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        淺談鈑金加工中的工序集約化改善

        2021-05-18 10:34:38易理群深圳市富士技研科技有限公司
        鈑金與制作 2021年5期
        關(guān)鍵詞:壓平折彎?rùn)C(jī)下模

        文/易理群·深圳市富士技研科技有限公司

        連載 三

        《淺談鈑金加工中的工序集約化改善》(連載二)見(jiàn)《鈑金與制作》2021年第4期

        景德鎮(zhèn) 釉中彩手繪和諧杯

        名品80年代 釉中彩百花紋薄胎碗

        釉中彩高溫?zé)频囊环N瓷器裝飾技法。

        關(guān)于鈑金加工中的工序集約化改善,已經(jīng)連載了兩期,本期將繼續(xù)就數(shù)控沖床與折彎工序方面的一些實(shí)例進(jìn)行綜合論述。

        實(shí)例7:方便后續(xù)焊接的切縫加工

        很多作為外殼或門板的鈑金件特別是醫(yī)療行業(yè)的鈑金件,在設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)帶有一些圓弧折彎(圖34)。這些產(chǎn)品在展開(kāi)后,四個(gè)角落的邊緣通常要留一條縫隙,如果是數(shù)控沖床加工,通常這條縫隙最小也需要1~2mm的模具寬度(圖35),這樣一來(lái),折彎后四個(gè)角落用于焊接的縫隙就會(huì)比較大,在焊接時(shí)所需要的時(shí)間就更多,同時(shí)對(duì)焊接的要求也會(huì)更高。

        圖34 圓弧邊與兩端的焊接縫隙

        圖35 傳統(tǒng)圓弧縫隙的數(shù)沖排刀

        如果在數(shù)控沖床上使用一種切縫模,將圓弧角落處切成一條縫(圖36),那么折彎后兩條相鄰折邊的縫隙越窄,折彎后貼合越緊,焊接焊縫會(huì)越細(xì),就不用浪費(fèi)焊絲,同時(shí)后續(xù)打磨更省事。更重要的是這樣的加工能使自動(dòng)化焊接機(jī)器人保證更高的焊接良品率。

        圖36 數(shù)沖切縫模加工效果示意

        當(dāng)然,這樣的切縫,對(duì)于激光切割加工來(lái)說(shuō)是最為方便的,如果產(chǎn)品相對(duì)簡(jiǎn)單,使用激光切割機(jī)當(dāng)然可以。只不過(guò)我們現(xiàn)在討論的是數(shù)沖加工方面的工序集約,如果這個(gè)產(chǎn)品上還有其他的成形或者有其他焊接的零件而需要加工定位點(diǎn)等特征(示例8),最好考慮數(shù)沖加工來(lái)實(shí)現(xiàn)。

        實(shí)例8:方便后續(xù)噴涂的定位加工方式

        鈑金產(chǎn)品中的組焊是鈑金加工中常見(jiàn)的形式,傳統(tǒng)中的組焊定位方式一般有以下幾種方法。

        ⑴制作簡(jiǎn)單的定位治具。一般都是由技術(shù)人員根據(jù)組焊的定位尺寸,事先用板材或其他材料做成一個(gè)簡(jiǎn)易的定位工具,將待焊接零件的邊緣靠著這個(gè)定位工具。這種方式一般適用于精度要求不高的產(chǎn)品,如加強(qiáng)筋等的焊接。

        ⑵刻線定位。對(duì)于待焊接的大零件,激光下料時(shí)在其表面刻下幾個(gè)L形刻線,或數(shù)沖加工時(shí)用L形刻印模沖幾個(gè)刻印,在后續(xù)焊接時(shí),只需將零件的邊角對(duì)準(zhǔn)這些刻線即可,一般這樣的方法也只適用于精度要求不高的產(chǎn)品。

        ⑶加工焊接榫口。在待焊接的大零件上加工出長(zhǎng)方孔,然后在另一個(gè)組焊件的邊緣留下剛好放入這個(gè)長(zhǎng)方孔中的榫(圖37),這樣定位的精度就能很好的保證。但是如果這個(gè)產(chǎn)品是外觀件,往往需要再補(bǔ)焊,然后打磨平整(圖38),這樣一來(lái)就會(huì)增加打磨的時(shí)間。

