模具开发篇.ppt

1 模具業基本上仗賴兩大競爭力吃飯 其一是技術能力 其二是工程管理能力 本文將工程管理能力定義為 產品價值鏈各階段流程之合理性 與作業內容之標準化程度 塑模之價值鏈大致上可區分為六個階段 1 諮商由客戶之產品設計工程師及採購人員 會同己方模具廠之業務與設計工程師 針對產品之生產需求量 使用壽命 單一零組件與其它配合件之相對關係及公差要求 模具規格 結構及製造可行性評估等項目進行諮商 2 估價3 議價4 設計5 製造6 試模將完成粗樣 約90 的模具上機試轉 以正常操作條件測試模具結構 樣品品質及量產性之實際表現與預期間差異 並進行最後的微調作業 塑模之價值鏈 2 一 率先選定協力廠商二 成立聯合任務編組A 資料記錄格式 B 文件審查程序 C 設計變更之處理流程 D 各單位參與人員之工時計算 E 設計變更之知會對象 三 建立溝通管道A 模具專案經理 確保溝通之門長開 B 產品工程師vs 模具設計者 產品設計要求之繁複多變 通常與模具設計要求之簡單合理相牴觸 故兩者須仗賴充份溝通 藉以尋求一平衡點 C 模具設計者vs 模具製造者 兩者均須確認對模具藍圖之認知是否一致 俾利後段製造作業之進行 工程管理整體觀念 3 D 產品工程師vs 模具製造者 產品工程師應能直接掌握模具製造進度 提供製造現場必要的建議或指示 並將重大資訊回饋至公司作為後續之參考 四 建立整合性工作進度時程表五 及早規劃並取得所需資源在此 資源意指可調度利用之產能 六 限制管理產品設計之變更司空見慣 然而產品規格之更改牽連模具開發作業甚鉅 產品工程師必須與模具設計製造者在未定規格部份達成共識 預留加工預度以為因應 七 以工程分析手法減縮耗時身為產品工程師 應對模具之技術知識有基本概念 以降低溝通障礙及設計變更之可能性 尊重協力廠的專業 主動發掘問題並立即處置 八 財務作業上之配合 4 設計的垃圾減量觀念 產品設計之耗時十有七八屬細部設計階段 故欲實質縮減產品開發時耗 必得注意細部設計作業之合理性 包括零件間之配合公差 干涉關係 零件與整體之組裝配合性 單一部件之功能表現與製造可行性等等 以簡潔合理之設計理念 降低設計之不確定性 以下舉列細部設計之十大原則 1 部件數目簡單化 2 部件製程簡單化 3 部件耗材合理化 4 部件成本合理化 5 部件組裝簡單化 6 部件圖面數量合理化 7 增加系統外觀親和性 8 增加系統可靠度 9 細部設計應儘量在已能確切掌握之經驗基礎上進行 10 細部設計作業之持續改善 5 孜孜毅毅 止於至善 隨著高性能工程用高分子材料及成形機之長足進展 對相應配合之模具精度與自由度要求益日趨嚴格 基於此等因素影響 模具技術之主要發展趨向如下 1 金屬加工技術高精度化 2 延長模具壽命 3 追求最佳能源使用效率 4 削減模具裝卸時耗 5 工作機械無人化NC化 6 引用CAD CAM縮短設計時程 6 最適營運規模 塑膠模具廠商認為員工人數在46人以上之中大型塑模廠 其最適規模與人員配置狀況如下 人數占全體員工百分比設計人員 含程式設計 1018 5 現場操作人員3564 8 生產技術 品質 物料管理 人員23 7 行政管理人員35 6 會計人員23 7 業務人員23 7 合計54100 0 7 精密模具四要素 1 模具結構之精密度取決於模仁材料之剛性 與公差表示之得體與否 2 單一模穴之成品尺寸欲達成公差要求 其重點在於流道 runner 和進料點 gate 之設計 多模穴模具尤然 3 循環時間 cycletime 要短 則 A 冷卻或加溫所使用的水 油 其通道要均勻分佈於整套模具上 且流動速率要快 B 材料能迅速注入模穴內 4 模具壽命與模具硬度 模仁公差以及模具之可保養性息息相關 8 設計 作業方式 模具廠之設計人員依據與客戶溝通所得 考量廠內製程技術 著手規劃模具內部配置 開始設計 繪製 修改圖樣 最後確定設計圖 即完成設計作業 送交現場發工製造 在設計過程中 設計人員應充份運用內部資源 並確實控制時程進度 問題 由於業務人員溝通效率欠佳 或客戶因不放心而主動跟催探詢 遂令設計人員在著手設計之前 必須曠日費時地與客戶再三溝通 周旋 設計人員希望將設計圖面全部開好才一起發工製造 因而導致設計階段耗時過久 造成整體交期的延遲 9 製造 作業方式 廠內現場人員在接獲設計圖面後開始發工製造 生管人員應綜合考量設備容量 在製模具組數 單一模具之工序別需時與預定完成時限 據以安排作業時程 充份運用現場資源 如期達成任務 問題 理論上是這樣做沒錯 不過實際上模具排程多由師傅依照經驗法則自行安排 缺乏整體考量 致使機台調配 人員協調 與設備使用時段分派等問題層出不窮 老闆對此往往已疲於應付 自然談不上製程改善 流程合理化 同步工程或計畫評核術 PERT 等後續之管理作為 10 試模 作業方式 在模具製造完成後 