■山東濰坊福田模具有限責(zé)任公司技術(shù)中心科長 林 明

技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)沖壓模具制造效率與質(zhì)量提升

■山東濰坊福田模具有限責(zé)任公司技術(shù)中心科長 林 明

摘要：本文介紹福田模具以技術(shù)創(chuàng)新提升模具制造質(zhì)量和效率，模具數(shù)字化、智能網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)在模具開發(fā)信息傳遞智能化、工藝策劃與FEMA技術(shù)的應(yīng)用、PDM系統(tǒng)下全裝配三維實(shí)體設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用、CAE模擬技術(shù)應(yīng)用、無人化數(shù)控加工技術(shù)的不斷推進(jìn)、偏差加工技術(shù)的應(yīng)用和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)制造精度的工藝保證等七個(gè)方面取得的突破。

福田模具始終堅(jiān)持“規(guī)模適中，技術(shù)一流”的發(fā)展戰(zhàn)略，注重創(chuàng)新能力建設(shè)，把模具自動(dòng)化生產(chǎn)作為發(fā)展方向，以技術(shù)創(chuàng)新提升模具制造質(zhì)量和效率，模具數(shù)字化、智能網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)在以下七個(gè)方面已取得突破。

1. 以網(wǎng)絡(luò)為紐帶實(shí)現(xiàn)模具開發(fā)信息傳遞智能化

福田模具以PDM系統(tǒng)為設(shè)計(jì)平臺(tái)，通過CAD/CAE/CAM/ CAPP/ERP/MES軟件的有效集成與網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝等數(shù)據(jù)傳遞的實(shí)時(shí)化、流程化、可視化、無紙化和智能化，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理、計(jì)劃管控、成本統(tǒng)計(jì)、質(zhì)量問題處理及調(diào)試數(shù)據(jù)積累的信息網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化，對(duì)模具的開發(fā)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。

2. 沖壓工藝策劃與FEMA技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)輸入數(shù)據(jù)利用快速C A E仿真進(jìn)行產(chǎn)品缺陷預(yù)測和工藝策劃，通過ECR反饋（見圖1）報(bào)告與產(chǎn)品溝通，提高產(chǎn)品的工藝性，提升沖壓件質(zhì)量。將FEMA技術(shù)應(yīng)用在沖壓模具設(shè)計(jì)開發(fā)中，保證模具開發(fā)的低成本、高質(zhì)量。

圖1

3. PDM系統(tǒng)下全裝配三維實(shí)體設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用

PDM系統(tǒng)的全系列標(biāo)準(zhǔn)件庫、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、模具知識(shí)庫、設(shè)計(jì)使用沖壓機(jī)床、檢查用刀具庫方便設(shè)計(jì)選用，PDM系統(tǒng)下設(shè)計(jì)防錯(cuò)檢查功能、明細(xì)表和采購BOM的智能自動(dòng)生成技術(shù)都有效提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。

4. CAE模擬技術(shù)應(yīng)用

（1）沖壓CAE模擬深化應(yīng)用。全工序沖壓CAE模擬、拉延實(shí)際筋模擬、修邊線優(yōu)化和穩(wěn)健性分析全面應(yīng)用并納入流程管理（見圖2），分析結(jié)果和知識(shí)庫的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合，對(duì)產(chǎn)品數(shù)模進(jìn)行補(bǔ)償再造，優(yōu)化工藝數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的貼近生產(chǎn)實(shí)際精度要求，減少調(diào)試時(shí)間。

（2）全系列模具運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)應(yīng)用。模具機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)仿真、動(dòng)態(tài)干涉檢查、廢料滑出模擬、沖壓件傳輸過程模擬等在設(shè)計(jì)過程普及應(yīng)用，通過設(shè)計(jì)的模擬檢查（見圖3），將問題消滅在設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段，為模具智造提供技術(shù)保證，縮短生產(chǎn)制造周期。

（3）數(shù)控加工仿真。數(shù)控加工程序的安全性是自動(dòng)化加工的前提，我們利用機(jī)床參數(shù)庫和三維模型通過仿真驗(yàn)證確保自動(dòng)化加工安全性。

5. 無人化數(shù)控加工技術(shù)的不斷推進(jìn)

