豐田汽車(chē)公司的模具設計與制造技術(shù)，在管理和技術(shù)有許多獨到之處。就豐田模具生產(chǎn)制造技術(shù)作初步的探討，這些內容對急待改進(jìn)生產(chǎn)方式、推進(jìn)科學(xué)管理和提高制造技術(shù)水平的國內汽車(chē)模具同行，可能會(huì )有一些借鑒和啟發(fā)。

一、豐田模具設計與制造部門(mén)概況

豐田汽車(chē)公司中與沖壓模具設計制造有關(guān)的部門(mén)主要有兩個(gè)，其中負責模具設計的是第八生產(chǎn)技術(shù)部，負責模具制造的是st部（st為沖模的英文縮寫(xiě)）。它們都直屬于總公司，生產(chǎn)技術(shù)1-8部屬于生產(chǎn)準備部門(mén)，沖模部（st部）屬于工機制造部門(mén)。

第8生產(chǎn)技術(shù)部，其主要職責是模具設計和沖壓設備準備，加上它所屬的計劃、生產(chǎn)準備、部屬等科室共有將近350人。其中與模具設計有關(guān)的技術(shù)室有三個(gè)，它們是由從事的產(chǎn)品件類(lèi)型來(lái)劃分的：

部門(mén)	職責	人員
一室	車(chē)身周邊件模具設計	（ 車(chē)門(mén)、機蓋、后行李廂蓋） 約70人
二室	主車(chē)身件模具設計	（側圍、翼子板、頂蓋等） 約75人
三室	底板、梁架件模具設計	（地板、發(fā)動(dòng)機艙等） 約30人

每個(gè)室又分為沖壓工藝與模具結構設計兩個(gè)組。專(zhuān)業(yè)化分工是豐田模具設計部門(mén)工作的特點(diǎn)。

模具設計內容細分

豐田把模具設計分成三個(gè)工序：工序設計、模面設計和結構設計，分工明確，分別由專(zhuān)門(mén)人員負責。工序設計主要完成工序草圖、dl圖設計、作詳細的模具設計任務(wù)書(shū)、模面構想等，模具設計的主要創(chuàng )造性勞動(dòng)都在這一步靠人腦完成。模面設計幾乎是單純的曲面造型，結構設計的重點(diǎn)在于模具結構的具體實(shí)現。

人員專(zhuān)業(yè)化分工細微

各個(gè)室只負責一類(lèi)產(chǎn)品件，每個(gè)人在一定時(shí)間內負責同一個(gè)件，甚至是同一類(lèi)模具。由于豐田每年開(kāi)發(fā)的新車(chē)可達十種，這就是說(shuō)，可能有的人在一年內畫(huà)十套非常相似的前車(chē)門(mén)外板拉延模，其專(zhuān)業(yè)化程度可想而知。

模具的社會(huì )大分工

日本的模具制造專(zhuān)業(yè)性分工很強，豐田雖然自己的模具制造能力很強，但它并不是什么模都干。比如，整車(chē)所有件的沖壓工藝和模具的整車(chē)協(xié)調，他自己都負責，但模具設計和制造他只干車(chē)身內外覆蓋件，地板和梁架件全部到定點(diǎn)廠(chǎng)家外協(xié)。

不但豐田如此，國外的大汽車(chē)公司所屬模具廠(chǎng)無(wú)不如此，比如日本大發(fā)公司模具廠(chǎng)，甚至只做側圍、翼子板、頂蓋等有限的幾種外覆蓋件。這可以看作是一種發(fā)展趨勢，在韓國、臺灣甚至是專(zhuān)業(yè)模具廠(chǎng)家也是向只做幾種件的更專(zhuān)業(yè)方向發(fā)展。

模具制造部（st部）

豐田st部負責模具制造和新車(chē)整車(chē)模具的協(xié)調，并一直到大批量生產(chǎn)之前的沖壓生產(chǎn)準備。

科室	責任	人員/人
技術(shù)室	生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)計劃	89
nc課	nc編程、檢查	175
實(shí)型課	驗具、實(shí)型制造	142
機械課	機械加工	173
鉗工課	鉗工、裝配	237
調試課	試模、調試	204
匯總		1020

主要數控加工設備：

設備名稱(chēng)	臺數/臺
構造面加工數控銑床	39
型面加工高速、五軸五面銑	15
新型一體化加工設備	6
其他小件加工設備	31
匯總	91

從人員和生產(chǎn)能力上看，st 部都算得上是世界上最大的汽車(chē)模具廠(chǎng)之一。

二、豐田的模具設計和制造能力

 

