【研发】3点了解国内高端汽车模具制造现状

2016-11-11 by:CAE仿真在线来源:互联网

近几年来,随着中国成为世界汽车工业的第一产销大国,国内的汽车工业发展十分迅猛。过去中国的合资汽车企业生产的多为发达国家老旧甚至濒临淘汰的车型;如今,当发达国家汽车企业几乎全体进入“寒冬期”时,中国的汽车产销却在节节攀升,中国巨大的汽车市场及其潜力,迫使发达国家汽车企业纷纷将中国作为“前线阵地”,越来越多的全球首发车型出现在了中国大地。

但是,由于国内高端汽车模具企业技术提升缓慢、技术创新能力和模具新技术的研发及应用能力不足等原因,致使国内高端模具的开发能力还不能完全满足国内汽车产业的配套需求,高端汽车模具仍然有很大一部分需要依赖进口。而国内高端模具企业偶尔还会因为生产负荷不足,不得不改变最初的市场定位而去抢占中、低端市场。企业的生存问题虽然解决了,但由于中、低端市场的利润率很低,导致其投入研发和技术创新的资金也很少,一定情况下形成了恶性循环,使企业未进入良性的发展循环,上述原因也使我们离真正的汽车模具“制造强国”还有一段距离。

如何更好地发展高端模具制造技术以满足国际、国内汽车市场的配套需求,真正实现从“模具大国”向“模具强国”跨越,结合当前国内汽车模具企业及公司的模具技术和制造现状,笔者从以下几个方面谈谈个人浅见。

CADCAECAM

技术的

推广应用

随着计算机软件、硬件的快速发展和模具市场的国际化,CAD/CAE/CAM技术在国内模具制造业中的应用越来越深入。在日本、美国等发达国家,CAD/CAE/CAM技术在模具开发、制造中已成为起主导作用的关键技术。在国内,CAD/CAE/CAM技术起步较晚,虽然最近十年发展迅速,但是,在应用的深度和广度方面与日本、美国等国家还存在一定差距,从而造成国内高端模具的开发、制造在周期和质量上与国外模具制造企业的竞争中处于劣势,每年国内轿车覆盖件模具仍大量依靠进口。主要原因有以下几点:

(1)CAD/ CAE/CAM在国内起步晚,技术沉淀不够,国内专业人员技术水平比较欠缺,既懂专业又熟悉CAD/CAE/CAM应用软件技术的复合型人才比较缺乏。

(2)目前国内的软件开发能力较弱,自主开发的软件质量不高,国内可选择的自在CAD/CAE/CAM软件较少,所以使得很多企业不得不引进国外先进的CAD/CAE/CAM软件,如:UG、Catia、Dynaform、Autoform、Delcam、Tebis、Vericut等。

(3)一方面,由于引进软件的价格昂贵,成本因素使先进的CAD/CAE/CAM系统在整个模具行业中无法得到普及应用;另一方面,即便引进了国外先进的CAD/CAE/CAM软件,也往往只是配备了一些通用模块,没有结合企业的实际应用需求进行二次开发,而导致专用性较差、工作效率较低。

(4)由于国内模具行业标准不统一,各模具生产厂家之间没有形成一致的设计、制造规范,标准件库也不完善,造成现有汽车模具CAD/CAE/CAM系统的集成化程度和智能化程度都比较低。

因此,今后在CAD/CAE/CAM技术的应用方
面,除了在软件应用的深度上需拓展外,还需重点对标准化、参数化和智能化做进一步的规划、开发。通过CAD/CAE/CAM技术在整个模具制造流程中的应用,改变传统的模具制作方式、手段,以促使国内模具制造在周期、质量和成本上能实现一个大的跨跃。

模具数控加工技术

随着汽车工业的快速发展,目前在模具切削加工技术应用方面,国内主流汽车模具企业在主要加工硬件上与日本、美国等发达国家的差距正在快速缩小。近些年来,随着一些高、精、尖的数控设备逐步被引进到国内,从三轴到五轴,从立式到卧式,从Fanuc、Siemens,再到Heidenhain,机床类型从大型龙门加工中心、高速加工中心再到多轴激
光切割机等,种类齐全、规格繁多。设备的配置日趋高速化、高精化,如意大利的Rambaudi、Jobs、日本大畏的Okuma、新日本工机的SNK、日本三菱、日本富山的五轴激光切割机等。这些先进设备的引入,给国内模具加工制造带来了革命性的变化,汽车模具的制造水平和能力也因此有了很大的提升,甚至有部分企业已经接近日本、美国等先进企业的同步水平。

