图1  参数化下模座结构

在汽车模具生产企业中，如何提高产品生产效率、缩短开发周期、提高模具技术水平和降低成本一直是模具企业面临的难题。采用多种生产管理的方式不失为现代模具企业提高效率、降低成本及打造精良的模具生产作业模式的有效途径。

目前，国内模具生产管理系统的操作过程大多由人工控制，很多企业（中小企业居多）还没有建立完善的管理系统，以致难以估计模具制造需要的时间及成本，难以发现因模具设计带来的品质问题，不能准确统计模具制造工序的实际成本及生产效率。另外，模具作业的管理不善，还会使企业浪费大量的时间及资源，并因而导致成本增加、生产延期等。究其原因，主要是由于企业的管理层在先进模具生产管理理念方面的认识比较浅薄，重视程度不够亦或当前的管理方法不当。

模具生产管理比较专业和复杂，除涉及到模具的设计开发、数控编程、加工、装配和试冲外，还涉及MRP运算和模具的使用优化。如何打造良好的模具生产作业模式，提高效率，降低成本，减少浪费？本文从汽车模具生产技术管理角度出发，对这些问题作以探讨。

提高从模具设计到加工的标准化程度

目前，在经济较发达的国家，模具工业从设计到制造已实现标准化、系列化，因此新产品可在较短时间内投放市场。而在我国，模具标准化工作起步晚、进展慢，再加上过去“大而全”、“小而全”和“自产自配”等陈旧观念的影响，要形成规模尚待时日。

模具设计标准化主要包含3个方面：首先，要建立一整套设计标准；其次，建立参数化模架库；第三，建立参数化标准件库。目前国内多数企业的设计标准比较乱，企业往往要按国标、行标和过去的好几个部标及某些企标生产，而且在出口项目中还要按德、日、美及瑞士等外国标准和某些国外著名企业的企标生产。因此，在国内整个模具行业建立统一的设计标准尚难以实现。

下面就参数化模架库做简单介绍：

在模具设计中，三维实体设计的工作量很大且十分繁杂，虽然各工序的内容不相同，但对于模具设计而言，仍能找到一些相同的特征，即便有差别且通过更改某个特征的大小或位置也能实现，CATIA参数化知识工程模块可以实现这一目的。

1．建立参数化驱动的模架库的思路

（1）用几个特征外部参数驱动模架中相关的实体特征。

（2）用一个主控文件作为驱动源，利用参数发布（Publication）建立主控文件与被驱动文件的纽带。

（3）为提高参数驱动的智能化，将标准件与模架也建立关联。

2．参数化模架建立的步骤

（1）建立主控文件。在主控文件中，各参数应尽可能包括设计模架用的各主要尺寸，但尽可能减少参数的数量，将一些相关的尺寸通过一个参数建立函数关系实现，这样会提高参数数量且更具可读性。

（2）建立参数化上、下模座。利用带关联粘贴将与设计上、下模座时所用到的主控文件中的所有参数复制到各自Part中，在三维建模时将各实体尺寸与这些参数建立关联，这样就可以实现如果更改主控文件中的参数值，即可更改下模座结构尺寸的目的。图1为参数化设计的下模座。

（3）建立和安装与上下模座相关联的标准件。建立与上下模座相关联的标准件，以实现在变化标准件系列与位置时，能自动对其相关结构做相应更改。在主控文件中已经建立了模架用标准件位置坐标，所以只要将标准件的坐标建立在此坐标系即可实现位置的关联。图2为参数化的共用模架。

