1、丰 田 汽 车 模 具 制 造 技 术天 津 汽 车 模 具 有 限 公 司 于 98 年 与 日 本 丰 田 公 司 签 定 了 技 术合 作 协 议 ， 根 据 协 议 天 津 方 在 98、 99 年 派 遣 技 术 骨 干 到 丰田 公 司 ， 进 行 共 28 个 人 月 的 专 业 对 口 培 训 ， 同 时 丰 田 公 司 也将 派 遣 40 个 人 月 的 专 家 到 天 津 公 司 现 场 进 行 技 术 指 导 ， 并 向天 津 方 提 供 有 关 的 技 术 资 料 转 让 ， 在 此 期 间 双 方 还 将 就 合 作 生产 模 具 等 项 内 容 做 更 多 的 技
2、术 合 作 。 双 方 合 作 的 目 标 是 ， 在 两 、三 年 内 将 天 津 汽 车 模 具 有 限 公 司 的 汽 车 模 具 制 造 技 术 达 到 ， 能够 满 足 国 内 轿 车 内 外 覆 盖 件 模 具 所 需 要 的 水 平 。丰 田 汽 车 公 司 的 模 具 设 计 与 制 造 技 术 是 世 界 一 流 水 平 ， 它 的 管理 和 技 术 有 许 多 独 到 之 处 。 利 用 合 作 的 机 会 ， 本 文 作 者 于98 年 先 后 两 次 共 一 个 半 月 的 时 间 ， 在 丰 田 公 司 的 元 町 工 场 现 场进 行 培 训 、 实 际 考 察 和
3、 较 为 深 入 的 学 习 ， 掌 握 了 大 量 第 一 手 材料 .在 本 文 中 仅 就 丰 田 模 具 生 产 制 造 技 术 作 初 步 的 探 讨 。 这 些 内容 对 急 待 改 进 生 产 方 式 、 推 进 科 学 管 理 和 提 高 制 造 技 术 水 平 的国 内 汽 车 模 具 同 行 ， 可 能 会 有 一 些 借 鉴 和 启 发 。一 丰 田 模 具 设 计 与 制 造 部 门 概 况丰 田 汽 车 公 司 中 与 冲 压 模 具 设 计 制 造 有 关 的 部 门 主 要 有 两 个 ，其 中 负 责 模 具 设 计 的 是 第 八 生 产 技 术 部 ， 负
4、责 模 具 制 造 的 是 st部 （ st 为 冲 模 的 英 文 缩 写 ） 。 它 们 都 直 属 于 总 公 司 ， 生 产 技 术1-8 部 属 于 生 产 准 备 部 门 ， 冲 模 部 （ st 部 ） 属 于 工 机 制 造 部门 。1 第 8 生 产 技 术 部其 主 要 职 责 是 模 具 设 计 和 冲 压 设 备 准 备 ， 加 上 它 所 属 的 计 划 、生 产 准 备 、 部 属 等 科 室 共 有 将 近 350 人 。其 中 与 模 具 设 计 有 关 的 技 术 室 有 三 个 ， 它 们 是 由 从 事 的 产 品 件类 型 来 划 分 的 ：部 门 职
5、责 人 员一 室 车 身 周 边 件 模 具 设 计 （ 车 门 、 机 盖 、 后 行 李 厢 盖 ） 约 70 人二 室 主 车 身 件 模 具 设 计（ 侧 围 、 翼 子 板 、 顶 盖 等 ） 约 75 人三 室 底 板 、 梁 架 件 模 具 设 计 （ 地 板 、 发 动 机 舱 等 ） 约 30 人每 个 室 又 分 为 冲 压 工 艺 与 模 具 结 构 设 计 两 个 组 。专 业 化 分 工 是 丰 田 模 具 设 计 部 门 工 作 的 特 点a 模 具 设 计 内 容 细 分丰 田 把 模 具 设 计 分 成 三 个 工 序 ： 工 序 设 计 、 模 面 设 计 和
6、 结 构 设计 ， 分 工 明 确 ， 分 别 由 专 门 人 员 负 责 。 工 序 设 计 主 要 完 成 工 序草 图 、 dl 图 设 计 、 作 详 细 的 模 具 设 计 任 务 书 、 模 面 构 想 等 ， 模具 设 计 的 主 要 创 造 性 劳 动 都 在 这 一 步 靠 人 脑 完 成 。 模 面 设 计 几乎 是 单 纯 的 曲 面 造 型 ， 结 构 设 计 的 重 点 在 于 模 具 结 构 的 具 体 实现 。b 人 员 专 业 化 分 工 细 微各 个 室 只 负 责 一 类 产 品 件 ， 每 个 人 在 一 定 时 间 内 负 责 同 一 个 件 ，甚 至
