模具制造经验分享

潘多拉

佳能的产品家喻户晓，”Brian Strangways说，他是弗吉尼亚佳能公司的业务开发部主管，这个公司是佳能的一个下属子公司。“人们想得到能够代表佳能产品质量的模具。我们就满足他们的需求。”
　　从数码相机到企业版激光复印机，每一种佳能产品中都有几百个由高精度注塑模具制作的零件。佳能佛吉尼亚公司原本是为制造佳能产品而设立的，最近这个公司开始为其他需要高精度模具的公司提供模具制造服务。
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; k( `0 W: E  L) U) A　　两年前他们才开始为其他公司制造产品，后来发现这种需求令人应接不暇，“我们大约95%的业务来自外面的客户，”Strangways接着说。“因为拥有自己的专利设计软件，超强的编程能力，以及一些当今世界最先进的机床，我们的交付周期比对手缩短了大约30%，并且我们正努力比他们缩短50%。此外，我们还能够生产一些极其复杂的模具，这些模具因为其独特的特点很多厂家都不能生产。”
　　弗吉尼亚佳能公司
' D( U) @" K9 p) [. o! @3 z" W　　弗吉尼亚佳能公司坐落于弗吉尼亚的纽波特纽斯港口，成立于1985年，用世界闻名的生产系统、大量的技术和专门的制造知识为客户提供生产方案，包括注塑模具、金属和塑料零件、产品制造和反向制造。
/ r& y0 K8 h& e# F" K　　弗吉尼亚佳能公司的生产厂只有100多万平方英尺，有2亿7千5百万的固定资产和1200名员工。其母公司佳能公司，在全世界有11.5万名员工和350亿的销售额。
　　弗吉尼亚佳能公司的主要卖点在于其创新型的专利软件能很快将客户要求的设计转化为机器代码。因为其先进的生产设施和较短的周转时间，他们能为客户生产高精度和高质量的复杂钢模。
　　弗吉尼亚佳能公司的整个制造工序采用无缝的设计数据流。这就保证整个项目中的经理人、工程师、设计师、程序员和模具制造者共用相同的信息。公司能够制造从简单的开关模具到复杂的、紧密公差和外观良好的模具，还能够根据客户的具体需求和要求制造模具，并且能够满足最苛刻客户的标准。
　　这个公司还提供订单生产和逆向物流服务。据Strangways说，“现在客户能够利用佳能的核心能力和高质高效的生产能力做整套外包生产，无论他们的需求差异有多大。”
　　佳能的特色产品是复杂多腔且带有热流道的重达850吨的高质量机床，以及公差为5微米的精确模具。为了成功制造这些工具，佳能采用三段式工序。
　　三段式工序
* H0 g0 k3 T) u1 h. x1 P6 z　　“我们有一个非常精确的三段式工序，”佳能的业务开发部经理Matt Slothower说。“这套工序是从为佳能产品制作高精度模具的经验中提炼出来的，我们将这套工序用于服务每一个客户。”
　　第一步是设计。佳能使用其基于多年模具制造经验的专利软件。它使用一个计算机辅助设计软件包和一个自动立体模具成型程序，这个程序能够分析模具的机械装置并将其展现出来。这套软件不仅反映了成千上万件佳能生产的模具品质，并且还随着技术的变化而不断地更新。
　　第二步是编程。“除了设计的优势，我们能够提供给客户最有价值的东西就是将设计转变成高精度、创新型的机器代码。”Strangways说。
　　生产各种复杂模具的经验告诉他们，编程是让模具制造商感到很棘手的一个方面——包括不能利用机器特点、编程技巧而且最重要的是将设计转化为程序时可能使模具失效。
　　“编程是最能体现复杂模具制造经验的一个方面，”Slothower。说“大多数人能够设计出理论上看来不错的模具。这里的关键是能让模具正常使用，能够将钢铁制造成完美的注塑零件。”
$ e7 z: I' X% Z1 G6 U　　“在第二个步骤中，我们同Makino公司的关系发挥了很好的作用。”Strangways补充说。“因为我们的系统智能化很高，需要有相应的智能程度高和能胜任的机床与之配套使用。”佳能发现Makino公司的机床能充分实现佳能软件产生的代码，因为它们有其所需的可控性、轴转速、硬度和精确度。
& x, p4 x$ E$ D4 e“Makino公司的机床在细节上设计得非常好，比如说能设置最恰当的金属切削速度，这样就不会对模具加热时间过长，我们还知道Makino公司的机床能够完全按照程序设定来切割模具，”Slothower说。“当我们能够把系统和经验发挥到最好时，找不到让人信心十足的机床是致命的缺点。”
0 S6 t, l, g( t! E" Q$ x, A+ Q　　一旦设计完成，编程也完美无缺，最后的一步就是高速加工生产。佳能有5个Makino V33立式加工中心、2个V22立式石墨加工中心、1个a51卧式加工中心以及2个EDNC65S电火花铣床。

