鈑金制作行業(yè)“十四五”發(fā)展綱要（連載二）

文／中國鍛壓協(xié)會

《鈑金制作行業(yè)“十四五”發(fā)展綱要》（連載一）見《鈑金與制作》2021 年第3 期

(3)折彎機(jī)技術(shù)取得較大突破。

在引進(jìn)國外先進(jìn)全電動折彎機(jī)的基礎(chǔ)上，不斷消化、吸收、再創(chuàng)新，數(shù)控折彎機(jī)技術(shù)有了長足的發(fā)展?！笆濉逼陂g，工業(yè)的迅猛發(fā)展帶動了折彎機(jī)設(shè)備市場的繁榮，國內(nèi)多家設(shè)備公司均研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高水平數(shù)控折彎機(jī)。在折彎加工的精度、效率和環(huán)保等方面，折彎機(jī)技術(shù)呈現(xiàn)出新的面貌，重點(diǎn)表現(xiàn)在單機(jī)產(chǎn)品性能愈加完美，以全電伺服控制技術(shù)為主機(jī)動力源，覆蓋小、中、大噸位機(jī)型。全電伺服控制技術(shù)為主機(jī)動力源小噸位機(jī)型及伺服混動折彎機(jī)應(yīng)用最廣。

近些年，折彎機(jī)在優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能，增加人性化設(shè)計取得成效。在精度控制方面，選用性能更好、采集精度更高的傳感器，通過計算機(jī)仿真，模擬出最真實的精度補(bǔ)償數(shù)值曲線，利用計算機(jī)編程語言，以及速度與穩(wěn)定性更好的通信設(shè)備，實現(xiàn)折彎精度的實時精確控制，保證更高的加工精度。

為滿足板材折彎生產(chǎn)自動化、高效率要求，推動了折彎柔性單元的研究與開發(fā)。通過機(jī)器人抓取板料、經(jīng)過對中定位、與折彎機(jī)配合完成折彎，最后將工件整齊碼垛。具有產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、勞動強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高、安全系數(shù)高、自動化水平高等優(yōu)勢。國內(nèi)自動化折彎單元大多采用國外控制系統(tǒng)，在二次開發(fā)方面，集成功能需要進(jìn)一步完善與優(yōu)化。

“十三五”期間國內(nèi)折彎機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，與國際先進(jìn)同行的差距正在不斷縮短，在技術(shù)研究上不斷創(chuàng)新，已掌握了一定的核心技術(shù)。我國的高檔數(shù)控折彎機(jī)也開始陸續(xù)出口歐美等發(fā)達(dá)國家。

(4)毛刺設(shè)備多樣化發(fā)展。

鈑金成形產(chǎn)品的多樣性，決定了去毛刺設(shè)備的多樣化。近年來，高效高質(zhì)自動去毛刺設(shè)備已實現(xiàn)國產(chǎn)化，降低了進(jìn)口設(shè)備價格，大大提高了加工效率和產(chǎn)品品質(zhì)。

(5)檢測設(shè)備快速發(fā)展。

激光掃描測量儀的出現(xiàn)帶來了全新的檢測理念，鈑金加工在零部件檢測方面向自動化方向邁出重要一步。單個零部件的快速、高效、全面檢測得以實現(xiàn)。

優(yōu)秀的檢測公司運(yùn)用成熟的線性激光三維掃描技術(shù)，研發(fā)出三維白光掃描系統(tǒng)，逐漸運(yùn)用到鈑金三維零件快速檢測中。在線檢測，以及零部件生產(chǎn)完成后及時檢測，可以自動判定零部件是否合格，實現(xiàn)自動化監(jiān)測。

“十三五”取得的技術(shù)和產(chǎn)品重大突破

隨著國家持續(xù)落實“中國制造2025”規(guī)劃內(nèi)容，以及對環(huán)保管理力度的不斷加強(qiáng)，隨著中國人口紅利的逐漸消失，中國的制造技術(shù)在不斷得到提升。因此，鈑金產(chǎn)品外形要求越來越復(fù)雜，加工工藝需要多樣化，工模具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜化，材料輕量化和多樣化成為發(fā)展趨勢。家電、電子通訊等行業(yè)產(chǎn)品的高端化、定制化要求，對鈑金加工件的精細(xì)化要求也越來越高。先進(jìn)工藝的應(yīng)用，離不開裝備的技術(shù)進(jìn)步，伺服鈑金加工設(shè)備順應(yīng)產(chǎn)品和工藝的需求，已經(jīng)開始普及應(yīng)用。

激光板材加工技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道交通、汽車制造、船舶制造、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、電梯制造、廚具家電和電子電氣等制造領(lǐng)域，由小批量、多品種、高精度，向自動化、數(shù)字化、信息化、專業(yè)化和綠色化方向發(fā)展，生產(chǎn)更加環(huán)保和更加高效。激光板材加工技術(shù)可以執(zhí)行打標(biāo)、切割、焊接、熔覆與淬火、表面熱處理、3D 打印、制孔和清洗等工藝，是鈑金加工不可缺少的工藝裝備，已經(jīng)打破了國外壟斷的局面。

