模具行业企业质量管理核心过程实施指南
行业代码:C3525 模具制造
本指南基于浙江省台州市黄岩区模具行业小微企业质 量管理实际情况编写,用于解决小微企业质量管理中的“痛 点”、“难点” 问题,指导小微企业质量管理提升,也可供 其他地区类似小微企业参考、借鉴使用。
一、行业概述
模具是成形(也称等材制造)技术产业链中的关键制造 要素,是产品成形的专用工艺装备。模具产业是全球最大的 横向产业,几乎面向所有的工业制造产业,具有实现制件(制 品)高精度、高复杂度、高一致性的技术特点,以及高加工 效率、高材料利用率、低生产成本的制造优势。模具在对制 件实现控形的同时,还要完成制件功能的控性,是控形与控 性工艺保证不可或缺的专用装备;是实现零件成形与量产的 双重保障,影响着下游产业的品质和效率。我国是目前世界 上模具制造产业链最完整、模具生产规模最大的国家,但由 于从业门槛不高,我国的模具类制造企业仍以小微企业为 主,普遍存在产业链技术基础薄弱,流程制造管理水平参差 不齐,信息化管理能力不足,加工设备利用率低、耗材浪费 大、人员效率低,管理水平能力欠缺等问题。根据对小微企 业的调研,模具设计、模具原材料采购质量管理及模具加工 关键工序质量是影响模具质量的关键控制点。
本指南根据小微企业特点,针对上述突出问题结合 ISO 9001 标准要求,给出了质量管理控制指南,供模具行业小微
企业参考。
二、质量管理核心过程实施指南
(一)模具设计过程管理
1.典型问题
模具设计是否合理是整套模具生产周期、模具质量的关 键所在,故对于模具结构设计及制造工艺必须高度重视,务 必做到尽量合理,达到事半功倍。但由于小微企业往往缺乏 明确、严格的模具设计制造流程,设计人员也普遍存在规范 意识较弱,脱离标准设计,导致在模具设计中存在诸多问题:
(1)模具结构不合理,具体表现在难以满足实际产品尺 寸;不便于加工;不便于模具研配,组装;不便于模具调整; 易产生毛刺、飞边。
(2)模具镶块公差标注不合理,具体表现在公差方向不 一致,公差大小不合理。
(3)图纸不清晰,具体表现在镶块复杂时,A3图纸无法 看清;图纸外表混乱;缺少标注尺寸。
2.控制要点
(1)建立明确、严格的模具设计制造流程,提高模具行 业小微企业流程制造管理水平。
(2)提升设计人员规范意识,按照标准开展设计。
(3)总结梳理设计过程常见问题,建立经验教训知识库。
3.实施指南
(1)建立明确、严格的模具设计制造流程,提高模具行 业小微企业流程制造管理水平。
模具主要设计流程如下图所示:
企业可参照上述流程,编制简明扼要地各工序关键控制 点,明确职责、要求及验收准则。
(2)提升设计人员规范意识,按照标准开展设计。
①指定模具总体设计及检图人员。在模具设计初期应该 有一名经验丰富的人员,进行模具总体结构确实核定,在具 体设计担当完成设计之后,同样需要一名经验丰富的人员进 行检查图纸,确认各结构、公差是否符合模具要求。
②设计人员应当在严格遵守相关设计规范以及设计流 程的基础上,根据模具不同要求对零件进行设计,并且在对 模具进行设计之前,应当明确模具的精准度以及精确尺寸; 在设计过程中,一旦发现潜在问题,应当及时与需求商进行 沟通,在获得一致修改意见后,及时对其进行修改,进而有 效满足塑料模具需求商的实际需求, 以提升模具设计质量。
③通过对模具设计过程中发生的各种问题点一一进行 记录,并一一进行原因分析、采取针对性的纠正措施、跟踪 验证、最终形成标准化文件,进而在项目过程中获得新的知 识,将新知识录入经验教训知识库,说明遇到不同的问题点 时,应该怎样处理或今后应如何处理,以便于改进未来绩效, 避免问题点重复产生。
4.检查改进
企业应定期回顾模具设计过程的管控,搜集顾客反馈及 日常质量问题,进行检查改进。可通过组织内部交流研讨会 等方式进行,可行时,邀请同行或者外部技术专家一同参与 研讨,不断完善模具设计制造管理流程,提高模具设计的准 确性、符合性。