8 Z4 H7 E, l4 f" m　　高速加工
3 @# Y0 U6 }2 i4 X2 j1 ]　　佳能的客户通常会要求设计一些具有挑战性的模具：复杂型腔或是具有气辅或者机械装置的模具。除此以外，他们关心的就是公差，通常要求最终生产的塑胶零件公差为+/-0.01mm或更小，在钢制零件中则要求公差为+/-0.002mm。
　　“我们带领客户参观工厂，到第三个步骤时，我就会把他们带到Makino a51那里，”Slothower说。“在这台Makino卧式机床前放着几十块巨大的未加工的钢坯。我们使用a51加工重型模具。介绍完a51，我们就接着介绍用来进行粗加工的V33。”
　　佳能使用V33粗加工和半精加工，还可以用其对热处理后的模具进行硬铣削。高精度、高硬度和编程方便就是V33值得佳能信赖的地方。
　　“我们一直以来关心的就是如何对模具加热加压。”Strangways补充说。“我们需要一种能够快速运转、同时还能严格按照编程工作的机床。V33每次都按此标准加工模具，就像V22加工石墨模具一样。”
　　“只要可能，我们从粗加工到精加工都使用V33，但是如果模具的复杂程度太高，我们经常使用铣床来加工紧公差或有锐角的模具。”Slothower说。
8 W/ O1 x/ ~/ h, h　　佳能信赖Makino机床，它们能够保证佳能的设计和编程能力在最后的模具上充分体现出来，这会让他们的客户非常满意。
　　“在建立佳能模具制造操作系统时，Makino公司很快就成为这个系统的重点合作伙伴。”Strangways说。“选择Makino机床是因为它们的精度高，机器服务和技术支持好。从开始一直到现在，Makino公司的技术支持对我们的成功起着至关重要的作用。”
, X! _5 H# ^& a1 c: r" q0 {　　封闭式模具
　　佳能用他们的三段式工序为一个大定单客户制作了一个模具样品。这个客户需要在四个星期内拿到一个封闭式模具和一些零件，但是他们没找到有这么短交付期的公司。佳能按照这个客户的时限，用不到四个星期就制造出他们需要的模具及300个工件。
　　“我们之所以能够完成这项工作是因为我们的三段式工序和Makino机床为我们提供的生产能力。”Strangways说。
1 B. P- K' F0 [) X& F: a! W( A; E　　这项工作的关键因素之一就是需要对工件进行手工抛光，这使得很多模具制造商的交付期过长。而由于Makino V33机床精加工效果特别好，使得佳能免除了额外的抛光工序。
. R) n5 R; T+ A- Z( Y! o# _. P　　“我们将V33和硬质合金立铣刀和高精度热收缩夹筒结合使用，就能使抛光精度达到5-7微米，这样模具就已经很好，不需要手工抛光了。”Slothower说。“我们还添加了BLUM公司的镭射刀具检测系统和一个换刀系统，这个加工过程就不需工人操作，而且加速了这道工序。”
　　一个自我监控的机床程序会传递上次使用的机床质量和状况，以保证每次加工操作的精确度。
　　Makino公司的PRO5控制器是佳能车间里的标准工具。“我们的人喜欢这种控制器。它方便工人操作，非常灵活，并且只需要很短的调试时间。这个以可视化为基础的系统很容易控制，而且提高了这道工序的效率。另外，Makino公司对我们的V33进行了改装以适合我们的特殊需求。这些改装使得V33可以和我们的DNC系统对接，DNC系统能够对机床发出指令，并且监视这些指令的执行，让我们缩短了交付期并且让我们能够满足各种具体交货要求，”Slothower说。
- {, N4 q/ @. q; u　　佳能成功的另外一个关键部分就是他们对环境和生产车间安全的承诺。a51上用过的冷却剂，会经过一个冷却剂和屑片分离系统，将屑片过滤出去，从而能循环使用冷却剂。作为佳能百分之百回收废料计划的一部分，这些金属屑片也会被收集起来循环利用。
' B" h& j* R- W; S8 D经验因素
1 z( o6 [9 a% b　　“很多时候，在一些客户的要求下，我们几周内就制造出一种模具，并且这种模具是从无到有设计出来的，而大多数制造商需要几个月才能制造出来，”Strangways说。“除此之外，我们发现越来越多的客户对钢制模具的期望公差是2-3微米，这主要是因为高精度零件的精整需要。”
　　因为佳能生产了成千上万的模具，使他们能够找到生产过程中的速度和精度之间微妙的平衡。Makino机床加上佳能的设计和控制能力让他们能够使这个平衡日趋完美。
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　　“我们的目标就是在最短时间里生产出完美无暇的模具，”Strangways说。“依靠Makinos机床的高速加工功能，我们的三段式工序能够让我们实现这个目标，从而为每个客户制造出他们所想要的模具。”