技術創新促進沖壓模具制造效率與質量提升

■山東濰坊福田模具有限責任公司技術中心科長 林 明

技術創新促進沖壓模具制造效率與質量提升

■山東濰坊福田模具有限責任公司技術中心科長 林 明

摘要：本文介紹福田模具以技術創新提升模具制造質量和效率，模具數字化、智能網絡化制造技術在模具開發信息傳遞智能化、工藝策劃與FEMA技術的應用、PDM系統下全裝配三維實體設計技術的應用、CAE模擬技術應用、無人化數控加工技術的不斷推進、偏差加工技術的應用和設計數據制造精度的工藝保證等七個方面取得的突破。

福田模具始終堅持“規模適中，技術一流”的發展戰略，注重創新能力建設，把模具自動化生產作為發展方向，以技術創新提升模具制造質量和效率，模具數字化、智能網絡化制造技術在以下七個方面已取得突破。

1. 以網絡為紐帶實現模具開發信息傳遞智能化

福田模具以PDM系統為設計平臺，通過CAD/CAE/CAM/ CAPP/ERP/MES軟件的有效集成與網絡化協同應用，實現設計、工藝等數據傳遞的實時化、流程化、可視化、無紙化和智能化，實現項目管理、計劃管控、成本統計、質量問題處理及調試數據積累的信息網絡化、系統化，對模具的開發進行實時管理。

2. 沖壓工藝策劃與FEMA技術的應用

對輸入數據利用快速C A E仿真進行產品缺陷預測和工藝策劃，通過ECR反饋（見圖1）報告與產品溝通，提高產品的工藝性，提升沖壓件質量。將FEMA技術應用在沖壓模具設計開發中，保證模具開發的低成本、高質量。

圖1

3. PDM系統下全裝配三維實體設計技術的應用

PDM系統的全系列標準件庫、產品數據、模具知識庫、設計使用沖壓機床、檢查用刀具庫方便設計選用，PDM系統下設計防錯檢查功能、明細表和采購BOM的智能自動生成技術都有效提高了設計質量和效率。

4. CAE模擬技術應用

（1）沖壓CAE模擬深化應用。全工序沖壓CAE模擬、拉延實際筋模擬、修邊線優化和穩健性分析全面應用并納入流程管理（見圖2），分析結果和知識庫的經驗數據結合，對產品數模進行補償再造，優化工藝數據，實現工藝設計數據的貼近生產實際精度要求，減少調試時間。

（2）全系列模具運動仿真技術應用。模具機構運動狀態仿真、動態干涉檢查、廢料滑出模擬、沖壓件傳輸過程模擬等在設計過程普及應用，通過設計的模擬檢查（見圖3），將問題消滅在設計驗證階段，為模具智造提供技術保證，縮短生產制造周期。

（3）數控加工仿真。數控加工程序的安全性是自動化加工的前提，我們利用機床參數庫和三維模型通過仿真驗證確保自動化加工安全性。

5. 無人化數控加工技術的不斷推進

（1）FMC全型面泡塑數控加工以及NC加工全程序化。2003年福田模具推行三維實體設計，2005年三維設計與加工有效結合，FMC全型面泡塑數控加工全面實行，提高了實型制作效率和鑄件的精度與質量。鑄件通過白光掃描檢測，確認余量和均勻性，保證模具數控無人化加工安全性，促進了模具NC加工全程序化的應用。

（2）螺孔同步制造。螺孔同步制造是NC加工全程序化的一部分，實現了螺孔和絲孔位置一致，螺孔同步將覆蓋件模具模座串行配鉆絲孔的生產流程變為并行，縮短了制造周期。

（3）自動化、高精度加工編程技術與無人化數控加工應用。福田模具2012年開始研究型面的自動化及高精度加工編程并進行無人化數控加工探索，現在型面自動化數控加工已全面實施（見圖4），提高了模具加工效率。一次加工的自動化加工編程與無人化數控加工正處于試行階段。數控加工的自動化率和精度的提升是我們的長期研究課題。

圖2　回彈補償分析流程示例

圖3　廢料模擬示例

圖4　數控自動化加工示例

6. 偏差加工技術的應用

偏差加工主要包含產品部位工序數模的補償（包含揪起或公差漂移偏差處理）、型面各處的不等間隙、壓機變形引起的模具補償、拉延模模面膨脹處理、壓料面的部分偏差加工、拉延筋的不等間隙和翻整工序與修邊工序壓件器的不等間隙偏差加工等。通過偏差加工技術（見圖5、圖6）應用就是把成熟的經驗由數控加工提前做出來，減少鉗工的調試工作量，提升模具智造率。通過各零件偏差加工數據、調試結果和CAE分析情況對比，總結形成了我們的工藝專家知識庫。

7. 設計數據制造精度的工藝保證

（1）激光熔覆與激光淬火的應用：激光熔覆和激光淬火可以減少補焊和淬火過程中造成的工件變形，提升零件淬火質量和熔覆層強度，也減少了研配工作量。由于設備條件限制，在用戶要求時或外板拉延模上應用。

（2）超硬加工工藝應用：超硬加工就是模具型面、刃口淬火后加工的方案，我們已將成熟的工藝參數納入工藝規范中普及應用。超硬加工的實施使鉗工研調由兩次變為一次，超硬加工的前提是工藝設計數據的準確性要高。

（3）三坐標與照相檢測的應用：用三坐標進行模具精度的監控和零件回彈的檢測，查找問題保證模具精度和積累數據；利用光學照相檢測分析模具間隙鑄件變形量，為數控加工編程安全確認。通過上、下模的光學照相的數據虛擬合模（見圖7），為鉗工研配和編程改進提供指導。

通過模具開發經驗數據積累和專家知識庫不斷完善、應用和持續技術創新，為模具開發提供合理乃至最佳解決方案。實現高端汽車沖壓模具制造的智能化是我們努力的目標。

圖5　拉延模偏差示例

圖6　拉延及后序示例

圖7　拉延上下模合模數據圖

收稿日期：（20141225）