(二)模具原材料采购质量管理
1.典型问题
模具按照用途可分为热作模具、冷作模具和塑料模具。 由于模具行业均属小批量或单件生产,加工工艺过程复杂, 制造周期长,模具钢对加工使用甚至整套模具的质量有较大 的影响。小微企业通常存在原材料和零部件采购质量管理管 控不到位的问题,主要体现在以下几方面:
①对模具钢质量控制要求不明确,无统一的质量控制标 准。
②供应商选择存在随意性,为降低材料成本,以价格为 首要考虑因素,忽略了质量,未能有效实施供应商管控。
③未建立科学的检验规范,甚至没有检验或抽样规则, 未配备必备的计量器具。
2.控制要点
(1)根据模具的使用要求、工作条件、使用寿命等进 行综合考虑,建立不同种类模具钢的选择及管控标准。
(2)明确供应商选择要求,优选性价比最高的合格供 应商;
(3)明确模具钢验收要求,制定合理的抽样检验规则, 配备适宜的计量器具。
3.实施指南
(1)根据模具的使用要求、工作条件、使用寿命等进 行综合考虑,建立不同种类模具钢的选择及管控标准。
常用的模具钢包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢和 硬质合金等,对于不同的应用场景,需要选择具有相应特性
和性能的模具钢。选择时,重点关注以下几个指标:
①硬度:模具钢的硬度是指抵抗划痕和压痕的能力,硬 度越高,模具的寿命就越长;
②强度:模具钢的强度是指它的抗拉伸能力,强度越高, 模具的耐用性就越好;
③韧性:模具钢的韧性是指它的抗弯曲和抗断裂能力, 韧性越好,模具的抗扭曲性和耐久性就越好;
④热稳定性:模具钢在加工中可能会受到高温的影响, 因此通常需要选择具有高热稳定性的模具钢。
(2)明确供应商选择要求,优选性价比最高的合格供应 商;
工厂应建立供应商选择、评价准则,并保存相关记录。 针对不同的情况(新材料新供方、新材料老供方、材料的重 要性),确定不同的外部供方评价和选择准则。
针对模具钢供应商,可采用外部供方的情况调查、现场 考察、样品测试、小批试用、验证第三方检测报告等方式进 行选择评价;关键原材料和零部件,尽可能评价出两家以上 合格供方备用;针对其他非关键配件,可适当放宽要求。
当供应商为客户指定时,企业仍应做好产品质量把控, 可通过签订双方或三方协议,明确责任及质量要求,当供应 商不能满足要求时,应及时反馈客户做出调整。
工厂可结合客户对最终产品使用情况或意见反馈,定期 对合格供应商进行跟踪评估,并根据评估结果决定是否调整 合格供应商。
(3)明确模具钢验收要求,制定合理的抽样检验规则, 配备适宜的计量器具。
模具钢验收时,需重点注意材料的化学成分、力学性能、 金相组织等指标:
①化学成分:为了保证模具钢的质量,需要对材料的化 学成分进行检测和控制。通过采用先进的化学分析方法,可 以检测出材料中的各种化学成分的含量,从而确保其符合相 关标准要求;
②金相组织:金相组织是影响模具钢质量的重要因素之 一。通过金相组织的检测和分析,可以了解材料的显微组织、 晶粒大小、碳化物形态等特征,从而判断其质量和性能;
③力学性能:力学性能是衡量模具钢质量的重要指标之 一。通过力学性能检测,可以了解材料的硬度、韧性、抗拉 强度、抗压强度等指标,从而评估其适用性和可靠性。
抽样比例通常可参考GB/T 2828.1标准及实际采购产品 质量稳定性情况确定。同时应配备必要的计量器具,如硬度 计、拉伸试验机、金相显微镜等。
4.检查改进
企业应定期监测原材料采购过程,搜集采购质量问题、 过程质量问题及顾客反馈,进行检查改进。可汇总原材料和 零部件采购过程中发现的直接质量问题,剖析生产质量问题 及成品质量问题中是否有因为原材料质量问题引发的不合 格,综合分析后,完善原材料采购管理程序,优化检验验收 规范,对容易发生质量问题的原材料或零部件,完善供应商
