淺談鈑金加工中的工序集約化改善連載 一

現(xiàn)代的鈑金加工行業(yè)，是一個(gè)集合了各種機(jī)械加工工藝和表面處理工藝等多種工藝的綜合性加工行業(yè)。一般鈑金加工企業(yè)中就包含了沖壓加工、數(shù)沖加工、折彎加工、壓鉚(含旋鉚）加工、鉆孔、攻牙、焊接、打磨等大大小小數(shù)十種工藝。我們經(jīng)常聽到無論是企業(yè)員工還是經(jīng)營(yíng)者都會(huì)有意無意的“抱怨”鈑金加工行業(yè)是一個(gè)“辛苦的行業(yè)”。的確，由于鈑金加工行業(yè)的工序多、周期長(zhǎng)，因此它比一般的機(jī)械加工行業(yè)需要投入更多的精力去進(jìn)行流程管理和細(xì)節(jié)管理。同時(shí)由于絕大多數(shù)鈑金加工制造并不是具有核心高科技的行業(yè)，對(duì)于鈑金企業(yè)的上游客戶無法形成很高的粘度，因此所面臨的競(jìng)爭(zhēng)也非常激烈。

作為鈑金加工行業(yè)中的一員，我們?yōu)榱嗽谌找婕ち业男袠I(yè)競(jìng)爭(zhēng)以及內(nèi)部各方面成本壓力上升等內(nèi)憂外患中生存并且發(fā)展下去，必須不斷地思考如何減少多余的人工成本、如何提高各個(gè)工序的加工效率、如何最大限度減少工廠內(nèi)耗。目前我們很多企業(yè)都在考慮自動(dòng)化與半自動(dòng)化的少人化設(shè)備，希望通過設(shè)備的優(yōu)化來提升效率，減少用工成本，但是鈑金產(chǎn)品涵蓋各行各業(yè)，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量并非全都適應(yīng)自動(dòng)半自動(dòng)化生產(chǎn)，因此通過投入先進(jìn)設(shè)備來改善的這種方法畢竟無法涵蓋所有的鈑金加工企業(yè)。

引例

對(duì)于大部分的鈑金加工企業(yè)來說，有沒有一種普遍適用的思路為我們找到一些降本增效的方法呢？答案是有的，這個(gè)方法筆者稱之為“工序集約化”。在談“工序集約化”之前，讓我們先看一個(gè)例子。

圖1是一種通信服務(wù)器機(jī)箱的正面與反面，這個(gè)產(chǎn)品除了典型的端子安裝孔及蜂窩散熱孔等沖孔特征外，還有一些成形加工，該產(chǎn)品的正反面展開圖如圖2所示，從圖2的展開形狀中可以看出，產(chǎn)品成形有：正面沉頭螺釘孔、反面沉頭螺釘孔、正面正方形凸臺(tái)及頂面沉頭螺釘孔、反面沖橋（單板高度5.5mm)、反面圓形凸包（雙板高度8.3mm)、反面直角折邊（單板高度5.5mm)。

圖1 某通信服務(wù)器機(jī)箱

圖2 通信服務(wù)器機(jī)箱展開圖

承接此產(chǎn)品的是A公司，該公司對(duì)產(chǎn)品的工藝安排大致為：數(shù)沖外形（包括正面正方形凸臺(tái)及沉頭螺釘預(yù)沖孔等）→沖壓加工反面圓形凸包→數(shù)沖（翻面向上沖橋形）→鉆孔加工螺釘孔→壓鉚→折彎（包括四處直角折邊）。

當(dāng)此產(chǎn)品訂單量逐漸增加時(shí)，A公司因產(chǎn)能無法滿足，故將此產(chǎn)品外發(fā)給B公司（筆者所在公司的客戶），而B公司的工藝安排為：數(shù)沖加工（外形切邊、沖孔及所有成形加工，包括四處直角折邊）→壓鉚→折彎（只折外圍折彎邊）。

通過圖3可以看到，B公司通過在數(shù)沖加工工藝中下功夫，使得A公司原本用6道工序才完成的產(chǎn)品，只用了3道工序就完成了，比A公司節(jié)省了三個(gè)工序。