模具設計與制造能力：每年大約可開(kāi)發(fā)10個(gè)轎車(chē)整車(chē)模具；模具產(chǎn)量（標準套）約2000套/年；內制率60%（外協(xié)40%）

主要產(chǎn)品中：模具占80%，驗具占7%，其他占13%。

全年完成模具制造成本預算近200億日元，人均模具產(chǎn)量 2 標準套/年，模具制造成本（不含設計）約600萬(wàn)日元/套，工時(shí)成本（平均）約1萬(wàn)日元/小時(shí)。

整車(chē)模具設計制造周期12個(gè)月（由車(chē)身設計完成至新車(chē)批量生產(chǎn)），其中包括整車(chē)全部模具設計周期5個(gè)月，制造周期5個(gè)月，調試周期6個(gè)月。

由此可見(jiàn)，豐田一年的轎車(chē)生產(chǎn)能力大約500萬(wàn)輛（日本國內部分約占50%），是中國大陸轎車(chē)產(chǎn)量的十倍，而模具設計制造能力也超過(guò)我們全國汽車(chē)模具生產(chǎn)能力的數倍。

豐田的整車(chē)模具制造周期，遠遠短于我們的一般單套模具制造周期，它的標準單套模具制造周期為三至四個(gè)月，在我們看來(lái)還是一個(gè)夢(mèng)想，我們的模具質(zhì)量水平與豐田相比相差更遠。

豐田把模具的制造計劃標準化，根據模具的復雜程度可分為短周期、標準周期和長(cháng)周期三種?，F以單套模具的設計制造周期（拉延模，標準周期）為例：

沖壓工藝	20
模具設計	20
NC編程	8
實(shí)型制作	7
鑄造	12
機加工	9
鉗工裝配	7

單套拉延?？傊芷?2天，其中制造周期52天。

以上周期包括模具的設計、制造直至模具初次試模完成為止。如果再考慮產(chǎn)品件各序模具的總周期，單個(gè)制件各序模具的總周期，要在拉延模的基礎上再加22天（包括模具調試，但不包括整車(chē)調試），總共84天。

以上天數均為工作日（節假日除外），換算為日歷日大約為20天等于一個(gè)月，也就是單套模具制造周期三至四個(gè)月。

豐田的模具制造也是按照準時(shí)化生產(chǎn)方式進(jìn)行的，全部倒排計劃，計劃到每一個(gè)工作日，不提前投產(chǎn)，避免增加在產(chǎn)模具。我們的倒排計劃往往是為趕工期，人為的壓縮工期。而豐田的倒排計劃，是為了在必要的時(shí)候生產(chǎn)出必要的產(chǎn)品，避免提前投產(chǎn)造成生產(chǎn)過(guò)剩的浪費。

三、豐田模具制造技術(shù)

近十年來(lái)，本人曾在日本多家模具制造廠(chǎng)進(jìn)行過(guò)較為深入的學(xué)習和考察，先后累計時(shí)間達6個(gè)多月。對比以后發(fā)現，豐田的模具技術(shù)在日本的模具廠(chǎng)家中也是十分突出的，無(wú)論是能力、效率及技術(shù)都不愧為世界一流水平。

通過(guò)對豐田的了解我們可以看到，世界汽車(chē)模具制造技術(shù)正在向這些方向發(fā)展：計算機前的操作逐步代替現場(chǎng)操作，以高精度加工代替人的手工勞動(dòng)，模具的設計、制造高度標準化，單件生產(chǎn)方式向流水線(xiàn)式生產(chǎn)方式發(fā)展等等。結合我們國內的模具制造情況，豐田在以下一些地方與我們有很大的不同，值得我們很好的借鑒。

精細模面設計

我們常說(shuō)的模具設計實(shí)際上分為三個(gè)部分：沖壓工藝設計、模面設計和結構設計。這三種設計的內容和側重點(diǎn)是完全不同的，豐田的工作流程為先有沖壓工藝設計然后指導模面設計和模具結構設計，分別由不同的人來(lái)做，專(zhuān)業(yè)分工很明確。

傳統的沖壓工藝設計采用工序圖或是dl圖，它的模面設計是非常粗略的，以這樣的圖紙指導下的工藝造型，必須在后序靠人工修整、制造工藝禰補，造成模具制造的人工鉗修量很大、周期延長(cháng)。豐田在設計階段通過(guò)計算機的曲面造型，完成模面的精細設計。

