模具是技術(shù)型產(chǎn)品和典型的非定型產(chǎn)品.尤其是汽車覆蓋件模具的技術(shù)含量非常高。模具制造企業(yè)是典型的單件生產(chǎn)制造企業(yè)，每套模具都要進行創(chuàng)造性的設(shè)計、數(shù)控編程、生產(chǎn)準(zhǔn)備、機械加工、裝配及試沖，增加了企業(yè)生產(chǎn)管理的復(fù)雜性和難度。如何提高生產(chǎn)效率、縮短開發(fā)周期、提高模具技術(shù)水平、降低生產(chǎn)成本一直是模具企業(yè)面臨的難題。北汽福田濰坊模具廠經(jīng)過多年的實踐和探索，進行的全過程實施并行工程、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計與制造、精細(xì)化加工一次到位、專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)和粗精加工分開進行等生產(chǎn)組織方式也同樣適合于我國的中小模具制造企業(yè)。
全過程實施并行工程
全過程實施并行工程是縮短模具開發(fā)周期最有效的途徑之一。所謂并行工程就是模具開發(fā)過程中的各工序、各環(huán)節(jié)都要同步、并行、交叉進行，盡量避免串行。在汽車車身的開發(fā)過程中，同步工程共有三個階段：
第一階段是研發(fā)部門的產(chǎn)品開發(fā)后期和模具開發(fā)前期的并行工程，即產(chǎn)品研發(fā)部門在車身數(shù)模凍結(jié)之前，利用設(shè)計版車身數(shù)模和模具廠技術(shù)部門進行設(shè)計評審、工藝會簽，使產(chǎn)品開發(fā)得到完善。與此同時，模具廠利用設(shè)計版數(shù)模進行模具開發(fā)方案的策劃、制定開發(fā)預(yù)算、計劃和沖壓工藝方案’、開展DL圖設(shè)計、進行拉延模初步設(shè)計和鑄造實型加工。該階段的并行工程可將模具的開發(fā)時間縮短1～2個月。
第二階段是模具開發(fā)過程中的技術(shù)準(zhǔn)備、生產(chǎn)準(zhǔn)備、模具加工和調(diào)試各工序之間的并行工程，即生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工工藝及數(shù)控程序設(shè)計并行。生產(chǎn)計劃一定要首先安排拉延、成型類模具.其次是翻邊整型類模具，然后是修邊沖孔類模具，最后是落料沖孔類模具，唯有這樣才能做到均衡生產(chǎn)，提前給汽車廠提供樣件，便于開展第三階段的并行工程。第三階段是模具開發(fā)后期和車型試制、試驗及車身裝焊線調(diào)試之問的并行工程，即拉延、成型、翻邊整善完成之后，利用五軸數(shù)控激光切割機完成落料、修邊、沖孔等工序，提供沖壓樣件，進行組裝螺釘車身、試裝車、可靠性實驗、驗證設(shè)計、汽車產(chǎn)品公告、調(diào)試裝焊線等，直至可以小批量試生產(chǎn)，進行市場開發(fā)。完成這部分工作一般需要4～6個月時間模具制造廠完全可以利用這段時問完成修邊、沖孔、落料類模具的開發(fā)，并將全部模具調(diào)整到商品化狀態(tài)。
標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計與制造
模具設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化首先要建立模具設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，包括單獨零件的標(biāo)準(zhǔn)零件、含有裝配結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)部件、模架結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫及典型模具結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，供技術(shù)人員設(shè)計模具時調(diào)用拷貝，提高設(shè)計效率和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用率，實現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)的規(guī)范化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，使得模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達70%以上。