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一、模具制造技術的性質和特點
模具的制造和使用方式形式多樣,技術含量高,生產工藝獨特,所牽系的生產要素多,應用范圍廣等幾方面。除此之外,模具制造技術對生產者的業務能力和職業素質都有很高的要求。模具制造技術具有以下兩個方面的原因特點:一,模具是單件生產的產品,即模具是根據成品之間的結構要求進行和制造的專用成型工具;二,模具制造的關鍵主要是制造凸模、凹模及相關成型零件的專門工藝,以及模具制造工藝過程的優化設計與高度節約問題。
二、模具設計,加工的幾種技術
1.高速加工技術
高速加工概念起源于德國切削物理學家CarlSalomon,他認為在常規切削范圍內切削溫度隨著切削速度的增大而升高,當切削速度達到臨界切削速度后,切削速度再增大,切削溫度反而下降,從而大大地減少加工時間,成倍地提高機床的生產率。高速加工的特點及在模具工業中的應用:
加工效率高由于切削速度高,進給速度一般也提高5-l0倍,這樣,單位時間材料切除率可提高3-6倍,因此加工效率大大提高;切削力小高速加工由于切削速度高,切屑流出的速度快,減少了切屑與刀具前面的摩擦,從而使切削力大大降低;熱變形小高速加工過程中,由于極高的進給速度,95%的切削熱被切屑帶走,工件基本保持冷態,這樣零件不會由于溫升而導致變形;加工精度高高速加工機床激振頻率很高,已遠遠超出“機床-刀具-工件”工藝系統的固有頻率范圍,這使得零件幾乎處于“無振動”狀態加工,同時在高速加工速度下,積屑瘤、表面殘余應力和加工硬化均受到抑制,因此用高速加工的表面幾乎可與磨削相比。
另外,簡化工藝流程由于高速銑削的表面質量可達磨削加工的效果,因此有些場合高速加工可作為零件的精加工工序,從而簡化了工藝流程,縮短了零件加工時間。高速加工是以高切削速度、高進給速度和高加工精度為主要特征的加工技術。其工件熱變形小,加工精度高,表面質量好;非常適合模具加工中的薄壁、剛性較差、容易產生熱變形的零件,可以直接加工模具中使用的淬硬材料,特別是硬度在HRC46~60范圍內的材料。
2.逆向工程技術
按照傳統的產品開發流程,開發過程是市場調研一概念設計一總體設計一詳細設計一制定工藝流程一設計工裝夾具一加工、檢驗、裝配及性能測試一完成產品。即從“設計思路一產品”的產品設計過程,這被稱為正向工程或順向工程。模具工業中的逆向T程應用大致可分為以下幾種情況:
在沒有設計圖樣以及設計圖樣不完整或沒有CAD模型的情況下,在對零件原型進行測量的基礎上形成零件的設計圖樣或CAD模型;某些難以直接用計算機進行三維幾何設計的物體,目前常用黏土、本材或泡沫塑料進行初始外形設計,再通過逆向工程將實物模型轉化為三維CAD模型;人們經常需要對已有的產品進行局部修改。原始設計沒有三維cAD摸的情況r,應用逆向工程技術建立CAD模型,再對CAD模型進行修改,這將大火縮短產品改型周期,提高生產效率。
三、CAD/CAE技術的應用
模具設計是隨工業產品零件的形狀、尺寸與尺寸精度、表面質量要求以及其成型工藝條件的變化而變化的,所以每副模具都必須進行創造性的設計。模具設計的內容包括產品零件成型工藝優化設計與力學計算和尺寸與尺寸精度確定與設計等,因此,模具設計常分為制件工藝分析與設計、模具總體方案設計、總體結構設計、施工圖設計四個階段。CAD/CAE,計算機輔助設計和輔助工程,它包括概念設計、優化設計、有限元分析、計算機仿真、計算機輔助繪圖和計算機輔助設計過程管理等。應用CAD技術可以設計出產品的大體結構,再通過CAE技術進行結構分析、可行性評估和優化設計。采用模具CAD/CAE集成技術后,制件一般不需要再進行原型試驗,采用幾何造型技術,制件的形狀能精確、逼真地顯示在計算機屏幕上,有限元分析程序可以對其力學性能進行檢測。借助于計算機,自動繪圖代替了人工繪圖,自動檢索代替了手冊查閱,快速分析代替了手工計算,使模具設計師能從繁瑣的繪圖和計算中解放出來,集中精力從事諸如方案構思和結構優化等創造性的工作。在模具投產之前,CAE軟件可以預測模具結構有關參數的正確性。
目前,世界上大型的CAD/CAE軟件系統,如Pro/ENGINEER、UG、Solidworke、Alias等,都提供了有關產品早期設計的系統模塊,我們稱之為工業設計模塊或概念設計模塊。例如,Pro/ENGINEER就包含一個工業設計模塊——ProDesign,用于支持自上而下的投影設計,以及在復雜產品設計中所包含的許多復雜任務的自動設計。此模塊工具包括概念設計的二維非參數化的裝配布局編輯器。這些系統模塊的應用大大減少了設計師的工作量,節約了工作時間,提高了工作效率,使設計師把更多的精力用在新產品的開發及創新上。
四、結束語
隨著時代的發展,模具制造業全球化是發展的必然趨勢,其競爭不斷加劇,使當前模具制造業面臨極大的挑戰,這一挑戰主要來源于市場和技術兩大方面。每個技術單元同時面向市場和合作伙伴,必須靈活地進行重組和集成,達到優勢互補。高速切削、逆向工程、快速成形技術與CAD/CAE/CAM/RP虛擬環境的集成可使設計概念轉換為產品的時間縮短幾倍乃至幾十倍,構成一個快速產品開發及其模具制造的綜合系統,可以實現從產品的設計、分析、加工到管理的靈活經濟的組織方式,應用CAD/CAE技術,推動模具制造技術快速發展。
參考文獻:
1.企業調研。對行業、企業中職畢業生的需求情況及培養目標定位的情況進行廣泛的調研,形成《永康市模具專業人才需求及專業課程改革調研報告》。通過全面而深入的調研,了解模具行業企業對模具專業中職畢業生的需求,為模具專業課程改革的展開提供全面而真實的資料。
2.組建模具專業課程改革委員會。由學校分管校長、專業帶頭人、模具行業專家組成模具專業課程改革委員會。
3.形成課程模式。形成以培養文化素質為目的的“公共課程”,以培養核心技能與專業素質為主要內容的“核心課程”,以強化技能訓練的“教學項目”。
(二)選編若干工作項目
我們走訪了永康市乃至浙江省模具企業、模具車間、模具個體加工店等單位100多家,發放問卷800份,回收有效問卷550份;調查中職學校10所,發放并回收了中職教師問卷32份。項目組還充分利用了模具行業協會的優勢資源,與企業進行座談交流。調查地區覆蓋了浙江省的臺州市、寧波市、金華市等部分有代表性的模具生產地區。調研的目的是結合職業資格考核標準和行業、企業崗位標準,將搜集到的企業崗位生產任務,依據職業教育的規律進行拆分、簡化、組合等處理,附以對應的生產崗位所需要的工藝圖紙、加工程序和工藝卡片等資料,組成若干個作為職業教育和培訓的內容單元,即“工作項目”。
