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德国人认为标准化和自动化是模具制造的关键

模具智造注塑世界2019-03-02 21:46:46

让我们看看世界工业强国是如何看待模具制造。

Hofmann Werkzeugbau工具制造公司是Hofmann Innovation集团公司的成员,坐落在德国的Lichtenfels镇,共有员工240人,生产各种模和各级水平的工具,为不同行业的客户提供不同的生产技术。整个Hofmann集团的生产能力包括22台3轴机床和18台用于各种零件铣削加工的5轴、8台石墨电极、12台和4 台EDM机床,另外还有13台测量机。
品种多样的零件、不同的外观和表面质量,这一切都要求采用一些专用机床来进行加工。该公司的老板GuenterHofmann先生强调说:“在切实可行的基础上,由一家制造商独立地生产所有这些不同的机床和确实是一项巨大的挑战。”对于Hofmann先生而言,征服这些挑战的解决方案可以概括成一句话:实行标准化。“这意味着生产工艺必须明确和可靠。当整个工艺链全部实现标准化的时候,从项目计划、管理和建立开始,一直到生产,您的面前再也不会存在通信联络的问题了。”

图1 在注塑模的生产和安装过程中,为保持卓越的质量,
培训技术有素的工作人员与实现工艺的自动化和标准化同样重要

该公司早已在报价的时候就开始实行了标准化,然后再落实到整个订货处理工作,一直到机床的交货。当项目经理签发报价单的时候,就已经被指派与客户进行联系,标准化的订货单格式已输入到电脑之中以作为项目的管理之用。每一台机床所经历的标准化项目过程包括下列步骤:报价、订货、技术开发、设计、模具流分析、与客户洽谈、生产计划、取样再加修改和改造。Hofmann先生解释说:“整个项目的数据、会议纪要和有关订货的文件存入笔记本电脑之中,以备所有的职工需要这些数据。”

一旦客户接受报价之后,机床的设计就随之开始,接着与客户进行研讨,考虑客户提出的规格要求,注塑成形的零件和所使用注塑机类型等。机床的每一个零件以3D虚拟图像形式被存入到Unigraphs图像系统之中,并用彩色代码标示出机床零件的各种功能。各种机床所使用的零件可通过数据库随时调取,因此提高了机床设计生产的效率。对于比较复杂的机床而言,如多元件注塑机,其每个零件的功能都可在计算机上模拟演示。模具流分析系统可以让设计人员了解注塑机内部的注塑过程。而软件工具可显示机床的偏差情况,演示注塑机的运作过程。

模具插件正在一台5轴铣床上进行硬铣削加工,
机床上所配置的高精密配套装置具有极高的生产加工精度

当机床设计人员完成他们的设计之后,客户再一次来到该公司商谈,因为只有得到客户的认可批准之后,才能够进行项目的下一步工作。然后将材料列入到订货单之中,通过软件自动地将采购清单传送至供货商手中。
同时,生产计划人员开始工作,根据每一个机床零件及订货要求提出的电极加工等所需的数据发布NC程序。此时,将订货单提交给外协供货商,由他们负责模具板材和模具元件的加工生产,加工的公差尺寸为0.1 mm,只要达到这一要求,Hofmann先生就会感到满意,他说:“对于机械生产,我们着重于复杂模具的加工,因为加工这种元件需要大量的专业知识。”元件和模具零件已经过3轴机床和5轴加工中心的粗铣加工,冷却系统插入进行硬处理,然后再磨削加工基准区域。最后模具在5轴加工中心上进行硬铣削加工。当模具的铣削加工达到极限时,EDM线切割和EDM将发挥它们的功能。当问到EDM机床是否能够满足他的期望时,他说:“不能令我满意。”他希望下一代机床能够进一步提高材料的切削性能,降低电极的消耗水平。

当模具的铣削加工达到极限时,EDM线切割和EDM将
发挥独特的功能。加工数据由芯片传送给托盘控制系统

由于采用普通的加工中心不能满足Hofmann先生对模具插件铣削加工的要求,因此他从DMG公司和Hermle公司订购了配有高精度配套装置的加工中心。 Hofmann先生解释说:“这可以保证加工中心长期以极高的精度工作。”他还补充说:“就表面质量而言,根据我们的经验,我们的最好成绩是通过经久耐用的铣床获得的,该机床配有带HSK 100接口的主轴,速度范围1000~12000r/min。采用这一机床加工后,抛光工作量降低到了最低限度。”据说其加工精度达到了±0.01 mm。电极铣削加工的时间或多或少地与机床元件的生产时间相同。

大约有80%的石墨电极采用标准化毛坯件制作,在三种尺寸的自动化机床上加工成形:2台Roeder RXP 500 HSC型铣床和1台Hermal C 800 U型铣床,上下料通过一个刀库控制和Fanuc 6轴机器人控制,最后将电极加工成形。电极的正常公差尺寸为0.01 mm。就这些机床的性能和加工精度而言,Hofmann先生没有任何意见。该生产单元只需要几名操作人员,三班工作。在电极生产加工期间,工作人员可以在现场监控,甚至也可以坐在家里通过互联网和视频系统监控干预电极的生产。
Hofmann公司在其所有的机床上都配置了零点夹紧系统。所有需要加工的模具零件和电极都牢固地从下面夹紧在零点装夹系统的托盘上,以免发生碰撞,使五面加工更为容易。托盘通过测量调试,固定在一个测量位置上,并可装夹到加工中心和EDM机床的工作台上,不需要费劲交换和装夹。此时,托盘仍可以人工从一台机床搬运到另一台机床。零件的加工数据可通过零点夹紧托盘上的芯片传送到机床上。电极上的X、Y、Z和C轴未对准数据也可自动传送,因此可避免数据传输的错误。
大约有80%的电极都是由3个标准的毛坯件制造而成

Hofmann先生确信:“机床制造商在采用这类节约劳动力的生产装备以后,竞争能力会显著增加。” 

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