7、是 同 一 类 模 具 。 由 于 丰 田 每 年 开 发 的 新 车 可 达 十 种 ， 这 就是 说 ， 可 能 有 的 人 在 一 年 内 画 十 套 非 常 相 似 的 前 车 门 外 板 拉 延模 ， 其 专 业 化 程 度 可 想 而 知 。c. 模 具 的 社 会 大 分 工日 本 的 模 具 制 造 专 业 性 分 工 很 强 ， 丰 田 虽 然 自 己 的 模 具 制 造 能力 很 强 ， 但 它 并 不 是 什 么 模 都 干 。 比 如 ， 整 车 所 有 件 的 冲 压 工艺 和 模 具 的 整 车 协 调 ， 他 自 己 都 负 责 ， 但 模 具 设 计 和 制 造
8、 他 只干 车 身 内 外 覆 盖 件 ， 地 板 和 梁 架 件 全 部 到 定 点 厂 家 外 协 。 不 但丰 田 如 此 ， 国 外 的 大 汽 车 公 司 所 属 模 具 厂 无 不 如 此 ， 比 如 日 本大 发 公 司 模 具 厂 ， 甚 至 只 做 侧 围 、 翼 子 板 、 顶 盖 等 有 限 的 几 种外 覆 盖 件 。 这 可 以 看 作 是 一 种 发 展 趋 势 ， 在 韩 国 、 台 湾 甚 至 是专 业 模 具 厂 家 也 是 向 只 做 几 种 件 的 更 专 业 方 向 发 展 。2 模 具 制 造 部 （ st 部 ）丰 田 st 部 负 责 模 具 制
9、造 和 新 车 整 车 模 具 的 协 调 ， 并 一 直 到 大 批量 生 产 之 前 的 冲 压 生 产 准 备 。st 部 构 成 ：科 室 责 任 人 员技 术 室 生 产 技 术 开 发 、 生 产 计 划 、 89 人生 产 准 备 、 设 备 计 划 nc 课 nc 编 程 、 检 查 175 人实 型 课 验 具 、 实 型 制 造 142 人机 械 课 机 械 加 工 173 人钳 工 课 钳 工 、 装 配 237 人调 试 课 试 模 、 调 试 204 人总 共 1020 人主 要 数 控 加 工 设 备 ：构 造 面 加 工 数 控 铣 床 39 台型 面 加 工 高
10、 速 、 五 轴 五 面 铣 15 台新 型 一 体 化 加 工 设 备 6 台其 他 小 件 加 工 设 备 31 台-总 计 92 台从 人 员 和 生 产 能 力 上 看 ， st 部 都 算 得 上 是 世 界 上 最 大 的 汽 车模 具 厂 之 一 。3 丰 田 的 模 具 设 计 和 制 造 能 力模 具 设 计 与 制 造 能 力 ： 每 年 大 约 可 开 发 10 个 轿 车 整 车 模 具 ；模 具 产 量 （ 标 准 套 ） 约 2000 套 /年内 制 率 60%（ 外 协 40%）主 要 产 品 中 ： 模 具 占 80%验 具 占 7%其 他 占 13%全 年 完
11、 成 模 具 制 造 成 本 预 算 近 200 亿 日 元人 均 模 具 产 量 2 标 准 套 /人 。 年模 具 制 造 成 本 （ 不 含 设 计 ） 约 600 万 日 元 /套工 时 成 本 （ 平 均 ） 约 1 万 日 元 /小 时整 车 模 具 设 计 制 造 周 期 12 个 月（ 由 车 身 设 计 完 成 至 新 车 批 量 生 产 ）其 中 包 括 整 车 全 部 模 具 设 计 周 期 5 个 月制 造 周 期 5 个 月调 试 周 期 6 个 月由 此 可 见 ， 丰 田 一 年 的 轿 车 生 产 能 力 大 约 500 万 辆 （ 日 本 国内 部 分 约 占
12、 50%） ， 是 中 国 大 陆 轿 车 产 量 的 十 倍 ， 而 模 具 设计 制 造 能 力 也 超 过 我 们 全 国 汽 车 模 具 生 产 能 力 的 数 倍 。 丰 田 的整 车 模 具 制 造 周 期 ， 远 远 短 于 我 们 的 一 般 单 套 模 具 制 造 周 期 ，它 的 标 准 单 套 模 具 制 造 周 期 为 三 至 四 个 月 ， 在 我 们 看 来 还 是 一个 梦 想 。 我 们 的 模 具 质 量 水 平 与 丰 田 相 比 相 差 更 远 。4 丰 田 一 般 模 具 制 造 周 期丰 田 把 模 具 的 制 造 计 划 标 准 化 ， 根 据 模
