于成組技術(shù)的模具敏捷設(shè)計技術(shù)研究
2021-09-173829人次瀏覽
??模具是工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝設(shè)備，它具有高效、節(jié)能、成本低等優(yōu)點，它早已引起世界各國的重視。近年來，隨著零件生產(chǎn)中近凈形工藝的大量采用，模具在現(xiàn)代制造中更是起著舉足輕重的作用。如何面對這種新的機遇和挑戰(zhàn)，已是各模具企業(yè)不可回避的課題。眾所周知，制約模具發(fā)展主要有三方面的因素：質(zhì)量、成本和工期；其中工期是困擾各模具企業(yè)的一個大問題。一副中等復雜的模具，在日本工期大致在30 ~40個工作日，而在國內(nèi)快者兩個月，慢者三個月或更長的時間，這顯然滿足不了現(xiàn)代產(chǎn)品更新?lián)Q代的需要。
??模具敏捷設(shè)計是模具敏捷制造的基礎(chǔ)。模具制造周期主要由設(shè)計、加工與裝配、試模與調(diào)試等三部分組成。一般一套中等復雜的模具設(shè)計周期在國內(nèi)需要10~20天左右，估計占整個模具生產(chǎn)周期的八分之一到四分之一，而在日本模具設(shè)計可控制在一周或更短的時間內(nèi)完成。由此可以看到在設(shè)計周期上國內(nèi)企業(yè)還有潛力可挖，且良好的設(shè)計還能縮短加工和制造時間，可使設(shè)計與加工并行進行。為此，如何實現(xiàn)模具的敏捷設(shè)計已日顯重要。本文在對成組技術(shù)基本概念介紹的基礎(chǔ)上，試圖對模具設(shè)計向敏捷化方向發(fā)展的方法做一闡述，使企業(yè)能以更快的速度、更好的質(zhì)量、更低的成本和更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)對市場需求做出快速響應。
??1成組技術(shù)與模具設(shè)計從成組加工、成組工藝發(fā)展到成組技術(shù)（GroupTechnology，GT）的概念至今已有近四十余年的歷史，其后盡管派生出多種方法，但其基本原理是一樣的，即是對制造過程中的相似事物采用相似的處理方法。即通過相似性分析，把具有相似工作特點的相似程度較高的零件合并成零件族，采用相似工藝，使小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)化為批量生產(chǎn)，以減少零件的品種數(shù)，降低產(chǎn)品成本。與一般的機械加工相比，模具制造最突出的特點是其相異性，即每副模具各不相同，可以說只能算做單件生產(chǎn)。但每副模具中的零件又具有相似性，如導柱、導套等，很適合采用成組技術(shù)。
??模具設(shè)計是一個經(jīng)驗性很強的工作，在設(shè)計中對相似結(jié)構(gòu)的和借鑒是非常有益的，也是必需的，成組設(shè)計正可以滿足這種要求。以成組技術(shù)思想指導產(chǎn)品設(shè)計稱為成組設(shè)計（GT―CAD）即是以成組技術(shù)的思想為指導，以相似原理將零件劃分成零件設(shè)計族，建立成組設(shè)計資料。在以后的設(shè)計中利用成組設(shè)計資料找到相擬零件進行設(shè)計，最大限度地重復使用已有的設(shè)計信息和學習前人的經(jīng)驗，大大減少設(shè)計工作量；另一方面，使零部件具有更高的結(jié)構(gòu)相似性、工藝相似性，取得減少專用工裝數(shù)量、提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本的效益。以該思想來指導企業(yè)針對本單位的特點建立的數(shù)據(jù)庫很有應用價值。在成型部分，而在模架、導向、脫模等部分具有很大的相似性，很適合采用成組技術(shù)。
??零件分類編碼系統(tǒng)現(xiàn)已成為成組技術(shù)的重要組成部分，也是有效實施成組技術(shù)的必要手段，因此在實施成組技術(shù)的全部工作中，第一項工作便是制定一個適合本企業(yè)使用的零件分類編碼系統(tǒng)?；诖隧椧?，應該首先從零件設(shè)計圖紙入手，使圖紙達到規(guī)范設(shè)計，并針對模具設(shè)計的特點，制定一套零件分類辦法，以有效地利用CAD/CAM技術(shù)。為說明問題起見，現(xiàn)以一注塑模具實例來介紹一下具體做法。
