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[转贴] 模具前辈-查老的故事--丰盛大餐共享!

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 楼主| huxuewu 发表于 2009-12-15 21:42:48
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春风得意 芝麻开花节节高


前面说过我为了发明多层模具的故事,苦苦思索了40年,终于搞出了一点名堂,专利证书也拿到了,并且找到了一个很好的合作伙伴,(这年代,肯出钱做试验的可真不多,想靠银行,那是白日做梦)目前已经完成了试验性的生产,准备开始大规模生产,由于我们的加工成本比别人低一大截,价格有绝对的竞争力。所以订单象雪片一样下来。但是经过几个月的交往,我发现我的合作者陆富,人倒是不错,但始终还是个目光短浅的“土财主”。生意好了,赚了一点小钱就“抖”起来了。还没有考虑过怎么利用这个优势,好好地规划一下发展的蓝图。
      因为我最近比较忙,有好多天没有到工厂去了,这天是星期天,我抽空到衣架厂去看看。这不,陆老板两只脚翘在办公桌上,正哼着小曲儿呢,“怎么样?陆老板”我一推开门就迫不及待地问。“太好了”陆老板兴冲冲地说:“每台机每天平均四万二,这在以前是做梦也想不到的,可以申报吉尼斯记录了。”我心中不禁想,这真是小人得志啊,前面是路还长着呢。“这才是冰山一角呢”我说:“我们很快就可以将衣架行业的对手全部淘汰出局,但是,还有塑料刀叉,塑料牙刷,塑料梳子等等、等等行业,我们都可以做,你想做什么,人家都做不过你,必须要把市场让给你,你想做多大就可以做多大,况且,现在我们的模具技术还不是最先进的,还可以不断提高”。“还可以提高?不可能吧,我都打听过了,我们现在的生产效率,已经是全球最高的了,我在意大利读模具专业的小儿子打电话回来说,他向同学们吹嘘,父亲厂里做塑料衣架,一台8安士的注塑机,,每24小时出4万个,没有一个人相信,差点没被朋友们送进精神病院”。(太夸张了吧)
    我拿了一张图放在办公台面上,对吹得吐沫横飞的陆老板说:“你看看,这是什么?


    “这是什么?不会是神九吧?”陆老板反问我。
“这是一模出三十六个衣架的方案,这是模具图”,我又拿出了一张图纸道:“每台机每天产量20万个”。“那模具该多大?”“模具不大,比原来的大一点点。因为根据计算,型腔锁模力几乎是零,注塑机受到的反作用力仅仅是浇口部分的压力”。


       “我的天哪,这样的办法你也想得出来,你是人是鬼啊?”“快拿酒来。这是我看人家切西瓜时想到的办法,我们要好好庆祝一下。”陆老板拿出计算机噼噼啪啪算了一阵说:“换大一号的注塑机,单机产量比其他厂多15倍,单工件电耗比别的厂低60%,单件人工成本下降75%。哈哈,我们要发大财啦!”(注:在常熟地区有非常多的小型塑料衣架厂)
       二话不说,模具马上就安排下去了,陆老板在这方面对我向来是言听计从的。这套模具的造价可不小,试模时还发生了一点问题,因为制品是靠浇口扯带出来的,开启模具时因为滑块向外运动,有几个制品的浇口被扯断,那几个断了浇口的制品很难拿出来。后来我将浇口改成下图形状,问题就全解决了。

       我将每条浇口做成3维“S”形。滑块向外运动时它能够被拉直而不会断开。假如横浇口是直线型的,当注塑机开始顶滑块时,滑块在前进的同时也开始向外移动,但这时滑块相互之间还没有分开,产品还被紧紧地包在滑块内。这时横浇口就会被拉断。但是这“S”形的横浇口的展开长度也是算死的,必须是滑块的行程走完60%,产品从型腔刚刚分离、横浇口正好啦直。当滑块继续走完后,整个浇口和产品就可以用手轻松地取出来了。今后还要想办法用机械手来取产品,那就更好了。
       模具运行很顺利(其实模具加工起来也很简单,只是方法巧妙、精度比较高而已),目前每天产量18万多,假如注塑机换个再大一号的料筒,并且加一个泵。在开模时可以同步熔胶,每个注塑周期肯定可以缩短2秒以上,每天产量20万是没有问题的。但暂时就这样吧,等稳定生产一段时间再改进。
关于大陆地区Rhino原厂培训中心
 楼主| huxuewu 发表于 2009-12-15 21:45:25
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马失前蹄 阴沟也会翻大船

春风得意马蹄轻。1984年底,年轻气盛的我就从刚上班还不到三年的国营模具工厂辞职,那个时候,还不是很流行“下海”,很多朋友都说我疯了,扔掉好好的国营单位“铁饭碗”,去冒“个体户”的风险。还冒天下之大不韪,斗胆创办了国内第一家私营的模具设计公司。谁料想生意好的不得了,(并不是我本事大,而是没有竞争对手)想不到赚钱竟是这么容易。凭借我十多年的“功力”,赢得了四周一片夸奖声。设计公司的人员也增加到了20多个。借着在报纸上的几次广告,全国各地都有厂家找上门来。我不免有点飘飘然起来。终于有一天,一次偶然的大意,“失败的魔爪”已经悄悄地掐住了我的喉咙。狂妄是要付出代价的。
这一天,某某塑料厂的陈厂长拿来了一个产品,如下图:

       经过简化就是一个方形的塑料箱,尺寸大概是600X400X400,特别简单,模具倒是不小,有8吨多,在1984年,8吨的注塑模具就算是大模了,设计费是3万元,当时的市场价格是按模具总价的20%收费的,那时的模具设计的水平普遍很差,一般国营单位的设计人员也不愿意承担这个风险,3万人民币在当时也是个大数字了,但是还是请专业的设计公司比较保险,反正也不要厂长自己拿出来。所以那时的钱确实比较好赚。我的天哪,财神爷追着我赶哪!(标准的小人得志)
       模具设计得还算可以,刚度、强度都经过仔细的计算和校核。绝对有问题。没几天图纸就画好了,我另外找了一家很大的模具厂去加工,那一家是国营工厂,是我的很好的合作伙伴。我也狠赚了一笔“咨询费”,按当时的规则,模具厂只管按我的模具图加工,假如试模出来有问题我是要“全赔的”。所以,我们的图画得非常标准,基本上无懈可击的。请看:(这是根据回忆画的,当时还没有个人电脑)




