小L快跑
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汽车挡泥板复合冲压模具设计 摘要：对汽车挡泥板进行冲裁工艺分析并确定冲裁方案，说明了模具主要零部件的设计和选用。以UG为平台，利用三 维参数化设计与建模技术，对汽车挡泥板的冲压模具进行三维参数化造型设计，可以根据需要改变模具的尺寸；进行虚 拟装配，可以直观地观察和分析模具的结构以及零件的相互位置关系；加快了产品开发速度，提高了产品开发效率，缩 短了产品开发周期。 关键词：UG；挡泥板；冲压模具设计 传统模具设计方法设计周期长、工作量大；在 整机装配环节，仅在理论上进行可行性的装配计算， 对于装配过程中可能出现的问题无法预知，各个零 件之间的相对装配关系只能间接表达出来，可视性 差；而且当某一个零件的参数改变时，整个设计过 程都要随之改变，设计智能化低。因此，利用高度 集成CAD/CAM功能的UG软件进行模具的三维造 型设计，通过对设计的三维模型进行分析和干涉检 查，根据得到的分析结果，可以确定是否修改现有 的装配模型，以达到修改设计的目的；并且可以利 用UG软件来实现参数化、智能化设计和虚拟装配， 使设计人员摆脱对物理样机的过度依赖，缩短产品 的设计开发周期，降低成本，提高产品质量，节省 人力物力。 1挡泥板落料冲孔模设计 （1）冲裁工艺分析及方案确定 该零件结构复杂，形状不对称，既有沟槽又有 悬臂，两处悬臂长小于5倍臂宽、宽度大于1.5t， 具体结构见图1。 工件材料为碳素结构钢08，厚度t＝1 mm，采 用卷料，其抗剪切强度τ＝255～353 MPa [1] 。材料具 有较高的弹性和良好的塑性，冲裁加工性较好。 该零件属于大批量生产，尺寸较大，形状不对 称且具有复杂的沟槽。经过分析，采用复合冲裁模 进行加工，能够满足各项要求。该复合模采用手工 送料、挡料销定位、弹压卸料，冲件由推件板推出， 模架为导面平稳的四导柱模架。 （2）排样设计 经分析，采用有搭边的直排，材料的利用率为 η＝80.6％，排样图见图2。 （3）冲压力计算 模具采用弹压卸料逆出件方式，故总冲压力为： Z Q 1 Q3 F =F +F +F（1） 式中：FZ为总的冲压力；F为冲裁力；FQ1为卸料力； FQ3为顶件力。 经计算FZ＝353618 N，选择压力机型号J23－ 63[2]。除此以外，还需正确确定其压力中心，以保 证冲压正常进行。 （4）凸、凹模刃口尺寸计算 该模具采用配作法计算凸、凹模刃口尺寸，以 冲孔凸模和落料凸模为基准件，凹模刃口尺寸按凸 模实际尺寸进行配作，保证单面间隙为0.05 mm。 2主要零、部件的设计与选用 （1）凹模结构设计 由于该工件比较复杂，且有很深的沟槽，所以 将凹模设计为镶拼结构，并用内六角螺钉和销钉将 其固定在上模座上。凹模采用镶拼结构后，虽然拼 块的装配和模具结构变得复杂，但是分块后凹模易 于加工，精度容易保证，而且还可以将悬臂结构单 独作为一个部分，损坏后易于更换，可避免整体凹 模报废。凹模的具体结构见图3。 （2）凸凹模和冲孔凸模结构设计 凸凹模刃口部分为非圆形，为便于凸凹模和固 定板的加工，可设计成阶梯形结构，并将安装部分 设计成便于加工的长方形，通过铆接方式与固定板 固定。凸凹模的尺寸根据刃口尺寸、卸料装置和安 装固定要求确定，材料选用Cr12MoV，工作部分淬 火，硬度达到60～64 HRC。凸凹模具体结构见图4。 冲孔小凸模刃口为圆形，结构比较简单，材料 选用T10A。小凸模具体结构见图5。 （3）定位装置设计及模架选用 该模具主要采用接触定位，通过两个导料销和 一个挡料销来实现定位。