Tebis高效自動化編程管理的數(shù)字化編程模板

■ 上海大眾汽車有限公司 （上海 201800） 倪為華

中國經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大動力。近10年來，中國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。目前，中國模具總產(chǎn)值已躍居世界第三，呈現(xiàn)出大型、精密、復雜、長壽命及中高檔塑模發(fā)展速度高于一般模具的趨勢。模具行業(yè)需要長期積累經(jīng)驗，如何將經(jīng)驗、技術(shù)進行無縫隙傳遞，并在不增加人員成本的前提下，高效能地完成每年15%工作量的增加，成為企業(yè)管理的核心要點。

Tebis軟件是一款主要面向模具行業(yè)的CAD/CAM軟件，其數(shù)字化智能制造云平臺，對提升效率、保證質(zhì)量給予了極大的空間與可能。如圖1所示，依托Tebis強大“庫”文件功能，可將工藝策略、加工參數(shù)、刀具模擬、機床仿真等逐步錄入軟件中，使得模具編程工作具有穩(wěn)定性、可靠性、可視性和標準性。

圖1 Tebis“庫”文件建立路線圖

1. 數(shù)字化編程模板的定義

數(shù)字化編程模板的核心關(guān)鍵詞是“規(guī)范”。通過定義與編程有關(guān)的各項技術(shù)規(guī)范，實現(xiàn)編程全過程的標準化與自動化管理，簡化編程流程，減少人為參與時間，提升編程的工作效率，實現(xiàn)產(chǎn)能更大化。其主要模塊包括了色系標準、數(shù)據(jù)標準、分面原則和標準工藝等。數(shù)字化編程模板通過統(tǒng)一刀庫設置及模擬狀態(tài)、制定標準結(jié)構(gòu)樹、固化標準工藝過程及參數(shù)設置來實現(xiàn)數(shù)字化編程的統(tǒng)一化、可視化、效率化和標準化。標準化的數(shù)據(jù)色標，實現(xiàn)數(shù)據(jù)批量選??；標準化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理；通用性的分面原則，縮短新員工適應周期，減少輔助工時；通用性的標準工藝，統(tǒng)一部門工作流程，減少返工與調(diào)整工時。

2. 數(shù)字化模板的建立

（1）色系標準 數(shù)據(jù)的管理方式根據(jù)其屬性來定，屬性一般有類型、形狀及顏色等。顏色作為最直觀的數(shù)據(jù)屬性，其可識別性為數(shù)據(jù)的可操作性提供了更大空間。為了增強數(shù)據(jù)的辨識度，我們通過面片的功能對色標進行定義（而不是以零件來確定），從功能性上使不同零件的色系標準達成一致，同時考慮到零件的復雜程度不同，設置一個主色標，外加多個備用色標，使色系標準通用性盡可能提高，具體實施規(guī)范如圖2、圖3所示。通過標準的色標，我們就能夠運用Tebis參數(shù)選取功能快速地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一選取，使得數(shù)據(jù)功能性及加工要求（結(jié)構(gòu)、型面；粗加工、精加工；讓位、緊壓等）一目了然，提高整體工作效率（見圖4、圖5）。

圖2 螺紋單位制色系標準

圖3 銷孔配合公差色系標準

圖4 型面色系標準

圖5 編程色系快速選取功能

（2）標準的數(shù)據(jù)格式管理 數(shù)據(jù)格式是對數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)要求的基本體現(xiàn)，是各項工作操作的基礎(chǔ)。必須排除數(shù)據(jù)本身存在的差異對建立規(guī)范的影響，以數(shù)據(jù)功能性作為數(shù)據(jù)管理的標準，確定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式。“加工數(shù)據(jù)”包含了所需加工的全部內(nèi)容，可理解為“編程數(shù)據(jù)”的上游環(huán)節(jié)，其標準格式已在多年的交流過程中達成共識，整體結(jié)構(gòu)清晰?！熬幊虜?shù)據(jù)”定義了加工輔助元素層（+++CAD）和NC程序?qū)樱?++ NC），其內(nèi)容多且雜，實現(xiàn)統(tǒng)一管理后，將更好地提升數(shù)據(jù)流通的便捷性。圖6初步定義了加工輔助元素層（包括加工坐標、引導元素、保護元素、延伸面和其他元素等）所需信息。

（3）標準的數(shù)據(jù)分面管理 分面作為新制模具編程的重要環(huán)節(jié)，需要對數(shù)據(jù)的內(nèi)容、編程規(guī)范、加工工藝都有一定的了解。積累經(jīng)驗需要時間，前期很難高效地開展，給新員工快速融入工作帶來了困難。為了簡化這一重要環(huán)節(jié)，使編程任務更好地開展，加快新、老員工之間的技術(shù)傳承，可根據(jù)經(jīng)驗將這個靈活的工作轉(zhuǎn)換為標準化的工作，確定相同零件的分面原則，并制定相關(guān)的文檔，保證分面原則的基本框架唯一，之后再根據(jù)零件特有的造型特征進行局部優(yōu)化，從而快速地完成數(shù)據(jù)分面工作。翼子板型面劃分的具體規(guī)范見表1。