        圖37 榫與榫口

        圖38 焊平與打磨

        ⑷使用半切斷與盲孔定位。目前精密鈑金加工中最為常見(jiàn)的一種定位方式,其中一個(gè)零件上加工一個(gè)深度不足板厚一半的圓形凹坑(圖39),另一個(gè)零件上加工出一個(gè)半剪切(圖40),這樣半剪切凸出部分放入對(duì)應(yīng)零件上的圓凹坑中,就可以很好的定位(圖41)。同時(shí)由于盲孔反面是平的,也省去了后續(xù)焊接補(bǔ)平和打磨的工時(shí)。不過(guò)這種方式也有一個(gè)缺陷,就是在實(shí)際操作時(shí)可能存在定位不準(zhǔn),其原因在于我們無(wú)法肉眼觀測(cè)而只能靠感覺(jué)來(lái)確認(rèn)半剪切是否放入定位盲孔中。

        圖39 定位盲孔

        圖40 定位半剪切

        圖41 定位配合示意

        一般看來(lái),上述第4種盲孔與半剪切的定位方式,已經(jīng)是一種很不錯(cuò)的定位方式了,不但便于定位精度的保證,還能省去后續(xù)表面的打磨工時(shí)。在此基礎(chǔ)上,我們還可以為大家提供一種更好的解決方案,不但可以實(shí)現(xiàn)盲孔與半剪切定位方式的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)還能規(guī)避前述盲孔與半剪切定位只能憑感覺(jué)確認(rèn)定位的短處。這個(gè)方法就是使用“平面定位點(diǎn)模具”。

        平面定位點(diǎn)模具(圖42)的原理是在板材上擠出一個(gè)高約0.3~0.5mm的圓柱凸起(圖43),而板材反面是平整的(圖44)。我們可以在需要考慮外觀的零件上加工這種定位點(diǎn),而在另一個(gè)不需考慮外觀的零件上沖出定位通孔,這樣在焊接定位時(shí)就可以用肉眼直接看到定位點(diǎn)與孔是否完全吻合(圖45),這樣就避免了定位失誤。

        圖42 平面定位點(diǎn)模具

        圖43 平面定位點(diǎn)正面效果

        圖44 平面定位點(diǎn)反面效果

        圖45 平面定位點(diǎn)定位示意

        實(shí)例9:多次沖切改單孔沖切

        某鈑金工廠加工如圖46所示排版的零件,三個(gè)零件近乎完美的排版,很好的利用了材料。一張整板的加工時(shí)間為31分14秒。

        圖46 數(shù)沖零件排版圖

        但是,A零件與B零件上各有一種長(zhǎng)圓(OB)孔,8mm×40mm和9mm×50mm,其中每個(gè)A零件有8mm×40mm孔36個(gè),每個(gè)B零件有9mm×50mm孔2個(gè),而這些OB孔都是用兩把模具拼接沖切幾次才能加工出來(lái)(圖47)。

        圖47 零件上的孔拼刀沖切

        A零件的OB8mm×40mm孔現(xiàn)階段使用了RO8和SQ8×8的兩套模具加工2+4=6次,36孔/張×12張×6=2592次沖孔;B零件的OB9mm×50mm孔現(xiàn)階段使用了RO9和RE5×30兩套模具加工2+4=6次,2孔/張×24張×6=288次沖孔,兩個(gè)零件的OB孔沖切共計(jì)2592+288=2880次。

        一般數(shù)控沖床的沖切頻率為4hit/秒,即OB孔沖切用時(shí)2880÷4÷60=12分鐘,如果購(gòu)入OB8×40和OB9×50兩套模具一次沖孔加工,則只需加工36×12+2×24=480次,沖切用時(shí)只需480÷4÷60=2分鐘,因此,使用單孔加工可以節(jié)約12-2=10分鐘。

        上述事例,其實(shí)在很多鈑金廠幾乎時(shí)刻都在發(fā)生著。很多企業(yè)老板或中層管理人員都很容易忽視這樣的問(wèn)題,哪怕編程人員或操作員工提出了這樣的問(wèn)題,也會(huì)因?yàn)榭紤]到模具成本而猶豫再三,到最后不了了之。如果是打樣生產(chǎn)或是非常少量的產(chǎn)品加工,使用拼刀加工的方式當(dāng)然無(wú)可厚非,但是如果這種產(chǎn)品一個(gè)訂單批量幾千件,或是不斷有批量加工,那就必須引起重視,相比加工的時(shí)間成本,事實(shí)上一兩副模具的導(dǎo)入成本會(huì)少得多,因?yàn)閱蔚赌>叩膶?dǎo)入,產(chǎn)品的沖切質(zhì)量會(huì)提高,同時(shí)由于拼刀加工導(dǎo)致的加工不良現(xiàn)象也會(huì)大幅減少,更重要的是使用單刀加工后節(jié)省的時(shí)間,又能夠用于其他產(chǎn)品的沖切加工,綜合效益會(huì)更高。