       应该说是不会有任何问题的,模具在2个多月后做好了。可是试模时我却傻了眼了,原来注塑机上的顶棍孔和模具上的孔不配。没法调整。因为注塑机上的顶棍的中心距是400毫米,是不可调的,但是这个产品的宽度是400毫米,顶棍顶到了动模镶件。一点办法都没有。只有改为拉板来拉,可是那台注塑机旧的“掉渣”,动作“生猛”,每拉一个产品就象“天崩地裂”一样。可怜的“拉板”抗不住“摧残”,用不了几小时就会“败下阵来”。有时断了螺丝,就要落模,一上一下就要一天。对方单位非常恼火,“什么模具大王,笨蛋一个,合同上写得清清楚楚,要按我们这台注塑机的性能设计,现在搞成这个样子,你别混了。”)
       面对“上帝”的辱骂,我乖乖的退还了3万元“设计费”。(当时最大面额10元,3万元有一尺厚)愿赌服输麽,还好没有叫我全赔,毕竟模具还是勉强可以用的。只是老查的声誉受到了大大的影响。我自己关在房间里整整一天,不吃不喝,拼命抽烟。我是个永不言败的人,这次的失败是个很好的教训,以后绝对不能再犯这样的错误了。我认真的总结了下面几条,和大家来分享:
1、因为产品形状比较简单,产生了轻敌麻痹思想。
2、没有对照注塑机说明书。去量注塑机的有关尺寸。因为有一些旧款的注塑机的机板孔位与说明书是有差别的。
3、没有清楚地了解注塑机的真实运行情况。早知道这么“烂”的旧机,就应该“知难而退了。
4、图纸画得很漂亮,也不等于模具方案是好的。

    阴沟里翻船啊,我想通过这个失败的案例,给年轻的模具设计者有一个借鉴。
 楼主| huxuewu 发表于 2009-12-15 21:46:41
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洞里乾坤 柳暗花明又一春

经过这次“方箱”模具的事件,痛定思痛。将上面4条写成大字,贴在墙上。公司全体设计人员每天上班前都要墨念三遍。
      我自视甚高,经过这次失败,使我的头脑清醒了起来。我可不能被困难压垮,一定要将赔出去的钱加倍赢回来。其实这类问题是很容易解决的,本来,在推板上随便加4个油缸,反推注塑机台面就可以了。但是我要报这一箭之仇,一定要搞一个惊世骇俗的结构,让他们对我刮目相看。
       因为当时还没有电脑画图,全靠“空想”,下面的电脑截图是我根据回忆画出来的。我终于想到了一个绝妙的方法,看看是不是可以叫他们大跌眼镜,请看下图:

     首先从外观看。看起来和原来差不多的,其实不然,我在二个直径80毫米的导柱里面做了文章(对角)。将导柱做成中空的,外层是导柱,同时又是油缸外套,内层做成活塞,但是又是与脱料板上的内置导套相配合,这个内置导套又起到密封油的作用,另外二个导柱还是和原来的一样的。如下图:



      顶出产品时,从导柱内层的起活塞作用的内导柱的中间的通孔里进油。推板被顶起,将产品推出来。最绝的是,我在固定活塞套的的M12螺丝中间钻了一个6毫米的通孔。用来开通活塞中间的油路。

    复位时,从固定在推板上的导套外套上进油

       通过与注塑厂协商,他们还是给了我们15天的机会。模具厂看了我的方案也是拍案叫绝的,试模开始了,一打开模具,对方厂的陈厂长大吃一惊,“喂,查大师傅,你什么也没有改啊,就多了4根油管“。其实外表是一点也看不出什么的,他倒是很细心,看到比原来多了油管。也不见了拉板,注塑完成后,模具打开,推板徐徐地自动将产品顶出来了。

       陈厂长看了,激动地拉着我的手,说不出话来,因为这个产品对他们厂太重要了,特别是对他的厂长位置也太重要了。再说,我也是他的好朋友,我的设计不好,他也没有面子,这样一来,可以皆大欢喜了。真是柳暗花明又一春啊,所有的问题就被中空的导柱里的油缸解决了。3万元也回到了我的手里。)
 楼主| huxuewu 发表于 2009-12-15 21:47:44
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匪夷所思 麻雀生出恐龙蛋


神话里有极其夸大的,可将一根绣花针变成擎天柱,有魔术师可将《自由女神》像变消失的。但是,在我们模具界,是没有神话和魔术的,因为试模时将把所有的问题都反映出来,是骡子是马,一“遛”便知。
        各位同仁会说,查老师你这一章《麻雀生出恐龙蛋》的题目出大了吧,大不大,各位看下去便知。杭州某公司的刘经理,有一天突然来到我的办公室,看他那猴急样,必定有“十万火急”的状况,这样的情况我看的多了,我一边看他拿来的图纸,一边不慌不忙地泡开了“功夫茶”。茶过三巡,情况也基本清楚了。
        这是一种比较少见的模具,说它是模具,那是“抬举”它了,应该叫“模子”才对。因为非常简单,就上下模二边,是生产一种微发泡的过滤器的,用的工艺是以蒸气为热介质,将模具中的聚乙烯粉末烧结成为带微孔的海绵状的物体。其实模具结构根本并没有什么难度 ,公差都是0.1以上的,问题的关键是“烧结”过程很慢,假如生产量大,要用到很多套模具,一半在“蒸房”里进行“烧结”,另一半在专用的机器上进行“灌粉”。“灌粉”也非常讲究,假如压力小了,粉之间的空隙偏大,产品会产生“缺料”。假如压力大了,粉之间的空隙小了,产生的微孔太小或者没有微孔,产品就报废了。这是一种很特殊的工艺。模具的用量比较多,一个款式往往要用到几百套。核心问题是控制模具制造成本。
下图是刘经理拿来的产品图:


