塑料制件結構復雜化和精細化的不斷提高，塑料模具型面的制造也越來越困難，如何在汽車塑料模具的生產(chǎn)中，實現(xiàn)高質(zhì)量和短周期，是模具企業(yè)應對激烈市場競爭的關鍵。
AI：由于塑料制件通常結構非常復雜，因此，其制造技術難度較高，特別是三維曲面的加工。請問，貴公司目前在汽車塑料模具產(chǎn)品的三維曲面加工方面，主要應用的解決方案和加工設備有哪些？實際加工效果如何？
延鋒偉世通汽車模具有限公司CAM工程師主管卜相嶺先生
卜相嶺先生：在汽車工業(yè)高速發(fā)展的帶動下，汽車模具尤其是汽車塑料件模具的加工要求很高。這為企業(yè)的技術革新帶來了很大的動力。以我廠的數(shù)控編程為例，HSM機床的高速加工本身要求程序安全、高效，因此，CAM程序必須具備以下特點：
1.加工模型的可靠性。從業(yè)界所廣泛應用的CAM軟件內(nèi)核來看，使用STL三角模型是一種發(fā)展趨勢，這種三角面片的幾何參數(shù)定義只需要兩個參數(shù)，理論上更為安全可靠。
2.加工過程毛坯余量的均勻性。每道工序加工開始的時候，前道工序預留的毛坯余量應該是均勻的，以便保證切削載荷的恒定。
3.碰撞干涉檢查的易用性和可靠性。因為注塑模具型腔型芯比較深且陡峭，所以加工前每條刀具路徑均應預先進行碰撞干涉檢查，一方面保證用盡量短的刀具加工盡可能多的區(qū)域，另一方面還要保證高進給、高轉速的切削是安全可靠的。
5.刀具路徑要進行優(yōu)化，要盡量避免尖角、頻繁換向的現(xiàn)象，切入切出要圓順。
6.程序的加工時間，每條程序控制在刀具的壽命以內(nèi)，以便于更換刀具。
廣州廣電林仕豪模具制造有限公司制造部經(jīng)理劉毓衡先生
劉毓衡先生：現(xiàn)在汽車塑料制件結構越來越復雜，為了能夠高質(zhì)量的完成任務，我公司制定了嚴格的工藝評審規(guī)程，并采用了先進的軟件和加工設備。
1.工藝評審。技術人員拿到客戶的三維曲面設計圖紙后，首先要對其進行加工評審，確定該產(chǎn)品的加工工藝、加工機臺、加工所需的各種刀具以及刀具的切削參數(shù)等。其次，對該三維曲面的結構和工藝圓角的設計合理性進行評審，并確定所選用刀具的最佳切削長度，以及在粗加工、中加工和精加工過程中的金屬殘留量等項目。最后，按照對這些項目評審的最終結果，我們制定好加工工藝路線，進行加工。
2.應用軟件。目前我公司主要應用的軟件產(chǎn)品有：UG、POWER-MILL和CIMATRON軟件。利用這些軟件我們可以輕松實現(xiàn)對三維圖形進行分析、計算，并生成STL素材，用素材追蹤的加工思路對工件進行殘料清除及自動清角加工，對工件角部進行清除，最后用整體90°角平行銑削進行精加工，并優(yōu)化刀路。這樣可以確保工件在加工后的扇形高度控制在0.005mm以內(nèi)，保證工件的加工精度和表面粗糙度都符合客戶的要求。
3.加工設備。在汽車塑料模具的加工方面我公司主要有TOSHIBA龍門機加工中心、HITACHI高速加工中心、臺灣高峰數(shù)控銑、臺灣新峰和臺一雙頭火花機等一批先進的加工設備。依靠這些設備我們能將一般的模具加工精度控制在0.05mm之內(nèi)。對于刀具的選擇，我認為刀具壽命對加工精度和加工質(zhì)量的影響非常重要。我公司擁有一套嚴格的加工標準，按照標準化作業(yè)對于保證加工精度、提高機床的駕動力、提升機床的自動化加工、人力和工具資源的合理分配起了不可或缺的作用，這也是本公司在競爭日益激烈的今天依然能保持良好發(fā)展的重要保證。
蘇州匯眾模塑有限公司技術部部長賁坤余先生
賁坤余先生：模具材料硬度很高，一般表面切除量較大，所以模具的加工，除了要選擇合適的機床外，還要選擇好的刀具以及制定合理的工藝流程。以刀具為例，精加工時刀具的切削速度非常高，刀具由切削量小的位置快速到達大切削量位置，會受到較大的沖擊載荷，刀具會發(fā)生斷裂、損壞；當由較大切削余量區(qū)到較小切削余量區(qū)域時，又會由于載荷力的突然減少而發(fā)生過切，損傷工件表面，影響工件質(zhì)量。因此，我公司在對汽車模具產(chǎn)品加工中，在熱處理前的粗加工和后續(xù)的精加工中間安排了半精加工工序，旨在讓工件表面余量均勻，為精加工留下合適的切削量。