從根本上解決了非專業(yè)化生產(chǎn)造成的質(zhì)量不穩(wěn)定、缺乏互換性而無法保證正常使用等問題，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的”小而全”、”大而全”和”自給自足”的生產(chǎn)組織方式。全面推廣使用模具標(biāo)準(zhǔn)件，包括中中小模具模架、沖切裝置、導(dǎo)向裝置、限位裝置、定位裝置、壓退料裝置、斜楔側(cè)沖裝置、氣動裝置和氮氣彈簧、彈簧回程裝置等。不能采用標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)也要規(guī)范化、系列化，如大型覆蓋件的模具端頭、切／排廢料機構(gòu)、大型斜楔機構(gòu)等由專業(yè)廠協(xié)作加工，目標(biāo)是模具廠商只加工成型凸／凹模之類的專用件，提高從設(shè)計到加工的標(biāo)準(zhǔn)化程度，縮短交貨周期，穩(wěn)定模具質(zhì)量。
精細(xì)化加工一次到位
精細(xì)化加工的目的是大大減少鉗工研修，一次工到位.降低反復(fù)加工、后序彌補、人工修整及模質(zhì)量對鉗工技藝的依賴等。如上下模刃口間隙直加工到位，不用鉗工開間隙；沖孔凸／凹模直接裝無需調(diào)試：拉延模型面的高光順性無接刀痕跡，減少研合：內(nèi)覆蓋件拉延模不用去刀痕，不推磨；凹圓角過切加工，不用清根等。通過精細(xì)化加工和采用高水平的標(biāo)準(zhǔn)件，再使零件的加工基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)一致，實現(xiàn)鉗工制造的只裝不配少修，即所謂的“直接裝配法”，是現(xiàn)代模具生產(chǎn)的管理方向。
實現(xiàn)精細(xì)化加工要從模具設(shè)計、數(shù)控編程和數(shù)控加工人手，如利用CAE技術(shù)進行模具的精細(xì)化設(shè)計。拉延模針對進料量不同而設(shè)計各種拉延筋，同一套模具不同部位的拉延筋截面不同。防回彈過拉延最小壓料面設(shè)計等，可以大大減少型面加工、鉗修和試模工時。精細(xì)化加工主要體現(xiàn)在提高模具面型加工精度和加工到位程度方面，需要具備高精度、高轉(zhuǎn)速的高速精密數(shù)控銑床和高速刀具，同時還要重視數(shù)控編程技術(shù)。其加工方法包括等高線加工、最大長度順向走刀加工(橫向步距達3mm)、采用30o傾斜角精加工(避免“零切削”)來提高模具的表面精度、采用凹圓角過切加工不用清根等。
粗精加工分開進行
汽車模具企業(yè)的加工設(shè)備的突出特點為”多、大、精“。所謂”多”，是因為汽車模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜.加工序各工序都需要一定數(shù)量的加工設(shè)備。大型關(guān)鍵設(shè)備主要有三軸以上的數(shù)控銑床、研配壓床、試模壓力機、五軸數(shù)控激光切割機、三坐標(biāo)測量機等。如果投資不到位，沒有一定數(shù)量的設(shè)備，難以形成經(jīng)濟規(guī)模，不能給客戶以信心，難以開發(fā)市場。所謂“大”，是因為現(xiàn)在汽車制造水平越來越高，車身裝焊工藝越來越簡單，沖壓件分塊越來越大，使得沖模具也越來越大，越來越復(fù)雜，因此開發(fā)模具的種加工設(shè)備都很大，工作范圍一般在2000m×4000mm以上。所謂”精”，是因為汽車市場競爭越來越激烈，消費者越來越成熟、理性和挑剔，尤其是對車身外觀的要求越來越高，而車身質(zhì)量主要由模具和裝焊夾具來保證，這就決定了模具加工設(shè)備必須具備精度高、功能多等特點，如五軸聯(lián)動數(shù)控銑床及高速精密數(shù)控銑床主要從歐美進口，在國內(nèi)采購不到。
滿足以上特點，一是投資大.如一臺大型試模機械壓力機需要600～800萬元人民幣，進口一臺大型數(shù)控銑床需要80～150萬美元，是國產(chǎn)設(shè)備一5倍：二是固定資產(chǎn)多.設(shè)備折舊費用提取多，增加了模具開發(fā)成本，國內(nèi)一般中小型模具廠難以承受。
