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丰田模具:消灭钳工好模具依靠好的设计与制造

发表时间:2019-08-04 23:05

  同时在凹角清根、凸圆角加工到位、节制模具共同的不等距间隙、最大可能的缩小符型面方面都要加工到位,以实现模面的精细加工。

  削减冲压工序:模具设想的趋向是,整机的归并,摆布对称件合模,前后挨次件合模等等,本来几个件合成一个件,分歧的件合在一套模,模具越来越大,单件工序大大削减,整车模具数量越来越少,这对低落冲压的本钱起环节感化。比方:丰田把整车制件的模具系数,由已往的3点几降到2摆布。

  本来咱们以为,模具这种单件出产、型面容大的产物,分开手工是不成能的,而丰田提出要覆灭钳工。覆灭钳工是一种方针,次如果指极大削减或彻底避免修磨和调解钳工(拆卸钳工仍是要的)。正如咱们在前面所引见的,目前丰田的这一方针已根基实现,除修磨拉延面和拉延凸圆角外,推磨、修模和调配钳修,已大部门属于非常或祢补设想、制作的缺陷,不再是一件需要的和一般的事情。

  模具的倏地装换:冲压线的换模时间,也成为一个模具设想必需思量的问题。如:拉延模彻底以单动取代双动,模具主动卡紧,换模不换气顶杆等等。

  丰田通过高精度加工,使模具精度到达了模面的少钳工、无钳工化的方针。丰田的尺度打算中,由机加工完成之后到第一次试模之间,只要七个钳工事情日,它根基是钳工拆卸时间,而没有钳工修磨工时。在丰田,模具一经加工完成,根基上不消修圆角、不消开间隙、不消修清根,不合错误刃口,不研合,以至拉延模的型面都不消去刀痕、不推磨,独一的钳修就是用油石推磨拉延凸圆角和压料拉延面。并且第一次试模,无须修模的试压抑件及格率都到达80%以上。若是不是亲眼所见难以让人相信,这就是精细模面设想和高精度加工的能力。

  制件检测:丰田的产物件查抄,次要靠三维丈量机进行主动数值检测,但他们也做验具,验具只起产物件定位支持的感化。因而验具布局简略,没有强制卡紧安装,他们的产物件检测险些是处于自在形态下的检测,这对产物件的符型性是一个很是严酷的要求。

  型面检测:模具的型面也根基没有丈量查验。大量的型面检测,如测拉延圆角,拉延筋的批改量,曲面的光顺度等次如果为了模面设想堆集经验,而不是为了查验模具品质能否及格。

  咱们该当意识到分歧的出产工艺流程决定了图纸的表达情势。保守的模具总装图加整机图的情势,顺应的长短框架布局的模具出产。采用大型数控铣加工当前,模具总成图成为更好的情势。在片面使用cad设想之后,若是出产体例没变,那么二维设想和总图设想也不会变,只是把图板换成了屏幕和键盘。我公司在97年曾一度改二维设想为三维实体设想,然而结果并欠好,设想效率低落、出产上也没有得几多实惠。

  成果证实,尽管模面谈不上光洁度(还带刀痕呢),但即即是概况品质要求很高的轿车外板件,除制件内概况有一些拉痕外,对有用的制件外概况没有任何不良影响,就是必要电镀的那些模面,也同样是带刀痕电镀。听说德国和美国有些汽车模具厂也早已拔除了型面推磨。这对那些追求模具概况光洁度的人来说,真是运气开了一个大打趣。同样,对型面凹角采用清亏,立面加工采用30度头防让刀,用不等间隙节制制件成型压力等等各类方式,此刻凸凹模的共同精度,使研合和钳修得到意思。

  通过对丰田的领会咱们能够看到,世界汽车模具制作手艺正在向这些标的目的成长:计较机前的操作逐渐取代现场操作,以高精度加工取代身的手工劳动,模具的设想、制作高度尺度化,单件出产体例向流水线式出产体例成长等等。连系咱们国内的模具制作环境,丰田在以下一些处所与咱们有很大的分歧,值得咱们很好的自创。

