【研發】3點了解國內高端汽車模具制造現狀

2016-11-11 by:CAE仿真在線來源:互聯網

近幾年來,隨著中國成為世界汽車工業的第一產銷大國,國內的汽車工業發展十分迅猛。過去中國的合資汽車企業生產的多為發達國家老舊甚至瀕臨淘汰的車型;如今,當發達國家汽車企業幾乎全體進入“寒冬期”時,中國的汽車產銷卻在節節攀升,中國巨大的汽車市場及其潛力,迫使發達國家汽車企業紛紛將中國作為“前線陣地”,越來越多的全球首發車型出現在了中國大地。

但是,由于國內高端汽車模具企業技術提升緩慢、技術創新能力和模具新技術的研發及應用能力不足等原因,致使國內高端模具的開發能力還不能完全滿足國內汽車產業的配套需求,高端汽車模具仍然有很大一部分需要依賴進口。而國內高端模具企業偶爾還會因為生產負荷不足,不得不改變最初的市場定位而去搶占中、低端市場。企業的生存問題雖然解決了,但由于中、低端市場的利潤率很低,導致其投入研發和技術創新的資金也很少,一定情況下形成了惡性循環,使企業未進入良性的發展循環,上述原因也使我們離真正的汽車模具“制造強國”還有一段距離。

如何更好地發展高端模具制造技術以滿足國際、國內汽車市場的配套需求,真正實現從“模具大國”向“模具強國”跨越,結合當前國內汽車模具企業及公司的模具技術和制造現狀,筆者從以下幾個方面談談個人淺見。

CADCAECAM

技術的

推廣應用

隨著計算機軟件、硬件的快速發展和模具市場的國際化,CAD/CAE/CAM技術在國內模具制造業中的應用越來越深入。在日本、美國等發達國家,CAD/CAE/CAM技術在模具開發、制造中已成為起主導作用的關鍵技術。在國內,CAD/CAE/CAM技術起步較晚,雖然最近十年發展迅速,但是,在應用的深度和廣度方面與日本、美國等國家還存在一定差距,從而造成國內高端模具的開發、制造在周期和質量上與國外模具制造企業的競爭中處于劣勢,每年國內轎車覆蓋件模具仍大量依靠進口。主要原因有以下幾點:

(1)CAD/ CAE/CAM在國內起步晚,技術沉淀不夠,國內專業人員技術水平比較欠缺,既懂專業又熟悉CAD/CAE/CAM應用軟件技術的復合型人才比較缺乏。

(2)目前國內的軟件開發能力較弱,自主開發的軟件質量不高,國內可選擇的自在CAD/CAE/CAM軟件較少,所以使得很多企業不得不引進國外先進的CAD/CAE/CAM軟件,如:UG、Catia、Dynaform、Autoform、Delcam、Tebis、Vericut等。

(3)一方面,由于引進軟件的價格昂貴,成本因素使先進的CAD/CAE/CAM系統在整個模具行業中無法得到普及應用;另一方面,即便引進了國外先進的CAD/CAE/CAM軟件,也往往只是配備了一些通用模塊,沒有結合企業的實際應用需求進行二次開發,而導致專用性較差、工作效率較低。

(4)由于國內模具行業標準不統一,各模具生產廠家之間沒有形成一致的設計、制造規范,標準件庫也不完善,造成現有汽車模具CAD/CAE/CAM系統的集成化程度和智能化程度都比較低。

因此,今后在CAD/CAE/CAM技術的應用方
面,除了在軟件應用的深度上需拓展外,還需重點對標準化、參數化和智能化做進一步的規劃、開發。通過CAD/CAE/CAM技術在整個模具制造流程中的應用,改變傳統的模具制作方式、手段,以促使國內模具制造在周期、質量和成本上能實現一個大的跨躍。

模具數控加工技術

隨著汽車工業的快速發展,目前在模具切削加工技術應用方面,國內主流汽車模具企業在主要加工硬件上與日本、美國等發達國家的差距正在快速縮小。近些年來,隨著一些高、精、尖的數控設備逐步被引進到國內,從三軸到五軸,從立式到臥式,從Fanuc、Siemens,再到Heidenhain,機床類型從大型龍門加工中心、高速加工中心再到多軸激
光切割機等,種類齊全、規格繁多。設備的配置日趨高速化、高精化,如意大利的Rambaudi、Jobs、日本大畏的Okuma、新日本工機的SNK、日本三菱、日本富山的五軸激光切割機等。這些先進設備的引入,給國內模具加工制造帶來了革命性的變化,汽車模具的制造水平和能力也因此有了很大的提升,甚至有部分企業已經接近日本、美國等先進企業的同步水平。

