引言

　　在目前激烈的市場競爭中金顿，產(chǎn)品投入市場的遲早往往是成敗的關鍵艰耿。模具是高質(zhì)量宠璧、高效率的產(chǎn)品生產(chǎn)工具拔泪，模具開發(fā)周期占整個產(chǎn)品開發(fā)周期的主要部分笑杯。因此客戶對模具開發(fā)周期要求越來越短，不少客戶把模具的交貨期放在第一位置谍臀，然后才是質(zhì)量和價格辱得。因此，如何在保證質(zhì)量抡杈、控制成本的前提下縮短模具開發(fā)周期是值得認真考慮的問題沉享。

　　模具開發(fā)周期包括模具設計、制造加梁、裝配與試模等階段顶质。所階段出現(xiàn)的問題都會對整個開發(fā)周期都有直接的影響，但有些因素的作用是根本的融蹂、全局性的旺订。筆者認為，人的因素及設計質(zhì)量就是這樣的因素超燃。因此科龍模具廠采取了項目管理区拳、并行工程及模塊化設計等管理上及技術上的措施，以提高員工積極性并改善設計質(zhì)量意乓，最終目的是在保證質(zhì)量樱调、成本目標的前提下縮短模具開發(fā)周期。

　　1模具開發(fā)的項目管理實施方法

　　項目管理是一種為了在確定的時間范圍內(nèi)届良，完成一個既定的項目笆凌，通過一定的方式合理地組織有關人員，并有效地管理項目中的所有資源（人員、設備等）與數(shù)據(jù)菩颖，控制項目進度的系統(tǒng)管理方法。

　　模具之間存在著復雜的約束關系为障，并且每套模具的開發(fā)涉及到較多種崗位晦闰、多種設備。因此需要有負責人保證所需生產(chǎn)資源在模具開發(fā)過程中能及時到位鳍怨，因此需要實施項目負責制散烂。另外，項目負責制的實施還便于個人工作考核估横，有利于調(diào)動員工積極性变钙。

　　模具廠有沖模工程部與塑模工程部。沖模工程部管轄四個項目組台筷，塑模工程部為三個挥棒。模具任務分配方式以競標為主，必要時協(xié)商分配售微。每個項目組設有一個項目經(jīng)理芭惠、約兩個設計員、四個工藝師和四個左右的鉗工甩腻，工藝師包括模具制造工藝與數(shù)據(jù)編程人員弦离。而其它的各種生產(chǎn)設備及操作員的調(diào)度由生產(chǎn)部的調(diào)度員統(tǒng)籌安排。如果項目組之間有資源需求的沖突而調(diào)度員不能解決時由廠領導仲裁昭仲。

　　廠內(nèi)員工可通過競職方式擔任項目經(jīng)理棵章，選拔項目經(jīng)理有三項標準：（1）了解模具開發(fā)的所有工序內(nèi)容；（2）熟悉模具開發(fā)過程中的常見問題及解決方法枚冗；（3）有較強的判斷和決策能力缓溅，善于管理和用人。

　　項目管理的內(nèi)容之一就是要確定項目經(jīng)理應擔負的職責官紫。本廠項目經(jīng)理的職責有：（1）負責組織項目組在廠內(nèi)競標肛宋、承接新項目；（2）負責與客戶交涉束世，包括確定產(chǎn)品細節(jié)酝陈、接受客戶修改產(chǎn)品設計的要求、反映需要與客戶協(xié)商才能解決的問題毁涉；（3）檢查產(chǎn)品的工藝性沉帮，如果產(chǎn)品工藝性存在問題，則向客戶反饋贫堰；（4）制定具體的項目進度計劃穆壕；（5）負責對承接項目的全過程、全方位的質(zhì)量控制其屏、進度跟蹤及內(nèi)外協(xié)調(diào)工作喇勋；（6）負責完成組內(nèi)評審及對重大方案缨该、特殊結構、特殊用途的模具的會審判逊；（7）負責組內(nèi)成員的工作分配饿遏、培訓及考核；（8）對組內(nèi)成員的過失行為負責殊纫；（9）負責在組內(nèi)開展“四新”技術的應用與技術攻關項目的立項替熊、組織、實施等各項工作厌哈；（10）及時解決新模具在維修期內(nèi)的各項整改及維修掘顾。

　　廠領導根據(jù)項目完成的時間、質(zhì)量與成本考核項目經(jīng)理钟肴。然后由項目經(jīng)理考核項目組內(nèi)員工累踱，使責、權媒湖、利落實到每一位員工馋奠，有效調(diào)動了員工積極性并顯著減少以前反復出現(xiàn)的問題。

　　2模具開發(fā)的并行工程實施方案

　　并行工程是縮短產(chǎn)品開發(fā)周期舒贼、提高質(zhì)量與降低成本的有效方法丰吐。實施并行工程有助于提高產(chǎn)品設計、制造琳钉、裝配等多個環(huán)節(jié)的質(zhì)量势木。并行工程的核心是面向制造與裝配的設計（DFMA）[1]。在模具開發(fā)中實施并行工程就是要進行產(chǎn)品及模具的可制造性與可裝配性檢查歌懒。

