鈑金加工機(jī)械化自動(dòng)化剖析

摘要：隨著我國(guó)機(jī)械加工領(lǐng)域管理水平和工藝技術(shù)水平的逐漸提升，當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)鈑金加工工藝質(zhì)量提高、速度提升的需求得以滿足成為可能。文章結(jié)合這一時(shí)代背景，從我國(guó)鈑金加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)工業(yè)發(fā)展的重要意義入手，以數(shù)控機(jī)床的使用為例，探討了數(shù)控機(jī)床加工的方式、流程、工藝特點(diǎn)及當(dāng)前數(shù)控機(jī)床加工中存在的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：鈑金加工；機(jī)械化；自動(dòng)化；機(jī)械加工；數(shù)控機(jī)床 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TG385 文章編號(hào)：1009-2374（2016）10-0078-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.038

1 概述

自我國(guó)改革開放以來(lái)，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的環(huán)境得到了逐步改善，從而促使國(guó)內(nèi)各行業(yè)的發(fā)展非常迅速。在這一時(shí)代背景之下，科學(xué)技術(shù)成為了第一生產(chǎn)力，并不斷促使各行業(yè)發(fā)生了較大變革。在當(dāng)代科技影響的同時(shí)，機(jī)械成為了代替人工的重要新生事物，各類巧妙設(shè)計(jì)金屬工具、元器件的設(shè)計(jì)，成為了機(jī)械化生產(chǎn)、加工環(huán)節(jié)最為重要的輔助，其在機(jī)械的組成和后期維護(hù)中均扮演著不可或缺的角色。隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升，產(chǎn)品需求者對(duì)于基本事物的需求基本飽和，對(duì)更高水平的產(chǎn)品提出了新的要求。

2 鈑金加工的工藝研究

2.1 數(shù)控機(jī)床鈑金加工的方式

數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用于鈑金加工流程時(shí)，通常可分為以下五種加工方式：

第一，采用單次沖壓的方式。通過(guò)使用單次沖壓來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)呈圓弧狀分布或者是針孔、柵格等狀態(tài)分布金屬零部件的加工，從而在較短時(shí)間內(nèi)完成金屬結(jié)構(gòu)的分離，使最終金屬產(chǎn)品定型。

第二，采用連續(xù)沖裁的方式。該種鈑金加工方式又可以劃分為單方向的和多方向的兩種。其中多方向的沖裁方式通常適用于對(duì)大型金屬進(jìn)行層面加工或者是對(duì)金屬大孔的成型進(jìn)行加工，而單方向加工這一方式則適用于對(duì)呈堆疊狀態(tài)的多個(gè)金屬部件進(jìn)行加工。連續(xù)沖裁加工方式所設(shè)置的機(jī)械角度與功能不同，可實(shí)現(xiàn)不同的加工效果。

第三，后續(xù)精加工。該種沖裁加工方式又被稱為蠶食加工，主要是對(duì)金屬零部件的后期加工進(jìn)行打磨與精加工。通常在此過(guò)程中所使用的加工磨具有小型圓模型、小型弧模具等，從而在加工過(guò)程中起到精確定位、精細(xì)打磨的作用。

第四，單次或多次連續(xù)的鈑金加工方式。在借助數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)上，可以根據(jù)模具的選擇要求，對(duì)待處理金屬零部件進(jìn)行一次性的拉伸定型，從而得到與現(xiàn)有模具相匹配的金屬零部件。但是，如果經(jīng)上述處理過(guò)后的金屬零部件達(dá)不到預(yù)期要求，就應(yīng)對(duì)其進(jìn)行多次連續(xù)的加工，以使其形成最終形態(tài)。

第五，陣列成形的方式。借助數(shù)控機(jī)床，使用該方式時(shí)，通常是為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)需要。通過(guò)將多個(gè)現(xiàn)有模具進(jìn)行組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大型鈑金產(chǎn)品的較快加工。在此過(guò)程中，針對(duì)鈑金產(chǎn)品樣式及類型的選擇基本一致，從而方便對(duì)陣列成形式模板的設(shè)計(jì)。

2.2 數(shù)控機(jī)床鈑金加工的特點(diǎn)

在上文中，筆者分析了數(shù)控機(jī)床鈑金加工在實(shí)際操作中的五種方式。通過(guò)這些研究，能夠發(fā)現(xiàn)鈑金加工具有以下三個(gè)特點(diǎn)：