比如：針對進(jìn)料量不同設計各種拉延筋，同一套模不同部位的拉延筋截面不同，防回彈、過(guò)拉延處理，最小壓料面設計，凸凹模不等間隙設計等等。精細模面設計的結果，可以極大的減少型面加工，減少鉗修，減少試模工時(shí)，它的作用非同小可。

對比之下，國內的模具設計還停留在結構設計階段，模面設計沒(méi)有受到很好的重視，模面實(shí)際上是靠后天完成，模具設計的落后造成了制造的落后，也就毫不奇怪了。

板料成型分析技術(shù)應用情況

豐田公司從5-6年前，開(kāi)始應用有限元法做計算機模擬板料成型分析，主要應用的解算軟件為美國的dyna3d，他們經(jīng)過(guò)了近三年的努力才達到實(shí)用水平。目前，豐田建立了一個(gè)整車(chē)身各種典型件的分析結果庫。對一個(gè)新車(chē)型的件，如果成型性沒(méi)有太大的變化，只是參考原工藝不做分析，只有特殊的新造型才做板料成型分析。

豐田的新車(chē)要做樣車(chē)，對造型特殊的件除了做板料成型分析外一般還要做簡(jiǎn)易模進(jìn)行驗證。因此，豐田人認為目前板料成型分析還不是一件必需的、簡(jiǎn)單的事，無(wú)論是周期還是成本都有很大代價(jià)。

我們認為，豐田的車(chē)型開(kāi)發(fā)量很大，車(chē)型之間變化不大、類(lèi)似件很多，又積累了豐富的人的經(jīng)驗，板料成型分析確實(shí)用武之地不多，建立一個(gè)分析結果庫是一個(gè)好方法（日本富士模具公司也是這么做的）。反觀(guān)國內現狀，一方面模具廠(chǎng)專(zhuān)業(yè)分工很低，各種件都會(huì )遇到，難有現成經(jīng)驗，似乎更需要板料成型技術(shù)。

另一方面，技術(shù)水平低支持環(huán)境差（如：板料參數、摩擦系數等難掌握），模具廠(chǎng)應用起來(lái)，要達到實(shí)用（不講效果、不計代價(jià)的研究不算）也是非常困難的。即使是成立專(zhuān)業(yè)分析公司，考慮用戶(hù)數量、周期、價(jià)格等因素，恐怕也曲高和寡。目前，這項技術(shù)在國內的實(shí)際應用效果還難有定論。

模面設計經(jīng)驗積累機制

豐田的設計部門(mén)除手工勾畫(huà)草圖以外，設計已全部計算機化，一般設計人員除一臺工作站外還有一臺筆記本電腦。但，真正創(chuàng )造性的設計還是靠人腦，特別是靠人的經(jīng)驗積累。豐田特別強調經(jīng)驗積累機制：只有集體的經(jīng)驗不能有只屬于個(gè)人的經(jīng)驗，比如：資料的統一管理，草圖設計的小組討論，圖紙的多部門(mén)集體審核，設計標準、規范的經(jīng)常性增改等等。

經(jīng)驗積累機制是豐田能夠不斷提高模面精細設計的主要手段。比如：模具加工完成之后，一般模具型面不用研合，刃口不必對間隙，鉗工只負責安裝，在初次試模時(shí)也不能隨便修調模具，調試模具有模面設計人員在場(chǎng)，初次試模缺陷需要記錄下來(lái)。

最后的休整結果，象拉延筋、拉延圓角變動(dòng)、對稱(chēng)件的不對稱(chēng)現象等，還要進(jìn)行現場(chǎng)測量。這些資料的積累、整理、分析、存檔，都是模面設計的經(jīng)驗積累，并隨時(shí)加入到下一次的設計中去。

豐田的模具設計和調試過(guò)程，真正做到了是一個(gè)閉環(huán)制造系統，借助于這種自我完善的經(jīng)驗積累機制，模具的設計越來(lái)越精細，越來(lái)越準確。

間隙圖設計

在豐田，模面設計實(shí)際上是由曲面造型和nc編程兩部分共同完成的，為了傳達和描述模面設計思想，就產(chǎn)生了除dl圖、模具圖之外的第三種圖---間隙圖也叫質(zhì)量保證圖。