圖3 不同鈑金加工企業(yè)的加工工藝對(duì)比

首先，B公司將四個(gè)工序合成了一個(gè)工序，即將沖壓工序、兩道數(shù)沖工序與鉆床工序合成了一道數(shù)沖工序。

其次，B公司將原本屬于折彎的一個(gè)工步即四處的直角折邊，通過數(shù)沖模具合成并在數(shù)沖工藝中加工。眾所周知，在板材中間的小折彎通常存在定位困難、精度不易保證的工藝難點(diǎn)，而通過數(shù)沖模具加工，在定位與精度控制方面就很容易實(shí)現(xiàn)了。

再者，A公司的6道工序，每一道工序中都存在產(chǎn)品搬運(yùn)、工序滯留的時(shí)間成本以及碰撞不良、各工序加工不良等多方面的風(fēng)險(xiǎn)，而B公司只需要3個(gè)工序，則大大減少了產(chǎn)品搬運(yùn)與工序間滯留時(shí)間，同時(shí)也大大減少了各種不良風(fēng)險(xiǎn)。如此一來，B公司加工此產(chǎn)品的成本將大大低于A公司。

這個(gè)例子就是我們本篇及后續(xù)所要論述的“工序集約化”。

什么是“工序集約化”？

所謂“工序集約化”就是通過將兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序或工序中兩個(gè)及兩個(gè)以上的工步削減、合成一個(gè)工序或工步的方式，以減少工序的準(zhǔn)備時(shí)間、工序間的呆滯耗損時(shí)間，從而達(dá)到提高加工效率與降低成本的目的。它主要包含四個(gè)要點(diǎn)：⑴把兩個(gè)以上的工序合成一個(gè)工序加工；⑵把一個(gè)工序中兩個(gè)以上工步合成一個(gè)工步加工；⑶削減工序準(zhǔn)備階段的多余工時(shí)；⑷削減加工工序中存在的多余工時(shí)。

從加工產(chǎn)品流程全局來看，“工序集約”節(jié)約了一個(gè)工序，也就意味著減少了一次物品的搬運(yùn)，減少了一個(gè)員工甚至更多員工的工作量，減少了一臺(tái)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)就增加了另一臺(tái)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，減少了一個(gè)工序的能源浪費(fèi)。

從某一工序加工的片段來看，“工序集約”節(jié)約了另一個(gè)工序的準(zhǔn)備時(shí)間和加工時(shí)間，通過工序中的“工步集約”削減了該工序的單位生產(chǎn)加工時(shí)間，使該工序單位時(shí)間的加工設(shè)備產(chǎn)出更多。

為什么要提倡“工序集約”？

現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)制造過程中，我們稍加留意就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在每一個(gè)工序中都有平常視而不見的浪費(fèi)，正如“七大浪費(fèi)”中的“等待的浪費(fèi)、搬運(yùn)的浪費(fèi)、不良品的浪費(fèi)、動(dòng)作的浪費(fèi)、加工的浪費(fèi)”等，這些浪費(fèi)正是在整個(gè)生產(chǎn)周期中存在的，如果一個(gè)產(chǎn)品加工工序多，生產(chǎn)流程長(zhǎng)，那么我們要在一個(gè)一個(gè)的工序中去改善其中存在的問題，將會(huì)變得很麻煩。但是，如果變換一種思路，將工序減少，那么原來存在于很多工序中的問題，將會(huì)相對(duì)集中在較少的工序里，這樣我們就能更容易發(fā)現(xiàn)這些浪費(fèi)，并且集中力量來解決這些浪費(fèi)。

另外，很多鈑金企業(yè)在產(chǎn)品報(bào)價(jià)時(shí)，由于時(shí)間關(guān)系，一般都只能粗略瀏覽圖紙，報(bào)價(jià)中會(huì)將同一種工藝按一個(gè)工序來報(bào)價(jià)，而在實(shí)際加工中同一種工藝可能會(huì)被分解成跳開的工序來進(jìn)行加工，比如有些壓鉚由于形狀干涉可能要先壓鉚再折彎然后再壓鉚，這樣就會(huì)比報(bào)價(jià)時(shí)的一道壓鉚工藝硬生生多出一道壓鉚，多出一道加工準(zhǔn)備的成本和工序等待成本。如果發(fā)生了這種情況，且在實(shí)際加工中不加以改善，那么這個(gè)壓鉚工藝的成本就會(huì)升高，甚至使產(chǎn)品虧本。事實(shí)上，這樣的同一工藝分幾個(gè)工序甚至是分成“跳步工序”的現(xiàn)象并不鮮見，因此在實(shí)際中我們就必須使用“工序集約”的思路來彌補(bǔ)報(bào)價(jià)失誤所帶來的損失。