       产品是一种有均匀微孔的海绵滤芯。宽0.9米长2米厚度50    毫米,条状突起处R2.3毫米,听刘经理介绍,他们试过很多种方法,其中用龙门刨床加工的效果最差,加工费也非常的高。用铝浇铸的方法也试过,但是模具整体变形和收缩不均匀的问题和砂孔的问题更头痛。用线切割的方法,一段一段拼起来,效果是很好,精度也比较高,但是要命的问题是加工成本高,每套模具单单线切割的加工费就超过12万元。还是优惠价,每平方毫米按0.005元计算的。一共200套模具,单单这一项加工费就2400万元。再加上模具材料(合金铝)和其他加工费,真是一笔天文数字。比原来的预算超过了3倍。但这是一笔每年有几个亿定单的大生意,砸锅卖铁也要上啊。
       “喂,刘经理,你们有没有搞错”我笑着说:“你们一定走错地方了,你们应该到银行去排队,申请贷款。我们这里是模具设计公司,是动脑筋的地方,没钱借给你的”。“你说对极了,就是来请你动脑筋的”刘经理一脸无奈地对我说:“我们该想的办法都想过了,大家认为最好的办法,就是来请查老师动脑筋”。“那你们想省钱省到什么样的理想程度?”我很认真地问道:“模具材料是一点也省不到的,只有在加工费上想办法,但是人家加工厂也要生存啊”,“这样好不好”刘经理也非常认真地说:“模具做成我的图纸那样,精度0.1以下,200套模具的加工费控制在500万以下,我们出20万设计费给你公司”。

       其实办法我已经想好了,但是内心有点不服气,假如我帮他省下1500万,他才给我20万,真正的岂有此理。政府都承认说,科学技术是第一生产力,难道我想的办法不是生产力。但是我的本事再大,没有发挥的“舞台”也是没有用的,算了,就当是贱卖了。最后签的合同条件是200套模具的加工费控制在300万元以下,假如超过,由我公司支付,刘经理他们公司支付给我公司的设计费是100万元。)
      讲到这里,各位朋友一定会说,老查摆什么乌龙,这个模具只有用线切割再拼起来的方法,实实在在的加工费,哪里可以省?别急,别急,山人自有妙计,第一步,我先做了二套冷冲模,冲出来的铝片如下图:

      厚度是2毫米,1000片加起来就是2米。我在工件上加了7处30毫米的定位孔,因为是用一套冲模冲出来的,每片之间的相对位置是肯定准确的。再用30毫米的拉光园做定位销,两头车成M30的螺丝,用来锁紧这些薄片,特别要说明的是,前后两头的夹紧片是30毫米厚的不锈钢板(3Cr13)用线切割出来的。装配起来是如下图的情况。

       冷冲模具共二套,(因为上下模的形状是不同的)二套模具造价12万,冷冲模具为什么这么贵?,各位可知道,我设计的是“精冲模”,压料板带“齿”的,为的是保证冲件侧面的平整度,熟悉冲压工艺的朋友都知道,普通冲模冲出来的工件的侧面是有一点点斜度的,小头是冲头的尺寸,大头是凹模的尺寸,现在采用的“精冲模”避免了这种情况,因为这个项目中我的设想的核心是用冲件的侧面来做整套模具的造型面的。假如冲件的侧面不平整,拼出来的大模具的型面就不光滑了,再要人工修整和抛光,工作量会很大。
      最后的结果是这样的,200套模具共用了40万片冲件,每片冲件的加工费是0.3元,共计加工费12万元,加上二套冲模12万元,再加上增加的拉杆螺丝的加工费和两头的30毫米厚的夹紧片的线切割加工费共6万元,加工费的总额为30万元,是原来预计加工费的八十分之一,是合同标的的十分之一。
      其实我的方法的真正价值在于加工时间的大大缩短,原来计划200套模具的制造时间是150天,按我的方法,实际上30天就全部完成了。刘经理他们公司可提前4个月投产。使其他的竞争对手没有任何的机会,如果要扩大生产已经是非常的方便,假如模具意外损坏,修复也非常简单。刘经理看了我的方案后,目瞪口呆:“我的天啊,二套小冲模冲出了200套大模具,真是麻雀生出恐龙蛋啊”
 楼主| huxuewu 发表于 2009-12-15 21:52:36
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因祸得福 老查被逼神仙顶


前面一些文章讲尽了模具中的机关巧妙,这一篇我来讲一讲最常见的东西,做模具的人都知道“斜顶杆”。当在塑料制品上有不大的倒扣,又不方便做“行位”(滑块)时,斜顶确实是一种比较好的选择,比起滑块来节省了很多结构空间,但是“斜顶”也不是万能的,有时几条加强筋就能够把你困得“动弹不得”。
       现在的“斜顶”是越做越讲究了,单单是“斜顶”的“脚”就大有讲究,甚至已经形成了商品化的标准件,有一家叫“米苏米”的公司就做的非常的好,不过很贵,“斜顶”的每一只脚要卖600元。但是对一套十几万的模具来讲,为了提高模具的寿命和可靠性,那就不会太计较了。
       话说公元1995年,我在《香港国辉模具公司》当技术主管(现Aic的前身),有天,一家德国公司拿来了一套怪怪的模具要我们做,(好像是TTI)好家伙,这么多“斜顶”,数了一下,竟然有27处之多而且有很大一部分是被加强筋“困死”的。老板罗先生也是做模高手,看了图纸后,那个脑袋摇的像拨浪鼓似的。“我们是工厂,不是研究所,”罗老板说:“这么细的斜顶(位置排死了,做不大),怎么做,准备天天修模啊?”
       假如按常规,不计较这个斜顶的问题,这套模具的价格应该在15万港币左右。但是一般的模具工厂都有个“怪毛病”,再古怪的模具,他都不会说做不到,而是故意把价格叫得非常非常高,让客人“知难而退”。罗老板一口讲出了一个45万的“天价”。出乎所有人的意料,那个德国人竟然二话不说,同意了。罗老板看了我一眼,我双手一摊,无奈地点了点头。
        接下来就变成我的事情了。因为我是技术总监,老板只负责将生意接下来,我要负责想办法让工厂把模具做出来。
    模具的完成时间是60天,到了第10天,我还没有确定方案,客户也不同意改加强筋。急得我团团转,假如按常规,光是线切割斜顶孔就要6天,还不包括做角度夹具。时间太紧了,(每个斜顶的方向不同的)这次老查可能要栽。

