基于并行工程的模具设计过程研究

陈朝晖

[摘要]并行工程是对产品设计及其相关过程（包括制造过程及其支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式，对基于并行工程的模具设计过程进行研究。

[关键词]并行工程 模具设计 过程

中图分类号：TS93文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0510110－01

并行工程这种工作模式力图使开发者从一开始就考虑到产品全生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求。并行工程以CIMS的信息技术为基础，通过项目小组的工作方式，改进模具开发流程。同时利用面向制造的设计（DFM）和面向装配的设计（DFA）等工具，达到缩短模具开发周期、保证模具质量，以及降低模具成本的目标。

一、基于并行工程的模具设计与流程

模具设计的并行主要包括设计之间的并行，设计与生产的并行。在所调研的模具企业中，模具设计都要经过开模评审，在这一环节中确定模具设计的关键控制点顶针和冷却交流系统的入水口设置，接着进行总体规划（后面介绍到的排位设计作业环节），确定模具的工作方式，成型方法和主要的功能结构方案，接着模具进入并行设计阶段，一方面继续完善结构方案，对模具其他零件进行详细设计，最终输出设计数据和图形文件等设计结果；另一方面进入分型，确定模具的主要成型方法和分模方式，接着进入生产工艺图的编制，满足投放生产的需要。模具设计与生产的并行体现在模具在设计的初期阶段就考虑到模具制造过程中的制造相关性和制造约束，通过流道分析软件，数控编程的验证，以及模具生产管理系统中查询各种制造资源的负荷等辅助手段，进行面向制造（DFM）以及面向装配（DFA）的设计。模具制造是面向客户的单件制造模式，每一套模具的设计都要满足客户产品的需求，加上客户对模具交货期的苛刻要求，所有这些都加大了模具设计的复杂性，因此，模具设计过程还包括许多审核作业环节，由模具的设计、生产方面的专家有时还包括客户共同对结构设计方案进行审核确认，若有问题还可对方案进行修改，尽早发现总题，减少时间和成本的损失。

在一般的模具企业中，模具设计具体工作流程包括产品设计流程，模具设计流程，工艺设计流程以及更改流程，设计过程的大部分管理工作己由PDM的流程管理统一管理。模具设计过程的建模，关键是模具设计过程的数据信息模型，过程模型，及人员管理模型，通过建模的方法对流程进行描述。

二、产品设计子流程

模具企业与客户已经签订合同，市场联络员收到客户相关的技术资料后，通知跟模组，由跟模人员提交模具任务，启动产品设计子流程。产品设计子流程，是模图设计的前段工序，设计主任根据客户提交的技术资料进行模具产品设计计划，出具开模通知书和分模表等文件。收到的模具技术资料包括技术要求和产品图，通常，客户提出交的产品图可能是2D电子图档、3D电子图档、纸介图档或是手板（产品模型），设计主任根据产品图的数据类型，确定是否需要图档格式的转换，或是产品的设计修改。如果提供的是手板文件，还需要抄数人员进行抄数（包括产品模型的尺寸测量与描述等）。当完成符合模具设计要求的相关格式的产品图时，经过客户批核后，由跟模组组织开模评审团队进行开模评审，分析产品设计是否合理，符合模具设计与工艺要求，并综合考虑任务要求，初步确定模具类型、分型面、浇注系统、顶出方式、抽芯方式、冷却入水方式，成型零件，结构件的结构形式等，并确认模具强度。开模评审通过后直接进入模具设计子流程。

三、模具设计子流程

开模评审通过后，直接进入模具设计子流程，该流程运行目的是完成模具总装图和为工艺图编制提供前期的技术图文档。开模评审后，进入模具规划工序，顶针入水人员（常由设计主任兼任）依据评审结果编制顶针入水资料并与相关技术资料一起传送到模具设计小组，模具设计小组安排设计师进行排位设计作业，包括模具的主要组成零件与结构定位等工作，画出模具结构的图纸，通过组长检查后，送交客户批核，客户批核是与客户沟通的重要环节。在获得客户确认后，复杂模具的排位图一方面送到流道分析组进行流道分析（简单模具略过此工序），另一方面送交模具设计3D小组进行分型设计，包括内模型面的设计和分模取件方式的设计，工程师完成后送组长检查，检查通过，接着跟模人员组织评审团队对分型作业成果进行技术评审，通过后与当前的模具设计图纸送交工艺部进行工艺文件的编制。同时，排位设计人员接着进入临图设计作业，进一步完善结构图（型腔、型芯相关除外），称为临时摹图（临图），并相继出具模胚，内模材料BOM表，送交采购部订购相关材料。临界检查通过后，进入临图评审，由专家团队作技术上的审核确认，此时，如果客有要求的需要送交客户批核，通过后需要与该模具的分型师沟通，确认与分型设计是否有冲突，是否需要修改分型。流道分析，临图设计，分型设计是并行作业工序，设计图纸出现问题时需要及时通知相关设计小组，以减少非必要的设计工作。排位设计师完成临图设计这后（通常在分型设计作业完成之前），再进入总装设计作业，详细绘制模具结构图，最终产出模具总装图。总装设计作业与分型设计，工艺设计并行，设计师与排位，临图同一工程师。模具设计是一个模具设计过程是反复修改，逐步寻优的产品设计过程，修改与迭代频繁，模具设计师在完成设计作业，可能会收到后续工序（可能来自工艺的，可能来自客户，也可能来自生产等）的报错信息，需要进行修改模图设计的任务，直到生产试模成功。

四、工艺设计子流程

分型评审完成并按评审意见修正评审图后，分型设计人员把3D模图转成2D零件图，送2D组相应工程师核对分型作业结果，返回并按核对意见修改后，完成加工零件图，送工艺组正式进行工艺编制作业。工艺主任接到任务后，组织工艺工程师，电极设计工程师评审加工艺和电极设计工艺，确认工艺的可行性与大致工艺与电极方案，并完成进度与零件合并加工订料表。接着，一方面通知3D设计工程师排合并加工图，完成后通知采购部采购镶件料和斜顶行位等购件原料；一方面通知设计部订购其它的散件原材料；并同时安排工艺设计师与电极设计师开始并行作业。工艺工程师先后完成打孔图，内模、行位和镶件等详细工艺图纸，磨针图，分三批供生产需要。电极设计工程师设计电极工艺的同时，校对艺工程师的内模与镶件工艺，保证电极工艺的准确性与一致性，完成工艺图并检查通过后，一方面发布电极工艺供生产需要，另一方面需要编制电极材料单，送采购部订购相关材料。至此，完成模具设计的第一阶段的设计任务，接着，还需要针对生产中发现的各种模具设计问题进行修改作业任务，直到至试模成功。

参考文献：

[1]于红霞、周雄辉，针对模具行业的MRPⅡ系统开发[J]模具技术，2003,(03).

[2]陈文亮、黄翔，模具的参数化设计方法研究[J].计算机辅助工程，1995, (02).