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加工中心/FMS |
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切削参数及加工质量的优化有效降低模具的生产费用 |
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作者：Gerd Trommer 来源：德国FORM + Werkzeug杂志 |
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内容提要：在一个生产高级汽车配件的工厂里，改装整个模具铣削生产线持续了5年时间。在改装期间，生产从没中断。该项目集合了汽车制造厂的实际经验和工艺技术合作伙伴的技能。是一次卓有成效的合作。
有效地降低辅助时间，不仅必须要采用高速或高效加工，而且还应采用自动化的配备有托板交换系统的生产单元。在Dingolfing所在地的宝马（BMW）汽车厂，在从模具制造到车身零件冲压的实际生产情况中，生产线的改装和两台加工中心的翻新，安装和扩建包含有两台新款加工中心的生产单元，这两台新的加工中心是Dorries Scharmann Technologie（DST）公司的Droop和Rein品牌机床：FOGL 3265K和T2550 R30C。
迄今取得的成果是：加工时间减少了一半，设备作业面积减少了三分之一。取得该成果的前提是已在Dingolfing的宝马汽车厂里使用约一年的新托板系统。
这是以宝马汽车厂的模具制造厂为用户和以Dorries Scharmann Technologie（DST）有限责任公司为机床伙伴之间合作的成果。宝马汽车厂的模具制造者制订了一个开放式结构的柔性工件流方案。DST公司作为总承包单位负责实施用户的规划目标。
在装配传送带上输送宝马5系列/6系列/7系列车型，车身这样的汽车零件首先要经冲压机制造出白车身，然后进行喷漆。冲压模同样本厂生产。在模具制造方面，生产是安排多班制进行运转，以便为厂内的冲压机供给零部件。
模具的概念，在这里是把下面的零件称之为模具：凹模和凸模，这对模具在一定压力下很精密地使板材成形为车身，以致这个车身零件接着以规定的尺寸可精确接合。
为了制造板件，需要精密生产冲模。偏差为0.02 mm是允许的。在4台加工中心上，通过不同的铣削头和加工刀具来优化生产。在Droop和Rein品牌的机床上，坚实的重达25吨的铸钢部件（每个部件是一种复杂的部件，由多达5个大型零件构成）构成其外形轮廓。加工中心的任务首先是对模具的零件进行粗加工，然后按零件的最终状态进行精加工。模具的装配和光整加工是由专家手动进行的。 
模具生产：在这里，每一台铣削中心构成整体中的一个相关设备，这个设备，
在物理上是通过托板，而在虚拟上则通过CAM系统集成到加工单元中。
缩短辅助时间
高的质量要求需要耗费长时间加工过程 ：对于凹模、凸模和汽车板件这三个零件来说，在质量上必须要相互完全匹配，要求是非常高。所提供的每一个模具直到最后验收前，用户要进行多次检验：必须是按规定的压力成形，完成1000件无缺陷冲压件的性能测试。最后，所冲压的零件应被确认为完全符合规定的质量标准。
在2002年之前，在各个加工工位之间存在着相对较长的物流传送时间、装调时间和等候时间。这对投产批量仅为1的零件加工，就造成了基本时间和辅助时间之间典型的不利比例。在这之后，在宝马汽车厂作出了对新颖的智能技术进行投资的决策，接着同合作伙伴DST公司共同作方案性考虑。
承包厂商DST公司，不仅可以提供第一流的加工中心，而且在项目实施过程也可在组织上进行参与。为了找到一个持久的，面向将来的解决方案，负责项目的DST公司的技术管理人员首先同他的客户讨论了实施的条件和切合实际的目标。
在生产车间里，设备改造项目的计划目标，其内容不论在加工时间方面还是在设备作业面积上应明显地减少。具体的目标是：把以前所需的作业面积至少减少三分之一，另外是将加工模具的整个时间减少四分之一。
网络系统协调整个工艺过程