隨著國內數控設備性能的提升而變得越來越廣泛,高速加工和超高速加工技術在模具制造中的應用已發展成為現代汽車模具加工的技術主流和趨勢。與傳統切削加工相比,高速切削加工單位功率的金屬去除率提高了30%~40%,切削力降低了30%,刀具的切削壽命提高了70%。在縮短模具加工制造周期的同時,由于高速切削加工的小量、快進的特點使得切削力大為降低,切屑的高速去除帶走了近90%的切削熱,工件熱應力變形小,轉速的提高使切削系統的工作頻率遠離機床的低階固有頻率,使工件的表面質量和幾何精度有了很大提高,基本可以達到鏡面化狀態。同時,也大大減少了鉗工打磨、研配和拋光的工作量,在復雜、切削面積大的汽車覆蓋件模具加工中表現得尤為突出,如側圍、頂蓋、行李箱蓋、引擎蓋、翼子板等覆蓋件模具。

設備能力的提升和人力成本的增加,打破了國內模具加工的傳統模式,原來手工協作的制作方式逐步被數控加工所取代。標準化、無圖化、全程序化、無人化的加工模式在國內各大模具企業中逐步被推廣應用,并取得了一定的效果。操作人員現場識圖所浪費的時間和機床操作的不連續性等問題得到了確實、有效的規避,因操作失誤而導致的質量
事故有所下降。但是,模具的自動化加工是一個系統工程,需要很多相關技術做支撐,比如:白光掃描技術、在線檢測技術、程序優化技術等。要實現無人化加工,就要全面分析加工過程中的各個環節,把可能出現的隱患規避掉,比如加工過程中刀具、機床附件頭與工件的干涉,毛坯余量的控制,刀具和機床的加工負載等,都需要提前進行驗證和確認。稍微考慮不周全,就有可能造成刀具損毀或工件加工過切,嚴重時還可能釀成重大設備事故或質量事故。

傳統數控加工程序關注更多的是程序實際的加工過程和加工結果,其余由操作者在模具實際加工中進行“試切”驗證確認,比如:毛坯余量異常與否,刀具不干涉長度夠不夠,主軸頭與工件是否有干涉等,確認無異常后再進行正常加工。而要實現無人化加工,就少了現場實際驗證環節,原來依靠人為識別和干預的異常問題,在加工前的技術準備階段要提前消化和解決。由傳統加工向程序化、無人化加工的轉變,看似向前邁出簡單的一步,實際是對整個加工流程的變革。雖然目前國內很多企業在推進全程序化、無人化加工方面遇到了很多困難,但是,全程序化、無人化加工作為一項新型技術必將成為今后模具加工的發展趨勢。

模具調試技術

模具就其本質而言只屬于工裝,生產出合格產品才是最終目的。因此,模具的質量、性能就只能由最終產品的品質來體現。把設計者的設計思想、設計意圖真實地反映到模具
中,生產出合格的產品,調試環節尤為重要,而調試鉗工的經驗一定程度上決定著產品的品質。由于調試鉗工工種的特殊性,導致其成長期比較長,一般中級技能水平需3~5年,高級技能水平5~8年,根本無法滿足目前國內模具行業的快速發展需求,所以行業中出現了高水平調試鉗工高薪難求的現象。

再者,調試鉗工是一個比較辛苦的工種,現在很多的年輕人不愿意從事這個行業,當老一輩鉗工退休后,就出現了斷層現象,無法進行前后接續,很多好的經驗也無法得到傳承,造成了一定的資源浪費。另外,目前國內從事模具基礎教育的院校、機構比較少,現有調試鉗工隊伍中,相當一部分未接受過專業的職業培訓,技術基礎比較薄弱,完全依靠工廠內傳統的“師徒傳幫帶”方式,一步一步地摸索,成長比較緩慢,也缺乏系統性。

此外,在模具調試過程中,國內模具企業不注重調試過程數據的積累和整理,調試后數據的反饋與沖壓工藝經驗積累不夠,沒有充分地將鉗工的調試改修過程有效地融入到前期的模具設計中,用于模具的結構優化和工藝優化。從整個行業來看,資深的高級模具調試鉗工均存在不足現象,調試工序在生產過程中的瓶頸現象比較突出,很大程度上制約了模具行業尤其是高端模具的發展。

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總結

目前,國內模具行業雖然在諸多方面與國外一流的模具企業還存在差距,但中國的模具工業經過近10年的高速發展,逐步形成了規模化、市場化,呈現出很多亮點。只要我們充分認識到自己的不足,找出問題和癥結所在,進行切實有效地改進,逐步縮小與國外先進模具企業的差距,從管理上下工夫,從創新上尋突破,才能一步一步實現從模具“制造強國”到模具 “創造強國”的跨越。

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