實施以多工序加工為代表的自動化能夠大大縮短模具的交貨周期锰胀，具體措施包括減少工序間的輔助工作巷懈，提高標準化程度和協(xié)調(diào)各個有關工序 椅贱。

　　模具制造廠在許多方面典型體現(xiàn)了金屬加工技術和操作范圍的廣度，他們加工的零件大多只有一次成功的機會窿祥，而且由于模具的交付周期日趨苛刻株憾，他們必須使出渾身解數(shù)直對時間的壓力。

　　典型的模具廠涉及銑削晒衩、鉆孔嗤瞎、坐標鏜孔、車削囚缝、磨削糠歧、EDM及熱處理，這是制造模芯和模腔所需要的幾個工序旧匈。經(jīng)過模具廠制作的每件模具各不相同预第，需要模具廠不斷地分析估計自己的加工能力，卻幾乎或者毫無比較基準闯智。

　　一般說來害媚，模具廠把各個操作看成生產(chǎn)線上彼此獨立的工序，工件隨著逐道工序通過加工車間犹耻，很象“流水作業(yè)”财军。有些工件需要經(jīng)過模具廠的全部工種，另一些工件可能只需要現(xiàn)有加工能力的一小部分春探。

　　在這種生產(chǎn)方式下欧移，自動化普遍被視為約束工作流程靈活變化的羈絆，而模具廠必須保持操作工序的靈捷可變性辑皿。在加拿大多倫多市的Unique Mould Makers时簸，我們發(fā)現(xiàn)了重新審視“自動化適合于大批量生產(chǎn)”之成功秘訣的模具廠，本文看看他們在理順赖晶、簡化模具生產(chǎn)方面作了哪些工作土居，該廠采用自動上下料的組合機床加工包裝蓋和包裝盒的模具，他們的經(jīng)歷很獨特嬉探。

　　產(chǎn)品

　　許多成品看上去非常簡單擦耀，往往令它們背后的技術黯然失色。例如包裝罐用的塑料蓋涩堤、螺旋蓋眷蜓、兒童安全藥瓶蓋以及其它任何塑料蓋，幾乎都不會得到用戶的注意胎围，除非它們不好使吁系。Unique Mould Makers開辟了良好的業(yè)務并制造技術復雜的模具，他們的復雜模具使用戶幾乎或絲毫不理會封蓋包裝物的最終產(chǎn)品白魂。

　　Unique Mould Makers 生產(chǎn)多腔模具汽纤，同一組模具的模芯和模腔有96個之多上岗，各個模具的模芯和模腔數(shù)量變化不定，生產(chǎn)批量也變化無常蕴坪。

　　每個模芯和模腔可能包括五膀概、六個不同的零件，注塑加工塑料蓋的循環(huán)時間大約是8秒鐘础甜。

　　同大多數(shù)模具廠一樣度限，Unique制造的產(chǎn)品規(guī)格齊全，從比較簡單的模具（在模具打開的同時頂出模塑件—蓋子）怨拍，到復雜的可拆卸模具（由機械或液壓傳動使模芯與蓋子的螺紋分離浙梗。）

　　每套模座上的模芯和模腔都非常關鍵，合模時它們合在一起灰蒋，從而產(chǎn)生瓶蓋或盒罩务冠。該模具廠基本上有兩條并行的生產(chǎn)線，可以在加工模芯和模腔的同時加工模座萍捌。

　　每件模具通常有一個模座丈揖，因此模座很少阻礙生產(chǎn)流程。相反辱矮，模芯和模腔由于數(shù)量隨模具變化不定并且比較復雜，體現(xiàn)了Unique改進生產(chǎn)能力的極大潛力妻铲。

　　棘手問題

　　在Unique Mould Makers服務的市場上有一條最重要的真理：縮短交付周期是加盟“大模具廠商”行列（如同客戶定義的Procter和Gamble愿瘫、Lever Brothers以及Kraft等等）的頭號使命。