間隙圖我們在以前還沒(méi)有見(jiàn)識過(guò)，這可能是豐田的一種創(chuàng )造。模具的設計不是單純?yōu)榱嗽O計出一種機器，能夠完成它一定的動(dòng)作就完了（這只能叫作結構設計），模具設計的最終目的是為了保證它所壓出的產(chǎn)品件是合格的高質(zhì)量的，間隙圖就是這樣一種專(zhuān)為保證產(chǎn)品件質(zhì)量的圖。

質(zhì)量保證圖中，主要包括這樣幾項內容：模具實(shí)際符型面區域、各個(gè)符型區域的間隙值、工藝要求的模面變化情況、拉延圓角的變化、各種模面的挖空等等。凡是無(wú)法通過(guò)曲面造型實(shí)現的模面設計，都通過(guò)間隙圖的傳達，依靠nc編程的設計來(lái)實(shí)現，在這里nc編程也不再是單純的實(shí)現模具結構的加工，它實(shí)際上也參與到模面設計中來(lái)了。因此，間隙圖的應用也是精細模面設計的一種必然。

大規模生產(chǎn)對模具的影響

豐田的生產(chǎn)規模是世界一流的，它在模具設計如何適應大規模生產(chǎn)的要求方面具有豐富的經(jīng)驗。

提高材料利用率：對于大批量汽車(chē)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，提高板料的利用率是模具設計的第一大事。只要把材料利用率提高幾個(gè)百分點(diǎn)，模具的成本就可乎略不計了。如果一套模具40萬(wàn)人民幣，只相當于100噸鋼板的價(jià)格，以壽命50萬(wàn)件計算，平均每件節約0.2kg鋼板，就足可節約出這套模具費用了。

減少沖壓工序：模具設計的趨勢是，零件的合并，左右對稱(chēng)件合模，前后順序件合模等等，原來(lái)幾個(gè)件合成一個(gè)件，不同的件合在一套模，模具越來(lái)越大，單件工序大大減少，整車(chē)模具數量越來(lái)越少，這對降低沖壓的成本起關(guān)鍵作用。例如：豐田把整車(chē)制件的模具系數，由過(guò)去的3點(diǎn)幾降到2左右。

沖壓自動(dòng)化：為適應沖壓線(xiàn)完全自動(dòng)化，模具必須考慮機械手上下料，廢料的自動(dòng)排出，氣動(dòng)、自動(dòng)和傳感裝置普遍采用等等。

模具的快速裝換：沖壓線(xiàn)的換模時(shí)間，也成為一個(gè)模具設計必須考慮的問(wèn)題。如：拉延模完全以單動(dòng)代替雙動(dòng)，模具自動(dòng)卡緊，換模不換氣頂桿等等。

四、模具結構的設計和加工

設計有兩種目的：一個(gè)是面向設計本身，一個(gè)是面向制造。設計者在畫(huà)圖過(guò)程中逐步完善自己的設計思路，圖畫(huà)完了，自己也清楚了，因此圖紙首先要設計者自己看得方便，并使設計的工作效率高。另一方面，設計要面向制造，以提高生產(chǎn)效率為最終目的。

我們應當認識到不同的生產(chǎn)工藝流程決定了圖紙的表達形式。傳統的模具總裝圖加零件圖的形式，適應的是非框架結構的模具生產(chǎn)。采用大型數控銑加工以后，模具總成圖成為更好的形式。

在全面應用cad設計之后，如果生產(chǎn)方式?jīng)]變，那么二維設計和總圖設計也不會(huì )變，只是把圖板換成了屏幕和鍵盤(pán)。我公司在97年曾一度改二維設計為三維實(shí)體設計，然而效果并不好，設計效率降低、生產(chǎn)上也沒(méi)有得多少實(shí)惠。

豐田在cad三維實(shí)體設計與制造緊密相配合方面為我們提供了比較成功的經(jīng)驗。

實(shí)體設計

豐田的模具設計已全部采用三維實(shí)體設計，應用的軟件為enginner。

模面設計與結構設計的分開(kāi)：豐田把模具結構設計與模面設計完全分開(kāi)的，前者是實(shí)體設計，后者仍然是曲面設計。在結構設計中模面部分只是示意性的，可用于實(shí)型加工，不能用于模具加工。這種分工大大簡(jiǎn)化了模具實(shí)體設計，這種簡(jiǎn)化對三維實(shí)體設計的成敗很重要。