由于工件轮廓复杂、冲裁 力较大且不均匀，故采用导面平稳的四导柱模架。 （4）其它零件设计 主要包括弹压卸料板、凸模固定板、垫板、推 件板、推杆、打板和打杆等，本文不做详细介绍。 3三维实体模型设计 利用UG做出挡泥板落料冲孔复合模的三维模 型，并进行虚拟装配，同时对其进行干涉检查。该 模具主要由以下部分组成：模柄、上模座、凹模、是轿门电机关门信号输出。PLC程序控制采用记录 开、关门一次反馈信号是否正确的方法进行判断， 如果输入信号有通有断，可认为没有发生短接、粘 连，系统正常工作，否则系统转入检修工作状态。 图5中M3的信号可作为门锁安全的正常信号，M4 是轿门或厅门线路断路、短路或输入信号线路断路、 短路或轿门与厅门安全线路中有一个短路、继电器 粘连等故障的信号，M5综合了M4的故障与将轿门 和厅门安全线路均短接、粘连或断线故障，可作为 控制系统由正常运行状态转为检修运行状态的触发 信号之一。 4结论 电梯门锁安全系统，在电梯的安全运行中起着 极其重要的作用。作为电梯设计、生产及安装改造 的人员和企业，应该本着以人为本、人文关怀的基 本思想，将人的生命放在第一位。在电梯的设计或 改造时，应充分考虑人员的安全，适当增加安全装 置和控制，使得在用电梯，即使是由于使用人员或 安装、维护人员的粗心或疏忽，也不会造成重大的 弹压卸料板、凸凹模、凸模固定板、下模座、导柱 导套等。装配爆炸图见图6。 4结论 本文以UG为设计平台，建立了汽车挡泥板复 合冲裁模的三维参数化模型，可根据需要改变模具 的尺寸，并且在虚拟装配过程中实时检查运动部件 间的干涉情况，修正模具零件、改进模具结构。通 过此种方法设计模具，大大加快了产品的开发速度， 明显缩短了开发周期。 参考文献： [1]钟毓斌.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2005. [2]郑家贤.冲压工艺与模具设计实用技术[M].北京：机械工业出版 社，2005.
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摘要本文讨论分析了模具企业管理信息化的重要性和必要性，指出了信息化在提高模具企业生产率、降低成本以及提高品质等方面所起的作用，并结合案例分析，进一步提出基于专业化管理系统iM3的模具企业信息化解决方案。引言一般说来，模具企业都是中小企业，大都是从作坊式的企业成长起来，甚至目前仍有许多模具企业是作坊式的的管理，在模具交货期、成本、质量的控制方面问题层出不断。面对激烈的市场竞争，落后的管理手段和水平，使模具企业中的管理和技术人员只有疲于奔命，企业投巨资引进的CAD/CAM系统和高档数控加工设备也难以发挥出应有的效率和水平，企业缺乏活力和竞争力。这些问题已经引起了许多有志向国际先进水平看齐的模具企业经营者的高度重视，如何提高企业管理水平，增强企业的竞争力已成为我国模具制造行业参与国际市场竞争迫切需要解决的问题。因此，模具制造企业要提高管理水平，具备快速反应和及时调整的能力，没有一套先进的管理系统实现管理的信息化是很难做到的。通过信息化建设，实现模具制造企业的集成化管理，是促进企业提高经营管理水平的一个有效途径。本文通过模具企业实际的案例，讨论分析了信息化对提高模具企业管理水平的重要性和必要性，并结合深圳市伟博思网络技术开发有限公司开发的专业化模具企业管理系统iM3(inteMoldMakingManagement)，给出了信息化解决方案。一、信息化是企业与客户信息交流沟通的桥梁模具是典型的按定单单件生产的行业，每一个定单都要与客户进行详细的业务和技术方面的沟通，否则将会产生严重的后果。