精准高效数字化模具工厂的前景与展望

carlosliu

模具是工业生产的基础工艺装备。中国模具 制造业近几年以每年20%左右的增速飞速发展。 据统计，2011年我国模具企业总产值已超过1000 亿元，排在世界第1位，成为名副其实的模具生产大 国。 现代模具技术的发展趋势主要是模具产品向 着更大型、更精密、更复杂及更经济快速的方向发 展。模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期 不断缩短，模具生产向着精准、高效、数字化的方向 发展。模具行业的发展离不开精密加工测量技术、 标准化技术和数字化技术的应用。我国模具行业 应大力发展和应用模具精密加工测量技术，深化数 字化设计、制造与管理技术和模具标准化技术，推 进产品接口标准化，从而提升模具零部件标准化和 整个模具行业标准化应用率，大力开发产品通用接口，提高模具的设计制造效率，进而提升企业核心 竞争力，增强我国综合实力，打造“中国制造”品牌。
   2 精准、高效、数字化模具工厂的前景与展望 数字化制造是制造业发展的必由之路，我国模 具企业发展经历了3个阶段：①20世纪90年代以 前，大多数企业采用纯手工制造方式，工件在加工 过程中采用一边加工一边测量的方式；②20世纪90 年代初，我国部分模具企业开始引进香港、台湾、日 本等先进模具企业的设计制造技术，应用CAD和 CAM技术，但都是单机应用，仍沿用手工作业的业 务流程模式；③近几年来，我国部分企业基本完成 SAP、PDM、车间生产排产系统，集成LEMOINE机床 实时监控系统，实现部分设计、制造、加工数字化。 部分企业通过SAP、PLM、MES的实施，实现了从产 品策划到产品实现的精准、高效加工的系统支持。
   3 数字化设计在数字化模具工厂中的前景与展望 数字化设计是数字化模具工厂发展的核心内 容，是企业核心竞争力和工业水平的重要标志，通 过数字化产品接口集成，将模具工程中需要的典型特征进行接口集成，形成智能化接口库（如图1所 示），其内含模具标准件800多种，典型模具200多 种，在模具设计过程中直接调用知识库中相关接 口，即可实现模具模架系统、推出系统、冷却系统、 浇注系统、导向系统等的数字化设计，减少设计时 间30%以上，杜绝设计质量问题的产生。通过对模具结构标准化接口划分，引入了崭新 的模具开发理念，实现了全流程的接口化设计、模 块化供货、数字化检测的标准开发模式（产品导入 —型腔模块—浇注模块—动作模块—模架模块— 外围模块），如图2所示，对缩短模具开发周期、提高 模具质量水平、降低模具成本发挥巨大作用。
   4 数字化制造在数字化模具工厂中的前景与展望 产品接口集成带动了数字化制造的发展，产生 了标准斜推杆、标准滑块和标准特定形状的导柱 孔、推杆孔、压板槽等，实现程序的数字化加工；采 用模具零件的高效自动柔性装夹技术、机器人应用 技术，实现在无人值守情况下高品质连续加工。
   通过开发模具制造的标准工艺、程序、刀具、工 装夹具等CAM标准化数据库，如图3所示，实现了 程序的自动加工。通过标准化设计，实现了零部件 程序标准化以及模具模架镶块槽、导柱孔、压板槽、 推杆孔、模具水路的自动识别加工。通过制造标准 化七大要素（见图3），加工效率大幅度提升。
   
数字化工厂需要柔性、高速、高效、精密模具加 工技术平台做保障，如在模具数字化柔性生产线系 统方面，需要采用数字化将各种设计信息、加工工 艺信息、检验等信息集成，生成数字化加工指令。 数字化制造体现在采用模具的加工、装配、检 验、快速成形等信息，通过计算机三维造型、图形和 数据处理、数控、检测、精密机械、激光、新材料等高 新技术集成，具有成形材料多样化、用途广泛、成形 过程简单、材料利用率高等优点，可以制造具有任 意复杂结构的流道和不同表面材质的模具，是未来 最受关注的制模技术之一。 模具数字化加工系统通过机器人技术和柔性 自动装夹系统、柔性物流系统，实现了模具零件的 自动装夹和加工，可以完成模具零件的数字化加 工，使模具数字化工厂在无人值守的情况下实现昼 夜连续生产。 形成无人化运行的条件如下： （1）自动装夹或机外装夹/多工位装夹。 （2）自动刀库应用。
  （3）
程序模拟仿真优化。 （4）设备功能（立卧转换、旋转工作台等）。 （5）数字化物流系统。 数字化加工模式（见图4）的成功应用如下： （1）石墨加工自动化线。480个工位，通过旋转 机器人实现240h数字化运行。 （2） C40U五轴加工自动化线。20个工位，通过 直线机器人实现120h数字化运行。 （3）电火花加工自动化线。120个电极工位，通 过旋转机器人实现60h数字化运行。 （4）五轴立卧转换加工。大型五轴立卧转换机 床，一次装夹完成五面加工，实现48h数字化运行。 （5）机床多工位加工。对中小型机床实施多工 位加工，实现24h连续运转、 16h数字化运行。 （6）旋转工作台加工。利用旋转工作台实现机 外装夹，实现24h连续运转、 16h数字化运行。 （7）柔性物流系统。利用工业机器人，实现车 间物流智能化配送。

   5 数字化工厂在模具工程中的实践总结 模具行业竞争力体现在模具的标准化、数字化 的竞争。模具的标准化、数字化开发是模具精准制 造的核心，也是实现模具设计、制造数字化的基 础。企业应根据客户需求，通过数字化工厂推广应 用，解决模具质量受制于人员技术水平以及原材料 涨价、人工成本提高带来的成本压力问题。 通过数字化接口的应用，可以有效解决平衡生 产制造负荷以及车间开机率和生产效率低的问题， 因此应实施产品接口化、数字化管理技术。在产品 更新换代越来越快的背景下，通过产品接口数字 化，可以解决客户非常关注的模具交货期问题。 控制模具的生产制作工期和成本是企业在市场竞争中取胜的一个重要因素。通过全面实施企 业数字化工厂运转模式，可以将产品接口锁定，提 前制造，提前装配，大大提高企业生产能力及加工 效率，实时监控生产进度并动态优化调度，从而控 制模具开发周期和成本。模具企业数字化工厂是 企业发展和市场竞争的必然需求。


摘自（模具工业）

carlosliu

未来的发展之路。

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好文章啊，即便现在来看，还是很全面超前的，中国模具行业的自动化之路任重而道远