(1)激光切割。

切割板材的厚度不斷提升，切割速度進(jìn)一步提高。隨著激光器和切割頭技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)大功率激光切割機(jī)繼續(xù)增大。超大幅面切割機(jī)廣泛應(yīng)用，主要集中在9m～30m 的板材切割。鈑金加工全自動柔性加工生產(chǎn)線，主要由多臺激光切割機(jī)、數(shù)控成形設(shè)備及自動化系統(tǒng)組成，可以實現(xiàn)全自動上下料及過程傳輸，整個加工過程實現(xiàn)信息化、數(shù)字化控制。

全自動激光三維切板（切管機(jī)），實現(xiàn)了各類三維鈑金件及管件各種斷面和孔的三維切割。開卷激光切割生產(chǎn)線開始代替開卷落料線，實現(xiàn)開卷、矯平、切割、成形、機(jī)加、打標(biāo)、落料、分揀和堆垛的全自動完成。節(jié)省工模具投資，更適合多品種、小批量柔性化生產(chǎn)。

機(jī)器人三維激光切割機(jī)，光纖激光與工業(yè)機(jī)器人高度融合，實現(xiàn)柔性化加工，一次完成。主要用于汽車覆蓋件的切割，代替等離子切割，代替修邊模和沖孔模，可提高零件質(zhì)量，節(jié)省工模具成本。

熱成形件三維五軸激光切割機(jī)-高強(qiáng)度鋼激光切割成形得到應(yīng)用，未來仍然具有一定發(fā)展空間。

三維五軸激光切割、焊接與3D 打印一體化裝備，實現(xiàn)了多種加工功能的復(fù)合，推動了一機(jī)多工序執(zhí)行的技術(shù)進(jìn)步。

(2)激光焊接的進(jìn)步。

激光-電弧復(fù)合焊接系統(tǒng)兼具激光焊接和電弧焊接的優(yōu)點(diǎn)，適用于難焊材料和金屬厚板的焊接，適用于碳鋼、不銹鋼、鈦合金、鋁合金等材料的焊接加工。超高功率激光焊接裝備，可實現(xiàn)20mm 不銹鋼優(yōu)質(zhì)焊接、單面焊接和雙面焊接。激光拼焊和疊加焊生產(chǎn)線實現(xiàn)了不同材質(zhì)、不同厚度、不同強(qiáng)度材料的拼接。遠(yuǎn)程焊接-無填料焊接，實現(xiàn)對一些空間狹小區(qū)域的自動化焊接。

(3)激光清潔的新進(jìn)展。

采用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、銹斑或涂層發(fā)生瞬間蒸發(fā)或剝離，用于工業(yè)工模具清洗，金屬表面的銹跡、油漆去除等。清洗迅速快捷，不損傷基材，可達(dá)性好。

國產(chǎn)激光加工設(shè)備雖然得到快速發(fā)展，激光發(fā)生器等核心部件制造在國內(nèi)也取得很大進(jìn)展，但仍需要進(jìn)口，為此，國內(nèi)激光設(shè)備研發(fā)廠家及相關(guān)科研單位仍然需要加大對激光器等核心部件的研發(fā)力度。

(4)異形孔翻邊技術(shù)的發(fā)展。

異形孔翻邊可謂鈑金展開中的難點(diǎn)。主流方法有中性層展開、三維軟件鈑金展開等，兩者常用于典型成形件，對于不規(guī)則曲面就顯繁瑣，需后期優(yōu)化，甚至可能無法實現(xiàn)。還有一種非常規(guī)一步成形展開法，屬粗獷型，雖然快速、適用范圍廣，但尺寸偏差較大，一般僅作孔形展開的參考。產(chǎn)品三維建模過程中，使用“小片細(xì)分展開”法，既留有快速性，又不失準(zhǔn)確性。從產(chǎn)品建模到鈑金展開整個過程，只需在同一個三維環(huán)境下就能很好的完成，省去了軟件間的互相轉(zhuǎn)換，更容易保證展開線的質(zhì)量，這種技術(shù)應(yīng)得到重視。

(5)信息化應(yīng)用加快。

鈑金加工行業(yè)的一些企業(yè)已經(jīng)能夠擺脫商用ERP 等管理軟件的約束，獨(dú)自開發(fā)出能夠自主迭代更新的管理信息系統(tǒng)，更適合行業(yè)特點(diǎn)、符合企業(yè)經(jīng)營特色，這一趨勢逐漸有燎原之勢。