13、具 的 复 杂 程 度 可 分 为 短周 期 、 标 准 周 期 和 长 周 期 三 种 。现 以 单 套 模 具 的 设 计 制 造 周 期 （ 拉 延 模 ， 标 准 周 期 ） 为 例 ：冲 压 工 艺模 具 设 计模 面 设 计nc 编 程实 型 制 作铸 造机 加 工钳 工 装 配20 天 -20 天 -8 天 -15 天 -7 天 -12 天 -9 天 -7 天 -单 套 拉 延 模 总 周 期 62 天 其 中 制 造 周 期 52 天 以 上 周 期 包 括 模 具 的 设 计 、 制 造 直 至 模 具 初 次 试 模 完 成 为 止 。如 果 再 考 虑 产 品 件 各 序
14、 模 具 的 总 周 期 ， 单 个 制 件 各 序 模 具 的 总周 期 ， 要 在 拉 延 模 的 基 础 上 再 加 22 天 （ 包 括 模 具 调 试 ， 但 不包 括 整 车 调 试 ） ， 总 共 84 天 。以 上 天 数 均 为 工 作 日 （ 节 假 日 除 外 ） ， 换 算 为 日 历 日 大 约 为 20天 等 于 一 个 月 ， 也 就 是 单 套 模 具 制 造 周 期 三 至 四 个 月 。丰 田 的 模 具 制 造 也 是 按 照 准 时 化 生 产 方 式 进 行 的 ， 全 部 倒 排 计划 ， 计 划 到 每 一 个 工 作 日 ， 不 提 前 投 产
15、， 避 免 增 加 在 产 模 具 。我 们 的 倒 排 计 划 往 往 是 为 赶 工 期 ， 人 为 的 压 缩 工 期 。 而 丰 田 的倒 排 计 划 ， 是 为 了 在 必 要 的 时 候 生 产 出 必 要 的 产 品 ， 避 免 提 前投 产 造 成 生 产 过 剩 的 浪 费 。二 丰 田 模 具 制 造 技 术近 十 年 来 本 人 曾 在 日 本 多 家 模 具 制 造 厂 进 行 过 较 为 深 入 的 学 习和 考 察 ， 先 后 累 计 时 间 达 6 个 多 月 。 对 比 以 后 发 现 ， 丰 田 的模 具 技 术 在 日 本 的 模 具 厂 家 中 也 是 十
16、 分 突 出 的 ， 无 论 是 能 力 、效 率 及 技 术 都 不 愧 为 世 界 一 流 水 平 。 通 过 对 丰 田 的 了 解 我 们 可以 看 到 ， 世 界 汽 车 模 具 制 造 技 术 正 在 向 这 些 方 向 发 展 ： 计 算 机前 的 操 作 逐 步 代 替 现 场 操 作 ， 以 高 精 度 加 工 代 替 人 的 手 工 劳 动 ，模 具 的 设 计 、 制 造 高 度 标 准 化 ， 单 件 生 产 方 式 向 流 水 线 式 生 产方 式 发 展 等 等 。 结 合 我 们 国 内 的 模 具 制 造 情 况 ， 丰 田 在 以 下 一些 地 方 与 我 们
17、 有 很 大 的 不 同 ， 值 得 我 们 很 好 的 借 鉴 。1 冲 压 工 艺 设 计a 精 细 模 面 设 计我 们 常 说 的 模 具 设 计 实 际 上 分 为 三 个 部 分 ： 冲 压 工 艺 设 计 、 模面 设 计 和 结 构 设 计 。 这 三 种 设 计 的 内 容 和 侧 重 点 是 完 全 不 同 的 ，丰 田 的 工 作 流 程 为 先 有 冲 压 工 艺 设 计 然 后 指 导 模 面 设 计 和 模 具结 构 设 计 ， 分 别 由 不 同 的 人 来 做 ， 专 业 分 工 很 明 确 。 传 统 的 冲压 工 艺 设 计 采 用 工 序 图 或 是 dl
18、 图 ， 它 的 模 面 设 计 是 非 常 粗 略的 ， 以 这 样 的 图 纸 指 导 下 的 工 艺 造 型 ， 必 须 在 后 序 靠 人 工 修 整 、制 造 工 艺 祢 补 ， 造 成 模 具 制 造 的 人 工 钳 修 量 很 大 、 周 期 延 长 。丰 田 在 设 计 阶 段 通 过 计 算 机 的 曲 面 造 型 ， 完 成 模 面 的 精 细 设 计 。比 如 ： 针 对 进 料 量 不 同 设 计 各 种 拉 延 筋 ， 同 一 套 模 不 同 部 位 的拉 延 筋 截 面 不 同 ， 防 回 弹 、 过 拉 延 处 理 ， 最 小 压 料 面 设 计 ， 凸凹 模 不
19、 等 间 隙 设 计 等 等 。 精 细 模 面 设 计 的 结 果 ， 可 以 极 大 的 减少 型 面 加 工 ， 减 少 钳 修 ， 减 少 试 模 工 时 ， 它 的 作 用 非 同 小 可 。对 比 之 下 ， 国 内 的 模 具 设 计 还 停 留 在 结 构 设 计 阶 段 ， 模 面 设 计没 有 受 到 很 好 的 重 视 ， 模 面 实 际 上 是 靠 后 天 完 成 ， 模 具 设 计 的落 后 造 成 了 制 造 的 落 后 ， 也 就 毫 不 奇 怪 了 。b 板 料 成 型 分 析 技 术 应 用 情 况丰 田 公 司 从 5-6 年 前 ， 开 始 应 用 有 限