图2  参数化共用模架

（4）建立带有标准件的参数模架。参数化模架库是三维模具设计的一个发展趋势，可以提高模具设计的标准化和专业化，对缩短模具设计周期有着重要意义。

模具制造标准化主要是为了推广标准件的应用覆盖面。在汽车模具的开发、制造过程中，采用模具标准件不仅可明显提高模具质量，而且能有效缩短模具的开发、制造周期。因为模具是单件、小批量生产，零件质量的重复性相对于大批量、专业化生产的标准件来说明显要低，容易影响模具的整体质量。据有关资料表明，在汽车模具的制造中，采用标准件可节约25%～45%的加工工时，使生产周期缩短30%～40%。目前，用于冲压模具的标准件主要有：模架及模架端头、导向装置、安装固定装置、起吊装置、限位装置、冲切装置、成翻装置、定位装置、压退料装置、气动装置、进出料装置、斜楔装置、弹性元件和紧固元件等。

我国模具标准件的开发与应用起步较晚，各企业有自己使用的标准，或沿用某国外标准等，加之宣传推广力度不够，因此，模具标准件推广使用相对落后，模具标准化程度远落后于国外发达国家。另外，由于标准件品种少、周期长及配套差，长期以来制约着标准件的使用覆盖率，与国际上近80%的覆盖率有一半的差距，从而严重影响了模具开发周期和维修周期。

模具生产中的并行工程

并行工程实际上就是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程的一种系统方法。汽车模具生产的并行工程主要体现在3个层次：

首先是与整车设计开发的并行，即在新车开发阶段就参与主要零件的可制造性分析，并在较短的时间内完成试制模和试制样件。这样一方面缩短了新车开发的试制周期，另一方面可以缩短模具开发的前期准备周期和冲压工艺设计周期。但是，要做到这一点，整车企业必须先建立完善的模具开发商合作网络，选定合适的企业开发合适的产品，这样，模具开发商的技术水平也能有针对性地快速提高。

其次，体现在模具开发过程的并行，即在模具的设计制造调试整个周期的各个环节，合理安排前后置逻辑关系，控制好各流程的周期和重要节点，并实施质量和成本监控，最终以最短的周期、最低的成本和预期的质量完成模具开发。图3所示为一个简单的模具开发制造流程。

图3  模具制造的一般过程

第三，体现在模具加工过程中的并行。如果中国的模具企业能够联合起来，分工协作，共享资源，既可以避免重复投资导致资源浪费，又可以以较快的速度实现技术水平的飞跃。

如果企业分工明确，就可以集中力量解决某一领域的问题，既能提高工作效率，又可降低产品开发难度。如果企业能够共享研发成果，就会减少巨额投资，而且研发速度也会有所提升。

并行工程在模具设计中可以缩短产品投放市场的时间，降低产品成本，提高产品质量，增强市场竞争能力。

协调生产组织方式和加工流程

模具制造企业是典型的单件生产制造企业，每套模具都要进行创造性的设计、数控编程、生产准备、机械加工、装配及试冲，增加了企业生产管理的复杂性和难度。各家模具制造企业根据各自的生产特点、规模大小和技术能力等差异，在具体的生产组织方式上各有特色，但在总体上，全过程实施并行工程、标准化设计与制造、精细化加工一次到位、专业化协作生产和粗精加工分开进行等生产组织方式都值得借鉴学习。

在整个生产组织实施过程中，模具生产工艺水平的高低及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过工艺规程来体现。因此，模具加工的工艺规程设计是一项重要的工作，它要求设计者必须具备丰富的生产实践经验和扎实的机械制造工艺基础理论知识。一般而言，一个完整的工艺规程包含：

1．生产准备工艺规程：即生产总体计划的制定、各流程之间的相互关系及周期、制造优先级的定义、资源配置和专业化协作内容划分等。

2．机械加工工艺规程：即具体制定用机械加工方法直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使之成为成品或半成品的过程。在这个过程中，特别要注意零件之间的相互关系，确定零件到总成的加工网络关系图，合理编排零件细分计划，并在加工过程中不断总结完善零件机械加工工艺规程。

3．装配工艺规程：即按规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的工艺过程。在这个过程中，同样需制定各种装配工艺规范。