取消二維圖紙：尺寸標注大約占繪圖工作量的40%，豐田不繪制傳統意義上的二維圖紙，也就完全省去了這一部分的工作量。取而代之的是根據各工序需要，給出必須的三維立體簡(jiǎn)圖，和標注必要尺寸的平面簡(jiǎn)圖。

如果從三維設計出發(fā)，最終得二維圖的結果，那把一個(gè)三維實(shí)體轉變成符合人看圖習慣的二維圖，將是非常費時(shí)、費事的，設計出的實(shí)體變得毫無(wú)價(jià)值，這顯然違背了實(shí)體設計的初衷，豐田的成功之處就是沒(méi)有這么做。

搭積木和編輯式設計：三維實(shí)體設計采用搭積木式設計，依靠三維標準件和典型結構庫，使模具結構極大的標準化，變二維繪圖構思為三維立體布置。同時(shí)大量借用已有的相似模具結構，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單編輯、修改，完成新模設計。這對設計者來(lái)說(shuō)，是觀(guān)念上的一場(chǎng)革命，如果還墨守成規，先畫(huà)平面圖再生成立體型，那三維設計的優(yōu)勢就成了負擔，效率太低了。

干涉檢查：在二維設計中，往往設計者并沒(méi)有真正的建立起三維的模具形象，對復雜的空間問(wèn)題只能靠斷面圖，一旦經(jīng)驗不足，考慮不周，空間干涉就再所難免。三維實(shí)體設計最直接的好處，就是非常直觀(guān)方便的干涉檢查，甚至可以作運動(dòng)干涉分析。以往二維圖設計時(shí)的一個(gè)老大難問(wèn)題，在實(shí)體設計面前迎刃而解。

實(shí)體設計中的刪繁就簡(jiǎn)：實(shí)體設計直接面向制造，它所設計的繁簡(jiǎn)因加工需要而定，完全不必考慮人的看圖習慣。比如：鑄件的倒角，在加工中凹角靠刀具完成，凸角靠人工修整，所以，設計中就不必做了；

又如：標準件，完全是采購件，在設計中也可以變成示意性的簡(jiǎn)單幾何體等等。還有許多設計工作，實(shí)際上是靠后序的工藝規范完成的，如螺釘孔位置，鑲塊形狀等。因加工需要而設計是最經(jīng)濟的設計。

半自動(dòng)設計：豐田在實(shí)體設計的基礎上，對拉延模等一些結構典型而標準化比較高的模具，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出具有一定功能的輔助程序，做到半自動(dòng)設計。比如：拉延模結構設計一般都交給，新手、女職員來(lái)完成，設計一套模全部工作也用不了一周時(shí)間。

實(shí)型數控加工

實(shí)體設計的第一個(gè)用途，就是鑄件泡沫實(shí)型完全采用數控加工。豐田的實(shí)型模是用一整塊矩形泡沫數控加工出來(lái)的。實(shí)型的數控化加工生產(chǎn)，就是通過(guò)對實(shí)體模型的工藝編輯（如：加工面貼加工余量，模型分層編輯等），再經(jīng)過(guò)數控編程，泡沫毛坯下料，數控加工，人工粘接和修整等幾道工序完成的。

在豐田，實(shí)型的生產(chǎn)員工，已完全從手工制作轉變到大量的數控編程上來(lái)了，現場(chǎng)的簡(jiǎn)單人工粘接和修整工作，由臨時(shí)工所充當。實(shí)型的數控化生產(chǎn)直接得利于實(shí)體設計，而又提高了鑄件的精度，為后序的精細加工帶來(lái)極大的優(yōu)勢。

構造面數控加工

模具構造面就是模具型面以外的機加工面，如：導向面、鑲塊安裝面、螺釘孔、其他需加工面等等。這些在豐田也都是靠編程，數控加工出來(lái)的。實(shí)體設計為模具的構造面數控編程加工帶來(lái)了可能。

構造面加工編程化，可以大大提高機加工效率，減少現場(chǎng)的人為操作失誤，提高加工的自動(dòng)化程度。當然要做到這一點(diǎn)，除實(shí)體設計之外，還要作許多工作，如：自動(dòng)對刀、刀具管理、加工參數、編程經(jīng)驗等等，這方面我們與豐田的差距就更大，沒(méi)有這些基礎，構造面的編程加工是不可能的。

豐田通過(guò)實(shí)體設計真正做到在模具結構上的cad/cam一體化，也只有一體化，取消繪制二維圖的束縛，實(shí)體設計才顯示出的它的價(jià)值，兩者應該同步發(fā)展相宜得彰，這就是豐田為我們提供的經(jīng)驗。