下面是模具企业与客户信息沟通不充分的两个实例：案例1.某大型模具厂承接了一个日本新客户的模具定单，这个日本客户习惯定单下达后，就与模具厂的设计人员进行详细的技术沟通，对模具提出很细致的设计要求，模具厂按此要求进行设计就可以了，不需要再确认设计图纸。而模具厂设计人员完成设计后，却仍按以往接美国客户定单的习惯，等待客户确认设计后再订购模架和材料，一直等了10天，才知道客户不需要确认图纸。结果，该套模具延期10天，客户很不满意，从此不再下定单，为此失去了一个非常有潜力的客户。案例2.某模具工厂承接了一个新客户的模具定单，该客户的注塑工厂有一套严格的生产安全标准——多少吨的模具必须使用多大的吊环。由于缺乏详细的技术沟通，这个问题被忽略了。模具设计人员按照本工厂的习惯选用吊环，结果比客户的标准小了一个规格，致使模具交付客户后，才发现不符合要求，只能把模具运回，重新加工吊环孔，整个过程的费用就超过万元，同时还影响了客户的生产。由此可见，在与客户及企业内部的信息沟通方面即便是一个小小纰漏，都会对企业造成巨大损失。因此，解决好沟通问题，具有如下重要意义：尽量一次把客户业务与技术方面的要求了解全面，避免多次反复，从而节省费用和时间。详细了解客户的模具技术要求，避免在试模后修改和返工。对每一次沟通的内容进行记录和总结，针对每个客户逐步建立客户业务和技术资料知识库，在公司内部共享，以便提高客户服务水平，减少错误。信息化的管理系统将能够帮助模具企业更好地与客户进行信息沟通。例如，在iM3系统中，提供了详细的模具技术沟通模板，模板整合了国内外多家优秀模具企业的经验，完全与国际模具行业接轨。通过该模板，方便与客户进行详细的技术沟通，减少模具的修改工作。而且通过系统记录的与客户沟通信息，可以总结客户业务和技术方面的习惯，分享给公司内部相关人员，避免犯重复的错误。二、信息化系统可以帮助企业监控模具进度客户非常关注模具的试模及交付日期，往往根据模具的试模时间安排试产及生产计划，尤其是海外客户，往往把模具的交付期的重要性放在首位。因此，控制模具的生产制作工期是企业在市场竞争中取胜的一个重要指标。下面的案例可能是许多模具厂都出现过的问题。案例.某大型模具工厂承接了美国客户的模具定单，由于缺乏有效的模具生产进度监控和管理手段，不能按期试模。生产部门也把这一情况反馈给海外的市场人员，但市场人员由于不能了解生产的实际情况，担心不按期试模客户会不高兴，于是抱着侥幸的心态，认为生产部门能够加班加点抢回时间，仍然承诺客户的既定试模日期。当客户从万里之外来看试模时，发现模具在一周内根本不能试模。客户非常失望，从此不再下定单。对模具进程监控不力的根源在于：缺乏有效的模具生产进度监控手段，不能及时发现模具生产过程中出现的问题，及早发现、及早解决。模具生产过程的状况不能得到有效反馈和记录，往往凭感觉来判断模具的进程，习惯用“差不多、差很远、很快做完”等模糊概念来说明进度，数据不准确及时，往往产生侥幸心理。公司内部缺乏信息共享的环境与平台。由于每个人的工作性质的不同，对每套模具的实际生产进程的了解程度有很大的差异，而且，通过台阶式的层层信息反馈往往会造成信息失真，再加上人为的因素，问题就出来了。人们往往比较注意重要和难的问题，忽视小问题，尤其是当企业同时有数十或上百套处于不同阶段的在制模具时，管理人员很难坚持每天不厌其烦地检查每一套模具的每一个任务进程是否在计划之内。信息化的管理系统将为企业提供共享的、一致的、忠实的进程监控平台。例如，在iM3系统中，通过项目计划与进程控制，可以对模具的整个生命周期（定单确定—设计—采购—生产—首次试模—模具修改—交付）进行管理。