管控,加大检验力度,提高采购质量。
(三)模具加工关键工序质量管理控制
1.典型问题
模具制造是模具生产的核心环节,决定了模具的质量和 寿命。模具制造过程包括材料选取、下料、车、铣、磨等多 个步骤,只有制造优良的模具,才能保证后续生产的可靠性 和产品的质量。模具小微企业在加工过程的质量管理控制 方面存在以下不足:
(1)磨床问题点:加工中砂轮修理不及时,造成加工 工件尺寸不良,或尺寸合格形状不良;上工序留量小,或本 工序未按上工序加工形状均分加工;磨床自测不准确。
(2)加工中心问题点:
①编程:留量过大,造成刀具磨损、折断,工件尺寸超 差,形状异常;未考虑公差,不同公差的尺寸同时加工,造 成有的尺寸合格,有的不合格;选用刀具不合理,由大刀突 然变小刀, 由于拐角处量大,造成刀具断;程序时间较长, 刀具磨损严重,或折断。
②刀具:刀具性能满足不了实际加工材质硬度,磨损快, 寿命短;个别刀具种类少,如:无 Φ 0.6 球刀、直径Ф 0.5 以下刀具长度种类少等;个别刀具数量不足,经常出现无所 需刀具现象。
③设备及装夹具:加工中心高速旋转时,主轴会产生伸 长量,多数 0.005mm 左右,造成加工高度尺寸不良;装夹用 平口钳精密差或未清扫干净。
④加工中心加工尺寸不良:设计基准与编程加工基准不 统一;在有基准孔的情况下,外形尺寸与基准孔位置公差和 基准孔与内部型公差不一致,造成一处合格一处不合格;磨 床加工外形尺寸、高度超差,导致本工序超差;操作者粗加 工后没有重新找正、定位,这时,粗加工时工件会产生移动, 造成精加工后尺寸不良。
(3)电火花问题点:
①电极不良:电极间隙不均匀;电极外表粗糙度差,造 成加工工件外表粗糙,或尺寸不良;电极数量少,加工后达 不到设计形状要求,或个别部分多肉;放电加工中,电极损 耗严重。
②电火花加工不良:放电加工尺寸不到位;加工角度面 尺寸不到位;放电加工后,与加工中心加工的位置产生段差; 定位时,采用一直角定位,与测量基准不统一,或定位误差; 组合电极加工后,尺寸不一致,由于放电面积差距较大,小 的电极消耗较大。
(4)线切割问题点:以某一角定位时,容易产生误差, 并且与测量基准不统一;在一整块材料上下料时,周边保持 距离不合理,造成加工时断线,尺寸不合格;加工工件超出 标准条件检索范围时,加工尺寸难保证;加工后尺寸超差; 加工镶块产生鼓肚或凹陷现象;加工内角时产生过切。
(5)钳工问题点:模架等处理不彻底,主要是未倒角 或未去毛刺,未测量尺寸,直接影响以后模具装配的精度; 镶块研配过硬、过紧,造成镶块断裂,或拉伤;镶块研配过
松,造成毛刺,飞边;镶块倒角不彻底,造成模具镶块接触 不良;扁顶杆研配不良,过紧,折断或拉伤;过松:毛刺, 飞边;镶块高度调整不到位,造成镶块分型面接触不良。
2.控制要点
(1)优化工艺流程
对模具生产的每个环节进行详细的分析和评估,找出存 在的瓶颈和问题,并采取相应的措施进行改善。
(2)建立严格的质量控制体系,确保生产加工各环节 都符合标准和要求,以提高模具的质量和稳定性;同时,建 立反馈机制,及时发现和解决质量问题。
(3)培训提升员工技能。
3.实施指南
(1)优化工艺流程
①针对磨床问题对策:工件精加工前必须确认砂轮状 态,最好精修一遍,然后进行精加工;前工序必须提供后工 序满足图纸及工艺要求的工件,磨床加工前要确认工件形 状;测量前,确认尺寸是否准确,测量时进行二次确认。
②针对加工中心问题对策:
a.编程:将粗加工留量更改为 0.05mm,在加工淬火材料 和角度面时适当增加半精程序;将公差不同的地方分开编 程,或者更改工件造型,从而满足工件尺寸;选用刀具时, 考虑刀与刀之间的留量尽量均匀,在粗加工时尽量采用球刀 或圆角刀;将加工时间长,刀具直径较小的程序,分成两部 分或多部分,减少刀具磨损,保证工件尺寸。