      在我的模具生涯中,这次的思想压力可能是最大的了。个人荣辱事小,公司的信誉是天大的事情,当然,天无绝人之路,通过十多天的苦思冥想,最后我被迫想出了一个“困兽犹斗”的办法。请看下图:

       工程部的几个工程师看来看去也没有看懂我的意思。但是罗老板是个高手,在香港有模具大王之称,他看了一会儿已经明白了,他问我:“这是个很好的方法,好你个查大侠,你是从哪里学来的?据我所知,行业里从来没有人这样做过”。“不瞒你说,我是被逼出来的,”我回答道:“我也从来没有见过这样的做法,好像是我做梦的时候,神仙告诉我的”(确实是这样)。
       罗老板是个风趣的人,他说:“那我们就给它起个名字,叫查氏神仙顶”。(那时还不懂得报专利)后来这一招就成了《国辉模具公司》的“秘密武器”。自己生产产品的模具就用,对外是秘而不宣的。
      我想,假如“神仙顶”能够广泛应用,那全社会要节约多少人力物力,对模具界也是一个小小的贡献啊,那我活得也值了,下面我把“神仙顶”的原理和要点向大家介绍一下。
      “神仙顶”按功能来命名,应该叫“可短距离侧抽的直顶杆”。它的原理是利用设置在直顶杆上的凸台,在顶出一段距离后,碰到镶件下面的斜面,迫使有弹性的直顶杆产生侧抽的动作,当顶出系统复位时,直顶杆上的凸台离开镶件下面的斜面时,直顶杆由于弹性回复到原来的位置。



     设置在顶杆固定板上的逼紧块非常重要,可使得直顶杆的弹性达到最佳状态,以免直顶杆在复位时拖伤动模镶件上方孔的口部,制作直顶杆的钢材要选用优质弹簧钢。硬度在HRC50度左右。假如动模镶件是有硬度的(硬模),带斜面的镶件也可以省去不做,斜面直接在动模镶件上做出来。)
     “神仙顶”的最大好处是运动空间小,在很多难以安排斜顶杆的位置上发挥它的作用,由于是直接顶出,它可以做得比较小。由于底部没有滑动,省去了价格昂贵的“斜顶脚”。并且节省了结构空间,给安排冷却水路和顶杆留出宝贵的空间。
       在线切割动模镶件上的方孔时,可以一次性加工出来,大大提高了加工速度和精度,而不必像用斜顶时每割一个孔要重新摆放工件的位置和角度。大大缩短了加工周期。
     “神仙顶”是个好东西,希望能够广泛应用。
 楼主| huxuewu 发表于 2009-12-15 21:54:01
26
突发奇想 一石激起千层浪


在一次聚会上,认识了企业家高先生,听朋友讲,这位神秘的高先生正在生产一个“秘密产品”。听说这个产品做起来难度很高,但是订单量非常大,利润很高。这个家伙很鬼,他从来也不让别人看他的工厂。但是我的一个最大的“毛病”,就是对“神秘”的事情,非要问到个底。于是厚着脸皮与高先生套起近乎来。天南海北地扯了半天,得到的唯一情报是:这个产品是用高速冲床冲出来的,是用在节能灯泡里的,需要量非常大。产品很小,要用放大镜才能看清楚。
       后来才知道,高先生与我在江苏大学的同学老戴是非常要好的朋友,于是我就托老戴向高先生“介绍”了我的情况,特别是我的模具方面的很多发明创造的“故事”(肯定吹得神乎其神)。过了没几天,高先生就打电话给我,热情地邀请我参观他的工厂。
       高先生希望我帮他想想办法,能否减少不良品和提高产量。我仔细地看了生产的全过程,这个产品很特殊,是个薄薄的圆片,直径才1.35毫米,厚度0.05毫米。材料是银铅合金。听说是发光二极管里供焊接用的触点。需要量特别大。按常规的冲裁方法是难以做好的,因为这么薄的材料,冲头和凹模之间的间隙非常难控制。(上下模的单边间隙一般是片料的5%~10%,否则会产生毛刺,使得产品粘在一起)他们现在采用的是“聚氨酯”法,直接用聚氨酯做下模。产品倒是做的很好,周边非常光滑,很漂亮。看来高先生也是个不简单的人物,能够将要求这么高的东西做到如此地步,肯定化了不少的心血。
       问题是“聚氨酯”法做出来的产品不能够向下落,产品又非常小,收集起来非常麻烦,操作的工人动作稍微慢一点点,做好的产品就会被第二次冲下的冲头压坏,产生次品,最要命的是,要花大量的劳动力将这些次品挑出来,否则客户拒收。这个工作量超过了总用工量的50%。算起来做这个产品利润很高,但是人工费的比例太高了。高先生这次是专程请我帮他诊断诊断,看看能否解决这个问题。据高先生讲,他们已经请了很多很多高手来看过了,也改进了很多,但是总不能根本解决问题,假如这个问题解决了,生产规模可以5倍10倍地扩大。订单是根本没有问题的,虽然现在是全球金融危机,但是国外的订单一点也没有减少。
      我在车间里呆了大概有4个小时,基本上搞清楚了目前产品生产的全过程。产品冲压的原理如下图:


     高先生反映的情况完全是准确的,产品冲起来很快,20台小型的高速冲床一字排开,24小时不停地冲,每台冲床每天的产量是以千万计算的,可惜的是有相当一部分产品被第二次的动作冲坏。他们现在采取的方法是在皮带上涮水,将产品带到旁边来再用刀片刮下来,但是还是有约5%的产品被冲坏,麻烦的是将这些被冲坏的产品挑出来的过程是非常的使人头痛,必须好多人用放大镜和镊子,细心地挑选,难怪高先生要头痛了。