第一，數(shù)控機(jī)床的使用較為方便，且在加工過(guò)程中能夠有效減少成本。數(shù)控機(jī)床能夠在特定模具的設(shè)計(jì)之下，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有金屬半成品的深加工，其不僅可以用于大型金屬加工中，而且還能用于小型金屬加工中，并且能夠保持加工速度促使大規(guī)模生產(chǎn)成為可能。在上文中所介紹的陣列成型方式就是這一功能性特點(diǎn)的現(xiàn)實(shí)體現(xiàn)，其能夠在同一時(shí)間、同一生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)對(duì)同類型金屬產(chǎn)品的加工。對(duì)于一些要求過(guò)于精密和復(fù)雜的金屬，數(shù)控機(jī)床同樣能夠完成任務(wù)，并且在既定計(jì)算機(jī)程序指引下完成對(duì)較薄部位、較復(fù)雜形狀的加工。數(shù)控機(jī)床使金屬加工變得更加便捷，其能夠充分結(jié)合所給定的圖紙實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)金屬的成型加工，無(wú)論是什么形狀，都可以通過(guò)單次或多次的小模具或小步距的模具實(shí)現(xiàn)加工成型。因此，就致使金屬加工所耗費(fèi)的設(shè)計(jì)時(shí)間大大縮短，解決了某些產(chǎn)品能設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)與模型卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)加工技術(shù)要求的問(wèn)題。

第二，產(chǎn)出產(chǎn)品質(zhì)量較高，加工精確程度高，減少次品率，便于一次加工定型。數(shù)控機(jī)床能夠在既定程序影響下，根據(jù)加工要求做出不同反應(yīng)。在執(zhí)行程序時(shí)，出錯(cuò)幾率小，產(chǎn)出產(chǎn)品的精確程度高、表面平滑，從而使最終出產(chǎn)產(chǎn)品的整體質(zhì)量較好，減少了廢料儲(chǔ)存與處理成本。另外，采用同質(zhì)化、快加工的鈑金加工模式，使大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品一致性強(qiáng)。同一批次出產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量均衡，減少了人工篩選或機(jī)器抽查的壓力，并使得各使用相同數(shù)字沖床設(shè)備出產(chǎn)的金屬產(chǎn)品具有較強(qiáng)的普遍適用性與可替換性，易于使用者對(duì)上述產(chǎn)品的更新與調(diào)換。

第三，數(shù)字沖床借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與工業(yè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、機(jī)械化、自動(dòng)化的加工模式，從而使數(shù)字沖床的加工能夠在小規(guī)模生產(chǎn)不同類型零件，乃至大規(guī)模生產(chǎn)中均能夠發(fā)揮出重要的作用?；跀?shù)控機(jī)床加工的基本操作原理，其固定化加工模式將能夠通過(guò)減少鈑金部件加工可行性設(shè)計(jì)、誤操作加工設(shè)計(jì)等多個(gè)方面來(lái)有效提升鈑金產(chǎn)品的加工速度。正是采用這種方式，使數(shù)控機(jī)床鈑金加工中人工成本、材料成本的投入降到最低。

2.3 數(shù)控機(jī)床鈑金加工工藝的流程

數(shù)控機(jī)床鈑金加工中工藝操作的流程通常分為以下兩種：

第一種，先安放材料，再進(jìn)行鈑金加工的工藝。在進(jìn)行鈑金金屬原材料進(jìn)行加工時(shí)，使用數(shù)控機(jī)床需首先將原材料進(jìn)行準(zhǔn)確的剪切，以便于能夠被數(shù)控機(jī)床所使用，成為金屬鈑金加工的原材料。然后依據(jù)需求方所提供的加工圖紙進(jìn)行初步模具的選擇，進(jìn)而就可使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行鈑金的加工。在加工過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)注意以下三個(gè)問(wèn)題：（1）應(yīng)將被加工的金屬材料進(jìn)行固定，避免金屬材料在加工過(guò)程中由于打磨而產(chǎn)生晃動(dòng)，使最終產(chǎn)品的成型不能達(dá)到既定要求。另外，通過(guò)將金屬材料進(jìn)行準(zhǔn)確的打磨，還能夠使材料的利用率大大增加，減少材料不必要浪費(fèi)以及機(jī)械的磨損。（2）需要在加工開始時(shí)判斷材料安放是否垂直或者符合加工所需角度，從而避免由于材料安放位置出現(xiàn)問(wèn)題而導(dǎo)致的最終加工形狀不佳。（3）考慮到材料投入的時(shí)間、順序等因素，還應(yīng)當(dāng)為需要投入材料量大、種類不同的數(shù)控機(jī)床配備2～3名擁有專業(yè)技術(shù)的員工，從而對(duì)投入材料的用量和時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行充分把握，以保證最終金屬產(chǎn)品的加工符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與使用功能性要求。