即進入上機試轉階段 以正常操作條件進行小量成品試製 並根據試模結果進行模具修改 以符合原先之產品設計要求 問題 1 試模人員缺乏品質觀念 經常僅機械式地操作設備以將成品試出 罕有追求最佳製程參數組合之熱忱 2 因試模作業缺乏標準作業程序規範 導致試出成品之品質變異性甚大 而經驗不足的工程師在未及辨明是否為製程參數組合選擇方面問題之前即動手修改模具 犯了先後次序不明之大忌 3 塑膠模具業有一因循成習之錯誤觀念 塑膠材質產品回收處理容易 因此相較於製程繁複昂貴的金屬件 可容忍較高之瑕疵比率 然而當瑕疵發生時 因塑膠件生產數量十分龐大 必須耗用極大的人工時數予以挑選 分類並修整瑕疵 或送回重新混煉 這勢將造成成本無法控制的情況 因其量產特性 對瑕疵的要求理應更加嚴格 否則後果將十分棘手 反應在模具設計上 尤其得注重淨成形及可保養性 務求儘可能地抑低瑕疵出現機率 11 模具之估價 內容可概分為六大項 1 模座費2 材料費3 設計費4 加工費5 管理費6 利潤其中模座及材料部份 市面上均有標準規格品與最新報價資料任憑擇選 在此且提供一簡易估價公式以供參照 以一模四穴之模具為例 假設製品區之長寬高分別為X Y Z 則模仁規格 經驗法則 製品區範圍 X Y軸 20mm安全間距 Z軸安全間距為25mm 模仁材料總費用 固定與可動側計算方式相同 X 2 20 3 Y 2 20 3 Z 25 鋼材比重 鋼材單價 以重量計 2模座規格 經驗法則 模仁規格 X Y軸 50mm安全間距 Z軸安全間距為25mm 12 開發流程篇 1 製作流程圖 產品圖面 初步LAYOUT 肉厚分析 模具結構設計 進料系統 冷卻迴路 頂出方式 決定分模面 初步BOM 收縮分析 產品模流分析 3D建模 2D工程圖 加工 組立 尺寸標註 排氣位置 頂針位置 細部設計 選定標準模座 拔模分析 干涉分析 修配模仁 變換環境 重點尺寸檢討 外包 自製 發包模座 發圖 公差標註 合模座 領取標準件 QC檢驗 合模仁 試模 模具轉移 模具修正 入庫 交貨 模流分析 BOM LAYOUT圖 組裝圖 13 產品之要求尺寸是否合理 公差帶是否有低於0 04mm以下的公差 產品尺寸標註方式是否正確 重要尺寸是否有依循基準邊標註 產品設計上是否有平均肉厚 是否有低於0 35mm以下的肉厚 產品結構上是否有設計箱型結構 懸壁樑結構或容易變形翹曲之形狀 產品外觀上是否有放電面 研磨面 咬花面 鏡面之要求 產品是否有不同的PIN數要替換 客戶是否有要求進料點位置 產品是否要跑滑塊 斜銷 或特殊起模機構 產品是否有要求結合線位置 產品之要求原料是否有提供縮水率 是否有預計第二種原料取代 客戶是否有提供未來每月需求之產能 是否有適當之射出機能生產 產品是否有要求LOGO字型 大小 位置 產品是否有要求模套號 模穴號位置 2 開模前產品分析 14 3 LAYOUT重點確認 模座選擇是否恰當 強度是否足夠 是否有定位裝置 模仁 零件排列方式是否恰當 零件強度是否足夠 模具結構上是否須增加滑塊 斜銷 等特殊起模機構 行程多少 是否會與頂針干涉 分模面是否複雜 產品是否會黏母模 零件加工上是否有問題 進澆道角度是否足夠 流道形狀 大小是否合適 是否有採取平衡流道系統 進料點形狀 大小是否合適 拉料銷位置 型式是否正確 冷卻迴路是否足夠 位置是否正確 有無干涉破孔 頂出位置是否正確 數量是否足夠 頂針強度是否足夠 彈簧預壓行程是否足夠 頂出行程是否有超出彈簧最大壓縮量 各式螺絲 定位銷是否有編號表示 公母模仁重點剖視位置是否有清楚表達出來 15 4 3D建模重點確認 模座選擇是否恰當 強度是否足夠 是否有定位裝置 模仁分模線是否合理 是否加工困難 能否拆成研磨加工 頂針位置是否有影響外觀 模仁強度是否足夠 頂針是否過長 排氣位置是否有表示清楚 通路是否順暢 深度是否有分段 模仁零件是否有設計防呆 是否有記號表示 是否有做過干涉 毛邊檢查 16 塑膠成品設計之五項原則1 附加脫模錐度 2 要求零件本身具備均一的厚度 壁厚一般要求在1 4 4mm 維持20 內變化 3 形狀要單純化 P L 4 成形品不可有尖銳的角隅部份 R 半徑 T 壁厚 應大於0 25 5 累積經驗 注重改善工作 結合式模組化之特點1 部份組件可以選用適當之材質及適當的硬度 2 組件的部品 可以局部交換 維修較為容易 3 基於結合形式之構造 透氣變得容易 4 模具之壽命較長 5 利用研磨加工 得以提升加工的精度 5 設計基本觀念 17 模具精度至少必須考下列要項1 以何種力量的方式作用於各模具部品上 2 作用於部品上的力量大小為何 3 部品的尺寸大小 是否耐得住這個作用力 4 材料的選擇是否正確 影響精度的因素 與模具直接關係之主要原因 1 模具基本形式之不良 2 製造不良 3 模具磨耗或是變形 與