       另外一个原因不知道高先生想过没有,由于冲针的直径是1.35毫米,刚性比较差,后面的固定部分必须加粗(行业内称为双托型),否则冲模不能正常工作,这就带来了一个大大的问题,必然冲针之间的距离比较大(目前是3毫米),因此片材的浪费比较大,由于银铅合金比较贵,材料利用率低,当然相应的利润就会低。
       “喂,高先生,冲针能否排密一点啊?”我试探着问:“我都想啊,试过多次了,就是经常断冲针”高先生回答道:“间隔3毫米已经是最小的了,假如想到办法,缩小间隔,冲针又不断,那真是天上掉馅饼了,那些废料可都是银子啊”。

       趁着和高先生闲聊,我脑子里渐渐有了一个方案。回来后经过几天的思考和反复“捣鼓”,最后拿出了一个“惊世骇俗”方案,我自己给起的名称是:《超薄片料滚压式落料模具》。基本原理如下图:


       模具(好像已经超越模具的常规概念了)的总体结构原理如下图:

      
       经过多次的试验和改进,终于达到了理想状态,结果是惊人的。改进后的模具(本身带动力和调速机构,不用冲床了),每台每天的产量是2.07亿个,等于原来20台冲床的每天总产量。根本就没有次品,挑选次品的工作也成为了历史。(这才是最重要的)高先生的高兴劲是可想而知了。
       我本来也是非常的高兴,因为这个方案是带有“叛逆”性的发明,前后的效果之比较是“前无古人后无来者”的。我自己也在佩服自己的“胆大妄为”,可是,事情并不是如我想象的那么美好。
    原来高先生的工厂原来一共用了100多个工人,经过这样一改进,产量翻了10翻,而且高先生还想进一步扩大生产规模,以垄断欧美市场,但是所有的工作8个人就全部搞定了。多出来的工人怎么办?
       我是搞技术的,那些工人就业的事情让高先生自己想办法吧。下面我来讲讲这套模具(或者称为装置)的技术要点吧,整套机构的原理是非常简单的,示意图一看就明白,其中有二个重要的问题,第一是刀辊和聚氨酯皮带的线速度要尽量一致。否则产品的几何尺寸会有一点点误差,聚氨酯皮带的表面时间久了会起毛。
       刀辊的制造方法有二种,第一种是“种针”的方法,将直径和产品直径一致的冲针“种”在刀辊上。先在用经过调质的45号钢做的刀辊体上钻出直径1.35的孔(先在别的铁板上试一下,必须紧配),深度为6毫米,孔的位置是经过精密计算过的。再将买来的冲针切成长度7毫米,然后将7毫米长的冲针的一头的3毫米部分磨成单边10度的锥度。然后将所有的冲针全部紧打下去,再整体用外圆磨床磨到预定的尺寸。如下图:


       刀辊的第二种做法是用“片”组合起来的,加工比较麻烦,但是它的优点是局部损坏了可以灵活更换,不必整个刀辊更换。冲头是用精密火花机加工出来的。如下图:


    这是一个真实的故事,这种装置对付极薄的料是行之有效的,在这里与大家共享,希望能够抛砖引玉。
 楼主| huxuewu 发表于 2009-12-15 21:54:50
27
锲而不舍 无奈种瓜偏得豆


1981年我大学毕业,被分配到一家国营模具厂上班。一到工厂就听说,有一个部里面派下来的“攻关项目”,一年多了,还没有攻下来。产品是一种冰箱的散热片,当时全世界都是用的这一种散热片,暂时国内还做不了,要靠进口,如下图:


       产品是用0.2毫米的铝片冲出来的,上面有36个10毫米的孔,并且要翻边拉伸到2毫米,而且要求翻边的高度一致,散热片叠起来才会整齐。因为10 毫米的内孔是用来传热的,所以要求孔内壁光滑,不能裂开。其实这项要求在那年代是很难做到的,当时日本的最高水平是每个散热片上的裂开数小于6处。当时我们工厂做的模具冲出来的是每一个孔都是裂开的。已经折腾了一年多了,裂开的问题还是解决不了。当时我的任务是设计其他工厂的模具,那个“散热片”是别的工程师负责的。那时是国营工厂,假如人家搞不定,你搞出来了,那你以后就别想混了。更何况我是个刚刚分配来的大学生(其实我上大学前已经是一个模具厂的厂长,做模具已经有十多年了)。但是我的“毛病”是与生俱来的,看不得有难题。听说有这样的“好事情”,但我又没有份,急得我心里象有十八只猫爪在抓。我除了提早完成我自己的设计任务外,还利用业余时间仔细分析了原来的模具和冲出来的产品。终于被我找到了原因。下图是原来冲模的基本原理示意图:


       原来结构的先天不足是,冲完孔开始翻边时,刚冲出的孔的孔口被突然绷开,不是“压延”,倒象是将铝片“撕开”一样,我们在大学里学材料力学的时候学到过,金属材料在处于三向应力的条件下,它的延伸性能是最好的。但是在传统的冲压模具里是很难给出这样的条件的。最关键的是要建立在冲压过程中的力学模型。讲通俗一点,就是在冲孔、翻边,成型的整个过程中,一直有“东西”压住片料。特别是翻边时孔的断面要有压力,使得片料处于三向应力状态。要按这样的思路来考虑模具的动作和结构。最后我想出了一个用聚氨酯橡胶做下模的模具结构。当时,聚氨酯橡胶在我国刚刚开始应用,用在复杂的冲孔、翻边、落料一次成型的冲模上还是不多见。我也是凭一时的冲动,想出了这个不一定成功的方案。但是我心里有一个声音在大声地鼓励我:一定会成功,一定会成功的。