20、 元 法 做 计 算 机 模 拟 板 料 成型 分 析 ， 主 要 应 用 的 解 算 软 件 为 美 国 的 dyna3d， 他 们 经 过了 近 三 年 的 努 力 才 达 到 实 用 水 平 。 目 前 ， 丰 田 建 立 了 一 个 整 车身 各 种 典 型 件 的 分 析 结 果 库 。 对 一 个 新 车 型 的 件 ， 如 果 成 型 性没 有 太 大 的 变 化 ， 只 是 参 考 原 工 艺 不 做 分 析 ， 只 有 特 殊 的 新 造型 才 做 板 料 成 型 分 析 。 丰 田 的 新 车 要 做 样 车 ， 对 造 型 特 殊 的 件除 了 做 板 料 成 型 分 析
21、 外 一 般 还 要 做 简 易 模 进 行 验 证 。 因 此 ， 丰田 人 认 为 目 前 板 料 成 型 分 析 还 不 是 一 件 必 需 的 、 简 单 的 事 ， 无论 是 周 期 还 是 成 本 都 有 很 大 代 价 。本 人 认 为 ， 丰 田 的 车 型 开 发 量 很 大 ， 车 型 之 间 变 化 不 大 、 类 似件 很 多 ， 又 积 累 了 丰 富 的 人 的 经 验 ， 板 料 成 型 分 析 确 实 用 武 之地 不 多 ， 建 立 一 个 分 析 结 果 库 是 一 个 好 方 法 （ 日 本 富 士 模 具 公司 也 是 这 么 做 的 ） 。 反 观 国
22、 内 现 状 ， 一 方 面 模 具 厂 专 业 分 工 很低 ， 各 种 件 都 会 遇 到 ， 难 有 现 成 经 验 ， 似 乎 更 需 要 板 料 成 型 技术 。 另 一 方 面 ， 技 术 水 平 低 支 持 环 境 差 （ 如 ： 板 料 参 数 、 摩 擦系 数 等 难 掌 握 ） ， 模 具 厂 应 用 起 来 ， 要 达 到 实 用 （ 不 讲 效 果 、不 计 代 价 的 研 究 不 算 ） 也 是 非 常 困 难 的 。 即 使 是 成 立 专 业 分 析公 司 ， 考 虑 用 户 数 量 、 周 期 、 价 格 等 因 素 ， 恐 怕 也 曲 高 和 寡 。目 前 ，
23、 这 项 技 术 在 国 内 的 实 际 应 用 效 果 还 难 有 定 论 。c 模 面 设 计 经 验 积 累 机 制丰 田 的 设 计 部 门 除 手 工 勾 画 草 图 以 外 ， 设 计 已 全 部 计 算 机 化 ，一 般 设 计 人 员 除 一 台 工 作 站 外 还 有 一 台 笔 记 本 电 脑 。 但 ， 真 正创 造 性 的 设 计 还 是 靠 人 脑 ， 特 别 是 靠 人 的 经 验 积 累 。 丰 田 特 别强 调 经 验 积 累 机 制 ： 只 有 集 体 的 经 验 不 能 有 只 属 于 个 人 的 经 验 ，比 如 ： 资 料 的 统 一 管 理 ， 草 图
24、 设 计 的 小 组 讨 论 ， 图 纸 的 多 部 门集 体 审 核 ， 设 计 标 准 、 规 范 的 经 常 性 增 改 等 等 。 经 验 积 累 机 制是 丰 田 能 够 不 断 提 高 模 面 精 细 设 计 的 主 要 手 段 。 比 如 ： 模 具 加工 完 成 之 后 ， 一 般 模 具 型 面 不 用 研 合 ， 刃 口 不 必 对 间 隙 ， 钳 工只 负 责 安 装 ， 在 初 次 试 模 时 也 不 能 随 便 修 调 模 具 ， 调 试 模 具 有模 面 设 计 人 员 在 场 ， 初 次 试 模 缺 陷 需 要 记 录 下 来 。 最 后 的 休 整结 果 ， 象
25、 拉 延 筋 、 拉 延 圆 角 变 动 、 对 称 件 的 不 对 称 现 象 等 ， 还要 进 行 现 场 测 量 。 这 些 资 料 的 积 累 、 整 理 、 分 析 、 存 档 ， 都 是模 面 设 计 的 经 验 积 累 ， 并 随 时 加 入 到 下 一 次 的 设 计 中 去 。丰 田 的 模 具 设 计 和 调 试 过 程 ， 真 正 做 到 了 是 一 个 闭 环 制 造 系 统 ，借 助 于 这 种 自 我 完 善 的 经 验 积 累 机 制 ， 模 具 的 设 计 越 来 越 精 细 ，越 来 越 准 确 。1. d 间 隙 图 设 计在 丰 田 ， 模 面 设 计 实
