塑料制件結(jié)構(gòu)復(fù)雜化和精細(xì)化的不斷提高，塑料模具型面的制造也越來(lái)越困難，如何在汽車塑料模具的生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和短周期，是模具企業(yè)應(yīng)對(duì)激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。
AI：由于塑料制件通常結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，因此，其制造技術(shù)難度較高，特別是三維曲面的加工。請(qǐng)問(wèn)，貴公司目前在汽車塑料模具產(chǎn)品的三維曲面加工方面，主要應(yīng)用的解決方案和加工設(shè)備有哪些？實(shí)際加工效果如何？
延鋒偉世通汽車模具有限公司CAM工程師主管卜相嶺先生
卜相嶺先生：在汽車工業(yè)高速發(fā)展的帶動(dòng)下，汽車模具尤其是汽車塑料件模具的加工要求很高。這為企業(yè)的技術(shù)革新帶來(lái)了很大的動(dòng)力。以我廠的數(shù)控編程為例，HSM機(jī)床的高速加工本身要求程序安全、高效，因此，CAM程序必須具備以下特點(diǎn)：
1.加工模型的可靠性。從業(yè)界所廣泛應(yīng)用的CAM軟件內(nèi)核來(lái)看，使用STL三角模型是一種發(fā)展趨勢(shì)，這種三角面片的幾何參數(shù)定義只需要兩個(gè)參數(shù)，理論上更為安全可靠。
2.加工過(guò)程毛坯余量的均勻性。每道工序加工開(kāi)始的時(shí)候，前道工序預(yù)留的毛坯余量應(yīng)該是均勻的，以便保證切削載荷的恒定。
3.碰撞干涉檢查的易用性和可靠性。因?yàn)樽⑺苣＞咝颓恍托颈容^深且陡峭，所以加工前每條刀具路徑均應(yīng)預(yù)先進(jìn)行碰撞干涉檢查，一方面保證用盡量短的刀具加工盡可能多的區(qū)域，另一方面還要保證高進(jìn)給、高轉(zhuǎn)速的切削是安全可靠的。
5.刀具路徑要進(jìn)行優(yōu)化，要盡量避免尖角、頻繁換向的現(xiàn)象，切入切出要圓順。
6.程序的加工時(shí)間，每條程序控制在刀具的壽命以內(nèi)，以便于更換刀具。
廣州廣電林仕豪模具制造有限公司制造部經(jīng)理劉毓衡先生
劉毓衡先生：現(xiàn)在汽車塑料制件結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，為了能夠高質(zhì)量的完成任務(wù)，我公司制定了嚴(yán)格的工藝評(píng)審規(guī)程，并采用了先進(jìn)的軟件和加工設(shè)備。
1.工藝評(píng)審。技術(shù)人員拿到客戶的三維曲面設(shè)計(jì)圖紙后，首先要對(duì)其進(jìn)行加工評(píng)審，確定該產(chǎn)品的加工工藝、加工機(jī)臺(tái)、加工所需的各種刀具以及刀具的切削參數(shù)等。其次，對(duì)該三維曲面的結(jié)構(gòu)和工藝圓角的設(shè)計(jì)合理性進(jìn)行評(píng)審，并確定所選用刀具的最佳切削長(zhǎng)度，以及在粗加工、中加工和精加工過(guò)程中的金屬殘留量等項(xiàng)目。最后，按照對(duì)這些項(xiàng)目評(píng)審的最終結(jié)果，我們制定好加工工藝路線，進(jìn)行加工。
2.應(yīng)用軟件。目前我公司主要應(yīng)用的軟件產(chǎn)品有：UG、POWER-MILL和CIMATRON軟件。利用這些軟件我們可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)三維圖形進(jìn)行分析、計(jì)算，并生成STL素材，用素材追蹤的加工思路對(duì)工件進(jìn)行殘料清除及自動(dòng)清角加工，對(duì)工件角部進(jìn)行清除，最后用整體90°角平行銑削進(jìn)行精加工，并優(yōu)化刀路。這樣可以確保工件在加工后的扇形高度控制在0.005mm以內(nèi)，保證工件的加工精度和表面粗糙度都符合客戶的要求。