AI：汽車模具的精度和質(zhì)量是用戶非常關注的結果，因為它直接影響著最終產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，那么貴公司在提高質(zhì)量、保證質(zhì)量方面都有哪些具體的做法？
卜相嶺先生：模具的質(zhì)量和精度對后續(xù)的生產(chǎn)會產(chǎn)生非常大的影響。我公司在對模具質(zhì)量控制方面有非常嚴格的要求和規(guī)范。
1.根據(jù)CNC切削余量的不同，將機加工過程詳細劃分為“粗加工”、“半毛刀加工”、“半精加工”、“精加工”、“拋光”，通過這樣細分，保證了各個工序階段的產(chǎn)品尺寸精度。
2.對于所有已經(jīng)完成精加工的部件，我們采用先進的三坐標測量儀器都要對其進行精確測量，如果發(fā)現(xiàn)加工尺寸偏差超出標準，就必須進行必要的返工處理。
3.我們在加工過程中，嚴格控制各工藝環(huán)節(jié)，避免使用補焊對模具型面進行更改，因為補焊工藝容易造成油漆件與皮紋件產(chǎn)品的表面質(zhì)量問題。
4.最關鍵的就是試模。雖然現(xiàn)在有很多仿真分析軟件可以精確地對模具質(zhì)量進行分析，但實際生產(chǎn)環(huán)境復雜，必須要對成品模具進行試模，通過試模不斷優(yōu)化模具質(zhì)量。
劉毓衡先生：以日本本田公司推出的SPECLA確認書為例，制作該書的目的就是要讓每一個制作環(huán)節(jié)得到確認后再進行制作，其目的是讓制作出的模具尺寸和試模后的產(chǎn)品尺寸無限接近產(chǎn)品的理論尺寸。
在我廠模具制作前，技術人員必須制作出零件的加工作業(yè)指導書，包括：刀具路徑的切削方向、刀具路徑覆蓋值、加工方法、加工步距、進給和轉速、加工前對裝夾、碰數(shù)、對工件的高度、加工刀具、程序的正確性以及工件的基準角方向等，這些均需進行確認才可加工，從而確保加工質(zhì)量。
賁坤余先生：合格的產(chǎn)品質(zhì)量是我們的根本出發(fā)點。我公司在開發(fā)大型模具特別注意幾大關鍵要求：
1. 原材料的進貨檢驗。原材料的質(zhì)量不好，會導致加工后出現(xiàn)較大的工件變形，增加后期配模的時間導致模具的精度下降，材質(zhì)不好的嚴重狀況是工件加工后出現(xiàn)裂紋，最后導致工件開裂報廢，嚴重影響加工周期。
2.國內(nèi)加工的數(shù)控機床通常為半閉環(huán)機床和閉環(huán)機床。由于半閉環(huán)機床是根據(jù)機床絲杠旋轉角度的反饋來決定移動方向，所以選擇閉環(huán)機床相對精度更高，對于大型精密模具質(zhì)量和精度而言更有保證。
我公司大型模具的加工通常在模具材料到達后，進行粗加工，留少許加工余量。此時工件由于內(nèi)應力的作用會發(fā)生變形，而且切削后材料內(nèi)部的強度、硬度較表面低，達不到模具設計的要求，此時材料必須進行熱處理，清除內(nèi)應力，減少工件變形細化晶粒，提高材料的強度和硬度，讓工件有較好的加工性能，保證工件的最終質(zhì)量和精度。
AI：縮短制造周期是提升模具企業(yè)應對市場、保持競爭力的關鍵因素之一。請您介紹一下，在縮短生產(chǎn)周期方面，貴公司的舉措？
卜相嶺先生：在傳統(tǒng)模具加工環(huán)節(jié)中，加工和鉗工工序時間長，而且如果機加工不能加工的區(qū)域增多就會延長電加工的時間，這必然延長整個模具制造周期。可是，現(xiàn)代的汽車塑料制件型面越來越復雜，而且精度要求高，機加工的應用受到了局限，必然要加強電加工的應用。例如，在對汽車儀表板等型面復雜的注塑模具進行加工時，傳統(tǒng)的CNC銑削加工已經(jīng)無法完成全部的加工內(nèi)容，因此，我們必須使用電加工機床，通過放電加工來完成模具型面上清角、深腔等形狀以及加強筋等部位的加工內(nèi)容。
