳文亮、黃翔，模具的參數化設計方法研究[J].計算機輔助工程，1995, (02).