(三)確定核心課程與教學項目
在學校“專家咨詢委員會”“專業指導委員會”“教學指導委員會”的具體指導下,聘請模具行業專家、省內兄弟學校骨干教師多次研討,對職業工作任務逐層分解,最終形成模具專業核心技能、核心課程以及與之對應的教學項目。核心技能是依據企業工作任務分析和調研確定的企業崗位能力的重要性排序、中職生學習時間與能力等,按照校內提煉—各校提煉—校內整合—校內再提煉—專業教師、專家商討提煉的過程進行歸納概括。核心課程強調以學生預期工作崗位所需的核心技能為基礎,本著“必需、夠用”原則降低基礎課的難度,把理論課融入實踐,使課程內容更加適應學生特點;教學項目中教學內容包括該項目所需的相關實踐性知識、理論知識、拓展性知識及練習。
(四)構建新型課程體系
學校各專業課程開發組,根據職業崗位能力要求,結合職業資格技能標準及學生職業生涯發展需要設置課程和教學環節,結合企業的新設備、新工藝、新技術、新材料的實際情況,依據職業能力形成的規律,構建以崗位需求為依據、以能力為本位、以職業實踐為導向、以項目課程為主體的課程體系。新課程體系精簡了設計和原理類課程,對與就業崗位(群)能力要求關系不十分緊密而對綜合職業能力培養又必須的部分理論課程進行綜合化處理,突出“公共基礎課+專業核心課程+選修課程”的基本思路。
(五)開發系列教學資源
1.以教學指導方案為依據,以企業實際生產典型產品為實例,組織專業教師參與教材開發。目前,教材已經全部正式出版并投入使用。
2.建立了完善的數字化課程資源庫,將所有課程的電子教案、課件、試題、視頻、圖片以及網絡課程、精品課程等,上傳到學校網絡資源庫,供教師備課、上課使用,學生也可進行網絡課程學習。
3.建設精品課程及其配套信息化資源庫。各專業由專業帶頭人牽頭,依據精品課程標準,從課程內容、師資配備、實訓和教學環境建設、教法和教學設計等層面,就每一門課程進行精心研究和實踐,直至成為精品課程。同時依托信息化資源庫管理平臺,形成完善的核心課程與精品課程教學資源庫。
(六)形成教學指導方案與教學大綱
模具專業課程標準體現了專業對學生在知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀等方面的基本要求,規定了專業課程的性質、目標、設計思路、內容框架,并提出教學和評價方法的建議。它是一個“最低要求”,是絕大多數學生都能達到且必須達到的標準。通過教學項目的實施,引導學生以完成項目任務為主要學習方式,使學生在理論與實踐的反復交替中進行專業學習。
二、課程改革保障條件
1.進行頂層設計,采取項目負責制,建立一套高效的工作機制。課程改革需要學校的頂層設計。學校主要領導為總設計師,分管領導為項目負責人,教科研部牽頭進行前期策劃,各教學部“項目組”承擔各個子項目,形成項目管理式的工作機制。
2.專家引領,企業參與,形成一套完整穩定的管理制度。我校成立了由行業企業領導、專家、技術人員以及學校領導、專業帶頭人、骨干教師組成的“專家咨詢委員會”“專業指導委員會”和“教學指導委員會”。從企業調研到人才需求分析,從典型工作項目編制到課程內容選定,從教學計劃到教學實踐,每一環節都有企業的深度參與,并形成了相對穩定的管理制度,真正體現學校主體、行業指導,企業參與。
3.建設基地,模擬場景,創設一個現代化的實訓條件。學校依靠校政企協同共建,先后建立了6個大型現代化的實訓車間以及2個工作室,為“教學做合專業課程改革模具專業課改思路20一”的“一體化教學”提供了準企業環境。實訓車間、現代化理實一體實驗室、生產車間、校外實訓基地等為整個新課程體系的實施創造了條件。
三、課程改革成效
(一)教學模式不斷改革
本專業形成了“以核心技能培養為專業課程改革主旨、以核心課程開發為專業教材建設主體、以教學項目設計為專業教學改革重點”的浙江省中等職業教育專業課程改革新思路,建構了“核心課程+教學項目”專業課程的新模式。與原有專業課程模式相比,這種模式更具職業性、實用性和指導性,對于提高職業教育的教學效能具有重要的作用。課程設置和課程實施計劃相互處在一種動態適應狀態,每當出現與教學實際相悖的情況,都會得到及時調整,還可據此協調教學進程與企業生產周期,協調學校教學與企業實習之間的時間或空間關系。經過幾上幾下的修正協調,形成了更加切合實際的、符合本校教育教學環境條件的課程、課程設置及其實施計劃。
(二)工學結合不斷深入
1.進行學制改革,把全日制與工學結合起來。第一學年全日制,在校學習理論基礎課程;第二學年學生按照本人志愿,進入企業自主選擇某一模塊帶薪開始專業學習(在企業邊工作邊學習,學校和企業共同參與)。具體安排為第三學期到已經聯系好的企業進行帶薪頂崗學習,第四學期回到學校進行其他工種的學習。
2.以學校建有的生產車間為依托,將以往教學性技能實訓轉化為生產性實訓,把職前教育和職后教育有機結合起來。按照教學計劃,學生在校期間輪批進入生產車間學習,生產真實的企業產品,從而讓“工”與“學”無縫對接。這樣不但避免了以往教學內容與企業需求脫節的問題,而且可以讓學生提前受到企業文化的熏陶。學校制訂了完善的考核評價制度,將這一過程與學生的技能考核相結合,對學生在工學結合期間的技能學習給出科學的評價。
3.以進駐學校模具研發中心的鋒鋒模具廠為平臺,把原本在校內實施的專業課程放在工廠的真實環境中進行。由企業技術人員和學校教師結合生產實際由學生根據自身的工作安排,選擇白天或晚上參加集中授課,從而解決學生“工有余”而“學不足”的問題,保證專業理論課的授課量。同時通過“工學結合”營造真實的工作環境,校企聯合培養學生,既縮短了學校與企業的距離,也實現了學生理論聯系實際、逐步成長為適應企業需要的人才的目的。
(三)考核方法不斷創新
以職業資格標準為依據,圍繞職業能力培養目標,建立課程考核評價體系,改變僅靠理論筆試和以分數為考核標準的評價方法,堅持知識、能力、技能考核并重,以能力和技能考核為主的原則,實行靜態考核和動態考評相結合,結果考核與過程考評相結合,加強整個學習過程的管理和考核,建立新的學習成績評估體系。對學生學習態度、團隊精神、操作規范進行考評,重視學習過程中的職業知識、職業能力、職業品質的綜合考評。
一般說來,模具企業都是中小企業,大都是從作坊式的企業成長起來,甚至目前仍有許多模具企業是作坊式的的管理,在模具交貨期、成本、質量的控制方面問題層出不斷。面對激烈的市場競爭,落后的管理手段和水平,使模具企業中的管理和技術人員只有疲于奔命,企業投巨資引進的CAD/CAM系統和高檔數控加工設備也難以發揮出應有的效率和水平,企業缺乏活力和競爭力。這些問題已經引起了許多有志向國際先進水平看齊的模具企業經營者的高度重視,如何提高企業管理水平,增強企業的競爭力已成為我國模具制造行業參與國際市場競爭迫切需要解決的問題。