為此，如何有效地減少電加工時間，提高電加工效率和質(zhì)量，便成了制造工藝中一個技術難題。針對這一問題，我公司經(jīng)過反復的技術分析、研究和試驗，找到了一整套高效的放電加工方式，在縮短加工時間與提高加工質(zhì)量等方面，取得了很大的進步。
1.使用組合式電極。
2.設計與制造并行進行，制造拉動設計。
3.優(yōu)化CNC走刀刀路，合理搭配CNC銑削加工與EDM放電加工。優(yōu)化刀路，從控制程序本身來說要沒有尖角、盡量不要出現(xiàn)頻繁換向、盡量減少聯(lián)動軸的數(shù)量、圓順地進行切入切出連接等。而隨著刀具路徑編程的優(yōu)化，CNC銑削加工也會得到更多的應用，從而縮減加工周期。
劉毓衡先生：我公司在縮短模具制作周期方面采用了各種措施：
1.提升CNC加工實力，使用TAB錐度刀具、加熱縮嘴刀具，減少EDM的加工時間。
2.提高機床的架動力，增強機床的自動化加工程度，東芝機床使用自動換刀（M06 T1）和自動對刀（G221H1）指令。同時根據(jù)加工方式不同使用G984E2R0.02F0高精度加工和G984E1R0.2高速度加工來提升加工速度和加工精度。
3.制作好的夾具和工具，縮短裝夾拖表和碰數(shù)的時間。
4.使用萬向刀頭加工，將一般長刀具無法加工的位置都在CNC上加工出來，降低制作成本和縮短EDM的加工周期。
5.設計時，留40～50mm分型面封膠，剩余作避空，可提高加工效率，縮短加工周期。
6.設計模具時，索模處作耐磨塊，大平面作沉壓塊，縮短鉗工的配模時間。
7.數(shù)控課嚴格按照機臺月計劃和周計劃安排開展工作，生產(chǎn)管制跟進追蹤節(jié)點，及時調(diào)整計劃。
8.工件加工時，設置預計工時，按實際產(chǎn)生工時控制效率。
9.使用車間管理系統(tǒng)軟件控制生產(chǎn)進度。
賁坤余先生：縮短周期是目前模具企業(yè)面對市場競爭的一大挑戰(zhàn)，我公司為此除了采用高速加工技術外，也制定了嚴格的流程制度。例如，數(shù)控加工應遵循：程序的切量是由大到??；刀具的選擇由大到?。煌桓饕?guī)格刀具的程序盡可能編排在一起；同一種要求的加工程序（如分型面的程序，產(chǎn)品面的程序）盡可能編排在一起；最后，編程完成后應在計算機上模擬一遍加工的全過程，以避免誤操作，如撞刀、過切等現(xiàn)象。
在程序確保無誤后編制車間生產(chǎn)工藝卡，發(fā)放車間加工。
AI：在目前的生產(chǎn)中，貴公司還有哪些技術難點有待解決？
卜相嶺先生：實際生產(chǎn)情況復雜，目前我公司主要關注的技術問題是，在加工類似門板喇叭罩上的網(wǎng)眼等細小復雜造型時，放電加工難度較大，時間周期較長。
劉毓衡先生：沒有任何一項技術是完美的，我們所能做的只能是盡量提升自身技術水平，緊隨模具加工技術發(fā)展腳步。對于我廠來說，目前我們主要關注的技術問題有：五軸加工技術及其編程；表面切削完成后，如何預防材料應力變形；EDM加工Z軸追加火花位數(shù)據(jù)如何保證；尺寸標識基準選擇的最佳性；設計時，如何節(jié)約模具材料尺寸；快速冷卻（50s）運水的設計；月計劃的準確性及機臺安排的合理性；員工的內(nèi)部溝通與協(xié)調(diào)的及時性和主動性。
賁坤余先生：刀具是直接加工者，一般刀具本身包含了刀桿和刀片的公差，只要其中有一個超差，加工的質(zhì)量就無法保證；機床主軸的同軸度也會影響加工質(zhì)量。所以如何更好地監(jiān)測刀具的工作狀態(tài)是我們現(xiàn)在重點關注的問題。另外，因為現(xiàn)在模具制造周期越來越短，高速加工技術的選擇和應用成本也是我們關注的重點。