  丰田的拉延模子面的概况处置,要求较高的采用电镀,其它模,翻边、修边刃口镶块根基上采用火焰淬火。日本目前没有采用离子渗氮手艺,据丰田人讲,也有试用的思量。对厚板料长命命的刃口资料,丰田采器拥有本人专利的特殊钢材,也是火焰淬火。而先加工成型,后全体淬火的方式,因为淬火带来的变形只能靠人工修整,在丰田没有见到利用。

  丰田在设想阶段通过计较机的曲面造型,完成模面的精细设想。好比:针对进料量分歧设想各类拉延筋,统一套模分歧部位的拉延筋截面分歧,防回弹、过拉延处置,最小压料面设想,凸凹模不等间隙设想等等。精细模面设想的成果,能够极大的削减型面加工,削减钳修,削减试模工时,它的感化非同小可。

  丰田的模具设想和调试历程,真正做到了是一个闭环制作体系,借助于这种自我完美的经验堆集机制,模具的设想越来越精细,越来越精确。

  设想有两种目标:一个是面向设想自身,一个是面向制作。设想者在绘图历程中逐渐完美本人的设想思绪,丹青完了,本人也清晰了,因而图纸起首要设想者本人看得便利,并使设想的事情效率高。另一方面,设想要面向制作,以提超出逾越产效率为最终目标。

  近十年来,自己曾在日本多家模具制作厂进行过较为深切的进修和调查,先后累计时间达6个多月。比拟当前发觉,丰田的模具手艺在日本的模具厂家中也是十分凸起的,无论是威力、效率及手艺都不愧为世界领先程度。

  比拟之下,国内的模具设想还逗留在布局设想阶段,模面设想没有遭到很好的注重,模面现实上是靠后天完成,模具设想的掉队形成了制作的掉队,也就绝不奇异了。

  搭积木和编纂式设想:三维实体设想采用搭积木式设想,依托三维尺度件和典范布局库,使模具布局极大的尺度化,变二维画图构想为三维立体安插。同时大量借用已有的类似模具布局,颠末简略编纂、点窜,完成新模设想。这对设想者来说,是观念上的一场革命,若是还墨守陈规,先画平面图再天生立体型,那三维设想的劣势就成了承担,效率太低了。

  咱们常说的模具设想现实上分为三个部门:冲压工艺设想、模面设想和布局设想。这三种设想的内容和偏重点是彻底分歧的,丰田的事情流程为先有冲压工艺设想然后指点模面设想和模具布局设想,别离由分歧的人来做,专业分工很明白。保守的冲压工艺设想采用工序图或是dl图,它的模面设想长短常大略的,以如许的图纸指点下的工艺造型,必需在后序靠人工修整、制作工艺祢补,形成模具制作的人工钳修量很大、周期耽误。

  实体设想中的删繁就简:实体设想间接面向制作,它所设想的繁简因加工必要而定,彻底不必思量人的看图习惯。好比:铸件的倒角,在加工中凹角靠刀具完成,凸角靠人工修整,所以,设想中就不必做了;又如:尺度件,完美是采购件,在设想中也能够酿成示意性的简略几何体等等。另有很多设想事情,现实上是靠后序的工艺规范完成的,如螺钉孔位置,镶块外形等。因加工必要而设想是最经济的设想。

  丰田的机加工车间现场,有三种数控加工线:第一种是由几台床身可交换的数控机床构成的加工线,一条线里包罗底面加工、卧铣、粗铣、精铣各类机床,配套分工明白,工件换机床时不必从头装卡找正,这条流水线年代的产物。第二种是带立体堆栈的无人职守的揉性加工机群,这是90年代初的产品。第三种是近年才投入利用的粗精加工一体化、高速、高精度、五面加工核心。第一种加工线,它的单机就是咱们目前利用的数控机床,但机床为多事情台式,它的不从头装卡找正方面效率很高,而咱们还根基上逗留在单机功课的程度上,很值得咱们自创。对付揉性加工机群,尽管很先辈,但操作起来很坚苦,预备事情和时间很长,若是没有很大量的精加工使命,利用起来并不适用,就是在丰田也是如斯,看来这不是一个顺利的标的目的。