“工序集約化”著眼的課題

“工序集約化”能為鈑金制造帶來降本增效的好處，我們需要切實(shí)加以運(yùn)用，這些工作看起來僅由技術(shù)部與生產(chǎn)部?jī)蓚€(gè)部門就能做到，事實(shí)上并不是那么容易的。因?yàn)樗粌H僅是單純?cè)谀骋粋€(gè)工藝上做加減法，作為企業(yè)經(jīng)營(yíng)與管理者首先要把握好公司產(chǎn)品加工的整體現(xiàn)狀，從零件生產(chǎn)流程的前端到后端有總體的認(rèn)識(shí)，分析每個(gè)工藝中存在的影響加工效率的問題點(diǎn)，然后結(jié)合前后工序統(tǒng)籌分析，看看這些影響因素是不是單純只發(fā)生在本工序，還是早在前工序段就已經(jīng)發(fā)生了。下面我們針對(duì)鈑金加工行業(yè)中現(xiàn)存的問題提供一些課題參考。

工序流程不減反增的課題

近年來，隨著國(guó)產(chǎn)激光切割機(jī)的大量普及，很多鈑金加工企業(yè)認(rèn)為激光切割編程簡(jiǎn)便，加工靈活性高，因此逐漸由數(shù)控沖床工藝轉(zhuǎn)向激光切割工藝。但是，除非數(shù)沖激光復(fù)合機(jī)，一般的激光切割機(jī)都是平面下料，如果鈑金零件上有成形加工，就需要使用其他普通沖床或壓鉚機(jī)通過簡(jiǎn)易模具來加工，這樣原本數(shù)控沖床一個(gè)工序就會(huì)變成激光下料+成形加工兩個(gè)工序(圖4)。如果是樣品或少量加工，這樣的加工方式還不會(huì)有太大影響，但是對(duì)于較大批量的生產(chǎn)，如果還是這樣的加工方式，那么工序轉(zhuǎn)運(yùn)、待工浪費(fèi)、加工精度隱患就會(huì)逐漸顯現(xiàn)出來。

圖4 同一鈑金成形特征的不同制作工藝

數(shù)控沖床加工的改善課題

作為傳統(tǒng)的鈑金下料設(shè)備，數(shù)控沖床依然在大部分行業(yè)產(chǎn)品的加工中具有不可替代的作用，其在產(chǎn)品特征實(shí)現(xiàn)方面的優(yōu)勢(shì)非常明顯，但是目前數(shù)沖加工依然存在著以下這樣的困惑與問題：

⑴數(shù)控沖床的編程相對(duì)激光平面切割編程繁瑣，在刀具編排及排版工藝方面對(duì)人員要求較高，在大多數(shù)樣品制造方面不如激光切割方便。這也是大家更愿意使用激光切割機(jī)的一個(gè)主要原因。

⑵數(shù)控沖床從國(guó)外引進(jìn)到使用到現(xiàn)在，雖然發(fā)展了二三十年，但是在數(shù)控沖床的模具使用與管理方面，我們還是能在很多企業(yè)看到很大的短板。很多從業(yè)人員在機(jī)床功能和模具運(yùn)用上存在能力參差不齊的現(xiàn)象，這也大大制約了數(shù)控沖床的功能實(shí)現(xiàn)與效率提升，同樣是大家覺得不如激光切割機(jī)的原因之一。

⑶近年來，數(shù)控沖床在自動(dòng)送料(圖5）及無人生產(chǎn)方面已經(jīng)有了很大的發(fā)展，越來越多的鈑金加工企業(yè)開始導(dǎo)入自動(dòng)上下料設(shè)備或FMS系統(tǒng)，但是，要保證機(jī)床的穩(wěn)定連續(xù)加工，對(duì)工模具的選擇運(yùn)用也是一個(gè)需要引起重視的問題。同時(shí)，夜班自動(dòng)沖切加工后的工件堆垛與分揀作業(yè)、毛刺與接點(diǎn)去除要花費(fèi)不少的人力物力，這些也可以通過一些“工序工步集約化”的思路來改善。