　　筆者為模具廠提出并實施了如圖1所示并行工程實施方案啦桌。IMAN是基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的PDM系統(tǒng)，基于IMAN集成各種CAX及DFX工具及皂，并利用IMAN的工作流模型實現(xiàn)了設計過程的集成甫男。基于統(tǒng)一的產(chǎn)品三維特征模型验烧，設計員利用CAD工具進行模具設計板驳；工藝師利用CAM功能進行數(shù)控編程及CAPP進行工藝設計；審核者利用CAE功能進行沖壓或注射成型過程模擬碍拆，利用DFX工具進行可制造性與可裝配性分析若治。以上工作可以幾乎同時進行，而且保證了產(chǎn)品及模具的相關尺寸的統(tǒng)一與安全感混。這就使審查時重點檢查模具的方案和結構端幼。基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，各種職能的人可以看到感興趣的某側面的信息王捧。

　　DFMA工具的開發(fā)是并行工程的工作重點之一学释。在以往的DFMA方法研究與系統(tǒng)實現(xiàn)中[2]，DFMA工具被動地對CAD輸出的產(chǎn)品特征進行評價匹忙，而不能在CAD系統(tǒng)產(chǎn)生具體產(chǎn)品特征前即在概念設計階段加以指導堤型，使CAD系統(tǒng)要經(jīng)過多次設計―檢查―再設計循環(huán)才能求得滿意解。為此科龍模具廠開發(fā)了集成CAD系統(tǒng)的DFMA工具类繁。DFMA的工作過程可分兩個階段。第一階段是乌骇，DFMA輸出概念設計方案到CAD撞浪，這個方案具有最少的零件數(shù)量；第二階段是序摔，而CAD系統(tǒng)輸出設計特征模型炭央，經(jīng)過特征映射后將制造特征模型輸入到DFMA工具進行可制造性與可裝配性分析。通過這種途徑使DFMA知識庫得到盡早利用柱悬，為缺乏知識的CAD系統(tǒng)把握方向熙掺。

　　通過對產(chǎn)品與模具的可制造性與可裝配性的檢查，就從源頭消除了后續(xù)工序可能遇到的困難咕宿，大大減少出現(xiàn)缺陷和返工的可能性币绩。

　　3模具的模塊化設計方法與系統(tǒng)研究

　　縮短設計周期并提高設計質(zhì)量是縮短整個模具開發(fā)周期的關鍵之一。模塊化設計就是利用產(chǎn)品零部件在結構及功能上的相似性府阀，而實現(xiàn)產(chǎn)品的標準化與組合化缆镣。大量實踐表明，模塊化設計能有效減少產(chǎn)品設計時間并提高設計質(zhì)量试浙。因此本文探索在模具設計中運用模塊化設計方法董瞻。

　　3.1模具模塊化設計的特點

　　模具的零部件在結構或功能上具有一定的相似性，因而有采用模塊化設計方法的條件田巴，但目前模具設計中應用模塊化設計方法的研究報道還很少見钠糊。與其它種類的機械產(chǎn)品相比，模具的模塊化有幾項明顯特點壹哺。

　　3.1.1模具零件的空間交錯問題

　　模具零件在三維空間上相互交錯抄伍，因此難于保證模塊組合后沒有發(fā)生空間干涉；難于清晰地進行模塊劃分斗躏。

　　筆者采取以下辦法來克服這個問題：（1）利用Pro/E（或UGII等三維軟件）的虛擬裝配功能檢測干涉逝慧；（2）按結構與功能劃分相結合。模塊劃分就是部件劃分并抽取共性過程父森。結構相對獨立的部件按結構進行劃分保跨，設計出所謂的結構模塊；而在空間上離散或結構變化大的部件則按功能劃分，設計出所謂的功能模塊强媚。這樣劃分并進行相應的程序開發(fā)后断迁，結構模塊的結構可由結構參數(shù)為主，功能參數(shù)為輔簡單求得捞幅；而對于功能模塊迎硼，可由功能參數(shù)為主，結構參數(shù)為輔出發(fā)進行推理闲窃，在多種多樣的結構形式中做出抉擇雹税。

　　3.1.2凸凹模及某些零部件外形無法預見

　　某些模具零件（如凸凹模）的形狀和尺寸由產(chǎn)品決定因而無法在模塊設計時預見到，所以只能按常見形狀設計模塊（如圓形或矩形的沖頭）,適用面窄骇诈；某些模具零件（如沖壓模的工件定位零件）雖然互相配合執(zhí)行某一功能旧庶，但它們的空間布置難尋規(guī)律與共性，因此即使按功能劃分也不能產(chǎn)生模塊浊洞。

　　筆者認為牵敷，模塊化是部件級的標準化，而零件標準化可視為零件級的模塊化法希。兩個級別上的標準化是互相配合的枷餐。因此，要開發(fā)零件庫并納入模塊庫苫亦，以彌補模塊覆蓋不全的缺憾毛肋。當零件必須逐個構造時，一個齊全的便于使用的零件庫對提高效率很有幫助屋剑。