因此,模具制造企業要提高管理水平,具備快速反應和及時調整的能力,沒有一套先進的管理系統實現管理的信息化是很難做到的。通過信息化建設,實現模具制造企業的集成化管理,是促進企業提高經營管理水平的一個有效途徑。
本文通過模具企業實際的案例,討論分析了信息化對提高模具企業管理水平的重要性和必要性,并結合深圳市偉博思網絡技術開發有限公司開發的專業化模具企業管理系統iM3(inteMoldMakingManagement),給出了信息化解決方案。
一、信息化是企業與客戶信息交流溝通的橋梁
模具是典型的按定單單件生產的行業,每一個定單都要與客戶進行詳細的業務和技術方面的溝通,否則將會產生嚴重的后果。下面是模具企業與客戶信息溝通不充分的兩個實例:
案例1.某大型模具廠承接了一個日本新客戶的模具定單,這個日本客戶習慣定單下達后,就與模具廠的設計人員進行詳細的技術溝通,對模具提出很細致的設計要求,模具廠按此要求進行設計就可以了,不需要再確認設計圖紙。而模具廠設計人員完成設計后,卻仍按以往接美國客戶定單的習慣,等待客戶確認設計后再訂購模架和材料,一直等了10天,才知道客戶不需要確認圖紙。結果,該套模具延期10天,客戶很不滿意,從此不再下定單,為此失去了一個非常有潛力的客戶。
案例2.某模具工廠承接了一個新客戶的模具定單,該客戶的注塑工廠有一套嚴格的生產安全標準——多少噸的模具必須使用多大的吊環。由于缺乏詳細的技術溝通,這個問題被忽略了。模具設計人員按照本工廠的習慣選用吊環,結果比客戶的標準小了一個規格,致使模具交付客戶后,才發現不符合要求,只能把模具運回,重新加工吊環孔,整個過程的費用就超過萬元,同時還影響了客戶的生產。
由此可見,在與客戶及企業內部的信息溝通方面即便是一個小小紕漏,都會對企業造成巨大損失。因此,解決好溝通問題,具有如下重要意義:
盡量一次把客戶業務與技術方面的要求了解全面,避免多次反復,從而節省費用和時間。
詳細了解客戶的模具技術要求,避免在試模后修改和返工。
對每一次溝通的內容進行記錄和總結,針對每個客戶逐步建立客戶業務和技術資料知識庫,在公司內部共享,以便提高客戶服務水平,減少錯誤。
信息化的管理系統將能夠幫助模具企業更好地與客戶進行信息溝通。例如,在iM3系統中,提供了詳細的模具技術溝通模板,模板整合了國內外多家優秀模具企業的經驗,完全與國際模具行業接軌。通過該模板,方便與客戶進行詳細的技術溝通,減少模具的修改工作。而且通過系統記錄的與客戶溝通信息,可以總結客戶業務和技術方面的習慣,分享給公司內部相關人員,避免犯重復的錯誤。
二、信息化系統可以幫助企業監控模具進度
客戶非常關注模具的試模及交付日期,往往根據模具的試模時間安排試產及生產計劃,尤其是海外客戶,往往把模具的交付期的重要性放在首位。因此,控制模具的生產制作工期是企業在市場競爭中取勝的一個重要指標。下面的案例可能是許多模具廠都出現過的問題。
案例.某大型模具工廠承接了美國客戶的模具定單,由于缺乏有效的模具生產進度監控和管理手段,不能按期試模。生產部門也把這一情況反饋給海外的市場人員,但市場人員由于不能了解生產的實際情況,擔心不按期試模客戶會不高興,于是抱著僥幸的心態,認為生產部門能夠加班加點搶回時間,仍然承諾客戶的既定試模日期。當客戶從萬里之外來看試模時,發現模具在一周內根本不能試模。客戶非常失望,從此不再下定單。
對模具進程監控不力的根源在于:
缺乏有效的模具生產進度監控手段,不能及時發現模具生產過程中出現的問題,及早發現、及早解決。
模具生產過程的狀況不能得到有效反饋和記錄,往往憑感覺來判斷模具的進程,習慣用“差不多、差很遠、很快做完”等模糊概念來說明進度,數據不準確及時,往往產生僥幸心理。
公司內部缺乏信息共享的環境與平臺。由于每個人的工作性質的不同,對每套模具的實際生產進程的了解程度有很大的差異,而且,通過臺階式的層層信息反饋往往會造成信息失真,再加上人為的因素,問題就出來了。
人們往往比較注意重要和難的問題,忽視小問題,尤其是當企業同時有數十或上百套處于不同階段的在制模具時,管理人員很難堅持每天不厭其煩地檢查每一套模具的每一個任務進程是否在計劃之內。
信息化的管理系統將為企業提供共享的、一致的、忠實的進程監控平臺。例如,在iM3系統中,通過項目計劃與進程控制,可以對模具的整個生命周期(定單確定—設計—采購—生產—首次試模—模具修改—交付)進行管理。生產一線管理人員直接在系統中反饋模具實際進度,系統忠實地監控項目進程的每一個任務,當某一控制點出現延期時,系統會自動發出報警郵件給相關人員,以便及早發現、及早解決。而且,對于一些關鍵任務,還可以讓系統提前預警,以使有關人員及早準備和安排。
三、有效的模具成本控制利不開信息化
成本控制是模具企業管理上的一個難點,模具企業的成本控制能力越來越突出地體現了企業的核心競爭力。目前,模具行業面臨著模具價格越來越低的沉重壓力,模具增加幾次修改,模具利潤就消耗干凈,甚至要賠本。企業如果不能從根本上解決這個問題,將面臨淘汰出局的危險。
在專業化的模具企業管理系統iM3中,將通過如下途徑幫助企業控制成本:
在公司內部下達定單時,以報價的成本估算為基礎,為模具制定計劃成本;系統中設置成本預警,對模具生產中的成本要素進行監控,從而有效控制各項費用,確保利潤目標的順利達成。
在模具BOM下達時,比較設計物料總成本與計劃材料成本的差異,決定是否下達。在采購材料收貨時,比較交貨價格與計劃價格的差異,決定是否收貨,從而有效控制采購成本。
系統記錄和統計每一工件在每個加工工序中產生的加工工時,自動比較實際加工費用與計劃費用的差異,監控制造費用。當實際費用超過計劃費用時,系統會自動報警,通知相關管理人員。
案例.某模具廠在設計某客戶的電視機前殼模具時,采用四塊價格昂貴的鈹銅。供應商供貨時,將四塊鈹銅的邊角料也一起計價,送貨價格超出計劃價格6000多元,倉庫管理人員在為該物料收貨入庫時,模具公司采用的iM3管理系統警告此物料入庫價格嚴重超出計劃費用,拒絕入庫。經過采購主管與供應商交涉后,剔除不合理的6000元費用后,才收貨。
四、信息化有助于車間監控和管理
實時車間監控可以幫助生產主管監控每臺設備的生產情況及模具的加工進程,提高設備的利用率,控制工件的生產進度。
