模具設(shè)計(jì)實(shí)際上分為三個(gè)部分:沖壓工藝設(shè)計(jì)、模面設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)合我們國內(nèi)的模具制造情況,豐田在以下一些地方與我們有很大的不同,值得我們很好的借鑒。
連續(xù)彎曲模動(dòng)畫
在沖壓工藝設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)看豐田是如何與眾不同的:
1、精細(xì)模面設(shè)計(jì):豐田在設(shè)計(jì)階段通過計(jì)算機(jī)的曲面造型,完成模面的精細(xì)設(shè)計(jì)。比如:針對(duì)進(jìn)料量不同設(shè)計(jì)各種拉延筋,同一套模不同部位的拉延筋截面不同,防回彈、過拉延處理,最小壓料面設(shè)計(jì),凸凹模不等間隙設(shè)計(jì)等等。精細(xì)模面設(shè)計(jì)的結(jié)果,可以極大的減少型面加工,減少鉗修,減少試模工時(shí),它的作用非同小可。對(duì)比之下,國內(nèi)的模具設(shè)計(jì)還停留在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段,模具設(shè)計(jì)的落后造成了制造的落后。
2、板料成型分析技術(shù)應(yīng)用:豐田建立了一個(gè)整車身各種典型件的分析結(jié)果庫。對(duì)一個(gè)新車型的件,如果成型性沒有太大的變化,只是參考原工藝不做分析,只有特殊的新造型才做板料成型分析。豐田的新車要做樣車,對(duì)造型特殊的件除了做板料成型分析外一般還要做簡易模進(jìn)行驗(yàn)證。
3、模面設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)積累機(jī)制:豐田的設(shè)計(jì)部門除手工勾畫草圖以外,設(shè)計(jì)已全部計(jì)算機(jī)化,一般設(shè)計(jì)人員除一臺(tái)工作站外還有一臺(tái)筆記本電腦。但,真正創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)還是靠人腦,特別是靠人的經(jīng)驗(yàn)積累。豐田特別強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)積累機(jī)制:只有集體的經(jīng)驗(yàn)不能有只屬于個(gè)人的經(jīng)驗(yàn),豐田的模具設(shè)計(jì)和調(diào)試過程,真正做到了是一個(gè)閉環(huán)制造系統(tǒng),借助于這種自我完善的經(jīng)驗(yàn)積累機(jī)制,模具的設(shè)計(jì)越來越精細(xì),越來越準(zhǔn)確。
4、間隙圖設(shè)計(jì),在豐田模面設(shè)計(jì)實(shí)際上是由曲面造型和nc編程兩部分共同完成的,為了傳達(dá)和描述模面設(shè)計(jì)思想,就產(chǎn)生了除dl圖、模具圖之外的第三種圖---間隙圖也叫質(zhì)量保證圖。
5、大規(guī)模生產(chǎn)對(duì)設(shè)計(jì)的影響:豐田的生產(chǎn)規(guī)模是世界一流的,它在模具設(shè)計(jì)如何適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的要求方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。
提高材料利用率:
對(duì)于大批量汽車生產(chǎn)來說,提高板料的利用率是模具設(shè)計(jì)的第一大事。只要把材料利用率提高幾個(gè)百分點(diǎn),模具的成本就可乎略不計(jì)了。如果一套模具40萬人民幣,只相當(dāng)于100噸鋼板的價(jià)格,以壽命50萬件計(jì)算,平均每件節(jié)約0。2kg鋼板,就足可節(jié)約出這套模具費(fèi)用了。
減少?zèng)_壓工序:
模具設(shè)計(jì)的趨勢是,零件的合并,左右對(duì)稱件合模,前后順序件合模等等,原來幾個(gè)件合成一個(gè)件,不同的件合在一套模,模具越來越大,單件工序大大減少,整車模具數(shù)量越來越少,這對(duì)降低沖壓的成本起關(guān)鍵作用。例如:豐田把整車制件的模具系數(shù),由過去的3點(diǎn)幾降到2左右。沖壓自動(dòng)化:為適應(yīng)沖壓線完全自動(dòng)化,模具必須考慮機(jī)械手上下料,廢料的自動(dòng)排出,氣動(dòng)、自動(dòng)和傳感裝置普遍采用等等。
模具的快速裝換:
沖壓線的換模時(shí)間,也成為一個(gè)模具設(shè)計(jì)必須考慮的問題。如:拉延模完全以單動(dòng)代替雙動(dòng),模具自動(dòng)卡緊,換模不換氣頂桿等等。
模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和加工:
設(shè)計(jì)有兩種目的:一個(gè)是面向設(shè)計(jì)本身,一個(gè)是面向制造。設(shè)計(jì)者在畫圖過程中逐步完善自己的設(shè)計(jì)思路,另一方面,設(shè)計(jì)要面向制造,以提高生產(chǎn)效率為最終目的。
1、實(shí)體設(shè)計(jì):模面設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分開:豐田把模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模面設(shè)計(jì)完全分開的,前者是實(shí)體設(shè)計(jì),后者仍然是曲面設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中模面部分只是示意性的,可用于實(shí)型加工,不能用于模具加工。這種分工大大簡化了模具實(shí)體設(shè)計(jì)。
2、實(shí)型數(shù)控加工:在豐田,實(shí)型的生產(chǎn)員工,已完全從手工制作轉(zhuǎn)變到大量的數(shù)控編程上來了,現(xiàn)場的簡單人工粘接和修整工作,由臨時(shí)工所充當(dāng)。實(shí)型的數(shù)控化生產(chǎn)直接得利于實(shí)體設(shè)計(jì),而又提高了鑄件的精度,為后序的精細(xì)加工帶來極大的優(yōu)勢。
3、構(gòu)造面數(shù)控加工:模具構(gòu)造面就是模具型面以外的機(jī)加工面,如:導(dǎo)向面、鑲塊安裝面、螺釘孔、其他需加工面等等,這些在豐田也都是靠編程,數(shù)控加工出來的。實(shí)體設(shè)計(jì)為模具的構(gòu)造面數(shù)控編程加工帶來了可能。豐田通過實(shí)體設(shè)計(jì)真正做到在模具結(jié)構(gòu)上的cad/cam一體化,也只有一體化,取消繪制二維圖的束縛,實(shí)體設(shè)計(jì)才顯示出的它的價(jià)值,兩者應(yīng)該同步發(fā)展相宜得彰,這就是豐田為我們提供的經(jīng)驗(yàn)。
高精度加工:
模面的加工是模具加工的重點(diǎn),豐田在近年來大力發(fā)展高精度模面加工技術(shù),取得了讓人耳目一新的成果。
1、型面高精度加工:型面高精度加工主要體現(xiàn)在這樣幾個(gè)方面:提高模面加工精度、提高加工到位程度、實(shí)現(xiàn)模面的精細(xì)設(shè)計(jì)。高精度加工除機(jī)床精度和刀具的管理外,主要是靠編程技術(shù)的改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)的;
2、 二維刃口的高精度加工:豐田的二維刃口鑲塊加工,采用在專用的鑲塊加工流水線上,單塊加工成活,加工精度可以達(dá)到按銷定位裝配,合模無須對(duì)間隙的程度。
3、 高精度加工的效果:豐田通過高精度加工,使模具精度達(dá)到了模面的少鉗工、無鉗工化的目標(biāo)。豐田的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃中,由機(jī)加工完成之后到第一次試模之間,只有七個(gè)鉗工工作日,它基本是鉗工裝配時(shí)間,而沒有鉗工修磨工時(shí)。
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