26、 际 上 是 由 曲 面 造 型 和 nc 编 程 两 部 分 共同 完 成 的 ， 为 了 传 达 和 描 述 模 面 设 计 思 想 ， 就 产 生 了 除 dl图 、 模 具 图 之 外 的 第 三 种 图 -间 隙 图 也 叫 质 量 保 证 图 。间 隙 图 本 人 在 以 前 还 没 有 见 识 过 ， 这 可 能 是 丰 田 的 一 种 创 造 。模 具 的 设 计 不 是 单 纯 为 了 设 计 出 一 种 机 器 ， 能 够 完 成 它 一 定 的动 作 就 完 了 （ 这 只 能 叫 作 结 构 设 计 ） ， 模 具 设 计 的 最 终 目 的 是为 了 保 证 它 所
27、压 出 的 产 品 件 是 合 格 的 高 质 量 的 ， 间 隙 图 就 是 这样 一 种 专 为 保 证 产 品 件 质 量 的 图 。 质 量 保 证 图 中 ， 主 要 包 括 这样 几 项 内 容 ： 模 具 实 际 符 型 面 区 域 、 各 个 符 型 区 域 的 间 隙 值 、工 艺 要 求 的 模 面 变 化 情 况 、 拉 延 圆 角 的 变 化 、 各 种 模 面 的 挖 空等 等 。 凡 是 无 法 通 过 曲 面 造 型 实 现 的 模 面 设 计 ， 都 通 过 间 隙 图的 传 达 ， 依 靠 nc 编 程 的 设 计 来 实 现 ， 在 这 里 nc 编 程 也
28、 不 再是 单 纯 的 实 现 模 具 结 构 的 加 工 ， 它 实 际 上 也 参 与 到 模 面 设 计 中来 了 。 因 此 ， 间 隙 图 的 应 用 也 是 精 细 模 面 设 计 的 一 种 必 然 。2. e 大 规 模 生 产 对 模 具 的 影 响丰 田 的 生 产 规 模 是 世 界 一 流 的 ， 它 在 模 具 设 计 如 何 适 应 大 规 模生 产 的 要 求 方 面 具 有 丰 富 的 经 验 。提 高 材 料 利 用 率 ： 对 于 大 批 量 汽 车 生 产 来 说 ， 提 高 板 料 的 利 用率 是 模 具 设 计 的 第 一 大 事 。 只 要 把 材
29、 料 利 用 率 提 高 几 个 百 分 点 ，模 具 的 成 本 就 可 乎 略 不 计 了 。 如 果 一 套 模 具 40 万 人 民 币 ，只 相 当 于 100 吨 钢 板 的 价 格 ， 以 寿 命 50 万 件 计 算 ， 平 均 每件 节 约 0。 2kg 钢 板 ， 就 足 可 节 约 出 这 套 模 具 费 用 了 。减 少 冲 压 工 序 ： 模 具 设 计 的 趋 势 是 ， 零 件 的 合 并 ， 左 右 对 称 件合 模 ， 前 后 顺 序 件 合 模 等 等 ， 原 来 几 个 件 合 成 一 个 件 ， 不 同 的件 合 在 一 套 模 ， 模 具 越 来 越
30、大 ， 单 件 工 序 大 大 减 少 ， 整 车 模 具数 量 越 来 越 少 ， 这 对 降 低 冲 压 的 成 本 起 关 键 作 用 。 例 如 ： 丰 田把 整 车 制 件 的 模 具 系 数 ， 由 过 去 的 3 点 几 降 到 2 左 右 。冲 压 自 动 化 ： 为 适 应 冲 压 线 完 全 自 动 化 ， 模 具 必 须 考 虑 机 械 手上 下 料 ， 废 料 的 自 动 排 出 ， 气 动 、 自 动 和 传 感 装 置 普 遍 采 用 等等 。模 具 的 快 速 装 换 ： 冲 压 线 的 换 模 时 间 ， 也 成 为 一 个 模 具 设 计 必须 考 虑 的 问
31、 题 。 如 ： 拉 延 模 完 全 以 单 动 代 替 双 动 ， 模 具 自 动 卡紧 ， 换 模 不 换 气 顶 杆 等 等 。2 模 具 结 构 的 设 计 和 加 工设 计 有 两 种 目 的 ： 一 个 是 面 向 设 计 本 身 ， 一 个 是 面 向 制 造 。 设计 者 在 画 图 过 程 中 逐 步 完 善 自 己 的 设 计 思 路 ， 图 画 完 了 ， 自 己也 清 楚 了 ， 因 此 图 纸 首 先 要 设 计 者 自 己 看 得 方 便 ， 并 使 设 计 的工 作 效 率 高 。 另 一 方 面 ， 设 计 要 面 向 制 造 ， 以 提 高 生 产 效 率 为