例如,當公司管理人員需要檢查生產車間情況時,可以通過iM3系統查看各加工設備和工作組的的實時生產情況,系統通過不同的顏色標記,清晰反映各設備及加工組正在加工的工件和待加工工件的狀態,包括每臺機床正在干什么,機床目前的負荷情況,正在加工的工件是否延期,待加工工件是否已移交本工序,上道工序是否延期,物料是否到位等,大大減輕了管理人員的工作強度。
當管理人員需要檢查某套模具的生產情況時,可以查看以甘特圖形式展示出來的模具加工進度,并通過各工序的計劃時間和實際的進程的對比,幫助管理人員跟蹤模具的生產進度。
而以往生產管理人員在檢查模具進度時,要到車間一個工位一個工位去看,而且只能看到主要的部件,小零件完成情況可能根本無法了解,甚至連車間的班組長也不知道小零件在哪里。或者召開生產會議,把各班組長全部召集起來,花費很長的時間一一匯報模具的進度。由于班組長還不是第一線的加工人員,只能以自己的感覺和經驗來判斷模具的進度,具有很大誤差。對于經驗豐富的工人來說,可能判斷準確點,但一個工廠沒有辦法保證每個工人都是很有經驗、每時每刻都很有責任心。而只要一個定單中有一套模具不能按期完成,整個定單的交付就有問題,這也是許多模具廠在試模前經常要加班加點,甚至通宵加班趕制模具的一個主要原因。
五、信息化管理系統促進CAD工程數據在企業內部共享
由于工期短,模具企業的設計圖紙很難象批量生產模式的企業一樣做得很精細,而且由于更改頻繁、圖紙量大,也不可能把圖紙發給許多非生產部門,這為企業內部的設計信息共享帶來了障礙。生產或其他業務部門有時希望能夠測量一下圖紙中未標注的尺寸,有時需要查看一下3D模型以便對復雜的結構有更清楚地了解,這些需求都沒必要為此購買昂貴的CAD設計軟件,而且對非設計部門的人員來說,使用專業化的CAD軟件在操作和查找相關文件方面也很不方便。如果把管理系統與CAD工程數據鏈接,則會極大地方便生產或其他業務部門,使設計信息真正在全企業共享。
在iM3系統中,根據模具企業的運作特點,集成了設計模型瀏覽工具,可以在系統中方便瀏覽2D/3D文檔(包括AutoCAD、Pro/E、UG等)。這樣,可以在公司內部任何一臺電腦中查看CAD模型。例如,工藝人員制訂某個工件的生產工藝路線時,可以直接點擊查看3D圖形按鈕,借助瀏覽工具可以旋轉、檢查尺寸、做各種剖切面等操作,方便工藝人員制訂合理完整的工藝流程;車間工人在加工某一工件時,借助車間生產終端,可以方便瀏覽正在加工零件的3D圖形,通過對比加工工件與3D圖形,檢查是否加工正確,判斷加工是否完全,避免返工和報廢。而以往數控和電火花加工操作人員只看2D圖形,很難判別工件的最終形狀,經常由于CNC程序遺漏或電極漏做而造成工件的返工,既浪費資源,又影響模具工期。此外,這一功能對于市場報價、采購等部門的工作人員也都是非常有用的。
六、信息化在促進信息共享方面的其他作用
通過信息化管理系統提供的信息共享平臺,將為企業內部的管理工作提供前所未有的便利,減輕管理人員的工作壓力,避免出錯,有效的保證模具質量和工期。
案例1.某廠模具裝配前,裝配鉗工經常因外購頂針到貨不及時,需要電話詢問倉庫和采購部門,甚至打電話給供應商,才能確認交付時間,非常麻煩。如果中間某個環節信息出現斷路,就無法確定準確的交付日期,那么模具試模時間則因此不能確定。
案例2.某大型模具企業,每天晚上7:30—9:00要召開生產管理骨干人員會議,會議的主要議題是檢討模具的生產情況(進度、質量),當某套模具出現問題時,再研討如何改進。管理規范的模具企業都會定期組織類似的會議,但這需要很多人員花費大量的精力和時間去了解模具的生產狀況,查詢和記錄全部模具的生產信息,從中篩選出非正常的模具。這樣做,無疑將增加管理人員的壓力,把寶貴的時間和精力浪費在信息的統計和收集方面,且往往因收集的信息不準確而影響決策。
在一個具有信息化管理系統的模具企業,通過系統與管理流程密切結合,將會為企業的各級管理和工作人員帶來信息查詢和統計的方便,使其準確的掌握最及時、最準確的各種信息。例如,在iM3系統中,生產管理人員可以通過系統查詢生產或采購物料目前所處的實際狀態,不必一個一個部門電話查詢;當需要了解模具的進度時,除了系統可以自動為異常發出警告外,管理人員也可以主動進入系統,統計其關注的異常問題,如,統計截止目前設計拖期的模具或采購拖期的物料、統計計劃下周試模的模具、統計尚未按期付款的客戶、統計本月某供應商的應付帳等,這不但可以極大地減輕模具管理人員的工作壓力,而且能夠幫助管理者正確決策。
(1)模具結構:上模板(凸模)、下模板(凹模)、導柱、導套等組成一體,構成模架,依靠模架把沖模的工藝零件聯接起來,使之構成完整的沖模結構。
(2)它與傳統的模架導柱的安裝位置不同,是相反地把導柱安裝在上模板,把導套安裝在下模低座。
(3)移動式內導柱模具的導柱安裝在凹凸模中間。避免了因模架導柱在凹凸模外兩側面限制了大面積板材加工導形時被限制。
(4)其中上下模板可用來安裝模板及導柱、導套、墊板、脫料板、固定板及凹凸模等零件。導柱和導套分別安裝在上下模板上并穿過凹凸模具。上模安裝導柱,下模安裝導套,用以連接上下模板并在擊壓裁切剪切的過程中起導向作用,以保證凹凸模工作時的平衡正確位置。
(5)在金屬板材上的中央位置(也可以稱為任意位置)用電鉆在導柱之間鉆一個孔,這個孔的外徑尺寸約為零點五毫米,然后將位于上面模內的導柱插入到鉆的這個孔,套入位于下面的兩個模套內,等組裝穩定之后在進行確定需要裁剪尺寸的合適位置,再在上面的模板上放置一個墊塊,用大春用力的敲擊墊塊位置使得上下模板能夠以導柱作為依托,平穩的沖擊出所需要形狀的孔。
(6)移動式內導柱模具還能夠完成對已沖裁的異形孑L的邊緣進行做卷拉卷邊工藝的加工。
(7)所有移動式內導柱模具的整體尺寸都應該以所需要挖去的形狀尺寸的大小而相應變化來取決大小。
(8)依據有關文獻和生產實踐積累的經驗是:內導柱外徑與沖擊剪裁邊緣輪廓之間(間距)是板厚的3-5倍。
(9)導模和導柱都有各自的直徑,凹凸的方向和穩定性和這兩個部分的直徑有直接關系,如果導柱的方向和大小不同,那么就不能夠和導套之間精準配合,進而導致整個設備無法正常運行。
(10)在凹凸模結構設計中采用臺階式的方法,使沖裁刃口過程板的厚度后,其凸模(上模)最大輪廓已進入凹模留在凹模的凸模是小于凹模的內輪廓,同甘共苦時也小于大板上已沖裁后的形狀內輪廓邊緣,所以大板可以隨意向上拿開,凸模(上模)的脫料問題得以自然解決了。