“十三五”期間存在的主要問題及原因

與國外相比，國內(nèi)鈑金加工行業(yè)起步較晚，行業(yè)內(nèi)企業(yè)的規(guī)模普遍較小，企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)人員匱乏，很難形成核心競爭力，尚不具備與國際跨國公司競爭的實力。鈑金加工企業(yè)整體布局分散，技術(shù)裝備存在差異。一些中小企業(yè)產(chǎn)品精度偏低、質(zhì)量穩(wěn)定性差、供貨周期較長、管理手段原始和信息化程度低，規(guī)模化、個性化生產(chǎn)能力較弱，拉低了整個鈑金加工行業(yè)的水平，不能滿足制造業(yè)向高端發(fā)展的需求。

原材料及工藝技術(shù)存在的問題

(1)材料。

原材料質(zhì)量穩(wěn)定性與進(jìn)口材料有一定差距，實際生產(chǎn)中質(zhì)量問題。不斷另外，原材料的品種和供貨周期也不能滿足需要。例如：航空鈑金件的大型化發(fā)展的需求迫切，卻因?qū)挿牧吓啃　⒍ㄖ浦芷谳^長、易出現(xiàn)邊緣厚度尺寸超出公差范圍等原因，影響成品交貨周期與成品生產(chǎn)質(zhì)量。

(2)工藝技術(shù)。

1)零件的成形工藝。

鈑金構(gòu)件沒有一種固定的結(jié)構(gòu)形式，大多數(shù)情況下，主要根據(jù)客戶需求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計加工，因此鈑金加工工藝是隨產(chǎn)品的變化而變化，無固定成形工藝。對高端鈑金件來說，精度、去除毛刺、銳邊、以及表面處理的要求更高，工藝更為復(fù)雜，自動化難以實現(xiàn)。

2)焊接控制工藝。

焊接任務(wù)不穩(wěn)定，即焊接前工序的制造精度達(dá)不到自動焊接要求，很難實現(xiàn)自動化焊接，或造成焊接設(shè)備分?jǐn)偝杀咎?。歐美國家滿焊不需要打磨，而國內(nèi)需要打磨。

3)裝配工藝。

裝配工藝仍是困擾行業(yè)進(jìn)步、影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的最主要因素。

(3)板材成形模擬軟件。

鈑金件的加工生產(chǎn)和工模具的設(shè)計制造離不開有效的板材成形模擬軟件。近幾年我國的CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用得到了較大的提高，國內(nèi)也已初步形成了CAD/CAM 商品軟件市場， 但在設(shè)計水平、開發(fā)能力、開發(fā)規(guī)模、技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量上與發(fā)達(dá)國家相比還存在較大差距。

(4)數(shù)據(jù)化、信息化制造。

企業(yè)信息化建設(shè)的背后存在一定的盲目性，許多企業(yè)管理者對ERP 、MRP 等軟件缺乏足夠了解，沒有信息化實施的系統(tǒng)規(guī)劃，在引進(jìn)國外先進(jìn)的管理軟件后無法有效推行，信息化建設(shè)沒有取得應(yīng)有的成效，造成企業(yè)資金的浪費(fèi)。

部分中小企業(yè)盈利能力弱，投資自動化、數(shù)字化和信息化改造信心不足，企業(yè)效益不佳時才考慮進(jìn)行信息化管理，但投資又會讓企業(yè)望而卻步。

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經(jīng)營環(huán)境方面存在的問題

“十三五”期間，隨著國際貿(mào)易戰(zhàn)的越演越烈，以及國內(nèi)外整體經(jīng)濟(jì)的持續(xù)下行，大部分鈑金加工企業(yè)感到了前所未有的焦慮。這些焦慮包括：

(1)訂單下滑，同行競爭更激烈；缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加劇無序競爭，企業(yè)利潤大幅下降。

(2)疲于應(yīng)對沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保與安全檢查，人力物力負(fù)擔(dān)大，企業(yè)的不安全感劇增。

(3)企業(yè)要堅持綠色生產(chǎn)導(dǎo)向，噴涂工藝、車間噪聲、降溫、粉塵等受環(huán)保政策約束，鈑金加工企業(yè)呈被迫遷移態(tài)勢。工人勞動強(qiáng)度、職工保險、安全生產(chǎn)、員工情緒、工資待遇和人才招聘等內(nèi)外環(huán)境都制約著企業(yè)家的決策，影響企業(yè)未來的發(fā)展。

(4)鈑金產(chǎn)品越來越向多品種小批量的訂單模式轉(zhuǎn)變，排產(chǎn)、生產(chǎn)組織和交貨期壓力大。

(5)客戶對品質(zhì)的要求越來越嚴(yán)格，對價格的核算卻越來越精明，招標(biāo)模式難以應(yīng)對。

如何降低成本、如何提高各個工序的加工效率、如何最大限度減少工廠內(nèi)耗是企業(yè)需要積極思考和解決的問題。