normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">随着模具加工技术的快速发展，模具加工自动化程度日益成为企业成败的关键。本文通过介绍三家模具加工企业成功实现自动化的案例，总结出模具加工自动化的实施路径及成功要素。
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">With the fast development of mold processing technologies, the automation in mold processing becomes the key to success. This article takes three companies as successful examples to summarize the general methods and successful key elements of the automation in mold process.
在模具加工日益发达的今天，模具加工由原来的依赖工模师傅的做模经验，通过打样、雕刻、放电等模式进行模生产，发展到现在通过使用CAE 进行流道分析/模似、以CAD 进行设计、以CAM进行编程、以CNC 来加工工件及电极、以至配件标准化/现代化的模具加工方式。
此外，随着现在商品的更新周期日益缩短，市场的竞争日益激烈，要求模具的加工更加快速，于是模具加工周期由原来的30~40 天减少到15~20 天，甚至更少。模具加工企业就必须有更高效的生产效率，才能适应商品的更新周期。
模具加工自动化势不可挡
随着人力成本的提高，原材料价格上涨，模具价格下降等原因，模具加工企业必须采用各种方法来提高模具的生产效率。其中，模具加工自动化是势在必行之路。
业内人士曾总结出，推行模具加工自动化的成功要素包括五大方面，分别是：强有力的领导和干练的团队；正确的机床选型；适当的软件配套—ERP，CAD/CAM，MES；先进的模具加工技术；精密配合的合作伙伴，包括企业与供应商之间以及各个供应商之间的合作。
下面以三家模具加工企业成功实现加工自动化的实际经验为例，为目前仍在挣扎在自动化改造过程中的企业提供些许借鉴。
OPS-INGERSOLL模具中心
逐步自动化
与大多数模具加工企业一样，Prestige模具公司实现自动化的过程是逐步完成的。公司系统地将目标瞄准那些被认为对作业流程具有抑制作用的工序和那些吸收最多劳动时间的工序。而随着每个主要的瓶颈被展开，公司发现下一个最具制约性的过程快速暴露出来，并且成为自动化的下一个候选对象。据了解，该公司因两种原因选中了这种集中而巧妙的自动化整合方法。首先，它使得资本得到了最有效的利用。其次，与立即大刀阔斧应用自动化相比，它对车间工人带来文化冲击的可能性要小。
每当一个制造厂家往自动化迈出一步，车间工人的工作就成了变数。在Prestige模具公司中，自动化却没有让工人丢掉工作，相反却促使工人们发挥了更高的责任心，同时在整个工人队伍中逐渐灌输了一种连续改善的思想。以前给机床上下料的工人现在可以灵活地装夹车间的四个单元，以便在晚间以及周末无人看管操作中实现最大生产率。工人们还发现了对非加工过程实现自动化的途径，诸如模具设计及检测数据的管理等。
Prestige模具公司一步一个脚印地自动化整合从一台电极加工单元开始，然后是滑座EDM，接着是高速铣床，最后是CMM检测。下一步考虑的是一台线切割EDM单元。
在决定逐步实施机器人自动化的战略后，公司紧接着必须确认起点。因为EDM代表了模具部件生产的一个重要部分，并且由于该过程从一根电极开始，电极加工过程是首先需要实现自动化的。一旦由一个由两台机床组成的单元打开瓶颈，单台滑座EDM机床拥有的电极多于自己可以在钢中产生火花的电极，因此每个单元由两台这样的机床组成。下一个作业流程障碍是淬硬钢部件的高速加工，从而来了第三个“两机床”单元。由于要测量的电极和模具部件过多，车间的三坐标测量机（CMM）接着也用一台机器人实现了自动化。尽管检测单元是最近完成的机器人设施，但它决不是最终的。
四个单元每个都配备一台System 3R Workmaster机器人及容纳电极、钢工件和刀具（CMM单元除外）的储存库。此外，四个单元中除一台以外所有机床都可以采用System 3R的整合式刀具系统。该刀具系统采用往安装在机床上的配套气动卡盘上料的标准工件托盘，允许在Prestige模具的滑座EDM单元、CMM、四台高速铣床中的三台上进行重复工件定位。
此外，Prestige模具的模具设计过程也面向自动化，在模具设计开始前，要花大量时间与客户商讨确定零件设计。每个新工件都从Solidworks 3D CAD零件模型的生成开始，模型要经过仔细推敲以确保其设计角度、半径等合适，从而简化模具制作。
利用模具部件的3D可视化功能，设计者可以在将设计发送给（在采购材料前审查模具设计的）工件检查员之前，捕捉到模具设计方面的问题。这样做还可以大大压缩部件制造时间。在整个设计过程中，得到认可的部件，诸如插件等将在模具设计最终确定之前提前发送给车间。这样车间就可以抓紧时间先加工特定部件。nextpage