b.刀具:更换满足使用要求刀具,主要为加工硬度方面; 合理增加刀具种类,这样加工时会减少断刀,提高加工质量 及效率;针对现场情况,增加部分刀具数量。
c.设备及装夹具:操作担当充分了解加工设备,在加工 时考虑主轴伸长量对工作尺寸的影响,将伸长量加入尺寸控 制范围;装夹前,要彻底清扫平口钳,装夹后,进行充分找 正,定位,确认无误后进行加工。
d.加工中心加工尺寸不良:编程时,参照设计图纸,做 到基准统一,如不能统一,需与设计商讨更改设计基准;编 程时,注意公差标注,不同方向公差尺寸,分开加工;加工 中心加工前,操作者要确认前工序外型尺寸及高度,方可加 工;操作者在加工较大工件时,必须进行二次找正,消除粗 加工偏移量。
③针对电火花问题对策:
a.电极不良:重新制作电极;对电极抛工,去毛刺,然 后测量,再放电使用;在设定电极数量时,要根据加工位置、 数量,进行设定,电火花加工时,要按照工艺数量进行加工, 如确实不需要全部加工时,一定仔细确认工件形状、尺寸是 否加工完整;放电加工中,适应限制电流大小,如果不行, 可考虑增加电极数量,或将电极材料由铜改为合金。
b.电火花加工不良:确认放电条件,放电间隙,电极数 量使用是否合理;加工角度面时容易产生误差,加工后一定 确认尺寸是否到位,不到位立即追加工;放电加工前,应该 确认加工中心尺寸是否加工到位,如果没有问题,放电加工
时要以加工中心尺寸为基准,与其接平;定位时,一定要二 次确认,基准选用时尽量与测量基准统一;设计组合电极时, 一定要考虑到放电效果,差距较大,尽量防止设计在同一个 电极上,放电时要根据组合电极形状,选择放电条件。
④针对线切割问题对策:定位后,一定进行二次确认, 确认无误方可加工,加工基准选用时尽量与测量基准统一, 如果不能,需要测量工件外形,加工时根据公差进行调整; 设定镶块位置时要考虑周边保持距离安全,切断位置合理; 尽量加工满足检索条件的工件,当加工不满足检索条件的工 件时,要根据经验或保留性加工设计条件;确认工件是否固 定牢固,定位准确,加工条件是否合适;加工条件设定要适 应加工材料及厚度;编程时,要确认偏置是否合理,图形描 绘后要确认内角处,是否过切。
⑤针对钳工问题对策:模架处理后,要用油石钡平,同 时检查是否有遗漏的地方;在加工保证尺寸的前提下,钳工 在研配时要仔细确认各研合面状态,细小部分研配要在显微 镜下进行;镶块倒角要根据对侧内角处 R 角大小,后侧要大, 前端封料处要用樟丹确认,必要时在显微镜下进行;扁顶杆 研配要在显微镜下进行,R 角位置及大小要与镶块孔匹配; 镶块研配前,要确认相对高度,用樟丹研配确认后,有粘色 不良处,要进行再次确认,调整到合适尺寸。
(2)建立完善的生产管控体系:严格定义各工序的作 业流程,精确跟踪操作过程,建立完善的管理规章制度,使 现场人员清楚如何做,做到什么程度,标准是什么,从而提
高生产效益及品质,增强人员的工作责任心,哪一道工序出 了问题,哪一个人出了问题,都一目了然;建立建立模具设 计、制造失效模式和影响分析库,通过会议、公告、计算机 共享、奖罚等手段,预防相同问题再次发生,同时可以作为 日后质量评定和设计的参考。
(3)通过培训和技能提升计划,提高员工对模具生产 的理解和操作技能;加强团队协作和沟通,提高工作效率和 质量;还可以考虑引入专业的技术人员和顾问,为员工提供 指导和支持。
4.检查改进
企业应定期统计和分析生产过程各工序不良,并结合客 户反馈的质量问题,对工序质量和部件、成品质量进行纵向、 横向对比分析,识别改进空间,提升生产过程产品质量。
三、主要起草单位
台州市黄岩区市场监督管理局 中国质量认证中心杭州分中心