(11)在實際的操作過程中不能只是按照傳統的方式進行組裝。為了保證模具生產的效率和質量,延長生產設備的使用年限,導模和導柱之間必須能夠高精準的組合,各個部分都在正確的位置,如果不確定精度可以參照《模具技術問題》。
(12)對凹凸模的間隙要求:下模(凹模)的間隙值應取大值可延長模具使用壽命,其它根椐不同板材厚度而決定其間隙并且按參考文獻《板金沖壓工藝手冊》。
J1Z-13型單相串激式手電鉆是我廠電動工具產品之一。由于具有使用輕便靈活、攜帶方便、重量輕、動力大、安全可靠、使用壽命長、效率高、振動和噪音小等特點,廣泛應用于機械制造、造船、車輛、建筑等部門的金屬、塑料、木材等構件的鉆孔加工。目前是全國使用得最多的電動工具品種之一,其它多種電動工具都是由它派生而出。
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.178
0 引言
模具制造技術的課程目標主要是培養面向模具制造企業的實踐型人才。并且模具制造技術也是工程專業學生學習的重要科目之一。所以高職院校教師應該轉變教學理念,重視培養學生的綜合學習能力,使學生能夠在日益激烈的社會競爭中生存并發展下去,這同時也是教育課程改革的最終目的。
1 教學內容的改革
1.1 保證課程銜接
模具制造技術的主要內容是介紹了模具制造工藝以及模具的管理。其中只有一小部分內容是學生能夠應用到實踐之中的。所以教師在講授教材內容時,應該重視實踐知識的重要性,減少理論知識講授的時間。這樣才能突出實踐知識,保證課程與工作實踐的銜接性。
如教師在講授模具制造技術中安全知識時,教師應該多采用實例,以提高學生的綜合實踐能力。例如講授機床夾具時,教師就可以通過圖片、視頻等形式給學生展示大量的實例,詳細闡述應該如何正確使裝夾以及夾具。又如在v解模具裝配、維修等知識時,教師可以展示一些因模具裝配錯誤產生的事故資料,以警醒學生,然后再通過圖文和解說讓學生詳細了解到應該如何正確裝配模具。另外,教師還應該重視提醒學生在進行模具裝配時,一般都是選用銅棒或橡皮錘,并在模具的擺放過程中,放一些枕木在最下方以保證模具堆放的穩定性。再如在講授到有關電火花成形加工的知識時,教師一定要提醒學生注意安全,因為在電火花成形加工的過程中,會產生很多有害氣體,對于人體的身體健康極其不利。另外,在從事與模具相關的工作時,一定要佩戴好口罩,避免給學生造成生命和財產的威脅。總之,教師在教學過程中,應該多添加一些工作實例,這樣才能保證課程內容與實際工作相銜接,也只有這樣才能提高學生的綜合實踐能力。
1.2 緊跟時代,傳授最新的課程知識
隨著我國經濟的快速發展,制造技術也會不斷的更新和發展。但是實際情況是模具制造技術課程的教學仍是采用老版的教材,這既不能跟上核心技術的變革,也不能順應時代的潮流,很容易導致學生與社會的脫節。所以在教學過程中,教師應該注意多留意模具制造技術的更新,并將這些先進技術傳授給學生,這樣才能真正使學生發展成為社會需要的人才。另外,教師也可以把教學與就業相結合,這樣就能讓學生接觸到最先進的模具制造技術,提高學生的綜合實踐能力。
如某高校地處汽車制造行業的集中地區,并且該校的大部分畢業生在畢業之后都進入大型的汽車制造行業工作,如吉利、大眾等。因此,該校根據實際的教學情況和當地的經濟發展情況了開展了專項模具制造新技術教學,其主要內容包括智能化的加工設備、先進的模具材料等等,這樣使教學面向就業極大的提高了學生的綜合實踐能力。另外,高校教師還詳細規劃了教學進度,先講授傳統的模具加工工藝,擴寬學生的知識面。之后又詳細介紹了先進的模具制造技術,然后學生通過對比了解到新舊工藝的不同。目前模具制造技術的先進工藝包括逆向工程技術、快速成形技術、高速切削技術。通過新舊工藝的教學,既激發了學生的學習興趣,還增加了學生的知識儲備。總之,面向就業的課程教學是培養學生成為高素質技能人才的重要途徑。此外,高校還利用先進的三坐標測量儀和FDM快速成型機開展了實踐教學,使學生能夠將理論知識應用到實踐中,從而加深學生對知識的記憶和理解,提高學生的學習效率。由此可見,高校教師應該重視先進模具制造技術的講授,并利用現有的條件盡可能的開展教學實踐,在豐富學生理論知識的同時也能提高學生的綜合實踐能力,這也是素質教育深入推行的客觀需要。
2 教學課程改革
2.1 教學模式的改革
傳統的教學模式既不能充分調動學生的主觀能動性,也不能提高學生的自主學習能力。在現代教育課程改革不斷深入的背景下,高校教師應該重視創新教學模式,摒棄傳統的灌輸式教學模式。尤其是模具制造技術是一門實踐性極強的課程,采用灌輸式的教學方式只會抑制學生的創造力和積極性。高校教師可以利用現代信息技術或者是先進教學設施創新教學模式,以激發學生的學習興趣,提高課堂效率。
如在講授有關定位基準的概念時,教師在課程的開始可以先給學生設置幾個思考問題。如定位基準包括幾種,應該怎樣進行定位基準操作。這樣讓學生帶著好奇心和探索欲望更能挖掘出學生的學習潛力。之后,教師就可以通過多媒體課件,展示在模具制造技術中,哪些地方是需要進行基準定位的。在這個過程中,教師應該注意總結出的包含定位基準的操作一定要全面,如粗基準、精基準、輔助基準等等都要涉及到,以避免造成學生的片面認識。然后教師就可以讓學生進行自行總結定位基準的設計工藝和測量方法等。這樣在經過學生自主學習之后,就能有效提高課堂的教學效率。在學生完成自主學習之后,教師就可以詳細講解定位基準的概念知識。更重要的是在教師的講解之后,學生就會發現自己總結的不足之處,并及時進行補充。經過這一系列的課程學習之后,學生就能掌握、理解定位基準的概念。由此可見,高職院校教師應該重視創新教學模式,以適應現代教學課程的改革。另外,教師應該結合學生的實際情況和教材內容,創建出符合學生認知水平的教學模式,從而真正提高學生的學習效率。
2.2 實踐教學改革
實踐教學是一種直接、有效提高學生動手操作能力的教學模式,傳統的實踐教學主要是以學生按照教材實踐步驟進行實踐。這種教學模式根本無法培養學生的創新思維能力和自主思考能力。所以高職教師應該重視實驗教學的改革,以提高學生的綜合應用能力。
模具制造技術的實踐課程包括電火花切割加工、電火花成形加工、磨具拆裝三個方面。在實踐教學開始前,教師可以讓學生先進行預習,以保證學生的學習效率。當教師講授電火花切割實驗時,可以對學生進行分組,開展小組合作探究式實驗學習活動。另外,在課堂的開始前教師應該要求學生準備一些可連m切割的模具部件。之后在實驗課堂開始后,教師可以先通過多媒體課件進行教材內容的簡短講解,讓學生大概了解電火花切割的主要目的以及注意事項。然后教師可以讓學生以小組為單位進行實驗操作,并選出一名組長和記錄員,負責實驗過程的整體把控和實驗問題的記錄。在這個實驗教學過程中,教師可以設置完善的評價機制,即小組內成員評價、學生自我評價、教師對小組和學生的評價。評價內容可以包括學生的實驗作品、實驗態度等等,并將最后的評價考核計入平時成績。這樣通過小組探究式的實驗教學和完善的評價機制,就能有效提高學生的動手實踐能力和團結合作能力,從而使學生在進入公司之后,也能盡快適應緊張的工作環境。