　　“我們的客戶不喜歡等待吞杭，”Unique 總裁Tony Grossi說盏浇，“ 這些大公司一旦決定在某種包裝上采用新的蓋子或盒子，便希望盡快制造出來芽狗。假如我們不能夠為這些公司及時地提供良好的模具绢掰，別人就會提供童擎。事情就這么簡單滴劲。”

　　兩三年前顾复，Unique對自己的生產(chǎn)運作進行了不容懷疑的分析班挖，和大多數(shù)模具廠一樣，每個模具部件的加工須從一臺孤立的機床轉(zhuǎn)到另一臺孤立的機床芯砸。

　　加工復雜模芯和模腔時萧芙，車、銑操作成了細脖子環(huán)節(jié)假丧。在速度較快的車削循環(huán)和比較慢的銑削和鉆孔工序之間也存在顧此失彼的老問題双揪。另外還有工件兩次裝卡和調(diào)整兩臺機床的麻煩拯羽，在車床和加工中心之間來回轉(zhuǎn)件耗費了寶貴的交付期限链愉。

　　CNC工段段長Will Haire 說：“任務送到加工車間時，有許多工時分配給車銑組障浅，如果車銑進度落在后面支你，我們就必須轉(zhuǎn)包或者加班才能跟上整個生產(chǎn)進度研神。以前我們大約轉(zhuǎn)包30%的車銑工作量旷动，太多了÷嘎悖”

　　擺脫車銑瓶頸

　　因為Unique模芯和模腔是圓形的揍忍，車削在加工中的作用很大。另外為了配接冷卻管線贾虽，每個模芯和模腔需要鉆一定數(shù)量的精確孔逃糟，其中有些孔是斜的，因此至少需要4軸加工蓬豁。

　　Grossi說：“我們開始分析車銑工藝時绰咽，基本上提出了三個解決車銑瓶頸的方法。第一個也是最顯而易見的取募，就是直接增加車銑能力。第二個方法是采用帶有活動刀架的車削中心蟆技。第三個選擇是以Mazak Integrex 系列為代表的多工序機床玩敏。我們選擇了第三個途徑≈世瘢”

　　根據(jù)Grossi及其生產(chǎn)人員估算旺聚，添置銑床和車床只會加劇工序間已有的瓶頸問題。

　　盡管車削/銑削能力當時接近工廠的需要眶蕉，但是由于轉(zhuǎn)塔刀架的刀具容量欠缺翻屈，不足以進行無人照看的全自動加工。該廠去年5月收到第一臺Integrex機床妻坝，這臺機床的刀具容量為40個奋肄，可根據(jù)需要組合車刀和銑刀的數(shù)量。

　　多工序機床給Unique帶來的結果是把車銑工段工序間的準備工作幾乎減少到零折扮，該機床是一臺具有車削功能的加工中心逃口。

　　毛坯進入機床耀即，出來的便是加工好的零件，只需要一次裝卸编苛，工件自然而然地通過機床藻着，幾乎或根本不需要操作人員的干預。

　　由于工件一次裝卡娜摇，所以尺寸精度比較高猩僧。大部分模芯和模腔從原始狀態(tài)開始加工，然后從銑床/車床到熱處理沿信。磨削在淬火后進行纲析，“我們用這些新機床達到了加工精度的一致性，因此可以減小零件的磨削余量组漏∨┡ǎ”Grossi說。

　　Unique所用的這類多工序機床在模具制造廠比較罕見觅赊，更為少見的是該廠去年10月安裝的兩臺Integrex雙主軸右蕊、自動上下料機床。

　　Grossi回憶說：“我們安裝第二臺和第三臺多工序機床時吮螺，不止一個員工感到疑惑—批量一般只有24～36件饶囚，為什么機床還裝有龍門式的自動上下料機構？”

　　除了減少工序間的輔助工作以外鸠补，Unique 已經(jīng)實現(xiàn)的節(jié)約還包括機床的設置時間萝风，現(xiàn)在不再是為了裝卡同一個零件而調(diào)整一臺車床和一臺加工中心，而是讓一臺多工序加工機床準備就緒莫鸭。準備工作包括適當調(diào)整自動上下料器的抓爪以及主軸闹丐、輔助主軸的卡盤横殴，正確選擇刀庫的刀具組合被因，并選擇程序。

