模具制造業發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

隨著科學技術的快速發展，無論是機械制造業還是模具制造業都緊密相連。例如，我公司用于擠出機液壓機頭擠出橡膠制品的一整套模具，再結合眾多相關機械設備如壓延機等，組裝構成一套完整的橡膠加工設備生產線。當今機械和模具制造業緊密關聯、有機配合，快速推動了企業的發展，在機械及模具加工領域，制造逐步向智能化、自動化發展。如何最大程度降低制造成本、提高生產效率成為各企業關注的焦點。筆者結合多年實際工作經驗，主要從4個方面探討模具制造業發展趨勢與效率提高因素，以確保產品質量和交貨周期，以具有競爭力的價格向客戶提供高質量的產品。

1.模具設計標準化和工藝流程規范化

在眾多汽車精密模具和塑膠模具零部件中，特別是連續沖壓模，其圖樣設計具有以下特點：

（1）模具設計標準化、規范化。特別是來自歐美發達國家的設計工程師，在設計一套精密模具過程時，早就已經較全面地考慮到該模具的使用壽命、工作環境、加工方法和加工過程中可能會出現的一系列問題，以及能給企業帶來多大的利潤等，設計人員從源頭開始，設計模具圖樣就向著標準化、流程規范化的方向發展。

（2）模具設計圖樣重點突出。如設計汽車精密沖壓連續模具時，一些沖壓成形的精密沖壓模具孔或槽口設計必須尖而鋒利，絕不能有倒角出現，以利于順利沖壓成形零件。還有的在設計一些精度不是很高的螺栓孔時，往往標注尺寸公差較松，如（x±0.1）mm、（y±0.5）mm等，依次表示一個小數點公差為±0.1mm、整數公差為±0.5mm等，這樣標注以及完整的圖樣幾何公差重點標注，更便于合理安排生產加工工藝，降低加工成本，縮短交貨周期。

2.機床配置和加工編程軟件專業化和智能化

當今設計、制造模具過程中，CAD、CAM系統軟件已能較完善相互轉化相關圖形文件格式，同時，CAM系統軟件需要配置合適的刀具，CAM編程軟件也是至關重要的。在計算機輔助制造中，CAM軟件一般采用點逼進法來加工圓弧、樣條曲線等非直線外形，精度要求越高時，就要求越多的點來逼近，這樣產生的 NC 程序往往多達十幾兆至幾十兆，相應地就要求機床的控制系統有非常高的數據處理能力，如在 1s內需有處理5000～10000 條數據的計算速度，這樣的數據量對于普通數控機床是望塵莫及的。因此，機床需要有更完善的PC開發控制系統，不僅直觀、條理性好，而且PC計算機有著硬件維護容易、升級便宜的優點。在生產加工過程中，經常會看到有的機床在轉彎位和尖角位停頓甚至死機，這是因為一些機床的計算機還使用以前的Pentium 13MHz，根本不匹配如今的編程要求，現在的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軟件編程系統應具有很高的計算速度，較強的插補功能，優秀的路徑平滑連接功能，全程自動過切檢查及處理能力，自動刀柄與夾具干涉檢查、繞避功能，進給速度優化處理功能，待加工軌跡監控功能，刀具軌跡編輯優化功能以及加工殘余分析功能等。

隨著CAM系統智能化水平的提高，已經出現了新一代獨立運行的智能化CAM專業系統，如加工過程中常運用的PRO/E、MASTERCAM、UG軟件等，其主要特點是面向對象的實體加工方式，而非傳統的曲面局部加工方式，只需輸入相關加工工藝參數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體模擬圖，圖2所示為進入/退刀參數設置。編程的復雜程度與零件的復雜程度無關，只與加工工藝有關，只需編程人員輸入一些相關的工藝參數即可，因而非常易于掌握，只需短時間培訓即可使用，這樣更能發揮軟件智能化方面的優勢、縮短加工時間間隔和提高生產效率。

3.編程人員知識專業化和多元化

在模具加工中，一套復雜的模具對編程人員的要求是必須精通專業，因為模具的加工工藝要求非常嚴格，過切保護顯得非常重要，故每次編程完后，需花時間對NC指令進行仿真檢驗。一般而言，為了縮短加工時間而不占用現場操作者的加工工作時間。編程人員對現場條件及加工工藝必須清楚，需要對NC指令進行反復檢驗與修改，以達到正常使用的目的。

圖2 進入/退刀參數設置

另外，編程人員除了對刀具和加工參數要根據具體情況選擇外，加工方法的選擇和采用的編程策略就成了關鍵。一名合格的CAD/CAM編程員，應該同時也是一名合格的模具設計師，他應對零件的幾何結構有一個正確的理解，以及對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計的知識和概念。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，因為這會直接影響加工質量和機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.模具制造業的技術支持和售后服務

很多模具供貨商與客戶經常談論到產品服務、技術支持及人員培訓的重要性，即技術支持及售后服務的重要性。在加工精密模具或精密零部件中，或多或少會出現一些加工制造方面的技術難題及機床異常疑難問題，這些需要機床廠家提供相應的技術支持及售后服務。因此，擁有一流的機床，并不代表擁有一流的模具制造技術，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中，有十幾臺加工中心自動化機床及某品牌自動化車床，專門用于加工汽車領域和飛機行業的模具，全天24h工作，卻很少出現機床異常和技術加工難題，即使出現問題，技術人員通過電話聯系機床廠家，便可迎刃而解，提高了公司加工機床的效率。該企業很重視機床保養、機床廠家的技術支持及人員培訓，在這樣的資源配置條件下，該企業每年在模具加工領域可創造豐厚的利潤和價值。

5.結語

目前我公司內部對設計的設備和模具做了一系列標準件、通用件，在橡膠設備設計、制造方面，產品質量和效率得到了很大的提高。在當今機械制造和模具技術快速發展時期，我們應不斷學習，特別是借鑒和吸收國外的一些先進技術和管理經驗，落到企業實處，真正做到將科技轉化為生產力，為企業創造更多的價值。