基于并行工程的模具設(shè)計過程研究

陳朝暉

[摘要]并行工程是對產(chǎn)品設(shè)計及其相關(guān)過程（包括制造過程及其支持過程）進(jìn)行并行、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化的工作模式，對基于并行工程的模具設(shè)計過程進(jìn)行研究。

[關(guān)鍵詞]并行工程 模具設(shè)計 過程

中圖分類號：TS93文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0510110－01

并行工程這種工作模式力圖使開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度和用戶需求。并行工程以CIMS的信息技術(shù)為基礎(chǔ)，通過項目小組的工作方式，改進(jìn)模具開發(fā)流程。同時利用面向制造的設(shè)計（DFM）和面向裝配的設(shè)計（DFA）等工具，達(dá)到縮短模具開發(fā)周期、保證模具質(zhì)量，以及降低模具成本的目標(biāo)。

一、基于并行工程的模具設(shè)計與流程

模具設(shè)計的并行主要包括設(shè)計之間的并行，設(shè)計與生產(chǎn)的并行。在所調(diào)研的模具企業(yè)中，模具設(shè)計都要經(jīng)過開模評審，在這一環(huán)節(jié)中確定模具設(shè)計的關(guān)鍵控制點頂針和冷卻交流系統(tǒng)的入水口設(shè)置，接著進(jìn)行總體規(guī)劃（后面介紹到的排位設(shè)計作業(yè)環(huán)節(jié)），確定模具的工作方式，成型方法和主要的功能結(jié)構(gòu)方案，接著模具進(jìn)入并行設(shè)計階段，一方面繼續(xù)完善結(jié)構(gòu)方案，對模具其他零件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，最終輸出設(shè)計數(shù)據(jù)和圖形文件等設(shè)計結(jié)果；另一方面進(jìn)入分型，確定模具的主要成型方法和分模方式，接著進(jìn)入生產(chǎn)工藝圖的編制，滿足投放生產(chǎn)的需要。模具設(shè)計與生產(chǎn)的并行體現(xiàn)在模具在設(shè)計的初期階段就考慮到模具制造過程中的制造相關(guān)性和制造約束，通過流道分析軟件，數(shù)控編程的驗證，以及模具生產(chǎn)管理系統(tǒng)中查詢各種制造資源的負(fù)荷等輔助手段，進(jìn)行面向制造（DFM）以及面向裝配（DFA）的設(shè)計。模具制造是面向客戶的單件制造模式，每一套模具的設(shè)計都要滿足客戶產(chǎn)品的需求，加上客戶對模具交貨期的苛刻要求，所有這些都加大了模具設(shè)計的復(fù)雜性，因此，模具設(shè)計過程還包括許多審核作業(yè)環(huán)節(jié)，由模具的設(shè)計、生產(chǎn)方面的專家有時還包括客戶共同對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行審核確認(rèn)，若有問題還可對方案進(jìn)行修改，盡早發(fā)現(xiàn)總題，減少時間和成本的損失。

在一般的模具企業(yè)中，模具設(shè)計具體工作流程包括產(chǎn)品設(shè)計流程，模具設(shè)計流程，工藝設(shè)計流程以及更改流程，設(shè)計過程的大部分管理工作己由PDM的流程管理統(tǒng)一管理。模具設(shè)計過程的建模，關(guān)鍵是模具設(shè)計過程的數(shù)據(jù)信息模型，過程模型，及人員管理模型，通過建模的方法對流程進(jìn)行描述。

二、產(chǎn)品設(shè)計子流程

模具企業(yè)與客戶已經(jīng)簽訂合同，市場聯(lián)絡(luò)員收到客戶相關(guān)的技術(shù)資料后，通知跟模組，由跟模人員提交模具任務(wù)，啟動產(chǎn)品設(shè)計子流程。產(chǎn)品設(shè)計子流程，是模圖設(shè)計的前段工序，設(shè)計主任根據(jù)客戶提交的技術(shù)資料進(jìn)行模具產(chǎn)品設(shè)計計劃，出具開模通知書和分模表等文件。收到的模具技術(shù)資料包括技術(shù)要求和產(chǎn)品圖，通常，客戶提出交的產(chǎn)品圖可能是2D電子圖檔、3D電子圖檔、紙介圖檔或是手板（產(chǎn)品模型），設(shè)計主任根據(jù)產(chǎn)品圖的數(shù)據(jù)類型，確定是否需要圖檔格式的轉(zhuǎn)換，或是產(chǎn)品的設(shè)計修改。如果提供的是手板文件，還需要抄數(shù)人員進(jìn)行抄數(shù)（包括產(chǎn)品模型的尺寸測量與描述等）。當(dāng)完成符合模具設(shè)計要求的相關(guān)格式的產(chǎn)品圖時，經(jīng)過客戶批核后，由跟模組組織開模評審團(tuán)隊進(jìn)行開模評審，分析產(chǎn)品設(shè)計是否合理，符合模具設(shè)計與工藝要求，并綜合考慮任務(wù)要求，初步確定模具類型、分型面、澆注系統(tǒng)、頂出方式、抽芯方式、冷卻入水方式，成型零件，結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式等，并確認(rèn)模具強(qiáng)度。開模評審?fù)ㄟ^后直接進(jìn)入模具設(shè)計子流程。