不過，調(diào)整生產(chǎn)組織方式和加工流程能夠緩解企業(yè)的投資壓力，降低模具開發(fā)成本。采用粗加工和精加工分開進行可滿足這一要求，粗加工在大陸或臺灣設(shè)備上進行，精加工在歐美設(shè)備上進行。大陸或臺灣的數(shù)控銑床的剛性好、價格低(為歐美設(shè)備價格的1／5～1，1/3)、滑枕尺寸大、主軸電機功率高、轉(zhuǎn)速低，用來粗加工。五軸聯(lián)動高速銑床主要從歐美進口，具有設(shè)備投入大、主軸轉(zhuǎn)速高、進給速度快、加工精度高等特點，能夠滿足精細(xì)化加工要求，只用來精加工。一般由4臺粗加工設(shè)備和l臺精加工設(shè)備組成一個加工單元，即一個模具企業(yè)要達到合理的規(guī)模和一定的水平，數(shù)控銑床不應(yīng)小于5臺，根據(jù)數(shù)控銑床的加工能力來配置人員和其他設(shè)備。
專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)
模具企業(yè)由于投入大、產(chǎn)出低，一般規(guī)模不會太大，很難獨立承擔(dān)整車模具的開發(fā)項目，同時由于模具生產(chǎn)的不均衡性，必須進行專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)、建立協(xié)作體系、形成企業(yè)戰(zhàn)略聯(lián)盟。
在協(xié)作體系內(nèi)，首先要統(tǒng)一設(shè)計制造規(guī)范、統(tǒng)一檢驗驗收標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一毛坯和標(biāo)準(zhǔn)件供貨體系。專業(yè)協(xié)作主要分如下幾種：一是工序協(xié)作，包括設(shè)計、數(shù)控銑加工、小件加工、鉗工裝配等工序，如非標(biāo)準(zhǔn)的斜楔側(cè)沖裝置委托給標(biāo)準(zhǔn)件廠加工；二是成套包，有意識培養(yǎng)專業(yè)定點廠，如車門模具定點廠、頂蓋模具定點廠、地板和梁架模具定點廠等；三是在協(xié)作體系內(nèi)按專業(yè)特長分工，要由能力大、水平高、經(jīng)驗豐富的龍頭單位總協(xié)調(diào).對客戶負(fù)全責(zé)，負(fù)責(zé)大型復(fù)雜模具的開發(fā)和螺釘車身的裝配，負(fù)責(zé)整車項目的技術(shù)協(xié)調(diào)與匹配，體系內(nèi)要有模具設(shè)計公司、標(biāo)準(zhǔn)件廠、小型模具制造商、檢驗夾具制造商。通過專業(yè)化協(xié)作.各方建立戰(zhàn)略聯(lián)盟，達到技術(shù)支持、資源共享、共同開發(fā)市場的目的，實現(xiàn)共贏。
全過程實施并行工程
全過程實施并行工程是縮短模具開發(fā)周期最有效的途徑之一。所謂并行工程就是模具開發(fā)過程中的各工序、各環(huán)節(jié)都要同步、并行、交叉進行，盡量避免串行。在汽車車身的開發(fā)過程中，同步工程共有三個階段：
第一階段是研發(fā)部門的產(chǎn)品開發(fā)后期和模具開發(fā)前期的并行工程，即產(chǎn)品研發(fā)部門在車身數(shù)模凍結(jié)之前，利用設(shè)計版車身數(shù)模和模具廠技術(shù)部門進行設(shè)計評審、工藝會簽，使產(chǎn)品開發(fā)得到完善。與此同時，模具廠利用設(shè)計版數(shù)模進行模具開發(fā)方案的策劃、制定開發(fā)預(yù)算、計劃和沖壓工藝方案’、開展DL圖設(shè)計、進行拉延模初步設(shè)計和鑄造實型加工。該階段的并行工程可將模具的開發(fā)時間縮短1～2個月。
第二階段是模具開發(fā)過程中的技術(shù)準(zhǔn)備、生產(chǎn)準(zhǔn)備、模具加工和調(diào)試各工序之間的并行工程，即生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工工藝及數(shù)控程序設(shè)計并行。生產(chǎn)計劃一定要首先安排拉延、成型類模具.其次是翻邊整型類模具，然后是修邊沖孔類模具，最后是落料沖孔類模具，唯有這樣才能做到均衡生產(chǎn)，提前給汽車廠提供樣件，便于開展第三階段的并行工程。第三階段是模具開發(fā)后期和車型試制、試驗及車身裝焊線調(diào)試之問的并行工程，即拉延、成型、翻邊整善完成之后，利用五軸數(shù)控激光切割機完成落料、修邊、沖孔等工序，提供沖壓樣件，進行組裝螺釘車身、試裝車、可靠性實驗、驗證設(shè)計、汽車產(chǎn)品公告、調(diào)試裝焊線等，直至可以小批量試生產(chǎn)，進行市場開發(fā)。完成這部分工作一般需要4～6個月時間模具制造廠完全可以利用這段時問完成修邊、沖孔、落料類模具的開發(fā)，并將全部模具調(diào)整到商品化狀態(tài)。