生产一线管理人员直接在系统中反馈模具实际进度，系统忠实地监控项目进程的每一个任务，当某一控制点出现延期时，系统会自动发出报警邮件给相关人员，以便及早发现、及早解决。而且，对于一些关键任务，还可以让系统提前预警，以使有关人员及早准备和安排 。三、有效的模具成本控制利不开信息化成本控制是模具企业管理上的一个难点，模具企业的成本控制能力越来越突出地体现了企业的核心竞争力。目前，模具行业面临着模具价格越来越低的沉重压力，模具增加几次修改，模具利润就消耗干净，甚至要赔本。企业如果不能从根本上解决这个问题，将面临淘汰出局的危险。在专业化的模具企业管理系统iM3中，将通过如下途径帮助企业控制成本：在公司内部下达定单时，以报价的成本估算为基础，为模具制定计划成本；系统中设置成本预警，对模具生产中的成本要素进行监控，从而有效控制各项费用，确保利润目标的顺利达成。在模具BOM下达时，比较设计物料总成本与计划材料成本的差异，决定是否下达。在采购材料收货时，比较交货价格与计划价格的差异，决定是否收货，从而有效控制采购成本。系统记录和统计每一工件在每个加工工序中产生的加工工时，自动比较实际加工费用与计划费用的差异，监控制造费用。当实际费用超过计划费用时，系统会自动报警，通知相关管理人员。案例.某模具厂在设计某客户的电视机前壳模具时，采用四块价格昂贵的铍铜。供应商供货时，将四块铍铜的边角料也一起计价，送货价格超出计划价格6000多元，仓库管理人员在为该物料收货入库时，模具公司采用的iM3管理系统警告此物料入库价格严重超出计划费用，拒绝入库。经过采购主管与供应商交涉后，剔除不合理的6000元费用后，才收货。四、信息化有助于车间监控和管理实时车间监控可以帮助生产主管监控每台设备的生产情况及模具的加工进程，提高设备的利用率，控制工件的生产进度。例如，当公司管理人员需要检查生产车间情况时，可以通过iM3系统查看各加工设备和工作组的的实时生产情况，系统通过不同的颜色标记，清晰反映各设备及加工组正在加工的工件和待加工工件的状态，包括每台机床正在干什么，机床目前的负荷情况，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，大大减轻了管理人员的工作强度。当管理人员需要检查某套模具的生产情况时，可以查看以甘特图形式展示出来的模具加工进度，并通过各工序的计划时间和实际的进程的对比，帮助管理人员跟踪模具的生产进度。而以往生产管理人员在检查模具进度时，要到车间一个工位一个工位去看，而且只能看到主要的部件，小零件完成情况可能根本无法了解，甚至连车间的班组长也不知道小零件在哪里。或者召开生产会议，把各班组长全部召集起来，花费很长的时间一一汇报模具的进度。由于班组长还不是第一线的加工人员，只能以自己的感觉和经验来判断模具的进度，具有很大误差。对于经验丰富的工人来说，可能判断准确点，但一个工厂没有办法保证每个工人都是很有经验、每时每刻都很有责任心。而只要一个定单中有一套模具不能按期完成，整个定单的交付就有问题，这也是许多模具厂在试模前经常要加班加点，甚至通宵加班赶制模具的一个主要原因。五、信息化管理系统促进CAD工程数据在企业内部共享由于工期短，模具企业的设计图纸很难象批量生产模式的企业一样做得很精细，而且由于更改频繁、图纸量大，也不可能把图纸发给许多非生产部门，这为企业内部的设计信息共享带来了障碍。生产或其他业务部门有时希望能够测量一下图纸中未标注的尺寸，有时需要查看一下3D模型以便对复杂的结构有更清楚地了解，这些需求都没必要为此购买昂贵的CAD设计软件，而且对非设计部门的人员来说，使用专业化的CAD软件在操作和查找相关文件方面也很不方便。