2.3 教學設計改革
教學設計是每個教師開展教學活動前必不可少的課前準備工作。一般教學設計包括教學目標、教學重難點、教學方法、教學過程等。對于模具制造技術這門課程來說,教師更應該重視教學設計的改革,不僅要設置合理的教學內容,還要選擇合理的教學方法以實現用最短的教學實踐達到最好的教學效果。
如在講授有關沖壓模具的知識時,教師應該對教材中的內容進行適當的篩選,突出重難點,并理清教學層次。例如教師可以從全局出發,讓學生選擇一個重要模具零件,分析出該零件的設計工藝和加工工藝,并制作出相對應的工序卡。這樣可以實現教學內容的減運算,即以點帶面。另外,教師還可以讓學生在設計模具零件時,添加設計該模具的投資成本和收益,使學生認識到利潤的重要性,從而能夠更好地適應企業的工作環境。此外,教師應該為學生創造類似企業的教學環境,讓學生真正感受到企業的競爭壓力,從而促使學生能夠更加積極、熱情的參與模具設計,并在不斷的發現問題、解決問題的過程中,提高自身的動手操作能力。由此可見,教師應該從多個方面進行課程改革,全面創新教學課堂,增加課堂的學習氛圍,從而提高教師的教學效率。
3 總結
綜上所述,模具制造技術的課程改革是符合現代教育體系發展的。尤其是在培養高素質技能人才的高職院校中,課程改革意味著提高學生綜合實踐能力,增強學生的競爭力,提高高職院校的核心競爭力。所以高職院校的教師應該充分挖掘現代教育理念的內在價值,并結合學生實際和就業形勢,創建出符合學生實際的教學課堂。
參考文獻:
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中圖分類號:TG580.66 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)03-0246-02
引言
近年來,隨著中國經濟的發展,模具行業也得到了空前的發展。由于模具行業的發展,模具制造的人才急劇增加,各技工院校也紛紛開辦了自己的模具專業,開始大量招收模具制造專業的學員。但是由于模具制造是一個復雜的過程,需要使用到的設備也相對較多,常常出現設備不夠用,再加上技工類院校的學生的在能力相對較差,如何進行安全有效、低成本、高效率的有效教學,培養出合格且適應能力強的學生,擺在了各個技工類院校模具教學部門的面前。
線切割是模具制造教學中常用的特種加工設備,在技校的模具專業教學中存在一定的局限和難度。線切割虛擬實驗室有助于提高學習的效率和節約成本,同時在安全操作和教學考核上體現出了較多的優勢,突破傳統的教學方法,具有一定的可靠性。線切割虛擬實驗室的開發主要包括兩個方面:一是模型的制作設計;一是虛擬平臺的程序編寫。
一、線切割虛擬實訓室的構建
虛擬仿真技術的應用主要是可以構建虛擬實訓室,通過計算機虛擬網絡達到培訓的目的。線切割虛擬實訓室主要包括虛擬的實訓室場景,虛擬的機床設備,虛擬的仿真演示,聯網仿真考核等部分構成。構建虛擬實訓室的一般步驟為:
1、虛擬場景設計
一個逼真的虛擬現實效果是由逼真的場景、加上各種聲光等元素構成。建立一個逼真的虛擬現實環境需要進行全面的設計,讓該場景無限接近于現實事物。實訓室的虛擬環境設計方法是先進行場景草圖的繪制,再提出場景設計的方案。線切割實訓室的布局主要是考慮到操作的合理性,方便性,布局方案設計如下:
2、虛擬機床設備建模
根據前面我們場景設計,第二階段要進行虛擬機床設備的建模。建模要完全參考市場現有的各種主流產品進行建模,以體現產品的多樣性和真實性。本次我們建模基于UG軟件進行設備的建模。通過各零件的建模,然后通過裝配,最終完成場景中的各個機床設備的模型創建,效果如下圖:
3、虛擬仿真演示設計
針對線切割機床設備的建模完成后,就需要對我們平常教學中用到的機床機床動作進行設計,使得在計算機上操行時能夠獲得和現實教學中一樣的機械動作和反饋動作。考慮到教學中的任務實施內容,設計仿真演示的動作有(表1):
4、考核設計
除了要能夠進行操作,還要有考核系統與之配套,以保證虛擬仿真訓練的效果得到鞏固。考核的設計可以分為:課堂考核、月末考核及期末考核三部分。考核的內容上不易設置過多,以避免考核者產生煩躁心理,減弱考核的效果。
二、虛擬程序平臺的編寫
一個完整的虛擬實訓室,除了有逼真的三維模型,還需要具備強大的操作性。這里采用VIRTOOLS虛擬現實軟件對實訓室虛擬模型進行編程,可使該場景獲得模擬真實操作的功能。
VIRTOOLS虛擬現實軟件使用的模型格式為.CMO。因此經過UG軟件設計好的模型要經過轉換才能夠使用。這里我們經常將UG建好的模型到處為IGES格式,并導入到3DMAX軟件中,通過安裝在3DMAX軟件上的VIRTOOLS轉換軟件,最終將模型的格式轉化為.CMO格式。
通過VIRTOOLS 軟件進行角色、動作等的設置,完成虛擬仿真軟件的設計,最后進行適當的美化,打包成最后的成品,如圖3所示。
三、總結
虛擬仿真技術應用于模具教學具有可探討性,通過借助虛擬仿真技術,同時結合常規的現場實踐加工教學,能夠更好地取得操作的實效性。在節約資本、提高培訓教學效果上有很大的提高,開發出虛擬線切割實訓室是一個值得嘗試的解決辦法。UG是出色的參數化設計軟件,VIRTOOLS則是一款相對簡單的虛擬現實軟件,通過UG建模與VIRTOOLS編寫虛擬仿真程序將是一個新的創新。開發出線切割虛擬實訓室,通過計算機聯網教學,能夠有效解決機床設備欠缺、操作安全、節約材料的實際問題,是常規實訓教學的一個有效補充。
參考文獻
模具設計與制造專業有著悠久的辦學歷史,各個高職院校都積累了豐富的辦學經驗,在辦學師資和硬件上都有一定基礎。這一專業曾是十分熱門的專業,學生有著美好的就業前景。近幾年來,隨著社會經濟的發展,對人才的需求發生了很大的變化,模具設計與制造專業面臨著新的挑戰。必須通過教學改革,才能讓模具設計與制造專業更好地發展,適應社會的需求。在模具設計與制造專業中具體應用項目教學法,需要從以下幾個方面入手:
一、改變以教材為中心的教學方式