標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計與制造
模具設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化首先要建立模具設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，包括單獨零件的標(biāo)準(zhǔn)零件、含有裝配結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)部件、模架結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫及典型模具結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，供技術(shù)人員設(shè)計模具時調(diào)用拷貝，提高設(shè)計效率和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用率，實現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)的規(guī)范化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，使得模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達70%以上。從根本上解決了非專業(yè)化生產(chǎn)造成的質(zhì)量不穩(wěn)定、缺乏互換性而無法保證正常使用等問題，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的”小而全”、”大而全”和”自給自足”的生產(chǎn)組織方式。全面推廣使用模具標(biāo)準(zhǔn)件，包括中中小模具模架、沖切裝置、導(dǎo)向裝置、限位裝置、定位裝置、壓退料裝置、斜楔側(cè)沖裝置、氣動裝置和氮氣彈簧、彈簧回程裝置等。不能采用標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)也要規(guī)范化、系列化，如大型覆蓋件的模具端頭、切／排廢料機構(gòu)、大型斜楔機構(gòu)等由專業(yè)廠協(xié)作加工，目標(biāo)是模具廠商只加工成型凸／凹模之類的專用件，提高從設(shè)計到加工的標(biāo)準(zhǔn)化程度，縮短交貨周期，穩(wěn)定模具質(zhì)量。
精細(xì)化加工一次到位
精細(xì)化加工的目的是大大減少鉗工研修，一次工到位.降低反復(fù)加工、后序彌補、人工修整及模質(zhì)量對鉗工技藝的依賴等。如上下模刃口間隙直加工到位，不用鉗工開間隙；沖孔凸／凹模直接裝無需調(diào)試：拉延模型面的高光順性無接刀痕跡，減少研合：內(nèi)覆蓋件拉延模不用去刀痕，不推磨；凹圓角過切加工，不用清根等。通過精細(xì)化加工和采用高水平的標(biāo)準(zhǔn)件，再使零件的加工基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)一致，實現(xiàn)鉗工制造的只裝不配少修，即所謂的“直接裝配法”，是現(xiàn)代模具生產(chǎn)的管理方向。
實現(xiàn)精細(xì)化加工要從模具設(shè)計、數(shù)控編程和數(shù)控加工人手，如利用CAE技術(shù)進行模具的精細(xì)化設(shè)計。拉延模針對進料量不同而設(shè)計各種拉延筋，同一套模具不同部位的拉延筋截面不同。防回彈過拉延最小壓料面設(shè)計等，可以大大減少型面加工、鉗修和試模工時。精細(xì)化加工主要體現(xiàn)在提高模具面型加工精度和加工到位程度方面，需要具備高精度、高轉(zhuǎn)速的高速精密數(shù)控銑床和高速刀具，同時還要重視數(shù)控編程技術(shù)。其加工方法包括等高線加工、最大長度順向走刀加工(橫向步距達3mm)、采用30o傾斜角精加工(避免“零切削”)來提高模具的表面精度、采用凹圓角過切加工不用清根等。