4．调试工艺规程：即对模具冲压件从最初工序件到合格零件整个调试优化过程的控制。在这个过程需要不断积累相关调试经验，并将合理的调试工艺规程确定后，以文字和图表形式作为技术文件。

“一个流”生产中的标准化流水作业

“一个流”是一种精益生产模式，特别适合于流水线批量作业，它可以最大限度地缩短生产周期，减少在制品，缩减场地以及避免批量质量缺陷等。

对于模具制造行业，“一个流”的概念可以引申为一个工艺流，即在模具设计制造全过程，以工艺规程严格制定相关流程及操作方法，在材料准备、物流运送、质量控制、计划执行、资源配置和技术服务等各方面都围绕生产进行优化，减少瓶颈口，理顺串、并行生产关系和节奏，从而进一步缩短模具制造周期。

图4  管理系统功能

在工艺流的执行过程中，一些在生产中存在的浪费现象会逐步暴露出来。作为管理者，就必须采取措施，不断排除，使成本下降。与此同时，进一步优化工艺规程，为改进下一步生产不断积累经验。模具生产中的浪费现象包括：半成品积压、工艺流堵塞、供货拖拉、排除设备故障的时间长、信息交流不畅通以及工艺编制和执行力差等，上述的任何一个问题都会阻碍工艺流生产方式的顺利进行，因此，必须采取积极的态度解决这些问题，为实现工艺流生产方式创造条件。

模具生产管理系统应用

模具开发是一个复杂、多变的过程，特别是大型、精密、复杂和长寿命中高档覆盖件模具，传统的作坊式生产模式已远远不能胜任，即使一些企业在设备等硬件方面投入很大，但缺乏实用的生产管理系统，也会造成整体运行效率低下、模具制造周期延长的情况。

一般而言，在传统的生产管理模式下进行模具开发，主要存在以下不足：

1．模具制造工艺流程复杂（一个工作令包含上千道工步），人工调度效率低，机床安排不合理。

2．各工种无法有效地进行协作，实时动态管理无法实现。

3．资源准备计划（如程序、刀具和人员等）难以精细管理。

4．数据不能共享，存在重复性工作，有时容易在数据传递过程中出现人为错误。

5．在制造过程缺少完整的记录，不利于查找问题原因，也不利于经验总结。

6．对制造各节点尚不能有效地全程控制，特别是对各节点变化带来的连锁反应和关联问题不能全面掌控，不利于有效控制进度。

为了对模具的整个生命周期进行有效管理，企业可采用模具生产管理系统，该系统一般包括基础信息管理系统、工艺信息管理系统、图文数据管理系统和计划调度管理系统，各模块间的运作关系见图4。

企业通过各个工作环节信息的及时录入，实现状态实时跟踪查询，管理层通过系统能实时查询到模具生产过程，从而更准确地掌握模具生产进度，为缩短加工周期、保证用户的模具按时交付使用起到关键性的作用。此外，管理系统能帮助企业管理产品设计制造过程中的图档和文档、业务和经验以及即时交流和沟通的数据，实现部门内和部门间各种数据的共享与协同、流程管理的协同以及不同类型数据管理的协同，保证企业知识管理的全面性、有效性和及时性。

CAD/CAM软件的应用优化模具设计/制造流程

CAD/CAM技术发展至今已较为完善。实践表明，它可以很好地解决各种复杂形状模具的造型及数控加工编程问题，获得良好的精度及尺寸协调性，显著缩短产品设计生产周期，在复杂型面模具的设计及数控加工中得到广泛应用。

三维实体设计应用于模具开发全过程，不但使设计方法发生了改变，而且使生产全流程也发生了巨大变化。

当前，业内应该重视和发展的技术因企业不同而不同，但总结起来无外乎是冲压工艺、结构设计和制造技术这3个方面，其所对应的就是CAD/CAM/CAE技术的提高。在汽车模具制造行业，计算机应用技术和数控加工技术正越来越显示出其核心技术的作用。