五、高精度加工

模面的加工是模具加工的重點(diǎn)，豐田在近年來(lái)大力發(fā)展高精度模面加工技術(shù)，取得了讓人耳目一新的成果。

型面的高精度加工

型面高精度加工主要體現在這樣幾個(gè)方面：提高模面加工精度、提高加工到位程度、實(shí)現模面的精細設計。高精度加工除機床精度和刀具的管理外，主要是靠編程技術(shù)的改進(jìn)來(lái)實(shí)現的。

加工方法包括等高線(xiàn)加工、最大長(cháng)度順向走刀加工，精加工走刀移行密度達到0.3mm，同時(shí)改垂直刀為30度角的高速加工等等方法，以提高加工精度。

同時(shí)在凹角清根、凸圓角加工到位、控制模具配合的不等距間隙、最大可能的縮小符型面方面都要加工到位，以實(shí)現模面的精細加工。

二維刃口的高精度加工

豐田的二維刃口鑲塊加工，采用在專(zhuān)用的鑲塊加工流水線(xiàn)上，單塊加工成活，加工精度可以達到按銷(xiāo)定位裝配，合模無(wú)須對間隙的程度。當二維刃口整體加工時(shí)，也采用在線(xiàn)測量的方法來(lái)保證凸凹模的合模間隙，二維刃口的高精度最大的好處是能保證制件的修邊毛刺得到很好的控制。

高精度加工的效果

豐田通過(guò)高精度加工，使模具精度達到了模面的少鉗工、無(wú)鉗工化的目標。豐田的標準計劃中，由機加工完成之后到第一次試模之間，只有七個(gè)鉗工工作日，它基本是鉗工裝配時(shí)間，而沒(méi)有鉗工修磨工時(shí)。

在豐田，模具一經(jīng)加工完成，基本上不用修圓角、不用開(kāi)間隙、不用修清根，不對刃口，不研合，甚至拉延模的型面都不用去刀痕、不推磨，唯一的鉗修就是用油石推磨拉延凸圓角和壓料拉延面。而且第一次試模，無(wú)須修模的試壓制件合格率都達到80%以上。如果不是親眼所見(jiàn)難以讓人置信，這就是精細模面設計和高精度加工的威力。

六、其他技術(shù)

模具材料

豐田的拉延模材料主要采用球墨鑄鐵而不是目前國內流行的合金鑄鐵。球墨鑄鐵焊接性能、可加工性能好、耐磨性能和表面淬火硬度都比較理想，而成本比合金鑄鐵要低得多了。修邊刃口材料，選用型材鑲塊而不是符型的鑄鋼，主要是因為鑄鋼成本要高得多。

最值得注意的是，豐田現已經(jīng)大量采用基體與刃口一體化的特殊鑄鐵材料作修邊模，使模具的機加工成本大為降低。請注意這里的刃口既不堆焊，也不是鋼材，鑄鐵整體刃口只經(jīng)表面火焰淬火，直接用于幾十萬(wàn)次壽命的薄板料修邊模。而且這種鑄件的成本還不高。

表面處理

豐田的拉延模型面的表面處理，要求較高的采用電鍍，其它模，翻邊、修邊刃口鑲塊基本上采用火焰淬火。日本目前沒(méi)有采用離子滲氮技術(shù)，據豐田人講，也有試用的考慮。

對厚板料長(cháng)壽命的刃口材料，豐田采用具有自己專(zhuān)利的特殊鋼材，也是火焰淬火。而先加工成型，后整體淬火的方法，由于淬火帶來(lái)的變形只能靠人工修整，在豐田沒(méi)有見(jiàn)到使用。

模具生產(chǎn)中的檢驗

模具是單件生產(chǎn)，保證質(zhì)量是一件非常困難的事，國內的模具廠(chǎng)大都配備大量的專(zhuān)職工序質(zhì)檢人員，這嚴重影響生產(chǎn)效率，但質(zhì)量把關(guān)效果還不佳。豐田是怎么做的呢？

工序檢驗：豐田人認為產(chǎn)品的質(zhì)量在源頭，設計、工藝、編程、機床、刀具才是質(zhì)量真正的保證，質(zhì)量是生產(chǎn)出來(lái)的而不是檢查出來(lái)的，因此，模具各序之間沒(méi)有專(zhuān)職檢驗，只有自檢和互檢，質(zhì)量的把關(guān)靠得是每一個(gè)生產(chǎn)者。