  提高资料操纵率:对付多量量汽车出产来说,提高板料的操纵率是模具设想的第一大事。只需把资料操纵率提高几个百分点,模具的本钱就可乎略不计了。若是一套模具40万人民币,只相当于100吨钢板的价钱,以寿命50万件计较,均匀每件节约0.2kg钢板,就足可节约出这套模具用度了。

  模具机关面就是模具型面以外的机加工面,如:导向面、镶块装置面、螺钉孔、其他需加工面等等。这些在丰田也都是靠编程,数控加工出来的。实体设想为模具的机关面数控编程加工带来了可能。机关面加工编程化,能够大大提高机加工效率,削减现场的报酬操作失误,提高加工的主动化水平。当然要做到这一点,除实体设想之外,还要作很多事情,如:主动对刀、刀具办理、加工参数、编程经验等等,这方面咱们与丰田的差距就更大,没有这些根本,机关面的编程加工是不成能的。

  丰田公司从5-6年前,起头使用无限元法做计较机模仿板料成型阐发,次要使用的解算软件为美国的dyna3d,他们颠着末近三年的勤奋才到达适用程度。目前,丰田成立了一个整车身各类典范件的阐发成果库。对一个新车型的件,若是成型性没有太大的变迁,只是参考原工艺不做阐发,只要特殊的新造型才做板料成型阐发。丰田的新车要做样车,对造型特殊的件除了做板料成型阐发外正常还要做简略纯真模进行验证。因而,丰田人以为目前板料成型阐发回不是一件必须的、简略的事,无论是周期仍是本钱都有很大价格。

  打消二维图纸:尺寸标注大约占画图事情量的40%,丰田不绘制保守意思上的二维图纸,也就彻底省去了这一部门的事情量。取而代之的是按照各工序必要,给出必需的三维立体简图,和标注需要尺寸的平面简图。若是从三维设想出发,最终得二维图的成果,那把一个三维实体改酿成合适人看图习惯的二维图,将长短常费时、费事的,设想出的实体变得毫无价值,这明显违背了实体设想的初志,丰田的顺利之处就是没有这么做。

  丰田在cad三维实体设想与制作慎密相共同方面为咱们供给了比力顺利的经验。

  比拟较就能够看出,国内目前的计较机使用还比力低级,并不是咱们的机床和软件不可,而是在使用的根本手艺上有很大的差距,即即是把丰田的手艺全搬来,真正做到那种结果,也不是一件容易的事。

  丰田的设想部分除手工勾勒草图以外,设想已全数计较机化,正常设想职员除一台事情站外另有一台条记本电脑。但,真正缔造性的设想仍是靠人脑,出格是靠人的经验堆集。丰田出格夸大经验堆集机制:只要团体的经验不克不迭有只属于小我的经验,好比:材料的同一办理,草图设想的小组会商,图纸的多部分团体审核,设想尺度、规范的经常性增改等等。

  模面设想与布局设想的分隔:丰田把模具布局设想与模面设想彻底分隔的,前者是实体设想,后者依然曲直面设想。在布局设想中模面部门只是示意性的,可用于实型加工,不克不迭用于模具加工。这种分工大大简化了模具实体设想,这种简化对三维实体设想的成败很主要。

  在丰田,模面设想现实上是由曲面造型和nc编程两部门派合完成的,为了转达和形容模面设想思惟,就发生了除dl图、模具图之外的第三种图---间隙图也叫品质包管图。

  丰田的二维刃口镶块加工,采用在公用的镶块加工流水线上,单块加工成活,加工精度能够到达按销定位拆卸,合模无须对间隙的水平。想学UG编程能够在能够协助你,当二维刃口全体加工时,也采用在线丈量的方式来包管凸凹模的合模间隙,二维刃口的高精度最大的益处是能包管制件的修边毛刺获得很好的节制。

  丰田通过实体设想真正做到在模具布局上的cad/cam一体化,也只要一体化,打消绘制二维图的约束,实体设想才显示出的它的价值,两者该当同步成长相宜得彰,这就是丰田为咱们供给的经验。

  干与查抄:在二维设想中,往往设想者并没有真正的成立起三维的模具抽象,对庞大的空间问题只能靠断面图,一旦经验有余,思量不周,空间干与就再所不免。三维实体设想最间接的益处,就长短常直观便利的干与查抄,以至能够作活动干与阐发。以往二维图设想时的一个老迈难问题,在实体设想眼前迎刃而解。