        折彎加工的改善思路

        作為鈑金加工中重要的折彎工序,近年來(lái)的發(fā)展可謂是如火如荼。無(wú)論是對(duì)于折彎?rùn)C(jī)械自動(dòng)化還是折彎技術(shù)工的需求都在不斷地增長(zhǎng)。隨著鈑金技術(shù)工人的供需矛盾越來(lái)越突出,如何在工廠內(nèi)部最大化的減少人力及多余的人手作業(yè),也是每個(gè)企業(yè)面臨的重大改善課題。

        折彎下模選擇的改善

        現(xiàn)在的折彎模具中,有兩種下模的應(yīng)用方式,一種是雙V下模,另一種是單V下模(圖48)。雙V下模相對(duì)于單V下模,其成本較低,同時(shí)由于行業(yè)使用習(xí)慣的原因,一直是大部分鈑金企業(yè)首先選擇的一種模具類型。

        圖48 雙V下模與單V下模

        但是,近年來(lái)伺服油壓驅(qū)動(dòng)折彎?rùn)C(jī)與電動(dòng)折彎?rùn)C(jī)的普及,折彎?rùn)C(jī)本身的加工精度與折彎效率相比之前的傳統(tǒng)液壓折彎?rùn)C(jī)大大提升,那么當(dāng)使用這些折彎?rùn)C(jī)時(shí),我們建議盡量選擇單V下模,因?yàn)閱蜼下模具有以下優(yōu)勢(shì)。

        ⑴校模簡(jiǎn)單。一般折彎?rùn)C(jī)上使用單V下模時(shí),只需要第一次安裝在折彎?rùn)C(jī)上時(shí)對(duì)好模座的中心,后續(xù)換其他單V下模時(shí),就不需要再對(duì)中了。而對(duì)于通快、百超或愛(ài)克等使用專用單V下模座的機(jī)型來(lái)說(shuō),連第一次校模中心都可以省略了。因此,對(duì)于模具校模這個(gè)重要的工序,單V下模比雙V下模的校模效率要高得多。

        ⑵單V下模的安裝更方便。如果是分割下模,單V下模固定在下模座上更牢固,雙V下模的分割長(zhǎng)度較短時(shí),其放置在導(dǎo)軌上時(shí)需要借助其他工具來(lái)固定。這樣在折彎過(guò)程中會(huì)帶來(lái)不穩(wěn)定的因素(圖49)。

        圖49 單V下模的安裝

        ⑶單V下模的折彎避位效果更好。相對(duì)于雙V下模,單V下模在折彎一些復(fù)雜的產(chǎn)品時(shí),其避位效果更好(圖50)。

        圖50 單V下模的折彎避位

        ⑷單V下模的折彎壓痕更輕。由于折彎模具的歷史遺留問(wèn)題,標(biāo)準(zhǔn)尺寸的雙V下模的V槽肩R往往很小,這樣在折彎后,板材上的折彎壓痕會(huì)較深,在后續(xù)噴涂前處理時(shí),往往需要使用打磨工具將痕跡打磨(圖51)。而單V下模的肩R角一般都比較大,這樣折彎壓痕比較輕,后續(xù)的噴涂加工不需要打磨也能蓋住。

        圖51 折彎壓痕

        等高模具的使用

        等高折彎模具(圖52),即將不同形狀的折彎上模與不同V槽的下模高度全部統(tǒng)一(圖53),使其在折彎模具安裝、角度調(diào)試、程序轉(zhuǎn)換與模具更換等作業(yè)過(guò)程中,減少額外的工時(shí),提升折彎準(zhǔn)備效率。同時(shí),由于可以將不同形狀的折彎上模并排安裝,在折彎復(fù)雜鈑金零件時(shí),可以通過(guò)分步折彎(Step bend)的方式,大大提升折彎效率。