3.加工設(shè)備。在汽車塑料模具的加工方面我公司主要有TOSHIBA龍門(mén)機(jī)加工中心、HITACHI高速加工中心、臺(tái)灣高峰數(shù)控銑、臺(tái)灣新峰和臺(tái)一雙頭火花機(jī)等一批先進(jìn)的加工設(shè)備。依靠這些設(shè)備我們能將一般的模具加工精度控制在0.05mm之內(nèi)。對(duì)于刀具的選擇，我認(rèn)為刀具壽命對(duì)加工精度和加工質(zhì)量的影響非常重要。我公司擁有一套嚴(yán)格的加工標(biāo)準(zhǔn)，按照標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)對(duì)于保證加工精度、提高機(jī)床的駕動(dòng)力、提升機(jī)床的自動(dòng)化加工、人力和工具資源的合理分配起了不可或缺的作用，這也是本公司在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天依然能保持良好發(fā)展的重要保證。
蘇州匯眾模塑有限公司技術(shù)部部長(zhǎng)賁坤余先生
賁坤余先生：模具材料硬度很高，一般表面切除量較大，所以模具的加工，除了要選擇合適的機(jī)床外，還要選擇好的刀具以及制定合理的工藝流程。以刀具為例，精加工時(shí)刀具的切削速度非常高，刀具由切削量小的位置快速到達(dá)大切削量位置，會(huì)受到較大的沖擊載荷，刀具會(huì)發(fā)生斷裂、損壞；當(dāng)由較大切削余量區(qū)到較小切削余量區(qū)域時(shí)，又會(huì)由于載荷力的突然減少而發(fā)生過(guò)切，損傷工件表面，影響工件質(zhì)量。因此，我公司在對(duì)汽車模具產(chǎn)品加工中，在熱處理前的粗加工和后續(xù)的精加工中間安排了半精加工工序，旨在讓工件表面余量均勻，為精加工留下合適的切削量。
AI：汽車模具的精度和質(zhì)量是用戶非常關(guān)注的結(jié)果，因?yàn)樗苯佑绊懼罱K產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，那么貴公司在提高質(zhì)量、保證質(zhì)量方面都有哪些具體的做法？
卜相嶺先生：模具的質(zhì)量和精度對(duì)后續(xù)的生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生非常大的影響。我公司在對(duì)模具質(zhì)量控制方面有非常嚴(yán)格的要求和規(guī)范。
1.根據(jù)CNC切削余量的不同，將機(jī)加工過(guò)程詳細(xì)劃分為“粗加工”、“半毛刀加工”、“半精加工”、“精加工”、“拋光”，通過(guò)這樣細(xì)分，保證了各個(gè)工序階段的產(chǎn)品尺寸精度。
2.對(duì)于所有已經(jīng)完成精加工的部件，我們采用先進(jìn)的三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x器都要對(duì)其進(jìn)行精確測(cè)量，如果發(fā)現(xiàn)加工尺寸偏差超出標(biāo)準(zhǔn)，就必須進(jìn)行必要的返工處理。
3.我們?cè)诩庸み^(guò)程中，嚴(yán)格控制各工藝環(huán)節(jié)，避免使用補(bǔ)焊對(duì)模具型面進(jìn)行更改，因?yàn)檠a(bǔ)焊工藝容易造成油漆件與皮紋件產(chǎn)品的表面質(zhì)量問(wèn)題。
4.最關(guān)鍵的就是試模。雖然現(xiàn)在有很多仿真分析軟件可以精確地對(duì)模具質(zhì)量進(jìn)行分析，但實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，必須要對(duì)成品模具進(jìn)行試模，通過(guò)試模不斷優(yōu)化模具質(zhì)量。
劉毓衡先生：以日本本田公司推出的SPECLA確認(rèn)書(shū)為例，制作該書(shū)的目的就是要讓每一個(gè)制作環(huán)節(jié)得到確認(rèn)后再進(jìn)行制作，其目的是讓制作出的模具尺寸和試模后的產(chǎn)品尺寸無(wú)限接近產(chǎn)品的理論尺寸。