  半主动设想:丰田在实体设想的根本上,对拉延模等一些布局典范而尺度化比力高的模具,曾经开辟出拥有必然功效的辅助法式,做到半主动设想。好比:拉延模布局设想正常都交给,新手、女人员来完成,设想一套模全数事情也用不了一周时间。

  工序查验:丰田人以为产物的品质在泉源,设想、工艺、编程、机床、刀具才是品质真正的包管,品质是出产出来的而不是查抄出来的,因而,模具各序之间没有专职查验,只要自检和互检,品质的把关靠得是每一个出产者。

  冲压主动化:为顺应冲压线彻底主动化,模具必需思量机器手上下料,废物的主动排出,气动、主动和传感安装遍及采用等等。

  丰田的拉延模资料次要采用球墨铸铁而不是目前国内风行的合金铸铁。球墨铸铁焊接机能、可加工机能好、耐磨机能和概况淬火硬度都比力抱负,而本钱比合金铸铁要低得多了。修边刃口资料,选用型材镶块而不是符型的铸钢,次如果由于铸钢本钱要高得多。最值得留意的是,丰田现曾经大量采用基体与刃口一体化的特殊铸铁资料作修边模,使模具的机加工本钱大为低落。请留意这里的刃口既不堆焊,也不是钢材,铸铁全体刃口只经概况火焰淬火,间接用于几十万次寿命的薄板料修边模。并且这种铸件的本钱还不高。

  从这一点上看,目前咱们的模具出产不具什么劣势,这种工业转移也不会成潮水,这十多年来,咱们通过硬件的手艺引进获得的手艺前进,并没有祢补上因人家愈加勤奋的追求手艺前进而带来的新的差距。换个角度说,若是汽车模具行业真的向第三世界转移的话,那必然是个落日财产,目前汽车模具在车身段料没有冲破性变迁的环境下,仍是有必然的成漫空间和需求的。

  加工方式包罗等高线加工、最大长度顺向走刀加工,精加工走刀移行密度到达0.3mm,同时改垂直刀为30度角的高速加工等等方式,以提高加工精度。

  实体设想的第一个用处,就是铸件泡沫实型彻底采用数控加工。丰田的实型模是用一整块矩形泡沫数控加工出来的。实型的数控化加工出产,就是通过对实体模子的工艺编纂(如:加工面贴加工余量,模子分层编纂等),再颠末数控编程,泡沫毛坯下料,数控加工,人工粘接和修整等几道工序完成的。在丰田,实型的出产员工,已彻底从手工制造改变到大量的数控编程上来了,现场的简略人工粘接和修整事情,由姑且工所充任。实型的数控化出产间接得利于实体设想,而又提高了铸件的精度,为后序的精细加工带来极大的劣势。

  咱们举个例子,拉延模子面的光洁度向来是咱们夸大的品质尺度,已往为到达这一点次如果靠钳工推磨。为削减或不推磨,就要削减铣削刀痕余量,有人主意采用垂直型面加工的五轴铣床,也有采用数控型面磨。这些丰田也都采用过,但实践证实,五轴机床本钱高、效率低,编程好不容易,结果也十分不抱负。最初,丰田采用高速、小移行的三轴铣削加工体例,获得高精度型面,把圆角人工推磨,而其他型面爽性不修磨,模面带刀痕拉延。

  模具是单件出产,包管品质是一件很是坚苦的事,国内的模具厂多数装备大量的专职工序质检职员,这严峻影响出产效率,但品质把关结果还欠安。丰田是怎样做的呢?

