全面解剖丰田汽车模具制造技术与管理

来源：作者：发布时间：2007-09-06

    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。

    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。

    B．二维刃口的高精度加工

    丰田的二维刃口镶块加工，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。

    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。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

    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。

    B. 表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。

    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质检人员，这严重影响生产效率，但质量把关效果还不佳。丰田是怎么做的呢？
    工序检验：丰田人认为产品的质量在源头，设计、工艺、编程、机床、刀具才是质量真正的保证，质量是生产出来的而不是检查出来的，因此，模具各序之间没有专职检验，只有自检和互检，质量的把关靠得是每一个生产者。型面检测：模具的型面也基本没有测量检验。大量的型面检测，如测拉延圆角，拉延筋的修正量，曲面的光顺度等主要是为了模面设计积累经验，而不是为了检验模具质量是否合格。
    制件检测：丰田的产品件检查，主要靠三维测量机进行自动数值检测，但他们也做验具，验具只起产品件定位支撑的作用。因此验具结构简单，没有强制卡紧装置，他们的产品件检测几乎是处于自由状态下的检测，这对产品件的符型性是一个非常严格的要求。

    三、技术发展动向

    前几年我们看到发达国家的汽车模具行业似乎在萎缩。因为，当时认为模具生产离不开人的手工劳动，发达国家具有工资成本高、没有人愿意干这一行等因素，模具行业大有向第三世界转移的趋势。通过丰田的发展，我们有了一些新的认识，模具生产越来越依赖高科技，完全可以把人工劳动降到很低，汽车对模具生产的需求最重要的是高质量和短周期，在大规模汽车生产中，模具本身的成本远远不如模具的使用成本更重要。从这一点上看，目前我们的模具生产不具什么优势，这种工业转移也不会成潮流，这十多年来，我们通过硬件的技术引进得到的技术进步，并没有祢补上因人家更加努力的追求技术进步而带来的新的差距。换个角度说，如果汽车模具行业真的向第三世界转移的话，那一定是个夕阳产业，目前汽车模具在车身材料没有突破性变化的情况下，还是有一定的发展空间和需求的。

    1. 重点发展计算机技术

    丰田模具制造技术发展的重点，在于突出计算机的应用，越来越多的人从生产现场转移到计算机前。实体设计加上数控编程，取代了人工实型制作和机床操作。精细模面设计和精细数控编程大大减少了钳修，高精度加工取消了模具的研合、修配。现在数控编程人员已超过了现场操作工人，数控编程的工时费用，超过了机床的加工工时费50%，编程的周期超过了机加工周期。计算机技术应用的发展，目前没有降低模具成本，但模具生产已从依赖人的技巧转向数控化的自动、半自动化生产，这种高精度和无人化加工，使模具和产品件的质量有了极大的提高，生产周期大大缩短，计算机技术使模具制造技术又达到了一个新的高度。相比较就可以看出，国内目前的计算机应用还比较初级，并不是我们的机床和软件不行，而是在应用的基础技术上有很大的差距，即使是把丰田的技术全搬来，真正做到那种效果，也不是一件容易的事。

    2. 消灭钳工

    原来我们认为，模具这种单件生产、型面复杂的产品，离开手工是不可能的，而丰田提出要消灭钳工。消灭钳工是一种目标，主要是指极大减少或完全避免修磨和调整钳工（装配钳工还是要的）。正如我们在前面所介绍的，目前丰田的这一目标已基本实现，除修磨拉延面和拉延凸圆角外，推磨、修模和调配钳修，已大部分属于异常或祢补设计、制造的缺陷，不再是一件必要的和正常的工作。