??2模具零件分類編碼bookmark1以注塑模具為例，一副模具從功能上可分為注射、成型、冷卻、脫模等部分；從結(jié)構(gòu)上可分為模架、成型；導向、脫模等部分。模具的相異性主要是一塑件圖，是其相應的模具裝配圖庫99這樣除型腔件外其它的（零件均可（采（用標PublishingHouse.Allrights圖（裝配圖采用主視圖與側(cè)視圖合二為一的畫法）該塑件是一潔具產(chǎn)品中的水嘴護套，材料為POM，該模具一模四腔，側(cè)澆口，在定模側(cè)有側(cè)向抽芯，塑件通過二次推出脫模，即推件板首先推出塑件，然后推桿推出澆道凝料。
??從圖中可以看到，模具零件的總數(shù)達四十余種、數(shù)量近百個，所以零件的合理標識對設(shè)計、生產(chǎn)尤為重要。成組技術(shù)對于零件的組織編排來說，要求對相同零件給以相同特征表示，對相似零件給以相似特征表示。首先，按模具中各零件所起的作用可以將零件分為四類：模板類、型腔類、結(jié)構(gòu)件類和標準件類。其中模板構(gòu)成模具的基體型腔是模具的核心，結(jié)構(gòu)件和標準件是模具的輔助。零件的編碼即以此為基礎(chǔ)，采用4位阿拉伯數(shù)字表示；為應用和管理方便，使零件圖號與零件的編碼采用同一體系。編碼在裝配圖上按順序順時針或逆時針排布：（1）模板從定模固定板到動模固定板以…，順序排布；3202、…，順序排布；（4）標準件和外購件以定位圈固定螺釘為起點，按4104、4102、…順序排布。
??零件編碼的具體含意是：首位表示零件的類別，第二位表示零件的形狀或種類，即在前三類中表示形狀，在標準件中表示種類，后兩位是零件的順序號。這樣的分類編碼雖看似簡單，但已達到零件的分類管理、分類加工的目的，而又不至于過于繁瑣，易于掌握。對于塑料擠出、金屬壓鑄等其它類型模具，均可以按此思路建立類似的零件分類編碼系統(tǒng)。
??3模具設(shè)計圖庫與敏捷設(shè)計在做好零件分類編碼工作的基礎(chǔ)上，利用CAD技術(shù)，可以建立模架、結(jié)構(gòu)件、標準件的設(shè)計圖庫。應該注意到這個圖庫并不是簡單的各種標準的輸入，而是根據(jù)企業(yè)的實際情況制定出適合本單位特點的圖庫。對于模架，可以采用國內(nèi)知名標準模架生產(chǎn)廠家的標準，這既可以方便模架的購買，也可以適時地自己生產(chǎn)一些模架。結(jié)構(gòu)件可以國標和一些廠標（如日本FUTEBA）為基礎(chǔ)，對導柱、限距拉桿、拉料桿等建立常用的標準準化設(shè)計。對于型腔件等一些特殊件，以提高其標準化水平為主，即設(shè)計中盡可能采用標準結(jié)構(gòu)要素，如規(guī)范固定臺肩尺寸的設(shè)計，回轉(zhuǎn)體定向銷的選取，從而實現(xiàn)減少和統(tǒng)一專用工裝量具的目的。這樣模具的設(shè)計工作內(nèi)容限定為：選定標準模架、選定標準件、型腔設(shè)計。前兩項工作大致需要1~2天時間，那么主要工作就是型腔設(shè)計，整個設(shè)計周期控制在一周之內(nèi)是可行的。
??4模具制造工藝和生產(chǎn)組織管理編制工藝的目的就是如何保證以最低的成本和最高的效率來滿足零件圖上的尺寸精度和技術(shù)要求，即滿足技術(shù)要求、生產(chǎn)率要求和經(jīng)濟性要求。用成組技術(shù)指導工藝設(shè)計工作，以代替孤立地針對一個零件進行工藝設(shè)計的傳統(tǒng)方法，可以實現(xiàn)工藝設(shè)計工作合理化和標準化。顯而易見，上文提到的零件分類原則是依據(jù)結(jié)構(gòu)相似性和工藝相似性，這就為工藝標準化創(chuàng)造了條件。對于每一類零件，都可以制定相應的工藝框架，并給出統(tǒng)一的格式。如對于定模板，工藝框架定為粗加工，熱處理，精加工（銑、平磨）對不同模具中的定模板，所要做的工作僅是將不同的工藝尺寸填入而已。
??不僅如此，依靠裝配圖和編碼明細表，就可看出各工種、各機床的負荷情況。管理者可以有針對性地承接任務(wù)和適時地調(diào)配工作，這對高效利用機床大有裨益。
??5結(jié)束語本文提出了一種利用成組技術(shù)的核心思想，實現(xiàn)模具敏捷化設(shè)計的方法，并介紹了一種具有模具特點的零件分類編碼系統(tǒng)。下一步的工作重點將是進一步完善CAD軟件，以使這項技術(shù)能得以廣泛應用。
??文章來源：太空模具網(wǎng)