      首先要做单腔试验,问题的核心是冲头的形状和尺寸以及聚氨酯橡胶的硬度,以保证铝片料在翻边时沿冲头刀口下面圆弧滑动时,一直处于三向应力状态,聚氨酯橡胶当时很难买到,费了九牛二虎之力才在南京一家厂采购到。我刚开始是用的邵氏90度,后来改为93度的。我利用下班时间,并且串通了车间里讲得来的几个师傅,趁其他工人下班后,经常通宵达旦地干(工人师傅对技术革新的热情一点也不比我小)。厂长老金知道我们在“义务劳动”做试验,也非常支持我们。有几次还陪我们加班并且给我们买“宵夜”。
       我们做了简单的试验模具,用精密平口钳代替油压机的动作,一次又一次地尝试冲头刀口下面的圆弧的截面形状,甚至用过抛物线和立方曲线。通过2多个月不分日夜地苦干,单腔试验终于成功了。后来的整体36孔的模具,按我设计的方案,很快就做好了。外形落料,冲孔,翻边一次完成。如下图:(根据回忆画的简图)

       试模不是用冲床,而是用油压机压的,当时我厂没有这样的设备,借用了常州拖拉机厂的500吨的“龙门式”的油压机。由于有了单腔试验的成功,整体的模具一下子就OK了。出人意料的是,做出来的产品非常的夸张。每一个孔的内壁都是镜面的,根本没有一个裂开的。而且一点毛刺也没有(证明人:原常州模具厂厂长金志良、钱辉、蒋喜祥、黄志学)。客户方的技术员惊讶得口也合不拢(北京医用电冰箱厂),因为日本进口的也远远赶不上我们的。该厂的孟书记和李厂长亲自送了感谢信到我厂。他们厂主机试生产成功,开庆祝大会还邀请了我和工厂的几位师傅去参加,顺便帮他们调试新买来的油压机。那个工厂在北京东郊茶家坟附近,时间久记不清了,我只记得他们食堂做的茄子很好吃。
        我们全厂上下也是一片欢腾。并且上报了市科技成果奖,最后居然批下来了,一共奖了厂里400元,(在当时是个不小的数字)我的功劳最大,厂里奖了我10元(一般人才5元)。整个设计科吵着要我请客,庆幸的是,设计科的其他工程师没有一个嫉妒我,这一点我心里是有数的,因为我的性格比较“好说话”,我算了一下,10元钱上馆子是根本不够的,结果全部买了“飞马”牌香烟。全科每人2包,到最后我只剩下一包(其实我是不抽烟的),带回家后,老婆气呼呼地一把抓了香烟从窗口扔了出去。
       最后讲一下技术要领。

       冲头刀口下面的圆弧一定要光滑,这是保证内孔镜面的关键。聚氨酯橡胶的硬度要控制在90到95(邵氏)之间。下模的聚氨酯橡胶一定要做成可换式的,因为每压1000次左右会起毛,影响产品的外观,做二到三个备用件,轮换着用平面磨床磨一下。
      再讲一个插曲,当时用来试验的机床叫“龙门冲床”,很大,工作台面有3米左右,试出第一个产品后,我非常的兴奋,我爬到台面上去看模具的情况,那个操机工也高兴得混了头,不小心按错了开关,机床猛的冲下来(有死限位的),打在我的头上,乐极生悲,我昏过去了至少2分钟。醒过来后我一分钟也没有耽搁,继续试验。我警告大家不准把这个情况回去讲,否则厂长非逼我休病假不可。

        虽然大家都说我没有经济头脑(我从来也没有领过加班费),后来我还是硬着头皮写了一篇论文,发表在1984年的《模具科技》杂志上(是广东出版的)。赚了18元搞费。(以前没有电脑,那个插图够难画的)
 楼主| huxuewu 发表于 2009-12-15 21:55:37
28
搜肠刮肚 关公逼走华容道


2005年春天,我带了一批学生到上海南汇一家小规模的模具工厂实习。老板谈先生是我的同乡,他是模具行业的一把好手,有多年做模具的经验,为人也非常厚道。对我们的到来是非常的欢迎。正值南汇的“桃花节”,他的工厂恰恰就在桃花深处,故人相见不免多喝了几杯。
      谈先生告诉我,厂里正在做一套模具,结构倒是非常简单,但是其中的前模镶件想不到好的加工方法,我还真不敢相信,谈先生是机械专业科班出生,又是CNC的高手,还有他搞不定的加工问题?产品如下图:



前模镶件如下图:
    型腔面上共有81个球型的凹坑。球直径3毫米,深度0.7毫米,也不是要求镜面,只要坑口轮廓清晰,型面没有刀纹,当然,如果可能的话,当然是越光越好。但是做了好几遍,就是达不到要求。料倒是浪费了好几块,都是进口的S136H。很贵,每公斤100多元,浪费了料固然心疼。最要命的是模期已经过了5天,客户急得直骂娘。
    我仔细看了模具图,嘿,你别说,要做得漂亮,还真的不容易。谈先生告诉我他们几次做坏的经过:
     刚开始先是用成型球头刀踩的,由于刀的中心的线速度为零,每一个切削点的线速度都不一样,所以加工出来的型面有一圈一圈的刀纹,而且因为是手工操作的,一不小心,有一点点搞深了就要全部报废重做,再用加工中心来加工,出来的型面也是一圈一圈的刀纹,而且更难看。边缘的轮廓模模糊糊的。更别说抛光了,又用加工中心做了铜电极,再用火花机来加工,但是铜电极在抛光时非常容易变形,而且加出来的表面很硬,抛光时也会严重变形。