随着国内数控设备性能的提升而变得越来越广泛,高速加工和超高速加工技术在模具制造中的应用已发展成为现代汽车模具加工的技术主流和趋势。与传统切削加工相比,高速切削加工单位功率的金属去除率提高了30%~40%,切削力降低了30%,刀具的切削寿命提高了70%。在缩短模具加工制造周期的同时,由于高速切削加工的小量、快进的特点使得切削力大为降低,切屑的高速去除带走了近90%的切削热,工件热应力变形小,转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率,使工件的表面质量和几何精度有了很大提高,基本可以达到镜面化状态。同时,也大大减少了钳工打磨、研配和抛光的工作量,在复杂、切削面积大的汽车覆盖件模具加工中表现得尤为突出,如侧围、顶盖、行李箱盖、引擎盖、翼子板等覆盖件模具。

设备能力的提升和人力成本的增加,打破了国内模具加工的传统模式,原来手工协作的制作方式逐步被数控加工所取代。标准化、无图化、全程序化、无人化的加工模式在国内各大模具企业中逐步被推广应用,并取得了一定的效果。操作人员现场识图所浪费的时间和机床操作的不连续性等问题得到了确实、有效的规避,因操作失误而导致的质量
事故有所下降。但是,模具的自动化加工是一个系统工程,需要很多相关技术做支撑,比如:白光扫描技术、在线检测技术、程序优化技术等。要实现无人化加工,就要全面分析加工过程中的各个环节,把可能出现的隐患规避掉,比如加工过程中刀具、机床附件头与工件的干涉,毛坯余量的控制,刀具和机床的加工负载等,都需要提前进行验证和确认。稍微考虑不周全,就有可能造成刀具损毁或工件加工过切,严重时还可能酿成重大设备事故或质量事故。

传统数控加工程序关注更多的是程序实际的加工过程和加工结果,其余由操作者在模具实际加工中进行“试切”验证确认,比如:毛坯余量异常与否,刀具不干涉长度够不够,主轴头与工件是否有干涉等,确认无异常后再进行正常加工。而要实现无人化加工,就少了现场实际验证环节,原来依靠人为识别和干预的异常问题,在加工前的技术准备阶段要提前消化和解决。由传统加工向程序化、无人化加工的转变,看似向前迈出简单的一步,实际是对整个加工流程的变革。虽然目前国内很多企业在推进全程序化、无人化加工方面遇到了很多困难,但是,全程序化、无人化加工作为一项新型技术必将成为今后模具加工的发展趋势。

模具调试技术

模具就其本质而言只属于工装,生产出合格产品才是最终目的。因此,模具的质量、性能就只能由最终产品的品质来体现。把设计者的设计思想、设计意图真实地反映到模具
中,生产出合格的产品,调试环节尤为重要,而调试钳工的经验一定程度上决定着产品的品质。由于调试钳工工种的特殊性,导致其成长期比较长,一般中级技能水平需3~5年,高级技能水平5~8年,根本无法满足目前国内模具行业的快速发展需求,所以行业中出现了高水平调试钳工高薪难求的现象。

再者,调试钳工是一个比较辛苦的工种,现在很多的年轻人不愿意从事这个行业,当老一辈钳工退休后,就出现了断层现象,无法进行前后接续,很多好的经验也无法得到传承,造成了一定的资源浪费。另外,目前国内从事模具基础教育的院校、机构比较少,现有调试钳工队伍中,相当一部分未接受过专业的职业培训,技术基础比较薄弱,完全依靠工厂内传统的“师徒传帮带”方式,一步一步地摸索,成长比较缓慢,也缺乏系统性。

此外,在模具调试过程中,国内模具企业不注重调试过程数据的积累和整理,调试后数据的反馈与冲压工艺经验积累不够,没有充分地将钳工的调试改修过程有效地融入到前期的模具设计中,用于模具的结构优化和工艺优化。从整个行业来看,资深的高级模具调试钳工均存在不足现象,调试工序在生产过程中的瓶颈现象比较突出,很大程度上制约了模具行业尤其是高端模具的发展。

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总结

目前,国内模具行业虽然在诸多方面与国外一流的模具企业还存在差距,但中国的模具工业经过近10年的高速发展,逐步形成了规模化、市场化,呈现出很多亮点。只要我们充分认识到自己的不足,找出问题和症结所在,进行切实有效地改进,逐步缩小与国外先进模具企业的差距,从管理上下工夫,从创新上寻突破,才能一步一步实现从模具“制造强国”到模具 “创造强国”的跨越。

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