型面檢測：模具的型面也基本沒(méi)有測量檢驗。大量的型面檢測，如測拉延圓角，拉延筋的修正量，曲面的光順度等主要是為了模面設計積累經(jīng)驗，而不是為了檢驗模具質(zhì)量是否合格。

制件檢測：豐田的產(chǎn)品件檢查，主要靠三維測量機進(jìn)行自動(dòng)數值檢測，但他們也做驗具，驗具只起產(chǎn)品件定位支撐的作用。因此驗具結構簡(jiǎn)單，沒(méi)有強制卡緊裝置，他們的產(chǎn)品件檢測幾乎是處于自由狀態(tài)下的檢測，這對產(chǎn)品件的符型性是一個(gè)非常嚴格的要求。

七、技術(shù)發(fā)展動(dòng)向

前幾年我們看到發(fā)達國家的汽車(chē)模具行業(yè)似乎在萎縮。因為，當時(shí)認為模具生產(chǎn)離不開(kāi)人的手工勞動(dòng)，發(fā)達國家具有工資成本高、沒(méi)有人愿意干這一行等因素，模具行業(yè)大有向第三世界轉移的趨勢。

通過(guò)豐田的發(fā)展，我們有了一些新的認識，模具生產(chǎn)越來(lái)越依賴(lài)高科技，完全可以把人工勞動(dòng)降到很低，汽車(chē)對模具生產(chǎn)的需求最重要的是高質(zhì)量和短周期，在大規模汽車(chē)生產(chǎn)中，模具本身的成本遠遠不如模具的使用成本更重要。

從這一點(diǎn)上看，目前我們的模具生產(chǎn)不具什么優(yōu)勢，這種工業(yè)轉移也不會(huì )成潮流，這十多年來(lái)，我們通過(guò)硬件的技術(shù)引進(jìn)得到的技術(shù)進(jìn)步，并沒(méi)有禰補上因人家更加努力的追求技術(shù)進(jìn)步而帶來(lái)的新的差距。

換個(gè)角度說(shuō)，如果汽車(chē)模具行業(yè)真的向第三世界轉移的話(huà)，那一定是個(gè)夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，目前汽車(chē)模具在車(chē)身材料沒(méi)有突破性變化的情況下，還是有一定的發(fā)展空間和需求的。

重點(diǎn)發(fā)展計算機技術(shù)

豐田模具制造技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，在于突出計算機的應用，越來(lái)越多的人從生產(chǎn)現場(chǎng)轉移到計算機前。實(shí)體設計加上數控編程，取代了人工實(shí)型制作和機床操作。精細模面設計和精細數控編程大大減少了鉗修，高精度加工取消了模具的研合、修配?，F在數控編程人員已超過(guò)了現場(chǎng)操作工人，數控編程的工時(shí)費用，超過(guò)了機床的加工工時(shí)費50%，編程的周期超過(guò)了機加工周期。

 

計算機技術(shù)應用的發(fā)展，目前沒(méi)有降低模具成本，但模具生產(chǎn)已從依賴(lài)人的技巧轉向數控化的自動(dòng)、半自動(dòng)化生產(chǎn)，這種高精度和無(wú)人化加工，使模具和產(chǎn)品件的質(zhì)量有了極大的提高，生產(chǎn)周期大大縮短，計算機技術(shù)使模具制造技術(shù)又達到了一個(gè)新的高度。相比較就可以看出，國內目前的計算機應用還比較初級，并不是我們的機床和軟件不行，而是在應用的基礎技術(shù)上有很大的差距，即使是把豐田的技術(shù)全搬來(lái)，真正做到那種效果，也不是一件容易的事。

消滅鉗工

原來(lái)我們認為，模具這種單件生產(chǎn)、型面復雜的產(chǎn)品，離開(kāi)手工是不可能的，而豐田提出要消滅鉗工。消滅鉗工是一種目標，主要是指極大減少或完全避免修磨和調整鉗工（裝配鉗工還是要的）。正如我們在前面所介紹的，目前豐田的這一目標已基本實(shí)現，除修磨拉延面和拉延凸圓角外，推磨、修模和調配鉗修，已大部分屬于異?；蚨[補設計、制造的缺陷，不再是一件必要的和正常的工作。