32、最 终 目 的 。我 们 应 当 认 识 到 不 同 的 生 产 工 艺 流 程 决 定 了 图 纸 的 表 达 形 式 。传 统 的 模 具 总 装 图 加 零 件 图 的 形 式 ， 适 应 的 是 非 框 架 结 构 的 模具 生 产 。 采 用 大 型 数 控 铣 加 工 以 后 ， 模 具 总 成 图 成 为 更 好 的 形式 。 在 全 面 应 用 cad 设 计 之 后 ， 如 果 生 产 方 式 没 变 ， 那 么 二 维设 计 和 总 图 设 计 也 不 会 变 ， 只 是 把 图 板 换 成 了 屏 幕 和 键 盘 。 我公 司 在 97 年 曾 一 度 改 二 维 设 计
33、 为 三 维 实 体 设 计 ， 然 而 效 果 并不 好 ， 设 计 效 率 降 低 、 生 产 上 也 没 有 得 多 少 实 惠 。丰 田 在 cad 三 维 实 体 设 计 与 制 造 紧 密 相 配 合 方 面 为 我 们 提 供 了比 较 成 功 的 经 验 。3. a 实 体 设 计丰 田 的 模 具 设 计 已 全 部 采 用 三 维 实 体 设 计 ， 应 用 的 软 件 为enginner。模 面 设 计 与 结 构 设 计 的 分 开 ： 丰 田 把 模 具 结 构 设 计 与 模 面 设 计完 全 分 开 的 ， 前 者 是 实 体 设 计 ， 后 者 仍 然 是 曲
34、面 设 计 。 在 结 构设 计 中 模 面 部 分 只 是 示 意 性 的 ， 可 用 于 实 型 加 工 ， 不 能 用 于 模具 加 工 。 这 种 分 工 大 大 简 化 了 模 具 实 体 设 计 ， 这 种 简 化 对 三 维实 体 设 计 的 成 败 很 重 要 。取 消 二 维 图 纸 ： 尺 寸 标 注 大 约 占 绘 图 工 作 量 的 40%， 丰 田不 绘 制 传 统 意 义 上 的 二 维 图 纸 ， 也 就 完 全 省 去 了 这 一 部 分 的 工作 量 。 取 而 代 之 的 是 根 据 各 工 序 需 要 ， 给 出 必 须 的 三 维 立 体 简图 ， 和
35、标 注 必 要 尺 寸 的 平 面 简 图 。 如 果 从 三 维 设 计 出 发 ， 最 终得 二 维 图 的 结 果 ， 那 把 一 个 三 维 实 体 转 变 成 符 合 人 看 图 习 惯 的二 维 图 ， 将 是 非 常 费 时 、 费 事 的 ， 设 计 出 的 实 体 变 得 毫 无 价 值 ，这 显 然 违 背 了 实 体 设 计 的 初 衷 ， 丰 田 的 成 功 之 处 就 是 没 有 这 么做 。搭 积 木 和 编 辑 式 设 计 ： 三 维 实 体 设 计 采 用 搭 积 木 式 设 计 ， 依 靠三 维 标 准 件 和 典 型 结 构 库 ， 使 模 具 结 构 极
36、大 的 标 准 化 ， 变 二 维绘 图 构 思 为 三 维 立 体 布 置 。 同 时 大 量 借 用 已 有 的 相 似 模 具 结 构 ，经 过 简 单 编 辑 、 修 改 ， 完 成 新 模 设 计 。 这 对 设 计 者 来 说 ， 是 观念 上 的 一 场 革 命 ， 如 果 还 墨 守 成 规 ， 先 画 平 面 图 再 生 成 立 体 型 ，那 三 维 设 计 的 优 势 就 成 了 负 担 ， 效 率 太 低 了 。干 涉 检 查 ： 在 二 维 设 计 中 ， 往 往 设 计 者 并 没 有 真 正 的 建 立 起 三维 的 模 具 形 象 ， 对 复 杂 的 空 间 问
37、题 只 能 靠 断 面 图 ， 一 旦 经 验 不足 ， 考 虑 不 周 ， 空 间 干 涉 就 再 所 难 免 。 三 维 实 体 设 计 最 直 接 的好 处 ， 就 是 非 常 直 观 方 便 的 干 涉 检 查 ， 甚 至 可 以 作 运 动 干 涉 分析 。 以 往 二 维 图 设 计 时 的 一 个 老 大 难 问 题 ， 在 实 体 设 计 面 前 迎刃 而 解 。实 体 设 计 中 的 删 繁 就 简 ： 实 体 设 计 直 接 面 向 制 造 ， 它 所 设 计 的繁 简 因 加 工 需 要 而 定 ， 完 全 不 必 考 虑 人 的 看 图 习 惯 。 比 如 ： 铸件 的