        圖52 等高折彎模安裝

        圖53 等高折彎模形狀示意

        如果鈑金加工企業(yè)使用的折彎?rùn)C(jī)是油壓伺服和電動(dòng)折彎?rùn)C(jī),等高上下模是提高折彎效率的最佳選擇。但是需要注意的是,等高上下模具本身的精度也是一個(gè)不容忽視的環(huán)節(jié),如果模具的精度參差不齊,那么等高折彎精度也會(huì)受到一定程度的影響。因此使用等高上下模的配置成本,可能會(huì)比使用普通上下模高一些。

        是把釉下青花同釉上礬紅彩(鐵紅)相結(jié)合燒造的一種彩釉。

        國(guó)寶清乾隆 青花礬紅彩番蓮紋龍耳尊

        壓平折彎中的復(fù)合工序模具的使用

        壓平折彎是折彎加工中常見(jiàn)折彎方式,傳統(tǒng)的壓平方式是先用一套銳角上下模折銳角,再用另一套壓平模來(lái)進(jìn)行壓平折彎。由于兩次換模的方式,使得壓平折彎需要花費(fèi)較多的準(zhǔn)備工序時(shí)間。因此如果通過(guò)壓平復(fù)合折彎下模(圖54、圖55)在銳角折彎后馬上壓平,那么折彎的效率將大大提升。

        圖54 輕量型復(fù)合壓平下模

        圖55 復(fù)合壓平下模的折彎示意

        翻板式無(wú)痕下模的運(yùn)用

        折彎加工中的折彎壓痕是一種常見(jiàn)現(xiàn)象,近年來(lái)隨著鈑金行業(yè)的發(fā)展,客戶對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量也越來(lái)越重視,特別是對(duì)產(chǎn)品的外觀表面要求也越來(lái)越高。有的產(chǎn)品要求表面不可以有明顯的折彎壓痕,有的為了在噴涂時(shí)減少打磨而需要減輕折彎壓痕,因此各種無(wú)痕折彎加工方式也應(yīng)運(yùn)而生。其中翻轉(zhuǎn)式無(wú)痕下模(圖56、圖57)針對(duì)不銹鋼、鋁板、鏡面板、涂裝鋼板等表面處理板材的折彎加工,可以完全消除由于V槽肩部產(chǎn)生的折彎壓痕,同時(shí),可以最大限度減少由于V形下模引起的近距離孔邊拉伸變形,獲得高精度的折彎質(zhì)量(圖58)。對(duì)于一些折彎精度要求不高但對(duì)折彎表面要求高的產(chǎn)品,還可以一種下模折彎多種板厚,實(shí)現(xiàn)模具準(zhǔn)備工序的集約(圖59)。

        圖56 不同型號(hào)的翻轉(zhuǎn)式無(wú)折痕下模

        圖57 翻轉(zhuǎn)式無(wú)折痕下模加工原理

        圖58 翻轉(zhuǎn)式無(wú)折痕下模的折彎效果

        圖59 通用板厚的無(wú)折痕下模

        國(guó)寶明成化斗彩雞缸杯

        是釉下彩(青花)與釉上彩相結(jié)合的一種裝飾品種。

        翻轉(zhuǎn)式無(wú)折痕下模其實(shí)早在二十年前就已問(wèn)世,但是由于價(jià)格高昂沒(méi)有辦法普及。隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)模具制造行業(yè)的發(fā)展,其制造水準(zhǔn)以及制造成本大幅下降,目前翻轉(zhuǎn)式無(wú)折痕下模已逐漸在國(guó)內(nèi)普及開(kāi)來(lái),同時(shí)由于鈑金行業(yè)對(duì)折彎加工的要求以及鈑金加工企業(yè)自身競(jìng)爭(zhēng)力的提升,無(wú)痕折彎加工的應(yīng)用相信會(huì)越來(lái)越廣泛。

        結(jié)束語(yǔ)

        通過(guò)三期連載對(duì)鈑金加工工序集約化的論述,相信各位讀者能對(duì)“鈑金工序集約化”有一定的認(rèn)識(shí),并且從中理出一些頭緒。鈑金加工中有很多工序,每一道工序并不是孤立存在的,前面工序加工的好壞往往也影響著下一道工序,正如工序管理上有一種“后工序是前工序的客戶”的說(shuō)法,只要我們秉持著“改善無(wú)止境”的理念,前工序多為后工序考慮,不斷想辦法減少多余的工序以及工序中的加工時(shí)間,我們就能自然而然的發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)工序中存在的問(wèn)題,然后分析是否前后工序關(guān)聯(lián),這樣就可以找到運(yùn)用“工序集約”的方法來(lái)改善關(guān)聯(lián)問(wèn)題。

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