粗精加工分開進行
汽車模具企業(yè)的加工設(shè)備的突出特點為”多、大、精“。所謂”多”，是因為汽車模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜.加工序各工序都需要一定數(shù)量的加工設(shè)備。大型關(guān)鍵設(shè)備主要有三軸以上的數(shù)控銑床、研配壓床、試模壓力機、五軸數(shù)控激光切割機、三坐標(biāo)測量機等。如果投資不到位，沒有一定數(shù)量的設(shè)備，難以形成經(jīng)濟規(guī)模，不能給客戶以信心，難以開發(fā)市場。所謂“大”，是因為現(xiàn)在汽車制造水平越來越高，車身裝焊工藝越來越簡單，沖壓件分塊越來越大，使得沖模具也越來越大，越來越復(fù)雜，因此開發(fā)模具的種加工設(shè)備都很大，工作范圍一般在2000m×4000mm以上。所謂”精”，是因為汽車市場競爭越來越激烈，消費者越來越成熟、理性和挑剔，尤其是對車身外觀的要求越來越高，而車身質(zhì)量主要由模具和裝焊夾具來保證，這就決定了模具加工設(shè)備必須具備精度高、功能多等特點，如五軸聯(lián)動數(shù)控銑床及高速精密數(shù)控銑床主要從歐美進口，在國內(nèi)采購不到。
滿足以上特點，一是投資大.如一臺大型試模機械壓力機需要600～800萬元人民幣，進口一臺大型數(shù)控銑床需要80～150萬美元，是國產(chǎn)設(shè)備一5倍：二是固定資產(chǎn)多.設(shè)備折舊費用提取多，增加了模具開發(fā)成本，國內(nèi)一般中小型模具廠難以承受。
不過，調(diào)整生產(chǎn)組織方式和加工流程能夠緩解企業(yè)的投資壓力，降低模具開發(fā)成本。采用粗加工和精加工分開進行可滿足這一要求，粗加工在大陸或臺灣設(shè)備上進行，精加工在歐美設(shè)備上進行。大陸或臺灣的數(shù)控銑床的剛性好、價格低(為歐美設(shè)備價格的1／5～1，1/3)、滑枕尺寸大、主軸電機功率高、轉(zhuǎn)速低，用來粗加工。五軸聯(lián)動高速銑床主要從歐美進口，具有設(shè)備投入大、主軸轉(zhuǎn)速高、進給速度快、加工精度高等特點，能夠滿足精細(xì)化加工要求，只用來精加工。一般由4臺粗加工設(shè)備和l臺精加工設(shè)備組成一個加工單元，即一個模具企業(yè)要達到合理的規(guī)模和一定的水平，數(shù)控銑床不應(yīng)小于5臺，根據(jù)數(shù)控銑床的加工能力來配置人員和其他設(shè)備。
專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)
模具企業(yè)由于投入大、產(chǎn)出低，一般規(guī)模不會太大，很難獨立承擔(dān)整車模具的開發(fā)項目，同時由于模具生產(chǎn)的不均衡性，必須進行專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)、建立協(xié)作體系、形成企業(yè)戰(zhàn)略聯(lián)盟。
在協(xié)作體系內(nèi)，首先要統(tǒng)一設(shè)計制造規(guī)范、統(tǒng)一檢驗驗收標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一毛坯和標(biāo)準(zhǔn)件供貨體系。專業(yè)協(xié)作主要分如下幾種：一是工序協(xié)作，包括設(shè)計、數(shù)控銑加工、小件加工、鉗工裝配等工序，如非標(biāo)準(zhǔn)的斜楔側(cè)沖裝置委托給標(biāo)準(zhǔn)件廠加工；二是成套包，有意識培養(yǎng)專業(yè)定點廠，如車門模具定點廠、頂蓋模具定點廠、地板和梁架模具定點廠等；三是在協(xié)作體系內(nèi)按專業(yè)特長分工，要由能力大、水平高、經(jīng)驗豐富的龍頭單位總協(xié)調(diào).對客戶負(fù)全責(zé)，負(fù)責(zé)大型復(fù)雜模具的開發(fā)和螺釘車身的裝配，負(fù)責(zé)整車項目的技術(shù)協(xié)調(diào)與匹配，體系內(nèi)要有模具設(shè)計公司、標(biāo)準(zhǔn)件廠、小型模具制造商、檢驗夾具制造商。通過專業(yè)化協(xié)作.各方建立戰(zhàn)略聯(lián)盟，達到技術(shù)支持、資源共享、共同開發(fā)市場的目的，實現(xiàn)共贏。