三、模具設(shè)計子流程

開模評審?fù)ㄟ^后，直接進(jìn)入模具設(shè)計子流程，該流程運行目的是完成模具總裝圖和為工藝圖編制提供前期的技術(shù)圖文檔。開模評審后，進(jìn)入模具規(guī)劃工序，頂針入水人員（常由設(shè)計主任兼任）依據(jù)評審結(jié)果編制頂針入水資料并與相關(guān)技術(shù)資料一起傳送到模具設(shè)計小組，模具設(shè)計小組安排設(shè)計師進(jìn)行排位設(shè)計作業(yè)，包括模具的主要組成零件與結(jié)構(gòu)定位等工作，畫出模具結(jié)構(gòu)的圖紙，通過組長檢查后，送交客戶批核，客戶批核是與客戶溝通的重要環(huán)節(jié)。在獲得客戶確認(rèn)后，復(fù)雜模具的排位圖一方面送到流道分析組進(jìn)行流道分析（簡單模具略過此工序），另一方面送交模具設(shè)計3D小組進(jìn)行分型設(shè)計，包括內(nèi)模型面的設(shè)計和分模取件方式的設(shè)計，工程師完成后送組長檢查，檢查通過，接著跟模人員組織評審團(tuán)隊對分型作業(yè)成果進(jìn)行技術(shù)評審，通過后與當(dāng)前的模具設(shè)計圖紙送交工藝部進(jìn)行工藝文件的編制。同時，排位設(shè)計人員接著進(jìn)入臨圖設(shè)計作業(yè)，進(jìn)一步完善結(jié)構(gòu)圖（型腔、型芯相關(guān)除外），稱為臨時摹圖（臨圖），并相繼出具模胚，內(nèi)模材料BOM表，送交采購部訂購相關(guān)材料。臨界檢查通過后，進(jìn)入臨圖評審，由專家團(tuán)隊作技術(shù)上的審核確認(rèn)，此時，如果客有要求的需要送交客戶批核，通過后需要與該模具的分型師溝通，確認(rèn)與分型設(shè)計是否有沖突，是否需要修改分型。流道分析，臨圖設(shè)計，分型設(shè)計是并行作業(yè)工序，設(shè)計圖紙出現(xiàn)問題時需要及時通知相關(guān)設(shè)計小組，以減少非必要的設(shè)計工作。排位設(shè)計師完成臨圖設(shè)計這后（通常在分型設(shè)計作業(yè)完成之前），再進(jìn)入總裝設(shè)計作業(yè)，詳細(xì)繪制模具結(jié)構(gòu)圖，最終產(chǎn)出模具總裝圖?？傃b設(shè)計作業(yè)與分型設(shè)計，工藝設(shè)計并行，設(shè)計師與排位，臨圖同一工程師。模具設(shè)計是一個模具設(shè)計過程是反復(fù)修改，逐步尋優(yōu)的產(chǎn)品設(shè)計過程，修改與迭代頻繁，模具設(shè)計師在完成設(shè)計作業(yè)，可能會收到后續(xù)工序（可能來自工藝的，可能來自客戶，也可能來自生產(chǎn)等）的報錯信息，需要進(jìn)行修改模圖設(shè)計的任務(wù)，直到生產(chǎn)試模成功。

四、工藝設(shè)計子流程

分型評審?fù)瓿刹丛u審意見修正評審圖后，分型設(shè)計人員把3D模圖轉(zhuǎn)成2D零件圖，送2D組相應(yīng)工程師核對分型作業(yè)結(jié)果，返回并按核對意見修改后，完成加工零件圖，送工藝組正式進(jìn)行工藝編制作業(yè)。工藝主任接到任務(wù)后，組織工藝工程師，電極設(shè)計工程師評審加工藝和電極設(shè)計工藝，確認(rèn)工藝的可行性與大致工藝與電極方案，并完成進(jìn)度與零件合并加工訂料表。接著，一方面通知3D設(shè)計工程師排合并加工圖，完成后通知采購部采購鑲件料和斜頂行位等購件原料；一方面通知設(shè)計部訂購其它的散件原材料；并同時安排工藝設(shè)計師與電極設(shè)計師開始并行作業(yè)。工藝工程師先后完成打孔圖，內(nèi)模、行位和鑲件等詳細(xì)工藝圖紙，磨針圖，分三批供生產(chǎn)需要。電極設(shè)計工程師設(shè)計電極工藝的同時，校對藝工程師的內(nèi)模與鑲件工藝，保證電極工藝的準(zhǔn)確性與一致性，完成工藝圖并檢查通過后，一方面發(fā)布電極工藝供生產(chǎn)需要，另一方面需要編制電極材料單，送采購部訂購相關(guān)材料。至此，完成模具設(shè)計的第一階段的設(shè)計任務(wù)，接著，還需要針對生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的各種模具設(shè)計問題進(jìn)行修改作業(yè)任務(wù)，直到至試模成功。

參考文獻(xiàn)：

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