  前几年咱们看到发财国度的汽车模具行业彷佛在萎缩。由于,其时以为模具出产离不开人的手工劳动,发财国度拥有工资本钱高、没有情面愿干这一行等要素,模具行业大有向第三世界转移的趋向。通过丰田的成长,咱们有了一些新的意识,模具出产越来越依赖高科技,完万能够把人工劳动降到很低,汽车对模具出产的需求最主要的是高品质和短周期,在大规模汽车出产中,模具自身的本钱远远不如模具的利用本钱更主要。

  丰田的手艺告诉咱们:好的模具该当是设想出来的;模具也能够流水线出产;高新手艺使用是模具制作手艺成长的动力;国内汽车模具业与世界先辈程度比拟另有差距,若是咱们不勤奋,这种差距不是缩小,而是会拉大。

  丰田模具制作手艺成长的重点,在于凸起计较机的使用,越来越多的人从出产现场转移到计较机前。实体设想加上数控编程,代替了人工实型制造和机床操作。精细模面设想和精细数控编程大大削减了钳修,高精度加工打消了模具的研合、修配。此刻数控编程职员已跨越了现场操作工人,数控编程的工时用度,跨越了机床的加工工时费50%,编程的周期跨越了机加工周期。计较机手艺使用的成长,目前没有低落模具本钱,但模具出产已从依赖人的技巧转向数控化的主动、半主动化出产,这种高精度和无人化加工,使模具和产物件的品质有了极大的提高,出产周期大大缩短,计较机手艺使模具制作手艺又到达了一个新的高度。

  通过上文,咱们只是把在丰田公司所看到的一些印象深刻的、与国内比拟性比力强的工具简略枚举在一路,并不片面也不详尽,但愿这些资料能给同业以思虑。前往搜狐,查看更多

  间隙图自己在以前还没有见地过,这可能是丰田的一种缔造。模具的设想不是纯真为了设想出一种机械,可以大概完成它必然的动作就完了(这只能叫作布局设想),模具设想的最终目标是为了包管它所压出的产物件是及格的高品质的,间隙图就是如许一种专为包管产物件品质的图。想学UG编程能够在能够协助你,品质包管图中,次要包罗如许几项内容:模具现实符型面区域、各个符型区域的间隙值、工艺要求的模面变迁环境、拉延圆角的变迁、各类模面的挖空等等。通常无奈通过曲面造型实现的模面设想,都通过间隙图的转达,依托nc编程的设想来实现,在这里nc编程也不再是纯真的实现模具布局的加工,它现实上也参与到模面设想中来了。因而,间隙图的使用也是精细模面设想的一种一定。

  经验堆集机制是丰田可以大概不竭提高模面精细设想的次要手段。好比:模具加工完成之后,正常模具型面不消研合,刃口不必对间隙,钳工只担任装置,在初度试模时也不克不迭随意修调模具,调试模拥有模面设想职员在场,初度试模缺陷必要记实下来。最初的休整成果,象拉延筋、拉延圆角变更、对称件的不合错误称征象等,还要进行现场丈量。这些材料的堆集、拾掇、阐发、存档,都是模面设想的经验堆集,并随时插手到下一次的设想中去。

  因而,某种意思上的覆灭钳工,不再是一个梦。当然,在国内,目前一个模具厂如何说服用户接管这种带刀痕的模具仍是一个大课题。

  自己以为,丰田的车型开辟量很大,车型之间变迁不大、雷同件良多,又堆集了丰硕的人的经验,板料成型阐发确适用武之地未几,成立一个阐发成果库是一个好方式(日本富士模具公司也是这么做的)。反观国内近况,一方面模具厂专业分工很低,各类件城市碰到,难有现成经验,彷佛更必要板料成型手艺。另一方面,手艺程度低支撑情况差(如:板料参数、摩擦系数等难控制),模具厂使用起来,要到达适用(不讲结果、不计价格的钻研不算)也长短常坚苦的。即即是建立专业阐发公司,思量用户数量、周期、价钱等要素,生怕也曲高和寡。目前,这项手艺在国内的现实使用结果还难有定论。

  一体化加工核心是目前正在成长的最新手艺,它的长处是,集各类机床长处之大成,除底面加工之外,一次装卡,粗、精、卧,高功率、高精度、高速面面俱到,十八班技艺样样通晓,加工效率很高。错误真理是机床本钱很高,必要情况要求也很高,用它来粗活、重活一路干时是不是很经济呢?还不得而知。但,无疑这是一个很抱负主义的手艺,代表着数控加工手艺的成长,应惹起咱们的留意。

  型面高精度加工次要体此刻如许几个方面:提高模面加工精度、提高加工到位水平、实现模面的精细设想。高精度加工除机床精度和刀具的办理外,次如果靠编程手艺的改良来实现的。

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