在我廠模具制作前，技術(shù)人員必須制作出零件的加工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，包括：刀具路徑的切削方向、刀具路徑覆蓋值、加工方法、加工步距、進(jìn)給和轉(zhuǎn)速、加工前對(duì)裝夾、碰數(shù)、對(duì)工件的高度、加工刀具、程序的正確性以及工件的基準(zhǔn)角方向等，這些均需進(jìn)行確認(rèn)才可加工，從而確保加工質(zhì)量。
賁坤余先生：合格的產(chǎn)品質(zhì)量是我們的根本出發(fā)點(diǎn)。我公司在開(kāi)發(fā)大型模具特別注意幾大關(guān)鍵要求：
1. 原材料的進(jìn)貨檢驗(yàn)。原材料的質(zhì)量不好，會(huì)導(dǎo)致加工后出現(xiàn)較大的工件變形，增加后期配模的時(shí)間導(dǎo)致模具的精度下降，材質(zhì)不好的嚴(yán)重狀況是工件加工后出現(xiàn)裂紋，最后導(dǎo)致工件開(kāi)裂報(bào)廢，嚴(yán)重影響加工周期。
2.國(guó)內(nèi)加工的數(shù)控機(jī)床通常為半閉環(huán)機(jī)床和閉環(huán)機(jī)床。由于半閉環(huán)機(jī)床是根據(jù)機(jī)床絲杠旋轉(zhuǎn)角度的反饋來(lái)決定移動(dòng)方向，所以選擇閉環(huán)機(jī)床相對(duì)精度更高，對(duì)于大型精密模具質(zhì)量和精度而言更有保證。
我公司大型模具的加工通常在模具材料到達(dá)后，進(jìn)行粗加工，留少許加工余量。此時(shí)工件由于內(nèi)應(yīng)力的作用會(huì)發(fā)生變形，而且切削后材料內(nèi)部的強(qiáng)度、硬度較表面低，達(dá)不到模具設(shè)計(jì)的要求，此時(shí)材料必須進(jìn)行熱處理，清除內(nèi)應(yīng)力，減少工件變形細(xì)化晶粒，提高材料的強(qiáng)度和硬度，讓工件有較好的加工性能，保證工件的最終質(zhì)量和精度。
AI：縮短制造周期是提升模具企業(yè)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)、保持競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素之一。請(qǐng)您介紹一下，在縮短生產(chǎn)周期方面，貴公司的舉措？
卜相嶺先生：在傳統(tǒng)模具加工環(huán)節(jié)中，加工和鉗工工序時(shí)間長(zhǎng)，而且如果機(jī)加工不能加工的區(qū)域增多就會(huì)延長(zhǎng)電加工的時(shí)間，這必然延長(zhǎng)整個(gè)模具制造周期?？墒牵F(xiàn)代的汽車塑料制件型面越來(lái)越復(fù)雜，而且精度要求高，機(jī)加工的應(yīng)用受到了局限，必然要加強(qiáng)電加工的應(yīng)用。例如，在對(duì)汽車儀表板等型面復(fù)雜的注塑模具進(jìn)行加工時(shí)，傳統(tǒng)的CNC銑削加工已經(jīng)無(wú)法完成全部的加工內(nèi)容，因此，我們必須使用電加工機(jī)床，通過(guò)放電加工來(lái)完成模具型面上清角、深腔等形狀以及加強(qiáng)筋等部位的加工內(nèi)容。
為此，如何有效地減少電加工時(shí)間，提高電加工效率和質(zhì)量，便成了制造工藝中一個(gè)技術(shù)難題。針對(duì)這一問(wèn)題，我公司經(jīng)過(guò)反復(fù)的技術(shù)分析、研究和試驗(yàn)，找到了一整套高效的放電加工方式，在縮短加工時(shí)間與提高加工質(zhì)量等方面，取得了很大的進(jìn)步。
1.使用組合式電極。
2.設(shè)計(jì)與制造并行進(jìn)行，制造拉動(dòng)設(shè)計(jì)。
3.優(yōu)化CNC走刀刀路，合理搭配CNC銑削加工與EDM放電加工。優(yōu)化刀路，從控制程序本身來(lái)說(shuō)要沒(méi)有尖角、盡量不要出現(xiàn)頻繁換向、盡量減少聯(lián)動(dòng)軸的數(shù)量、圓順地進(jìn)行切入切出連接等。而隨著刀具路徑編程的優(yōu)化，CNC銑削加工也會(huì)得到更多的應(yīng)用，從而縮減加工周期。