对内容涉及较广的项目着手进行的计划工作是值得的。自从托板系统进行调试以来，这个底层的托板系统把生产单元中高效生产工艺环节的各个加工工位连接起来。网络系统协调整个加工过程，并使其所有工艺链环节的加工过程透明化。每个工作人员在控制装置的显示器上，可以看到任务进展的状况，了解目前的工序储备情况或可能到时候要进行的工件更换。
通过装备现代传感器使托板交换系统实际上在车间底层一级的输送轨道上，也就避免了同重负荷物的碰撞。在成果方面，光是装调时间，已从过去的平均一个小时缩短到现在的（5～10）分钟。
智能、置信和执行力
在控制系统和软件包中以及DST设备上置入处理器芯片。开放式结构系统能具有最大的柔性，这样的柔性是宝马汽车厂的模具制造者们在快速变换车型时所需要的。该系统对CAD/CAM数据进行管理，并对这些数据同诸如数量、费用、预算以及其他特别重要的项目参数等计划数值进行协调，这些数据用文件列出并进行归档。
负责转换CAD数据，并直接输入的数据是CAM程序。Tebis软件公司，专门为样件、模具和工具制造而开发了这个工具。
DST公司担任宝马汽车集团的总承包商的职务，拟定了新的任务。把铣削加工纳入功能可靠的总系统内，并且将4个铣削工位相互连接起来。在出现故障时，DST公司的机床专家不只是负责进行故障的识别，而且还要确保尽可能短和快的联系途径。对此在4台加工中心上安装了DST的诊断系统。远程服务模式允许机床专家同宝马汽车厂相互协调为进行远程诊断而作设备的运行记录和鉴别机床数据。当发生故障时，以数字形式储备的文件就会自动连接到相应的处理器上。
另外，维修工作人员还得到有关故障原因和故障排除方面的一些简明提示。此外，一些图形还显示机床的状态。借助于这些支持，维修工作人员节省了时间，并且显著缩短了停机时间。
生产线：集成在生产单元中的有4台加工中心，通过托板系统把装调工位和手动操作工位连接在一起。
可以装载两个尺寸为2500 X 5000 mm托板的输送小车把各个加工工位连接起来
93米长的双车道轨道系统是使所有后勤的，手动和自动化的工作站智能化的连接成为一个加工单元的基础，托板输送小车可以装载两个托板。在进料工位，输送小车把从载货汽车上抓取的坯件装载到托板上，接着，输送小车按照计划好的运行路线，小车以15 m/min的输送速度将托板输送到各个装调工位和加工工位上。
托板系统确保完成一个托板上同一个工件，从毛坯的运进直到局部一致的工件输出的所有输送操作和加工工序，这对显著减小辅助时间作出了贡献。
龙门式加工中心高生产效率
属于Droop + Rein品牌的，设有上横梁的FOGL型多功能高速切削龙门式加工中心是为半精加工模具轮廓和主要是为精加工设计的，在模型制作中，用来加工未来车身外壳的模腔。
在模具制造中，为了解决按新的计划而出现的任务，DST公司的专家提出了对设备进行改造的措施。FOGL型加工中心，由于其移动质量保持衡定，加速度就不受工件规格大小和工件重量的影响。加工中心X轴和Y轴的快速行程速度达50 m/min。Z轴达30 m/min，这种龙门式加工中心是为加工高精度模具的轮廓而设计的，并能获得特别好的工件表面质量。由于加工中心的移动轴具有较高的动态性能，所以大大缩短了加工时间。
机床控制系统是采用Fidia C20系统。FOGL型加工中心在模型制造和升级改造完成后就用来进行模具制造。在这里，Droop + Rein品牌的T系列龙门式加工中心为FOGL型精密加工中心进行预加工准备。
出自进行自动化切削加工的需要，把三台T25、50R和50C型龙门式加工中心连接组成一个生产单元，这些加工中心负责对冲模进行粗加工和半精加工。在协调FOGL型加工中心同上面所述三台加工中心的加工范围时，应使四台机床都能有较高的加工负荷。此外，龙门式加工中心由于它具有较高的刚性和减震性能，因此，可以获得较高的生产效率。为此，加工中心的主要部件是采用铸铁结构，热对称框架结构和在所有轴上采用液体静压导轨。这种导轨在具有较高刚度的同时，并显示了出色的减震性能。
加工时间减少一半
X轴和Y轴较高的移动精度以及极好的加工表面质量，是齿条-双小齿轮驱动系统起了重要作用。该驱动系统在轴的任何位置保证有相同的刚性条件和突出的轴动态性能。
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(7/27/2009) |
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