傳統的模具設計與制造專業教學主要是圍繞教材開展的。一般是老師選定教材之后,學生領取教材,接著老師根據教材內容制訂教學計劃,然后備課,最后是圍繞教材為中心開展教學。項目式教學法打破傳統的以教材為中心的教學方式,通過完成項目這個中心開展教學,把系統的學習理論知識這一過程分散到各個項目中。項目中需要的什么理論知識教師就講什么,能通過學生查手冊獲得的數據盡量讓學生去查手冊,讓學生少背公式和參數,把全部精力都用到完成項目上。
二、教師必須增強實踐能力
教師必須要提高自己的動手實踐能力,熟悉所有遴選的項目,拓展自己的能力,讓自己能夠完成各種項目。同傳統的圍繞教材開展教學相比,項目式教學法對教師的能力提出了更高的要求。因此,教師必須重視提高自己課程的實踐操作能力。在教師具備良好的實踐能力下,才能有效地組織和完成項目式教學。教師要提高動手能力,需要經常地下廠進行鍛煉,充分利用各種形式進行實踐,把教學中所要用到的各種技術都熟練地掌握。
三、選擇項目要有先進性和代表性
所選的項目的先進性和代表性直接決定了項目式教學的教學質量。通過先進項目培養出的學生,能夠掌握最前沿的各種專業知識,就業時能夠實現同工作崗位的“零距離”對接;通過代表性強的項目教學能把所有知識都整合起來,提高學生的綜合運用專業知識的能力。除了要保證足夠數量的項目進行教學,同時更要注重項目所涉及知識的先進性和知識覆蓋的代表性。在選項目時必須注意結合模具行業先進技術,時刻想著把最前沿的技術教給學生。以《特種加工技術》課程為例,在選擇項目時,不能只考慮數控車、線切割和電火花等訓練項目,還必須增加更為先進的雕刻技術應用項目。
四、項目式教學要有相應的考核方式相配套
傳統教學的模式往往采用期末統考的考核方式,這是典型的應試考試。主要的是考查學生的學習結果,讓學生進行知識鞏固。學生只要在考前死記硬背就能應付過去,這樣的考查在項目式教學中不適用。項目式教學應該實行目標考核方式,應該通過對項目完成結果進行打分和評價,通過這種考核方式可以對學生該門課程的掌握情況進行全面評價,更加準確客觀,避免偶然性。只需要在平時的教學中進行,不需要統一安排時間進行考試,讓學生掌握更多的主動性。例如,考核《冷沖模具設計與制造》這一課程時,可以安排一個模具設計項目,讓學生在幾天時間內完成設計,教師對學生的設計說明書進行審核,然后結合學生完成平時作業的情況,最后給學生綜合評定一個分數作為成績。
五、配備完成項目的基礎條件
現代模具設計很多時候都需要計算機輔助進行設計。學校必須配備計算機房和各種輔助設計軟件,讓學生能夠采用先進的計算機進行模具項目設計。模具制造需要很多設備,涉及到了基本的加工設備以及數控加工設備。教學時,應該充分利用學校自身的加工基地,同時開展校外基地實習,完成模具制造的項目教學。只有讓學生親手完成自己設計和加工的模具,才能讓學生的知識實現質的飛躍。
由于模具設計與制造專業的較強應用性,只有讓學生學會設計常用的模具和掌握模具的制造技術,才能實現教學目標。項目式教學通過理論結合操作,符合了未來職業教育的發展方向。在模具設計與制造專業教學中,通過項目式的教學培養出的學生適應了當今經濟和社會的發展,滿足了對專業應用型技術人才的要求,一定會起到良好的教學效果。
參考文獻:
那天,學生是扛著模具、拿著樣機來參加評審的。
當時,我們學校的畢業答辯也剛剛結束,相比之下,我直冒冷汗。雖然他們學生的草圖沒我們的漂亮、樣機沒我們的悅目,但他們的模具比我們的草圖更實用、樣機比我們的模型更有說服力。
會后閑聊,該學院的負責人對我說,劉老師啊,我們沒法和你們比,我們是專科,玩概念、玩藝術,玩不過你們,我們只能來點實在的。
我聽后無語。
現實情況是,他們的“專科生”早就被各類中小型企業“搶購一空”、而我們正在為“本科生”的就業率“絞盡腦汁”。
從業多年,一直困惑,什么是工業設計?它的殺手锏是什么?它的價值在哪里?
先看教師。
自己在綜合性大學任教,校內整個工業設計專業教師活得都很郁悶,大學最受尊敬的人是誰?是那些有著一堆國家基金、每年發表數篇SCI、EI、ISTP論文的科研“牛人”。
工業設計呢?連個申報課題的口子都難找,報自然科學基金吧,偏文;報人文社會科學基金吧,偏理,兩邊不靠。
工業設計發篇論文也不容易哦,被各高校期刊目錄認可的工業設計類期刊,幾乎沒有,勉強有兩本,一本是《裝飾》,還偏藝術;另一本是《包裝工程》,又偏理工。別忘了,這兩本期刊背后,還有全國數千名工業設計專業教師在排隊等候呢!與其兩邊不靠,不如偏工,畢竟理工科課題廣、期刊多。
中圖分類號TG7 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2013)107-0086-02
1 注射模具估價模型
1)模具成本構成
模具制造主要涉及工藝和成本兩方面因素,工藝就是指塑料制件的幾何形狀、表面光潔度以及尺寸精度要符合設計要求,能夠達到生產制造標準;成本控制也影響著模具制造的經濟效益,生產效率和性價比高是企業一直追求的目標。估價模型主要是研究模具制造的成本,所以我們將對成本這一因素進行更為深入的研究。任何產品成本基本就是由制造過程中所耗費的物質資源、人力資源構成,因此我們可以將成本分為顯性、隱形兩種。所謂顯性成本就是指那些能夠直接看到或者直接能夠計算得出具體數據的部分,是產品生產所投入的直接資金;隱形成本是那些與產品沒有直接聯系,但卻是生產所必須耗費的一部分成本。想要準確的分析產品成本,必須要從整體出發,以系統的眼光去看待成本構成。一件產品從最初的設計、研發,到使用具體材料加工生產,再到最后的物流銷售,都需要耗費相應的成本。本文所研究的注射模具價格是以《模具計價辦法參考手冊》為基準,按照基本工時法以塑件尺寸來給出模架規格以及最終所需要的工時,并結合塑件的復雜程度以及所要求的精確度來進行價格估計。
2)注射模具價格估算模型
上文中提到的工時法是一種按照制造基本工時來計算最終模具價格的方法,這種方法是以模具每一個部分機加工工時為基礎,再加上生產所耗費的材料成本而得出的。換句話說,工時法估算原理就是將產品的總銷售成本均攤在生產過程中的每一個工時上去,得到每一個工時所對應的成本是多少,最終根據總工時數來計算得出模具的銷售成本,它涉及產品生產工時、產品生產所耗費的材料等費用。所以依照這種方法來計算最終的銷售成本,只需要去研究影響總工時的因素即可,如模具的外形尺寸、復雜程度、要求精度等等。結合以上分析,我們可以將模具的價格用下式表示:
我們研究注射模具的型腔深度系數K11,主要因為模具最終的總加工工時與模具型腔橫截面積大小、型腔深淺等因素有著非常密切的關系。通常情況下按照垂直開模方向上工件的最大輪廓尺寸投影面積來計算型腔的橫截面積,最大高度定義為型腔的最大深度。但實際生產過程中,模具并以一定只包含有一個型腔,假設型腔的個數比較多時,我們就以最深型腔的深度以及橫截面積來定義整個模具的型腔深度系數K11。此外,不同模具制造過程中所需要的制件結構也不同,在定義不同形狀的制件時,我們主要關注的是主分型面狀況以及分型面個數等因數,為了便于計算將這些因數全部歸結為注射模具結構系數K15。單位工時所耗費的平均含金量A1是指模具的整個生產過程中,我們每一個小時所需要耗費的所有人力、物力成本,他們共同構成了模具單位工時的平均含金量。其他模具總工時參數但從字面上就比較容易理解,這里就不在一一介紹。
2 模具CAD/CAE/CAM技術
隨著模具制造業的不斷發展,用戶對于塑料制品的質量以及新產品的需求在逐漸的提高,這對于傳統模具生產而言,形成了很大的挑戰。CAD/CAE/CAM技術的應用,不僅提高了塑料制品的質量以及生產效率,還帶來了越來越多的塑料新產品,這對于模具制造業的發展有著重大的意義。
傳統塑料模具生產過程可以用下圖來表示:
傳統模具設計過程基本是由設計人員依靠自身長期的工作經驗來完成的,所以最終設計出來的模具勢必要經過多次修改完善才能夠最終的用于實際生產中,這也直接影響著要生產的產品質量。在當前這種激烈競爭的市場環境下,傳統模具設計方式顯然已經難以滿足需求。隨著計算機技術的不斷發展,這種基于計算機系統的CAD/CAE/CAM技術在很大程度上解決了模具生產設計中遇到的多種問題,基本完全摒棄了人工設計模具所帶來的各種不利因素。CAD的作用是模具的整體注塑建模,給出模具的總體設計方案,以及各個零部件的具體設計細節,可以理解過模具設計過程的總管;CAE是對模具各個有限元實現所涉及的相關技術進行分析,如結構力學、流體力學等,是模具最終注塑成功的關鍵;CAM是注塑過程最終的數控仿真以及數控程序生成的保證,這三個技術結合起來,共同完成高質量塑件模型的構造。
1)模具產品質量的提高:CAD/CAE/CAM技術是基于計算機系統發展而成的,這樣就有很多原始資料可以使用,從根本上解決了在模具設計階段可能產生了各種費用。而且計算機設計相較于人工設計而言,在細節處理上更加的精準,減少因誤差出現的設計成本浪費。這對于注射模具的成本控制有著非常明顯的作用;
2)降低模具制造的生產周期以及生產成本:CAD系統的數據庫中包含了很多模具的標準間以及相應的設計計算程序,設計人員可以直接調用這些程序以及調整相應參數進行模具的設計。CAE可以對已經設計好的模具原型進行優化設計,可以減少因為人員經驗限制所引起的后期修改工作量。工作效率的提高、模具設計質量的增強都能夠大幅度的降低模具制造的生產周期,進而降低生產成本。
3 模具估價系統模塊
本文模具估計系統是基于Pro/TOOLKIT軟件,結合塑件特征識別系統以及注射模具估價系統研發而成。塑件特征識別是模具估價系統的關鍵,通過其嵌入的交互式和自動式計算方法根據塑件的特征形成一個直觀的3D塑件圖形,并給出相應的參數以及處理方法。而且這些數據可以直接傳輸至前臺界面,供用戶查看模具各個結構所需估算出的成本。系統還將模具估算成本進行了細分,整個生產流程中所涉及到的單位工時不同工作內容具體耗費了多少成本都可以非常直觀的呈現出來。這里給出注射模具估計系統模塊圖(圖1)。
4 特征技術研究
早在1978年美國麻省理工學院就提出了“特征”這一概念,而在在CAD/CAM/CAPP領域,特征技術得到了非常廣泛的認可及應用。所謂特征,實際上就是零件加工領域中信息傳遞的載體,不同的零件所具備的功能不同,這些功能均要依靠零件的結構以及其精確度來最終保證順利實現。一個零件不管其結構形狀是什么樣的,都可以有很多種加工方法,采用哪種加工方法就相應的需要使用哪些儀器設備。對于塑件模具的制造而言,塑件最終的結構圖形與模具零件的構造有著非常緊密的關系,而且加工方法與加工設備也很關鍵,這些因素融合在一起共同造就了塑件的特征。現如今特征技術以其優越的表現,受到了大批研究機構和專家的青睞。有些學家指出所謂特征就是只該物件與別的物件與眾不同的地方,它是一種特殊的幾何圖形,用來區別于別的物體。對于特定的產品類型,特征就是其在開發過程中抽象層次上用于描述產品的信息集。設計人員在產品建模時,通常按照產品特征來表述產品設計意圖的,從功能的角度對產品各個零部件構造進行全面描述。
4.1特征的分類
特征是與產品描述相關的信息集,所以特征可分為形狀、材料、精度、裝配等類型。形狀特征是描述零件結合形狀的信息,它也是產品信息集中最關鍵最重要一部分,包含了零件上一組相互關聯的幾何實體所構成孔、槽、凸起等特定形狀特征,以及參數化的標準幾何形狀信息等。我們可以利用Pro/E以塑件特征模型樹來構建塑件的實體模型;精度特征是用來描述塑件幾何形狀和尺寸的可控誤差范圍等信息的,它是依靠形狀特征中的體素作為載體來描述塑件精度的,可以將其看作是形狀特征的一個附屬信息;材料特征是用來描述塑件所使用材料類型、性質以及材料熱處理等方面洗洗,它對于模具最終的使用范圍、物理化學性質有著非常密切的關系。實際中模具零件對于材料性質的要求很高,尤其是模具型腔與型芯鑲塊所使用的材料,其強度、剛度、韌性、耐磨性、耐腐蝕性等都有著明確標準;裝配特征是用來描述塑件零配件裝配過程信息的,它提供了裝配零件的位置約束關系等信息。
4.2特征提取及識別
明確了特征的分類之后,接下來的工作就是特征識別,這一部分是當前CAD/CAM領域的研究熱點,它對于塑件實體模型的最終完成很關鍵。現在立體模型的構造基本都是使用構造性立體幾何(CSG)和邊界表示兩種方法。CSG法是將立體圖形用基本立體構建的布爾組合描述,而邊界表示法是將立體圖形按照曲面聚合的方式,給出邊界和頂點位置,用曲面方式來表示。基于實體模型的特征識別系統是當前使用最為廣泛的一種處理方式,通常情況下使用B-rep或者CSG模型來作為特征識別算法的處理對象。這里介紹兩種特征識別的實現方法,交互特征識別和自動特征識別。所謂交互特征識別法,就是設計人員對顯示出來的零件模型進行操作,實現人機交互工作方式,按照塑件的結構形狀特征將這些零部件有序的組織在一起。自動特征識別法是基于交互特征定義法而興起的一種由計算機代替人工定義特征的方法,特征識別器是該方法應用于實際的關鍵。現在很多算法都按照自底向上,從局部到整體的順序來處理整個零件,搜索零件的邊界模型,以按照邊界匹配的方法來實現零件特征的識別。
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