　　Unique添置機床僅有幾個月衫仑，因此程序設計在準備時間上占了最大的一塊梨与，通常要用3個小時，多半時間花在程序輸入上满戒，程序輸入在加工現(xiàn)場進行枚从。

　　后臺程序設計有益于提高效率，使操作人員能夠在運行一個程序的同時輸入另一個零件的程序蕴黎。Haire 先生深信榛狮，隨著CNC經(jīng)驗的增加和程序數(shù)據(jù)庫的建立，編程時間定會明顯減少阱剂。

　　通過標準化提高靈活性

　　Unique 很快便認識到嫡靠，多工序處理不僅僅是一個加工站志凿，而是關系到機床上下工序的全部機加狀況。

　　Unique組合模具的大多數(shù)模芯和模腔是用棒料切割的毛坯杂飘，材料為H-13和420不銹鋼疏形、D2鋼及鈹銅合金。目前該工廠存儲6種不同規(guī)格的棒料触咧，直徑范圍大概是1.5～7英寸衩凤。

　　“我們希望把倉儲的棒料規(guī)格從現(xiàn)有的6種減少到3種，”Grossi說道坡牛，“這樣做的好處是能夠減少上下料機構所用的抓爪和卡盤卡爪的套數(shù)掸绞，以簡化裝卡工作。這樣還可節(jié)約材料采購費忍捡，因為我們可以購買比較大的批量集漾，同時也能簡化原材料的庫存管理≡壹梗”

　　他接著說：“除此之外具篇，盡管某些零件的切削量可能比較大，但是總體的節(jié)約足以補償額外增加的一點兒切削時間凌埂。我們不斷學會根據(jù)所有零件的總和驱显、而不是累加彼此孤立的時間單元來考慮我們的制造工藝⊥ィ”

　　這對工作進度的安排也有影響埃疫，Haire說：“如今當我們作運行準備時，我們會著眼于下一項任務并盡量調(diào)整計劃孩哑，以便讓一族零件迅速流經(jīng)機床栓霜。連續(xù)加工幾何尺寸相似的零件可以節(jié)省更換時間，并有利于保持較高的主軸使用率横蜒。這種方式使我們區(qū)別對待不同的作業(yè)計劃胳蛮。”

　　刀具標準化是實現(xiàn)大幅度節(jié)約的另一個方面候铸，由于刀庫有40個刀位迄岸，Unique技術部門正在考慮采用標準刀具柜進行加工的方法。Grossi說：“我們要求工程師們以圓弧半徑和冷卻液注孔為例進行量化分析眨额，證明標準化尺寸非但不會影響模具的性能苗泰，反而能夠?qū)δ＞叩目杉庸ば援a(chǎn)生積極的影響∷裨伲”

　　效果

　　在效果方面莲轮，添置多工序加工機床為工廠帶來了額外的加工能力，Unique原先使用的全部車床和銑床現(xiàn)在可以用來加工其它零件缤贯。

　　Grossi說：“過去為了趕進度必須對外轉(zhuǎn)包的工作既帜，現(xiàn)在我們基本上能夠完成编漆，必要時在專用車床和銑床上加工，這使20～30% 的車銑任務重新回到我們的直接控制之下径露。當然跌蛔，只要需要，我們依然可以轉(zhuǎn)包摹菠『行叮”

　　Unique改進車銑操作之前，模具交付周期一般為20 至24周次氨”谓椋“我們使用多工序加工機床完成的第一套模具比報價提前3個星期交付≈蠊眩”Grossi說虹蓄，“緊接著的一項任務又提前了3周，所以我們考慮把報價的交付周期縮短到16 或18個星期幸撕，這對我們的業(yè)務是很好的新事物薇组，因為交付周期已經(jīng)成為首當其沖的驅(qū)動力∽”