　　3.1.3模具類型與結構變化多

　　模具可有不同的工序性質(zhì)村生，如落料、沖孔等饼丘；有不同的組合方式趁桃，如簡單模、連續(xù)模等肄鸽；還有不同的結構形式卫病，種類極其繁多。因此啄灭，必須找到適當途徑膏娃，使較少的模塊能組合出多種多樣模具。

　　為此囊喜，筆者提出了以下方法：（1）在Pro/E（或UGII等三維軟件）的參數(shù)化設計功能及用戶自定義特征功能的基礎上進行二次開發(fā)蚜再，使模塊具有較大“可塑性”，能根據(jù)不同的輸入?yún)?shù)可產(chǎn)生較大的結構變化汪具；（2）分層次設計模塊率敞。用戶可調(diào)用任一層次上的模塊旅峰，達到了靈活與效率兩個目標。使用小模塊有靈活多變的優(yōu)點灯狠，但效率低念距，使用大模塊則相反。

　　3.2模具模塊化設計的實施

　　為了實施模塊化設計黔晶，并證明以上方法的可行性董容，筆者基于Pro/E二次開發(fā)，開發(fā)出一套模具模塊化CAD系統(tǒng)椎沟。系統(tǒng)分兩大部分：模塊庫與模塊庫管理系統(tǒng)衍震。

　　3.2.1模塊庫的建立

　　模塊庫的建立有三個步驟：模塊劃分、構造特征模型和用戶自定義特征的生成樱蛤。標準零件是模塊的特例马昙，存在于模塊庫中。標準零件的定義只需進行后兩步驟刹悴。

　　模塊劃分是模塊化設計的第一步。模塊劃分是否合理攒暇，直接影響模塊化系統(tǒng)的功能土匀、性能和成本[3]。每一類產(chǎn)品的模塊劃分都必須經(jīng)過技術調(diào)研并反復論證才能得出劃分結果形用。

　　對于模具而言就轧，功能模塊與結構模塊是互相包容的。結構模塊的在局部范圍內(nèi)可有較大的結構變化田度，因而它可以包含功能模塊妒御；而功能模塊的局部結構可能較固定，因而它可以包含結構模塊镇饺。

　　模塊設計完成后乎莉，在Pro/E的零件/裝配（Part/Assembly）空間中手工建構所需模塊的特征模型，運用Pro/E的用戶自定義特征功能戏喊，定義模塊的兩項可變參數(shù)：可變尺寸與裝配關系炒圈，形成用戶自定義特征(User-DefinedFeatures，UDFs)躺沽。生成用戶自定義特征文件（以gph為后綴的文件）后按分組技術取名存儲蚕顷，即完成模塊庫的建立。

　　3.2.2模塊庫管理系統(tǒng)開發(fā)

　　系統(tǒng)通過兩次推理满盔，結構選擇推理與模塊的自動建模峰辣，實現(xiàn)模塊的確定。第一次推理得到模塊的大致結構嗡吸，第二次推理最終確定模塊的所有參數(shù)拓坠。通過這種途徑實現(xiàn)模塊“可塑性”目標便浮。

　　在結構選擇推理中，系統(tǒng)接受用戶輸入的模塊名稱猜逮、模塊的功能參數(shù)和結構參數(shù)胆快，進行推理，在模塊庫中求得適用模塊的名稱照菱。如果不滿意該結果烁焙，用戶可指定模塊名稱。在這一步所得到的模塊仍是不確定的耕赘，它缺少尺寸參數(shù)骄蝇、精度、材料特征及裝配關系的定義操骡。

　　在自動建模推理中九火，系統(tǒng)利用輸入的尺寸參數(shù)、精度特征册招、材料特征與裝配關系定義岔激，驅動用戶自定義特征模型，動態(tài)地是掰、自動地將模塊特征模型構造出來并自動裝配虑鼎。自動建模函數(shù)運用C語言與Pro/E的二次開發(fā)工具Pro/TOOLKIT開發(fā)而成。UDFs的生成方法及參數(shù)驅動實現(xiàn)自動建模的程序键痛。

　　通過模塊的調(diào)用可迅速完成模具設計炫彩。這個系統(tǒng)在本廠應用后了模具設計周期明顯縮短。由于在模塊設計時認真考慮了模塊的質(zhì)量絮短，因而對模具的質(zhì)量起基礎保證作用江兢。模塊庫中存放的是相互獨立的UDFs文件，因此本系統(tǒng)具有可擴充性饶饿。

　　4總結

　　由于采取了上述措施昙激，科龍集團某一新品種空調(diào)的模具從設計到驗收只需三個月就完成了，按可比工作量計算湘涉，開發(fā)周期比以前縮短了約1/4担戏，而且模具質(zhì)量和成本都有所改善，明顯增強企業(yè)競爭力偶画。

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