如果把管理系统与CAD工程数据链接，则会极大地方便生产或其他业务部门，使设计信息真正在全企业共享。在iM3系统中，根据模具企业的运作特点，集成了设计模型浏览工具，可以在系统中方便浏览2D/3D文档（包括AutoCAD、Pro/E、UG等）。这样，可以在公司内部任何一台电脑中查看CAD模型。例如，工艺人员制订某个工件的生产工艺路线时，可以直接点击查看3D图形按钮，借助浏览工具可以旋转、检查尺寸、做各种剖切面等操作，方便工艺人员制订合理完整的工艺流程；车间工人在加工某一工件时，借助车间生产终端，可以方便浏览正在加工零件的3D图形，通过对比加工工件与3D图形，检查是否加工正确，判断加工是否完全，避免返工和报废。而以往数控和电火花加工操作人员只看2D图形，很难判别工件的最终形状，经常由于CNC程序遗漏或电极漏做而造成工件的返工，既浪费资源，又影响模具工期。此外，这一功能对于市场报价、采购等部门的工作人员也都是非常有用的。六、信息化在促进信息共享方面的其他作用通过信息化管理系统提供的信息共享平台，将为企业内部的管理工作提供前所未有的便利，减轻管理人员的工作压力，避免出错，有效的保证模具质量和工期。案例1.某厂模具装配前，装配钳工经常因外购顶针到货不及时，需要电话询问仓库和采购部门，甚至打电话给供应商，才能确认交付时间，非常麻烦。如果中间某个环节信息出现断路，就无法确定准确的交付日期，那么模具试模时间则因此不能确定。案例2.某大型模具企业，每天晚上7：30—9：00要召开生产管理骨干人员会议，会议的主要议题是检讨模具的生产情况（进度、质量），当某套模具出现问题时，再研讨如何改进。管理规范的模具企业都会定期组织类似的会议，但这需要很多人员花费大量的精力和时间去了解模具的生产状况，查询和记录全部模具的生产信息，从中筛选出非正常的模具。这样做，无疑将增加管理人员的压力，把宝贵的时间和精力浪费在信息的统计和收集方面，且往往因收集的信息不准确而影响决策。在一个具有信息化管理系统的模具企业，通过系统与管理流程密切结合，将会为企业的各级管理和工作人员带来信息查询和统计的方便，使其准确的掌握最及时、最准确的各种信息。例如，在iM3系统中，生产管理人员可以通过系统查询生产或采购物料目前所处的实际状态，不必一个一个部门电话查询；当需要了解模具的进度时，除了系统可以自动为异常发出警告外，管理人员也可以主动进入系统，统计其关注的异常问题，如，统计截止目前设计拖期的模具或采购拖期的物料、统计计划下周试模的模具、统计尚未按期付款的客户、统计本月某供应商的应付帐等，这不但可以极大地减轻模具管理人员的工作压力，而且能够帮助管理者正确决策。当然，管理信息化还可以在更多的方面帮助模具企业改进管理，因篇幅所限，这里不再一一列举了。结束语通过管理信息化与管理改进紧密结合，可以促进企业的管理规范化，提高企业的运作效率和市场竞争力，把企业的管理人员从繁杂的、重复性的劳动中解放出来，使高层管理人员可以有更多的时间关注企业的发展方向，加强与客户的沟通，开拓更广泛的市场，市场人员也可以进一步加强客户关系的管理，寻找新的客户资源，技术主管可以有时间关注模具新技术的发展，加强行业内技术的交流，不断提升企业的技术水平，生产主管可以有更多的时间考虑如何进一步提高工效，提升质量和降低成本，做到不断改善。因此，模具企业应该把握住信息化时代带来的机遇，为企业的长远可持续性发展打好坚实的基础。
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