　　另外律胀，由于基本上避免了轉(zhuǎn)包加工，制造成本也在減少貌矿，Unique除了根據(jù)客戶的要求定制模具以外（定制模具占其業(yè)務量的90%）炭菌，始終在考慮增加標準模具的加工量。Grossi 說 ：“降低制造成本使我們更富競爭力逛漫，并為我們開辟了新的潛在市場位满。”

　　制訂計劃

　　一年前車銑操作還是生產(chǎn)上的制約環(huán)節(jié)土霞，采用多工序機床以來些脐，這些操作的生產(chǎn)量很快得到30~50%的改進。

　　現(xiàn)在捍骇，制約生產(chǎn)的環(huán)節(jié)是磨削工序唆痪，Unique也在利用新機床解決這個問題咨捕。正如Grossi 所說闰收，“我們已經(jīng)看到車銑加工能力的改進，目前正在全廠查找生產(chǎn)上的細脖子础川。在改進磨削操作后淀税，我們將著眼于下面的EDM工序。激光束加工機也許可以較快完成現(xiàn)有EDM所加工的任務韵绿。我們的目標是縮短模具的交付時間狂篇”星伲”

　　Grossi預計在不久的將來還會發(fā)生一些改進，這就是在多工序機床上采用“硬車銑”技術岗屏×纠牛“我們先加工原始狀態(tài)的模芯和模腔，然后把它們送出去熱處理这刷，零件經(jīng)過熱處理之后再磨削婉烟。切削淬硬狀態(tài)的零件可以避免工序之間進行熱處理的周轉(zhuǎn)時間，從而縮短整個流程暇屋∷圃”

　　該廠已經(jīng)實現(xiàn)以多工序加工為代表的自動化，并且在經(jīng)營中取得了很好的效果咐刨，這是Unique在極其嚴峻的市場環(huán)境下賴以競爭的利器昙衅。了解該模具廠如何制造產(chǎn)品很重要，知道哪些產(chǎn)品使得該模具廠趨于本行業(yè)之首同樣重要定鸟。

　　多工序加工縱橫談

　　機床基本上朝著多工序的方向發(fā)展已有相當一段時間而涉，加工中心是其中一例。加工中心借助于換刀裝置联予，可以進行銑削婴谱、鉆孔、鏜孔及苍、攻絲及其它操作决太，而在過去每種操作分別屬于不同專用機床的加工范疇。

　　同樣勾疏，裝有活動刀具的車削中心除了車削以外也可以切削鍵槽晴灿、鉆中心孔并進行其它中心型切削操作。然而車/銑機床都受到轉(zhuǎn)塔刀架刀具容量的限制蛉渡。

　　Mazak和其它幾個機床制造廠商提出了制造所謂新型機床的思想社芳，這些新機床取消普通的轉(zhuǎn)塔刀架，代之以可供換刀裝置存取刀具的樞軸結構旧毯，這樣基本上難以區(qū)分機床的操作種類肢构。

　　新機床本質(zhì)上是安裝在多工位數(shù)控車床床身上的加工中心，其主軸在伺服控制下提供5000 rpm 車削和分度式外形加工雙重功能战钾。主軸中心線上還有一個輔助主軸踪钞，使工件可以脫離主軸并接受反向切削。

　　銑刀軸以10馬力電機帶動刀具辖嫁，刀桿轉(zhuǎn)速6000 rpm泼司。銑刀軸托架上的Y軸具有完滿的3向控制能力，與此同時，傾斜軸和外形加工C軸為機床附加了第4和第5軸切削功能惕耕。

　　支持開發(fā)這些機床的總體思想很簡單—次裝卡工件并在工件的各個側(cè)面完成車纺裁、銑、鉆孔和攻絲操作司澎。有些機床正在采納多工序加工的原理欺缘，除了車銑以外還包括磨削和利用激光器局部淬硬等操作。

　　在金屬加工方面挤安，實際的用途主宰著工藝技術的選擇浪南。無論如何，多工序加工機床這一理念越來越引起Unique及其它模具廠的注意漱受。

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