于成組技術(shù)的模具敏捷設(shè)計(jì)技術(shù)研究
2021-09-173705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(diǎn)，它早已引起世界各國(guó)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(duì)這種新的機(jī)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(gè)大問題。一副中等復(fù)雜的模具，在日本工期大致在30 ~40個(gè)工作日，而在國(guó)內(nèi)快者兩個(gè)月，慢者三個(gè)月或更長(zhǎng)的時(shí)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(jì)是模具敏捷制造的基礎(chǔ)。模具制造周期主要由設(shè)計(jì)、加工與裝配、試模與調(diào)試等三部分組成。一般一套中等復(fù)雜的模具設(shè)計(jì)周期在國(guó)內(nèi)需要10~20天左右，估計(jì)占整個(gè)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(jì)可控制在一周或更短的時(shí)間內(nèi)完成。由此可以看到在設(shè)計(jì)周期上國(guó)內(nèi)企業(yè)還有潛力可挖，且良好的設(shè)計(jì)還能縮短加工和制造時(shí)間，可使設(shè)計(jì)與加工并行進(jìn)行。為此，如何實(shí)現(xiàn)模具的敏捷設(shè)計(jì)已日顯重要。本文在對(duì)成組技術(shù)基本概念介紹的基礎(chǔ)上，試圖對(duì)模具設(shè)計(jì)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(duì)市場(chǎng)需求做出快速響應(yīng)。
??1成組技術(shù)與模具設(shè)計(jì)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(duì)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(diǎn)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(jī)械加工相比，模具制造最突出的特點(diǎn)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(dǎo)柱、導(dǎo)套等，很適合采用成組技術(shù)。
??模具設(shè)計(jì)是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的工作，在設(shè)計(jì)中對(duì)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(jì)正可以滿足這種要求。以成組技術(shù)思想指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)稱為成組設(shè)計(jì)（GT―CAD）即是以成組技術(shù)的思想為指導(dǎo)，以相似原理將零件劃分成零件設(shè)計(jì)族，建立成組設(shè)計(jì)資料。在以后的設(shè)計(jì)中利用成組設(shè)計(jì)資料找到相擬零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大限度地重復(fù)使用已有的設(shè)計(jì)信息和學(xué)習(xí)前人的經(jīng)驗(yàn)，大大減少設(shè)計(jì)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(dǎo)企業(yè)針對(duì)本單位的特點(diǎn)建立的數(shù)據(jù)庫很有應(yīng)用價(jià)值。在成型部分，而在模架、導(dǎo)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(shí)施成組技術(shù)的必要手段，因此在實(shí)施成組技術(shù)的全部工作中，第一項(xiàng)工作便是制定一個(gè)適合本企業(yè)使用的零件分類編碼系統(tǒng)?；诖隧?xiàng)要求，應(yīng)該首先從零件設(shè)計(jì)圖紙入手，使圖紙達(dá)到規(guī)范設(shè)計(jì)，并針對(duì)模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，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(shí)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(dǎo)向、脫模等部分。模具的相異性主要是一塑件圖，是其相應(yīng)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(biāo)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(hù)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(dá)四十余種、數(shù)量近百個(gè)，所以零件的合理標(biāo)識(shí)對(duì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)尤為重要。成組技術(shù)對(duì)于零件的組織編排來說，要求對(duì)相同零件給以相同特征表示，對(duì)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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?dāng)?shù)字表示；為應(yīng)用和管理方便，使零件圖號(hào)與零件的編碼采用同一體系。編碼在裝配圖上按順序順時(shí)針或逆時(shí)針排布：（1）模板從定模固定板到動(dòng)模固定板以…，順序排布；3202、…，順序排布；（4）標(biāo)準(zhǔn)件和外購件以定位圈固定螺釘為起點(diǎn)，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(biāo)準(zhǔn)件中表示種類，后兩位是零件的順序號(hào)。這樣的分類編碼雖看似簡(jiǎn)單，但已達(dá)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(duì)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(jì)圖庫與敏捷設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)圖庫。應(yīng)該注意到這個(gè)圖庫并不是簡(jiǎn)單的各種標(biāo)準(zhǔn)的輸入，而是根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況制定出適合本單位特點(diǎn)的圖庫。對(duì)于模架，可以采用國(guó)內(nèi)知名標(biāo)準(zhǔn)模架生產(chǎn)廠家的標(biāo)準(zhǔn)，這既可以方便模架的購買，也可以適時(shí)地自己生產(chǎn)一些模架。結(jié)構(gòu)件可以國(guó)標(biāo)和一些廠標(biāo)（如日本FUTEBA）為基礎(chǔ)，對(duì)導(dǎo)柱、限距拉桿、拉料桿等建立常用的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。對(duì)于型腔件等一些特殊件，以提高其標(biāo)準(zhǔn)化水平為主，即設(shè)計(jì)中盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要素，如規(guī)范固定臺(tái)肩尺寸的設(shè)計(jì)，回轉(zhuǎn)體定向銷的選取，從而實(shí)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(jì)工作內(nèi)容限定為：選定標(biāo)準(zhǔn)模架、選定標(biāo)準(zhǔn)件、型腔設(shè)計(jì)。前兩項(xiàng)工作大致需要1~2天時(shí)間，那么主要工作就是型腔設(shè)計(jì)，整個(gè)設(shè)計(jì)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(jì)性要求。用成組技術(shù)指導(dǎo)工藝設(shè)計(jì)工作，以代替孤立地針對(duì)一個(gè)零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法，可以實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)工作合理化和標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)造了條件。對(duì)于每一類零件，都可以制定相應(yīng)的工藝框架，并給出統(tǒng)一的格式。如對(duì)于定模板，工藝框架定為粗加工，熱處理，精加工（銑、平磨）對(duì)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(xì)表，就可看出各工種、各機(jī)床的負(fù)荷情況。管理者可以有針對(duì)性地承接任務(wù)和適時(shí)地調(diào)配工作，這對(duì)高效利用機(jī)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(shí)現(xiàn)模具敏捷化設(shè)計(jì)的方法，并介紹了一種具有模具特點(diǎn)的零件分類編碼系統(tǒng)。下一步的工作重點(diǎn)將是進(jìn)一步完善CAD軟件，以使這項(xiàng)技術(shù)能得以廣泛應(yīng)用。
??文章來源：太空模具網(wǎng)