38、 倒 角 ， 在 加 工 中 凹 角 靠 刀 具 完 成 ， 凸 角 靠 人 工 修 整 ， 所 以 ，设 计 中 就 不 必 做 了 ； 又 如 ： 标 准 件 ， 完 全 是 采 购 件 ， 在 设 计 中也 可 以 变 成 示 意 性 的 简 单 几 何 体 等 等 。 还 有 许 多 设 计 工 作 ， 实际 上 是 靠 后 序 的 工 艺 规 范 完 成 的 ， 如 螺 钉 孔 位 置 ， 镶 块 形 状 等 。因 加 工 需 要 而 设 计 是 最 经 济 的 设 计 。半 自 动 设 计 ： 丰 田 在 实 体 设 计 的 基 础 上 ， 对 拉 延 模 等 一 些 结 构典 型
39、 而 标 准 化 比 较 高 的 模 具 ， 已 经 开 发 出 具 有 一 定 功 能 的 辅 助程 序 ， 做 到 半 自 动 设 计 。 比 如 ： 拉 延 模 结 构 设 计 一 般 都 交 给 ，新 手 、 女 职 员 来 完 成 ， 设 计 一 套 模 全 部 工 作 也 用 不 了 一 周 时 间 。b 实 型 数 控 加 工实 体 设 计 的 第 一 个 用 途 ， 就 是 铸 件 泡 沫 实 型 完 全 采 用 数 控 加 工 。丰 田 的 实 型 模 是 用 一 整 块 矩 形 泡 沫 数 控 加 工 出 来 的 。 实 型 的 数控 化 加 工 生 产 ， 就 是 通 过
40、 对 实 体 模 型 的 工 艺 编 辑 （ 如 ： 加 工 面贴 加 工 余 量 ， 模 型 分 层 编 辑 等 ） ， 再 经 过 数 控 编 程 ， 泡 沫 毛 坯下 料 ， 数 控 加 工 ， 人 工 粘 接 和 修 整 等 几 道 工 序 完 成 的 。 在 丰 田 ，实 型 的 生 产 员 工 ， 已 完 全 从 手 工 制 作 转 变 到 大 量 的 数 控 编 程 上来 了 ， 现 场 的 简 单 人 工 粘 接 和 修 整 工 作 ， 由 临 时 工 所 充 当 。 实型 的 数 控 化 生 产 直 接 得 利 于 实 体 设 计 ， 而 又 提 高 了 铸 件 的 精 度
41、，为 后 序 的 精 细 加 工 带 来 极 大 的 优 势 。c 构 造 面 数 控 加 工模 具 构 造 面 就 是 模 具 型 面 以 外 的 机 加 工 面 ， 如 ： 导 向 面 、 镶 块安 装 面 、 螺 钉 孔 、 其 他 需 加 工 面 等 等 。 这 些 在 丰 田 也 都 是 靠 编程 ， 数 控 加 工 出 来 的 。 实 体 设 计 为 模 具 的 构 造 面 数 控 编 程 加 工带 来 了 可 能 。 构 造 面 加 工 编 程 化 ， 可 以 大 大 提 高 机 加 工 效 率 ，减 少 现 场 的 人 为 操 作 失 误 ， 提 高 加 工 的 自 动 化 程
42、 度 。 当 然 要 做到 这 一 点 ， 除 实 体 设 计 之 外 ， 还 要 作 许 多 工 作 ， 如 ： 自 动 对 刀 、刀 具 管 理 、 加 工 参 数 、 编 程 经 验 等 等 ， 这 方 面 我 们 与 丰 田 的 差距 就 更 大 ， 没 有 这 些 基 础 ， 构 造 面 的 编 程 加 工 是 不 可 能 的 。丰 田 通 过 实 体 设 计 真 正 做 到 在 模 具 结 构 上 的 cad/cam 一 体化 ， 也 只 有 一 体 化 ， 取 消 绘 制 二 维 图 的 束 缚 ， 实 体 设 计 才 显 示出 的 它 的 价 值 ， 两 者 应 该 同 步 发
43、 展 相 宜 得 彰 ， 这 就 是 丰 田 为 我们 提 供 的 经 验 。3 高 精 度 加 工模 面 的 加 工 是 模 具 加 工 的 重 点 ， 丰 田 在 近 年 来 大 力 发 展 高 精 度模 面 加 工 技 术 ， 取 得 了 让 人 耳 目 一 新 的 成 果 。4. a 型 面 的 高 精 度 加 工型 面 高 精 度 加 工 主 要 体 现 在 这 样 几 个 方 面 ： 提 高 模 面 加 工 精 度 、提 高 加 工 到 位 程 度 、 实 现 模 面 的 精 细 设 计 。 高 精 度 加 工 除 机 床精 度 和 刀 具 的 管 理 外 ， 主 要 是 靠 编