自动化的风潮还扩展到了电极设计。公司已经基于标准电极形状的3D电极模板开发了一个专有过程。电极设计者可以选择某种模板并依据所需要的电极形状修改它。这样做完后，在电极零件打印图纸上自动生成尺寸，每根电极可以节省30分钟的图纸时间，并且使得新雇员可以更简单地适应电极设计。
除了自动零件打印件生成外，系统还自动计算电极过烧量（电极产生火花间隙的欠尺寸量）。这样就消除了机械师或CMM检测者计算火花间隙的必要，同时让他们可以直接从原始零件CAD图纸进行加工。公司的目标是为模具基质和插件的设计开发类似的自动化模板过程。
FO 350 S精密数控电火花成形机床
自动化模具中心
某塑胶模具厂原有5 台普通CNC 加工中心，及4 台EDM 火花机，用传统的模具加工方式每月生产20 多套手机模具，模具生产能力远不能达到其工厂订单要求。通过引进一套OPS-INGERSOLL 模具中心，模具加工过程发生了根本性的变化，模仁通过在普通CNC 加工中心进行粗加工，然后精加工及电极加工则在OPS-INGERSOLL 模具中心的高速加工中心进行加工，结果能达到每月生产起码40 套模具。高速铣削和电火花加工的结合，体现了模具加工工艺朝着高效低成本发展的趋势。这种自动化集成的解决方案最好由一家同时生产电火花加工机床及高速铣床的制造厂家来供应，这样可获得工艺上不偏不倚的意见和投资决策的帮助。这一揽子解决方案同时也便于设备的维护和检修，让设备发挥最高效率。
OPS-INGERSOLL 公司为模具制造厂量身定做的模具中心，由一台电火花成形加工机床、一台CNC 高速加工中心、一个料库和一台机器人所组成。由任务管理系统协调加工过程，根据任务优先原则对加工进行排序。料库由可识别芯片的8 个UPC 工件托盘和70~180 个ITS 电极夹头组成，机器人和机床凭可识别芯片能精确、可靠地识别任何一个工件和电极。
模具中心可连续24 小时进行可靠运行。工件在一次装夹后完成放入模具中心进行CNC 加工及EDM 放电加工，大大提高了加工质量，成倍提高了加工速度和产量，从而缩短了模具的生产周期。这种通过系统自动化技术，集成不同加工工艺已是模具制造技术的发展趋势。
OPS-INGERSOLL 模具中心在接受作为订单的加工任务后，就可从CAD/CAM 开始，建立加工项目，将工件加工过程中的工件加工程式，电加工程式放入相应的加工项目中，通过模具中心的中央控制系统进行机床控制、工件搬运、托盘夹紧、电极装夹和刀具选取、机床加工启动和已完成加工的工件成品卸下，以及在料库上工件的存取。所有物件移动工作由模具中心所控制的机器人自动进行，工人只需在装卸料工位把工件托盘装到加工单元的料库上便可。通过自动化解决方案把两种不同加工方式的机床集成在一起，实现了工件的综合高效加工。
自动化解决方案
诺兰特北京公司负责手机模具的开发、制造、注塑、装配、喷漆等全套生产线，其模具部的生产现场共安装了8台电火花成形机床、3台慢走丝线切割机床、3台高速铣削加工中心以及System 3R自动化系统，其中最为引人注目的是电加工机床、加工中心与System 3R机械手所构成的小型自动化生产单元。
一套手机模具的加工周期一般为34周，而出于对成本的考虑，诺兰特对价格的控制非常严格，同时对加工精度和质量都要求很高。与同行相比，诺兰特公司的设备并不是很多，每年却可以完成近350套模具的生产量。对此，瑞士GF阿奇夏米尔集团的自动化解决方案功不可没。诺兰特北京公司模具部总监余庆恺表示：“诺兰特北京公司很早就开始使用GF阿奇夏米尔的自动化解决方案。电火花成形机床、慢走丝线切割机床、高速铣削加工中心都可以与System 3R的机械手及自动化托盘交换装置组合，构成自动化生产单元。其中，机械手的使用提高了机床的使用率，只需人工编程，无需人工操作。
放电加工和高速铣削是目前优质模具加工的核心技术，不同的加工原理决定了其各自的适应性。手机模具的加工难点在对于其精度的控制，这一方面要靠设备来保证，另一方面则是不同加工手段的合理配合。
一个复杂手机模具的加工过程可能会包含电火花成形、慢走丝线切割和高速铣削。高速铣削加工中心主要用于模具毛坯型面需要大量去除材料的部分，其切削速度比传统铣床高10倍，而且能够实现更高的加工精度和更好的表面质量，是对电火花成形加工的一种补充，但是铣削窄而深的细长槽时则不够经济。线切割机床主要用于切割模具外形，以及小孔的加工。
电火花成形加工用于模具三维型腔的最后成形加工，其精度高达千分之一毫米，可完美地达到手机模具的精度要求。比如GF阿奇夏米尔的FO 350 S精密数控电火花成形机床能使加工中等深度和较深的窄槽时效率提高30%，并获得均匀的表面光洁度、保证产生精确的花纹，减少乃至消除人工抛光。
综上所述，模具制造企业实现自动化不可一蹴而就，须有一个循序渐进的过程。企业在完成自动化的过程中，应选择正确的机床类型，合适的配套软件，同还需时刻关注最新技术的发展，方能破釜沉舟，成功迈向模具制造自动化道路。
