技术

    在世界著名的美国Autodie公司，模具设计和开发已进入一个新时代。他们始终坚持在新技术和培训上投资，目标是 ：推动公司发展，成为冲压模具工程与制造服务领域的全球领先供应商。
    Autodie公司40年来一直致力于汽车工业的大型模具设计，主要是侧车身模具以及A级表面的设计。2006年时，公司进行了重组，再次焕发了能量和生机。之后，公司成功赢得了克莱斯勒这个大客户，现在还和许多汽车OEM商合作。从2007年以来公司每年的收入都以成倍增长。
    这次重组的关键，是由公司副总裁兼首席运营官David Darling呼吁倡导的一个有关模具设计及可制造模型的新理念。“我们对模具的开发和仿真非常痴迷，”Darling说 ：“我们承诺提供绝对100％的NC-ready模具设计。这就意味着：那些制造固体模型和把模型制成可适用于机加工的供应商之间的差别，越来越小了。我们希望我们的架构、紧固和机加工模具设计是100％准确的。如果没法达到这样的准确性，会导致返工和浪费。”
    为可制造模型铺平道路
    但Darling承认：不幸的是，Autodie公司最关注的重心并不一直是技术。在20世纪90年代后期及21世纪初，公司管理层是将技术作为一种商品而不是其业务核心部分来看的。与北美汽车产业供应链的许多人那样，Autodie公司也将模具制造外包给低成本国家。“我们一直持有这种理念，直到2006年，”Darling说。
    从2006年开始，Darling及其工程团队开始致力于重建技术理念，开始对模具设计、从开始到结束的整个架构流程加大控制。到2007年1月，公司已做好了推出新开发流程的准备，主要致力于开发和模拟——将模面交付给选择好的模具设计公司，再由他们将设计直接送交NC编程。
    “例如做侧车身的光圈设计，”Darling说 ：“当您想看NC编程文件时，我们会对外开放设计师正在使用的同一软件里的同一模具设计。这样您就可以调用组装线上的某个具体零件，并真正打开数控刀具路径工作台。这就意味着：我们把模具设计与加工连成了一线。”
    Darling认为，设计本身可能只占模具总成本的5~10％，但对整个成本的影响力却是60％的。不过他也承认；“我们永远不可能像低成本国家做的那样便宜”。这个现实问题使公司更加追求精益求精，最后的效果也很明显 ：架构模具的劳动时间减少了35％；第一个样品就符合售卖要求的比率增高了；工程返工时间减少了50％——最后一点尤为惊人，Darling表示 ：“这能使我们的流程操作时间减少几个小时，总的算下来，一个车间平均每年有可能减少50万个劳动小时。”
    一个优良的模具设计标准手册
    将制造体由图像变成现实的关键，是打造一个有许多设计（5或6个）设计室的供应库，以达到Autodie公司的标准，开发所需的技能。“我们对表面效果非常重视，”Darling说：“特别关注每个模具设计的表面，希望它们可以被直接送往工厂生产。要实现这种设计水平并不容易。我们现在使用的这种设计软件很新颖。我们还使用了一些非常先进的技术。这不是每个设计公司都能做到的。当然，这些技术还需要进一步提高。”
    在Autodie公司换用新设计软件初期，其模具设计标准手册只有短短几页，现在，里面的说明和实例已增加到了165页，只为了向设计团队教授新的工作方式，使可加工体可以被直接生产，避免因碰撞和干扰导致的任何再加工。
    “在我们真正能够将此构建制造体理念应用起来前，”Darling说：“我们会花4至6周的时间进行CAD / CAM编程，为用于机加工的模具表面设计做准备。那种消耗时间又“不精密”的加工流程实际上已被淘汰了，我们开始在设计中加入更多新内容。”
    在被问及“增加新内容”是否有实例时，Darling举了一个Autodie公司的独家应用，比如设计修整后的延伸、冲压补偿及减小半径。“我们不仅免去了过去在表面设计上耗费的4至6周（用于为数控编程的模具设计做准备），还有时间来进行额外的试验呢。”
    Darling还指出，现在Autodie公司的设计“颇有特色，有助于自动进行计算机图形辅助三维交互应用（CATIA）。以这种方式设计，能够简化开发模具生产线必需的流程，可能使数控编程需要的200小时降低到仅30小时。”
    Autodie公司的精益编程方法很多是从公司与菲亚特/克莱斯勒公司的合作关系中形成的。“在这些合作中，我们接触到了CAD内部工作台，那可是大多数公司永远没法知道的，或是因为成本太高自己没法独立运作的，”Darling说：“而且，编程是各方面的联合体。所以如果一个模具设计改变了（比如在试运行中），不会打破所有的链接被迫从头开始。刀具路径与它们需要的切割表面永远地连在一起，所以一旦切割表面改变了，刀具路径也会相应改变。
    为了长远的未来精益求精
    Autodie公司还有其他的精密模具开发工作。从Darling处得知，其公司使用的启动模块，颇具特色，能为设计师提供一个良好的起点，有助于他们开发符合其内部标准的模具。
    关于Autodie公司的模具开发，还有一个例子：一个完整刃具轨迹的拉延模。公司在精密开发领域付出的努力，为整个流程节省了大量时间——一个厂房每年平均节省50万个劳动小时。
    Darling说：“例如，当一个设计师开始开发一款新模具时，他可以访问我们软件中的下拉菜单（那些软件我们已经进行了定制，防止有人使用不是我们的钢材供应商提供的原料）。我们也限制了用在这些启动模块上的螺栓和销，那些我们已经备货完毕。这就阻止了设计师在模块中随意标注一些沉孔深度，也不会仅因为要添加存货要求，就得把匹配螺栓调过来而浪费时间了。相反地，设计师可以指定需用的螺丝和销（那些我们已经预存有货）。”
    精密高效的模具开发和组装之旅，具有很大的挑战性，也非常有意义。Darling总结说：“感谢工程师以及车间员工们努力克服了很多困难，更不用说还有我们的供应商——他们接受了我们的标准，还让我们培训了他们的员工。”为此，这家公司成功实现了5年前根本不曾想到的机加工技术革新，那时其库存的数控设备绝大部分是在上世纪80年代中期安装的。
    Darling说 ：“在2006年，我们必须面对的一个显而易见又容易被忽视的问题就是，如果我们将现有设备现代化，增加切削速度，比如增加到现有的5-10倍，我们就得想清楚究竟要在铣床上加工什么比较好——这正是我们后来取得的重大进展之处——我们最恐惧的是在技术没有改进的情况下就将车间现代化了，那本来1米/分钟的出错率，很可能会变成非常严重的15米/分钟。那么之后很快就会出现大量的碎块废料。”
    因为数控设备的升级，其开发流程的准确性和稳定性都得到了提高，其客户数量、购买力、营业额以及利润，都在不断提高。
    “早在2011年初，我们就发布了一个两年投资计划，在新数控设备上投资2400万美元，”Darling说：“现在这个计划正在有效地进行中。在我们新增的设备中，有三台是 3.5米至6米的天桥铣床，配有转速20000RPM的铣头，切削速度为 15米/分钟。还有两台是中型卧式加工中心，切削速度15米/分钟，主轴转速20000r/min。
    “如果能按计划完成的话，到今年年底，这个生产线流程就会像我们期望的那样又快又精准了。我们还期望能够提高海外竞争力，将模具运到海外销售。”