我們舉個(gè)例子，拉延模型面的光潔度歷來(lái)是我們強調的質(zhì)量標準，過(guò)去為達到這一點(diǎn)主要是靠鉗工推磨。為減少或不推磨，就要減少銑削刀痕余量，有人主張采用垂直型面加工的五軸銑床，也有采用數控型面磨。這些豐田也都采用過(guò)，但實(shí)踐證明，五軸機床成本高、效率低，編程十分困難，效果也十分不理想。

最后，豐田采用高速、小移行的三軸銑削加工方式，得到高精度型面，把圓角人工推磨，而其他型面干脆不修磨，模面帶刀痕拉延。結果證明，雖然模面談不上光潔度（還帶刀痕呢），但即使是表面質(zhì)量要求很高的轎車(chē)外板件，除制件內表面有一些拉痕外，對有用的制件外表面沒(méi)有任何不良影響，就是需要電鍍的那些模面，也同樣是帶刀痕電鍍。

據說(shuō)德國和美國有些汽車(chē)模具廠(chǎng)也早已廢除了型面推磨。這對那些追求模具表面光潔度的人來(lái)說(shuō)，真是命運開(kāi)了一個(gè)大玩笑。同樣，對型面凹角采用清虧，立面加工采用30度頭防讓刀，用不等間隙控制制件成型壓力等等各種方法，現在凸凹模的配合精度，使研合和鉗修失去意義。

因此，某種意義上的消滅鉗工，不再是一個(gè)夢(mèng)。當然，在國內，目前一個(gè)模具廠(chǎng)怎樣說(shuō)服用戶(hù)接受這種帶刀痕的模具還是一個(gè)大課題。

一體化加工

豐田的機加工車(chē)間現場(chǎng)，有三種數控加工線(xiàn)：第一種是由幾臺床身可互換的數控機床組成的加工線(xiàn)，一條線(xiàn)里包括底面加工、臥銑、粗銑、精銑各種機床，配套分工明確，工件換機床時(shí)不必重新裝卡找正，這條流水線(xiàn)大約是80年代的產(chǎn)品。第二種是帶立體倉庫的無(wú)人職守的揉性加工機群，這是90年代初的產(chǎn)物。

第三種是近年才投入使用的粗精加工一體化、高速、高精度、五面加工中心。第一種加工線(xiàn)，它的單機就是我們目前使用的數控機床，但機床為多工作臺式，它的不重新裝卡找正方面效率很高，而我們還基本上停留在單機作業(yè)的水平上，很值得我們借鑒。對于揉性加工機群，雖然很先進(jìn)，但操作起來(lái)很困難，準備工作和時(shí)間很長(cháng)，如果沒(méi)有很大量的精加工任務(wù)，使用起來(lái)并不實(shí)用，就是在豐田也是如此，看來(lái)這不是一個(gè)成功的方向。

一體化加工中心是目前正在發(fā)展的最新技術(shù)，它的優(yōu)點(diǎn)是，集各種機床優(yōu)點(diǎn)之大成，除底面加工之外，一次裝卡，粗、精、臥，高功率、高精度、高速面面俱到，十八班武藝樣樣精通，加工效率很高。缺點(diǎn)是機床成本很高，需要環(huán)境要求也很高，用它來(lái)粗活、重活一起干時(shí)是不是很經(jīng)濟呢？還不得而知。但，無(wú)疑這是一個(gè)很理想主義的技術(shù)，代表著(zhù)數控加工技術(shù)的發(fā)展，應引起我們的注意。

八、小結

豐田的技術(shù)告訴我們：好的模具應該是設計出來(lái)的；模具也可以流水線(xiàn)生產(chǎn)；高新技術(shù)應用是模具制造技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力；國內汽車(chē)模具業(yè)與世界先進(jìn)水平相比還有較大差距，如果我們不努力，這種差距不是縮小，而是會(huì )拉大。

通過(guò)上文，我們只是把在豐田公司所看到的一些印象深刻的、與國內對比性比較強的東西簡(jiǎn)單羅列在一起，并不全面也不細致，希望這些材料能給同行以思考。

我們感到我們與世界先進(jìn)水平的差距是一種很大的壓力，面對世界經(jīng)濟一體化的潮流，你如果不是世界上最好的，你可能在國內也站不住腳。國內的汽車(chē)模具廠(chǎng)家不是很多，但卻吃不飽，我們高質(zhì)量模具的市場(chǎng)被周邊國家和地區的模具廠(chǎng)占領(lǐng)了，我們不向世界上最先進(jìn)的模具技術(shù)學(xué)習，還能生存么？

 

 

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