44、程 技 术 的 改 进 来 实 现 的 。加 工 方 法 包 括 等 高 线 加 工 、 最 大 长 度 顺 向 走 刀 加 工 ， 精 加 工 走刀 移 行 密 度 达 到 0。 3mm， 同 时 改 垂 直 刀 为 30 度 角 的 高 速加 工 等 等 方 法 ， 以 提 高 加 工 精 度 。同 时 在 凹 角 清 根 、 凸 圆 角 加 工 到 位 、 控 制 模 具 配 合 的 不 等 距 间隙 、 最 大 可 能 的 缩 小 符 型 面 方 面 都 要 加 工 到 位 ， 以 实 现 模 面 的精 细 加 工 。5. b 二 维 刃 口 的 高 精 度 加 工 丰 田 的 二 维
45、 刃 口 镶 块 加 工 ， 采 用 在 专 用 的 镶 块 加 工 流 水 线 上 ，单 块 加 工 成 活 ， 加 工 精 度 可 以 达 到 按 销 定 位 装 配 ， 合 模 无 须 对间 隙 的 程 度 。 当 二 维 刃 口 整 体 加 工 时 ， 也 采 用 在 线 测 量 的 方 法来 保 证 凸 凹 模 的 合 模 间 隙 ， 二 维 刃 口 的 高 精 度 最 大 的 好 处 是 能保 证 制 件 的 修 边 毛 刺 得 到 很 好 的 控 制 。6. c 高 精 度 加 工 的 效 果丰 田 通 过 高 精 度 加 工 ， 使 模 具 精 度 达 到 了 模 面 的 少
46、钳 工 、 无 钳工 化 的 目 标 。 丰 田 的 标 准 计 划 中 ， 由 机 加 工 完 成 之 后 到 第 一 次试 模 之 间 ， 只 有 七 个 钳 工 工 作 日 ， 它 基 本 是 钳 工 装 配 时 间 ， 而没 有 钳 工 修 磨 工 时 。 在 丰 田 ， 模 具 一 经 加 工 完 成 ， 基 本 上 不 用修 圆 角 、 不 用 开 间 隙 、 不 用 修 清 根 ， 不 对 刃 口 ， 不 研 合 ， 甚 至拉 延 模 的 型 面 都 不 用 去 刀 痕 、 不 推 磨 ， 唯 一 的 钳 修 就 是 用 油 石推 磨 拉 延 凸 圆 角 和 压 料 拉 延 面
47、。 而 且 第 一 次 试 模 ， 无 须 修 模 的试 压 制 件 合 格 率 都 达 到 80%以 上 。 如 果 不 是 亲 眼 所 见 难 以 让人 置 信 ， 这 就 是 精 细 模 面 设 计 和 高 精 度 加 工 的 威 力 。4 其 他 技 术7. a 模 具 材 料丰 田 的 拉 延 模 材 料 主 要 采 用 球 墨 铸 铁 而 不 是 目 前 国 内 流 行 的 合金 铸 铁 。 球 墨 铸 铁 焊 接 性 能 、 可 加 工 性 能 好 、 耐 磨 性 能 和 表 面淬 火 硬 度 都 比 较 理 想 ， 而 成 本 比 合 金 铸 铁 要 低 得 多 了 。 修 边
48、 刃口 材 料 ， 选 用 型 材 镶 块 而 不 是 符 型 的 铸 钢 ， 主 要 是 因 为 铸 钢 成本 要 高 得 多 。 最 值 得 注 意 的 是 ， 丰 田 现 已 经 大 量 采 用 基 体 与 刃口 一 体 化 的 特 殊 铸 铁 材 料 作 修 边 模 ， 使 模 具 的 机 加 工 成 本 大 为降 低 。 请 注 意 这 里 的 刃 口 既 不 堆 焊 ， 也 不 是 钢 材 ， 铸 铁 整 体 刃口 只 经 表 面 火 焰 淬 火 ， 直 接 用 于 几 十 万 次 寿 命 的 薄 板 料 修 边 模 。而 且 这 种 铸 件 的 成 本 还 不 高 。8. b 表
49、 面 处 理丰 田 的 拉 延 模 型 面 的 表 面 处 理 ， 要 求 较 高 的 采 用 电 镀 ， 其 它 模 ，翻 边 、 修 边 刃 口 镶 块 基 本 上 采 用 火 焰 淬 火 。 日 本 目 前 没 有 采 用离 子 渗 氮 技 术 ， 据 丰 田 人 讲 ， 也 有 试 用 的 考 虑 。 对 厚 板 料 长 寿命 的 刃 口 材 料 ， 丰 田 采 用 具 有 自 己 专 利 的 特 殊 钢 材 ， 也 是 火 焰淬 火 。 而 先 加 工 成 型 ， 后 整 体 淬 火 的 方 法 ， 由 于 淬 火 带 来 的 变形 只 能 靠 人 工 修 整 ， 在 丰 田 没 有 见 到 使 用 。9. c 模 具 生 产 中 的 检 验模 具 是 单 件 生 产 ， 保 证 质 量 是 一 件 非 常 困 难 的 事 ， 国 内 的 模 具厂 大 都 配 备 大 量 的 专 职 工 序