劉毓衡先生：我公司在縮短模具制作周期方面采用了各種措施：
1.提升CNC加工實(shí)力，使用TAB錐度刀具、加熱縮嘴刀具，減少EDM的加工時(shí)間。
2.提高機(jī)床的架動(dòng)力，增強(qiáng)機(jī)床的自動(dòng)化加工程度，東芝機(jī)床使用自動(dòng)換刀（M06 T1）和自動(dòng)對(duì)刀（G221H1）指令。同時(shí)根據(jù)加工方式不同使用G984E2R0.02F0高精度加工和G984E1R0.2高速度加工來(lái)提升加工速度和加工精度。
3.制作好的夾具和工具，縮短裝夾拖表和碰數(shù)的時(shí)間。
4.使用萬(wàn)向刀頭加工，將一般長(zhǎng)刀具無(wú)法加工的位置都在CNC上加工出來(lái)，降低制作成本和縮短EDM的加工周期。
5.設(shè)計(jì)時(shí)，留40～50mm分型面封膠，剩余作避空，可提高加工效率，縮短加工周期。
6.設(shè)計(jì)模具時(shí)，索模處作耐磨塊，大平面作沉壓塊，縮短鉗工的配模時(shí)間。
7.數(shù)控課嚴(yán)格按照機(jī)臺(tái)月計(jì)劃和周計(jì)劃安排開(kāi)展工作，生產(chǎn)管制跟進(jìn)追蹤節(jié)點(diǎn)，及時(shí)調(diào)整計(jì)劃。
8.工件加工時(shí)，設(shè)置預(yù)計(jì)工時(shí)，按實(shí)際產(chǎn)生工時(shí)控制效率。
9.使用車間管理系統(tǒng)軟件控制生產(chǎn)進(jìn)度。
賁坤余先生：縮短周期是目前模具企業(yè)面對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的一大挑戰(zhàn)，我公司為此除了采用高速加工技術(shù)外，也制定了嚴(yán)格的流程制度。例如，數(shù)控加工應(yīng)遵循：程序的切量是由大到?。坏毒叩倪x擇由大到??；同一各規(guī)格刀具的程序盡可能編排在一起；同一種要求的加工程序（如分型面的程序，產(chǎn)品面的程序）盡可能編排在一起；最后，編程完成后應(yīng)在計(jì)算機(jī)上模擬一遍加工的全過(guò)程，以避免誤操作，如撞刀、過(guò)切等現(xiàn)象。
在程序確保無(wú)誤后編制車間生產(chǎn)工藝卡，發(fā)放車間加工。
AI：在目前的生產(chǎn)中，貴公司還有哪些技術(shù)難點(diǎn)有待解決？
卜相嶺先生：實(shí)際生產(chǎn)情況復(fù)雜，目前我公司主要關(guān)注的技術(shù)問(wèn)題是，在加工類似門(mén)板喇叭罩上的網(wǎng)眼等細(xì)小復(fù)雜造型時(shí)，放電加工難度較大，時(shí)間周期較長(zhǎng)。
劉毓衡先生：沒(méi)有任何一項(xiàng)技術(shù)是完美的，我們所能做的只能是盡量提升自身技術(shù)水平，緊隨模具加工技術(shù)發(fā)展腳步。對(duì)于我廠來(lái)說(shuō)，目前我們主要關(guān)注的技術(shù)問(wèn)題有：五軸加工技術(shù)及其編程；表面切削完成后，如何預(yù)防材料應(yīng)力變形；EDM加工Z軸追加火花位數(shù)據(jù)如何保證；尺寸標(biāo)識(shí)基準(zhǔn)選擇的最佳性；設(shè)計(jì)時(shí)，如何節(jié)約模具材料尺寸；快速冷卻（50s）運(yùn)水的設(shè)計(jì)；月計(jì)劃的準(zhǔn)確性及機(jī)臺(tái)安排的合理性；員工的內(nèi)部溝通與協(xié)調(diào)的及時(shí)性和主動(dòng)性。
賁坤余先生：刀具是直接加工者，一般刀具本身包含了刀桿和刀片的公差，只要其中有一個(gè)超差，加工的質(zhì)量就無(wú)法保證；機(jī)床主軸的同軸度也會(huì)影響加工質(zhì)量。所以如何更好地監(jiān)測(cè)刀具的工作狀態(tài)是我們現(xiàn)在重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。另外，因?yàn)楝F(xiàn)在模具制造周期越來(lái)越短，高速加工技術(shù)的選擇和應(yīng)用成本也是我們關(guān)注的重點(diǎn)。