（1）FMC全型面泡塑數(shù)控加工以及NC加工全程序化。2003年福田模具推行三維實(shí)體設(shè)計(jì)，2005年三維設(shè)計(jì)與加工有效結(jié)合，F(xiàn)MC全型面泡塑數(shù)控加工全面實(shí)行，提高了實(shí)型制作效率和鑄件的精度與質(zhì)量。鑄件通過白光掃描檢測，確認(rèn)余量和均勻性，保證模具數(shù)控?zé)o人化加工安全性，促進(jìn)了模具NC加工全程序化的應(yīng)用。

（2）螺孔同步制造。螺孔同步制造是NC加工全程序化的一部分，實(shí)現(xiàn)了螺孔和絲孔位置一致，螺孔同步將覆蓋件模具模座串行配鉆絲孔的生產(chǎn)流程變?yōu)椴⑿?，縮短了制造周期。

（3）自動(dòng)化、高精度加工編程技術(shù)與無人化數(shù)控加工應(yīng)用。福田模具2012年開始研究型面的自動(dòng)化及高精度加工編程并進(jìn)行無人化數(shù)控加工探索，現(xiàn)在型面自動(dòng)化數(shù)控加工已全面實(shí)施（見圖4），提高了模具加工效率。一次加工的自動(dòng)化加工編程與無人化數(shù)控加工正處于試行階段。數(shù)控加工的自動(dòng)化率和精度的提升是我們的長期研究課題。

圖2　回彈補(bǔ)償分析流程示例

圖3　廢料模擬示例

圖4　數(shù)控自動(dòng)化加工示例

6. 偏差加工技術(shù)的應(yīng)用

偏差加工主要包含產(chǎn)品部位工序數(shù)模的補(bǔ)償（包含揪起或公差漂移偏差處理）、型面各處的不等間隙、壓機(jī)變形引起的模具補(bǔ)償、拉延模模面膨脹處理、壓料面的部分偏差加工、拉延筋的不等間隙和翻整工序與修邊工序壓件器的不等間隙偏差加工等。通過偏差加工技術(shù)（見圖5、圖6）應(yīng)用就是把成熟的經(jīng)驗(yàn)由數(shù)控加工提前做出來，減少鉗工的調(diào)試工作量，提升模具智造率。通過各零件偏差加工數(shù)據(jù)、調(diào)試結(jié)果和CAE分析情況對(duì)比，總結(jié)形成了我們的工藝專家知識(shí)庫。

7. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)制造精度的工藝保證

（1）激光熔覆與激光淬火的應(yīng)用：激光熔覆和激光淬火可以減少補(bǔ)焊和淬火過程中造成的工件變形，提升零件淬火質(zhì)量和熔覆層強(qiáng)度，也減少了研配工作量。由于設(shè)備條件限制，在用戶要求時(shí)或外板拉延模上應(yīng)用。

（2）超硬加工工藝應(yīng)用：超硬加工就是模具型面、刃口淬火后加工的方案，我們已將成熟的工藝參數(shù)納入工藝規(guī)范中普及應(yīng)用。超硬加工的實(shí)施使鉗工研調(diào)由兩次變?yōu)橐淮?，超硬加工的前提是工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要高。

（3）三坐標(biāo)與照相檢測的應(yīng)用：用三坐標(biāo)進(jìn)行模具精度的監(jiān)控和零件回彈的檢測，查找問題保證模具精度和積累數(shù)據(jù)；利用光學(xué)照相檢測分析模具間隙鑄件變形量，為數(shù)控加工編程安全確認(rèn)。通過上、下模的光學(xué)照相的數(shù)據(jù)虛擬合模（見圖7），為鉗工研配和編程改進(jìn)提供指導(dǎo)。

通過模具開發(fā)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累和專家知識(shí)庫不斷完善、應(yīng)用和持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新，為模具開發(fā)提供合理乃至最佳解決方案。實(shí)現(xiàn)高端汽車沖壓模具制造的智能化是我們努力的目標(biāo)。

圖5　拉延模偏差示例

圖6　拉延及后序示例

圖7　拉延上下模合模數(shù)據(jù)圖

收稿日期：（20141225）