           这三种方法,形状都是可以做出来的的,就是最后抛光困难,而且凹坑的边缘很难保护,肯定产生塌角,影响产品的外观。最好能够找到一种方法,加工出来直接就是光面。“这样当然好啦”我说:“我还想点石成金呢。你想啊,深度才0.7,又是球面,抛光不塌边才怪”。听了介绍,我知道这个问题是比较困难的,如果没有好的方法,换了我来做,也是一样。和谈先生聊了几句,心里的压力很大,他们工厂规模不是很大。能够接受我带学生来实习(一般的模具工厂都不愿意),是冲着我的名头来的,假如我也搞不定,那不是要“砸招牌”了吗?但是我搜肠刮肚,一下子好像也想不到什么好的办法。真的要投降吗?其实在条件好的工厂,用进口的石墨,用专门加工石墨电极的高速加工中心做出电极,再用“夏米尔”火花机加工,是可以达到要求的。可是他们工厂没有这个条件,拿出去“外协加工”,时间也来不及。(可能加工费会是天价)看来模具工厂的老板也不好做啊。
     晚上睡在床上,心里盘算着各种可能性,最后我想只有用高速切削的方法。但是,工件的硬度和刀具的硬度及转速都可以控制的,就是球头铣刀旋转中心的线速度是零的问题怎么解决?回忆起我几十年的模具加工的经历,说真的,还没有投降过。翻来覆去,一直到天亮也没有一点睡意。
       从住地步行到工厂去的路上,看到一个小孩在路边玩“陀螺”,我好奇地停下了看了一下,当陀螺快没“劲”的时候,侧过来还在旋转,这个镜头一下子使我开了窍。假如将球头铣刀侧过一个角度,球坑的中心的切削线速度就不等于零了,问题不就解决了吗?说来也巧,哪壶不开提哪壶啊
    一到工厂,说干就干,我与车间主管讲好,让我亲自操作,我就选了一台摇臂铣床,把铣头转过30度,如下图:


      R1.5的球头铣刀是选用日本“东芝”牌的,铣床主轴转速打到每分钟3000转。我先找一小块硬度38度的H136做试验,神了,铣出来的凹坑竟然是贼亮贼亮的。但是用放大镜仔细看,还是隐隐约约有一点点反光不一致,因为刀刃的旋转中心的转速肯定是为零的,不过现在不在球坑的中心罢了。(见下图)

     从图中可以看到,虽然将铣刀斜过了30度,但是在型腔里还是有一点的转速是为零的,(其实不为零,因为二刃铣刀的二个刃口之间有横刃),当我们加工过一遍后,将工件转过180度,按原数据再加工一遍,由于3毫米球头刀的弹性(有让刀),反过来加工还是可以刮到一点点的(大约0.02左右),重新搞了一遍后,型面的光亮度就好多了。
       由于是用手工操作的,在正式加工的时候,在铣床的升降方向用一个百分表来控制,以保证每一个凹坑的深度一致(0.02以内),这样就完全达到了客户的要求。有一点很重要,当工件打表分中后,铣床的主轴一定要锁死。因为主轴的轴线和铣床的台面是有角度的,假如铣刀沿轴向有一点点的移动,球坑的位置就完全变掉了。在谈先生和我喝的脸红脖子粗的时候,我自己心里明白,我这是被逼出来的啊。还不是那个小孩的“陀螺”给提醒的。
 楼主| huxuewu 发表于 2009-12-15 21:56:14
29
打破常规 于无声处听惊雷


还是在谈先生的模具工厂,那天我正在工厂的技术科里给学生讲解一套模具图纸,但是车间传来的“噹--------,噹----------”的声音搞得我好烦,那声音每间隔5到6秒钟就响一下,我刚讲完了一句,就又响一下,弄得学生根本没有心思听我的,有个学生问我:“查老师,那是什么声音啊?”我回答道:“那是一般模具工厂经常要做的事情,叫《砸框》,就是我们在加工动、定模框时,要将中间一块挖掉,但不是直接将中间铣掉,因为这样会产生很大的应力,而且也很浪费。而是钻一圈紧挨着的孔(排孔),然后将中间那块砸下来,这样应力会小一点,还可以节省一块料,但是假如孔钻的不好,留下的间隔大了,那就难砸了”。
       说完我打开技术科的门,向车间看了一下,果然是在《砸框》。几个工人轮流挥着大锤,在满头大汗地“拼命”,谈先生也在旁边看着,看到我走过来,不好意思地耸了耸肩。他还打趣说:“查老师,也来帮忙砸两下”。我说:“要我帮忙可以,可我老了,砸不动啦,但是我有一个办法,钻完了中间那块就会自动掉下来,你们信不信,让你们永远也不用砸了”。
        听到我这么一说,好多工人围了过来,谈先生象发现了外星人一样,将我从头到脚看了三边(他确实是很幽默的)道:“好啊,查老师,我们做朋友这么多年,你还有什么私房菜没有拿出来?,正好,这模框还有几件,你亲自搞一块给我们看看,就算你教教我们。我付学费的,2瓶《洋河》,怎么样?”“可以,可以”我回答道:“其实很简单的,也不用学费,反正这个方法我本来就准备要教我的学生的”。
    我先看了模具零件图,尺寸是350X250X100,内框尺寸是225X137X100.如下图:

       选了直径12毫米的钻头,并且画了钻头中心位置的图纸,如下图:


       关键的问题是钻头的技巧,因为我取的钻头的直径是12毫米,但是钻头的中心距离选择的是11毫米,假如钻好了孔,相邻的二个孔是会相通的。在一般的情况下,用普通的麻花钻来钻,一定是会往一边“跑”的,钻头会“别死”,甚至会断掉。但我采用的是“倪志福”钻头,它有自动定心的作用。如下图:


       用“倪志福”钻头钻孔的时候,孔与孔之间是“破”的。但是由于“月牙槽”产生的“三尖刃口”的作用,强迫钻头定在中心,怎么也不会向一边“跑”。钻到最后一个孔的时候,用二块大的磁铁齐缝吸住,以防止中间那块掉下去时,侧过来别断钻头。钻完最后一个孔后,清理掉铁屑,中间那块自然就会掉下去,用磁铁吸住,拿出来就可以了。如下图:


    钻框时要注意的是:
1、划线和打“样冲”一定要准,假如尺寸不凑巧,最后一个孔要保证与相邻的二个孔相切。钻头要垂直。有可能的条件下,尽量用“电子尺”来保证每一个孔的准确位置。
2、“群钻”的“三尖刃”的中间的刃口,必须比两边的刃口高,否则钻头刚接触工件时,起钻的位置会偏移,那就不能保证每一个孔都会“破”了。
3、钻头的转速,在有充分冷却的情况下,要偏高一些,譬如12毫米的钻头,可以选择800到900转的转速。关于“群钻”的刃磨,我前面有简单的介绍。另外大家可以参考《机械工人切削手册》。
4、钻孔完毕,中间那块如果不是很大,可以用磁铁吸住,用手拿出来,如果比较重,可以松掉外框的压板螺丝,利用吊孔将外框先吊下来。里面那块的边是非常的锋利的,要小心,防止割破手。
5、工件上压板的时候,工件下面一定要腾空,以防钻头钻到台面,而且由于孔与孔之间是“破”的,有部分铁屑会从旁边的的孔出来的,最好经常用气枪从下面吹掉。
      万一有钻头钻偏了,孔之间没有破,假如留下的比较厚,可以上铣床“踩”,假如不是很厚的一层“皮”,(小于1毫米)我推荐一个简单的工具给大家,这是我的师傅传给我的,如下图:
       此工具是用高速钢做的,可以用现成的方型的“白钢刀”,经线切割后,用工具磨床磨出来。我以前在工厂时,常备的有8毫米、10毫米、12毫米、16毫米4种。以前不会磨“群钻”时,钻框全靠它。我给它起了个外号叫“剥皮销”,其实这个名字很形象的。二孔之间留下一层铁皮,将它往钻好的孔里一插,轻轻打下去,“皮”就被剥掉了。所以,我从来也不需要砸“框”。
      谈先生看我钻到最后一个孔时,眼睛瞪的大大的,唯恐错过了什么一样。当钻头钻穿后,我移开磁铁,中间那块徐徐地向下沉,(因为下面有铁屑),顿时,围着看的一大群工人齐声高呼起来。
      其实那天晚上,喝了不止2瓶。
 楼主| huxuewu 发表于 2009-12-15 21:57:03
30
牛刀小试 中华神针治顽疾


1988年深圳的春天,老天爷给了太多的水分,从三月初到五月底,差不多80天没有见到太阳,办公室的墙上都在冒水,手碰到哪里都是潮的,人的心情也象这天气一样坏。原因是公司里的一批货被退回了。
      我那时刚到深圳,是“寄居”在吴经理的公司的,他是我在江苏的好朋友,当时他们公司是国营的注塑企业,规模很大。我正好有一批出口的模具是通过他们公司转口的,有空闲的时候,顺便也帮助他们搞一些模具维修的工作。
       被退货的产品是一款“随身听”的外壳,造型很漂亮(京华牌),模具是在日本产做的,做的不错,但是在一个“按钮孔”外侧有一条“夹线”(熔接痕),怎么调机也没有用,只能再加一道“喷漆”工艺。这次是因为原料(ABS)换了一个牌子,注塑出来效果看上去还是差不多,喷漆后,我们的QC也通过了,不料收货单位的品管员,就是通不过。硬逼着退货。不仅退货,还要罚款。这次真的是栽了。下面是我经过简化的产品图:


     从注塑的原理来讲,这个按钮孔后面的“熔接痕”是不可避免的,不过是深浅的程度不同而已。假如塑料的流动性好一些,注塑机的参数调整得合适一些。注塑产品的效果就会好很多。否则就有可能被“退货”。其实,这次是因为吴经理他们想降低一点点成本,换了另外一个牌子的料,想不到会被退货。他们也曾经想过要改动模具,也有请很多模具方面的行家来看过,但是因为是日本制造的模具,谁也不敢轻举妄动。
      我仔细地看了模具的结构,这是一套非常规范的模具,做工很精细,日本人的模具制造水平确实是不错的。但是熔接痕的问题是一个“顽疾”,是客观规律,任何人都绕不开的。不可能消灭,只能尽量改善。这是我个人的观点,也只能在“尽量改善”这条思路上想办法。我想了如下图的一个模具改动的方案:


      这是一个“滑头”的办法,也就是说,万一不行,对原来的模具也没有什么妨碍。
      我的设想是这样的,那条“熔接痕”的产生的原因,一是由于二股流动的塑料绕过这个椭圆孔的型芯,再次“碰头”的时候,塑料流的表面有一点点凝固。因为塑料流的动能已经有部分“衰减”,没有足够的能量将二股塑料流完全挤到融合。再一个原因是型腔里的空气被赶到这里,“四面包围”,无路可走了。我采取的办法是,在对准这个“熔接痕”的反面(动模一侧)开一个“补充料穴”,让表面有点凝固的塑料跑进去,这时二股塑料流的“碰头”处是完全没有凝固的塑料。我在这个“补充料穴”的底部,做了一个截面与“补充料穴”的截面一样的顶块,(我这例是用的直径12毫米的圆顶杆,顺便还可以在顶杆侧面开排气)。当注塑机注射刚完毕,一个附加的油缸推动图中的”斜铲块,将这个12毫米的圆顶杆向前推,直到与型面接平。如下图:


      “方案”出来了,大家都说是好办法。请了当时几个有名的专家来看过,都认为是不错的办法。但是他们公司还是不敢让我动模具,毕竟是国营的。各个部门都怕担责任。甚至还有人说要拿我的办法给日本人看过才做决定。我那个气得,呸!
      吴经理对我的“本事”是很了解的,(当时我在国内模具界还是小有名气的)看我生了气,也很为难。谁叫他是国营单位呢?万一事情搞砸了,“乌纱帽”也可能有问题。后来有朋友出了一个主意,先签合同,我交5万元“保证金”,等我搞定了,他们再给我5万元“改模费”。那时人民币的最大面额是10元的,5万元可是一大包啊。
    模具在一个星期就改完了,经过式模,产品上的“熔接痕”根本看不到,用200倍的工业显微镜也看不到。后来干脆连那道“喷漆”工艺也一并省掉了。
     想起来也好笑,这么简单的问题,转这么大的圈,人民币还是转到了我的“荷包”里。我拿了2000元钱在《西丽大酒店》请喝酒,大家都问我:“老查,你专门给模具治病,这一次用的是什么招啊?”我说:“医生啊,就会打针,我这次用的是《神针》(广东和香港把顶杆叫顶针),只要是《熔接痕》,打一针就灵。”
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