圖5 數(shù)控沖床自動(dòng)送料

折彎加工的改善課題

近年來國(guó)內(nèi)折彎?rùn)C(jī)行業(yè)的發(fā)展如火如荼，也涌現(xiàn)出一批性能優(yōu)秀的折彎?rùn)C(jī)廠家，同時(shí)在折彎?rùn)C(jī)械自動(dòng)化(圖6)方面也取得了很大的進(jìn)步。但是，折彎自動(dòng)化方面目前對(duì)應(yīng)的還是一定批量產(chǎn)品的生產(chǎn)，行業(yè)中絕大部分的折彎加工還是靠折彎技工來完成。因此，以下方面仍然是我們亟待改善的：

圖6 折彎?rùn)C(jī)器人自動(dòng)化加工

⑴換模與準(zhǔn)備調(diào)試的效率，這是無論人工還是機(jī)器人折彎都必須面對(duì)的問題。

⑵折彎前的準(zhǔn)備效率是對(duì)應(yīng)多品種較少批量自動(dòng)折彎生產(chǎn)的關(guān)鍵。

⑶復(fù)雜產(chǎn)品多類型多形狀折彎的效率、精度保證。

⑷前工序?qū)ψ詣?dòng)折彎精度的影響，例如前工序下料的毛刺、數(shù)沖或激光切割的連接點(diǎn)，開工藝槽孔對(duì)折彎精度的穩(wěn)定性都能造成影響。

以上問題如果能有很好的改善對(duì)策，那么我們不僅可以減少對(duì)折彎技工的技術(shù)依賴，也可以無形中讓水平高的折彎人員提高折彎效率。

10

手臂錄

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武術(shù)理論之十大武功秘笈

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09

武備志

［明朝時(shí)期］

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秘笈亮點(diǎn)：鴛鴦陣法，12人團(tuán)隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)的典范（錄自戚繼光著作）

編撰作者：茅元儀

上榜理由：集合書籍兩千種，規(guī)模武經(jīng)遠(yuǎn)不及；陣法器技陣練制，軍中演武有所依。

茅元儀

焊接加工的改善課題

眾所周知，現(xiàn)在的鈑金加工行業(yè)焊接人員的穩(wěn)定性與技能水平已經(jīng)是一個(gè)令各鈑金企業(yè)頭疼的問題，即使是導(dǎo)入了焊接機(jī)器人（圖7）也并不一定就一勞永逸。焊接質(zhì)量好壞與效率高低不僅僅是由焊接人員的技術(shù)水平?jīng)Q定的，前工序的加工質(zhì)量也是很重要的因素。

圖7 機(jī)器人自動(dòng)焊接

⑴前工序展開計(jì)算和折彎的精度導(dǎo)致焊縫大小不同，就可能造成機(jī)器人自動(dòng)焊接或激光焊接的質(zhì)量與效率不穩(wěn)定。

⑵前工序下料時(shí)的定位工藝對(duì)焊接定位造成影響，直接影響到焊接定位裝夾的效率。

⑶焊接定位工藝對(duì)焊接后打磨的影響，比如使用激光切割機(jī)加工的產(chǎn)品，位置精度要求高的焊接定位大多加工通孔或榫口，外觀表面必須補(bǔ)焊后打磨，同樣降低了人工的效率。

像涉及到其他工序?qū)е潞附庸に囆实拖禄蚱焚|(zhì)不穩(wěn)定的問題，很考驗(yàn)我們工廠技術(shù)工程人員的技術(shù)統(tǒng)籌能力，發(fā)現(xiàn)問題后便可通過工序集約化的方式在前工序把后面工序的“難點(diǎn)痛點(diǎn)”改善。

鈑金加工工序中存在的關(guān)聯(lián)問題并不僅僅存在于以上的幾大工序，在其他如壓鉚、攻螺紋等工序上同樣也會(huì)存在很多關(guān)聯(lián)的可以改善的項(xiàng)目。我們必須先清楚認(rèn)識(shí)并發(fā)現(xiàn)其中的問題，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”的方法來改善關(guān)聯(lián)問題。我們將在后面兩期為大家分享一些在數(shù)控沖床、折彎等工序中的一些“工序集約化”具體事例，幫助大家理解“工序集約”的改善思路。

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