圖6 加工輔助元素層定義及描述

分面的總體思路是：先根據(jù)產(chǎn)品的功能性，將數(shù)據(jù)進行劃分，再根據(jù)編程策略的選擇和加工工藝等實際操作的需要，進行二次細分，保證后續(xù)的編程工作盡可能順暢。

（4）標準的編程工藝管理 工藝作為編程工作的向?qū)В潜ＷC加工質(zhì)量的重要紐帶。工藝的隨意或不確定，可能造成后期模具加工過程中的反復調(diào)整，直接影響模具整體的加工效率。評判工藝的合理與否需要與實際相結(jié)合，必須權(quán)衡部門在軟件和硬件方面的能力和條件，并不斷嘗試，逐步形成規(guī)范。

表1 翼子板型面劃分標準

如圖7所示，在Tebis軟件中建立標準編程庫，將各項工藝參數(shù)錄入，并制定各類不同加工類型與標準。自動計算時會根據(jù)所設置的質(zhì)量標準要求，進行變量和邏輯判斷，繼而快速完成程序的自我運算。

（5）標準的可視化加工管理 CNC編程中最為重要的是加工過程的安全性，在保證數(shù)控機床和操作人員安全的前提下，高效地生產(chǎn)。編程員培養(yǎng)這項技能和習慣往往需要極長的時間。Tebis軟件的仿真加工模擬在編輯軌跡的同時即可進行判斷和修正，那么就需要將車間數(shù)控系統(tǒng)全部數(shù)字化，如銑刀、切削參數(shù)（見圖8）、刀柄（見圖9）、數(shù)控機床（見圖10）、模具安裝的工藝輔助工具等。

圖7 Tebis編程庫建立

圖8 刀具參數(shù)定義

圖9 刀具及刀柄幾何形狀建立

圖10 虛擬數(shù)控機床建立

3. 數(shù)字化編程模板的運用

模具新制編程過程可以分為數(shù)據(jù)準備、型面劃分、Ncjob建立、參數(shù)設置、刀路計算、刀路優(yōu)化和安全檢測這7個環(huán)節(jié)。

主要編程環(huán)節(jié)的工作效率將在數(shù)字化編程模板的幫助下得到有效提升：①色系標準與數(shù)據(jù)標準將減少數(shù)據(jù)準備用時。②分面原則將簡化型面劃分工作。③標準工藝可促進Ncjob建立和參數(shù)設置工作的有序開展。

為了更好地分析數(shù)字化編程模板的運作效果，在正式投入使用前進行了兩次階段性的試驗，驗證數(shù)字化模板的運行情況。選擇編程員A和編程員B作為階段性試驗的參與人員。其中編程員A工齡5年，具備各類復雜大型外覆蓋件（側(cè)圍、翼子板等）的編程經(jīng)驗；編程員B工齡1年，具備簡單外覆蓋件（車頂、門外板）的編程經(jīng)驗。作為對比，編程員A采用原有編程流程，編程員B使用數(shù)字化模板，繼而驗證數(shù)字化編程模板的運作環(huán)境以及效率。

試驗分為兩個階段：第一階段驗證Tebis“庫”的運作情況，意在確認模板運作情況，使用已劃分好型面的翼子板拉延模數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)準備及型面劃分不參與試驗對比），該階段的效率對比見表2，環(huán)節(jié)相同，使用數(shù)字化模板后工作耗時較原有編程流程降低了46%。第二階段驗證整個數(shù)字化模板運作情況（見表3），意在確定模板的可行性與通用性，使用全新的翼子板拉延模數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)準備開始，完全模擬全部新制編程過程，結(jié)果表明，使用數(shù)字化模板后工作耗時較原有編程流程降低了59%。

表2 第一階段編程工藝耗時對比 （單位：h）

表3 第二階段編程工藝耗時對比 （單位：h）

4. 數(shù)字化編程模板的效果

經(jīng)過半年多標準數(shù)字化的建立，2015年開始對新制項目模具采用Tebis數(shù)字化編程模板。從造型簡單的車頂至型面復雜的側(cè)圍，通過近4年時間的不斷刷新及優(yōu)化，編程效率比之前工作耗時平均下降了50%，工作中自動化率提升了82%（見圖11），并且在保證項目質(zhì)量和加工安全的同時，降低了對編程員經(jīng)驗積累的要求。

隨著Tebis軟件的不斷升級，特別是ProLeiS的新型模具制造的全過程管理，我們在沖壓模具行業(yè)價格競爭激烈的環(huán)境下，做到了復雜模具交貨速度快速響應，并同時滿足高質(zhì)量要求。

圖11 編程自動化率歷年提升百分比