第二種，機(jī)床套裁的加工工藝。與先投入材料再進(jìn)行板材加工的方式不同，機(jī)床套裁的模式通常是將材料一次性地投放在機(jī)床加工帶上，將加工所需原材料進(jìn)行分開排列，使用數(shù)控機(jī)床對(duì)整體代加工材料進(jìn)行分步驟裁切。在此過(guò)程中，需結(jié)合圖紙要求，盡量保持整個(gè)材料的完成，以免后續(xù)加工中增添不必要的麻煩。另外，還應(yīng)當(dāng)對(duì)零部件可能產(chǎn)生重疊與脫落的情況進(jìn)行監(jiān)控，在安放材料時(shí)應(yīng)盡量留有空隙，以便于降低機(jī)械操作的錯(cuò)誤率，使每個(gè)需加工的板材都能夠形成獨(dú)立的個(gè)體。

使用機(jī)床套裁的加工工藝通常會(huì)致使最終產(chǎn)成品的質(zhì)量受到影響，其精確程度較低成為了一種不可控的因素。因此，為了保證生產(chǎn)有序的開展，就必須針對(duì)該種加工工藝選用恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)。針對(duì)要求精確度較高的產(chǎn)品應(yīng)采用分次投料方式，而針對(duì)機(jī)床套裁加工模式應(yīng)盡量防止加工過(guò)程中出現(xiàn)壞件問(wèn)題，消除隱患、注意加工程序要求，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管控，為最終產(chǎn)品的成型加工提供良好的環(huán)境。

3 數(shù)控機(jī)床鈑金加工中存在的問(wèn)題及改進(jìn)對(duì)策

根據(jù)上文的研究可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床在鈑金加工中扮演著重要的角色，其為鈑金加工領(lǐng)域機(jī)械化、自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)提供了良好的途徑，極大地節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間、設(shè)計(jì)時(shí)間與準(zhǔn)備時(shí)間，降低了企業(yè)鈑金加工中成本的投入。為了更好地將數(shù)控機(jī)床應(yīng)用于鈑金加工領(lǐng)域，筆者針對(duì)可能出現(xiàn)的三個(gè)問(wèn)題提出相應(yīng)改進(jìn)對(duì)策：

第一，數(shù)控機(jī)床可能會(huì)造成鈑金壓傷。產(chǎn)生該問(wèn)題的原因通常是被加工原材料的表面附著有影響加工的雜物、金屬的碎片或者是加工模具的損壞、夾雜著雜物等。除此之外，安放角度問(wèn)題、人工失誤問(wèn)題等也均會(huì)致使上述問(wèn)題的發(fā)生。因此，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工之前，應(yīng)指派專人進(jìn)行數(shù)控機(jī)床雜物清理，并針對(duì)相關(guān)機(jī)械零部件進(jìn)行檢查和維護(hù)，以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行正常。

第二，數(shù)控機(jī)床加工中可能對(duì)鈑金造成劃傷。這些劃傷將會(huì)對(duì)機(jī)械加工產(chǎn)生不利，由于機(jī)械無(wú)法像人工一樣來(lái)規(guī)避劃痕，從而就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生次品或報(bào)廢品。因此，為了有效管控上述問(wèn)題，應(yīng)在放置材料時(shí)首先檢查是否存在劃痕，如存在應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)或放棄不用。另外，還需要在日常材料安放、裝卸、搬運(yùn)等過(guò)程中給予高度重視，依照應(yīng)有的運(yùn)輸流程來(lái)進(jìn)行材料的管理，從而便于正常生產(chǎn)作業(yè)的開展。

第三，數(shù)控機(jī)床加工中可能出現(xiàn)材料的變形，造成數(shù)控機(jī)床損壞。產(chǎn)生這一問(wèn)題的原因多來(lái)源于模具安放過(guò)程中的失誤。如果將多個(gè)模具之間安放得過(guò)近，沒(méi)有根據(jù)加工要求留有恰當(dāng)?shù)目障叮头浅Ｓ锌赡茉斐蓛蓚€(gè)模具對(duì)材料的同時(shí)積壓，造成材料受力不足端的變形。因此，為了有效預(yù)防上述問(wèn)題出現(xiàn)，應(yīng)在數(shù)控機(jī)床使用中盡量選擇多孔洞的模具，還需要在投入材料時(shí)對(duì)材料進(jìn)行必要的打磨和加工過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以免給生產(chǎn)造成過(guò)大損失。

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作者簡(jiǎn)介：高曉波（1974-），男，江西鄱陽(yáng)人，江西萍鋼工程技術(shù)有限公司機(jī)械工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及施工管理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）