淺談鈑金加工中的工序集約化改善連載 二

文／易理群·深圳市富士技研科技有限公司

《淺談鈑金加工中的工序集約化改善》（連載一）見《鈑金與制作》2021 年第3 期

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在上一期中，我們闡述了鈑金加工中“工序集約化”的定義，以及它能為鈑金制造帶來降本增效的好處，并且為了在后文中陸續(xù)推出“工序集約化”的范例，我們歸納了在鈑金加工中所要著眼的幾個課題，本篇筆者將針對上述的課題分別以零件加工范例來進行綜合論述。

工序流程不減反增課題的解決思路

上期我們提到隨著國產(chǎn)激光切割機的普及，很多初創(chuàng)的鈑金加工企業(yè)特別是小微規(guī)模的鈑金加工廠都會購入激光切割機進行下料加工。但是，一般的鈑金激光切割只具有平面下料的功能，如果鈑金零件上有成形加工，就需要借助其他的設備來加工。如果是樣品或少量加工，這樣的加工方式還不會有太大影響，但是較大批量的生產(chǎn)用這樣的方式，工序轉運、待工浪費、加工精度隱患就會逐漸顯現(xiàn)出來。特別是在未來少人化、半自動化鈑金加工的發(fā)展趨勢下，這個問題不僅是具有規(guī)模的鈑金加工企業(yè)，更是那些只有十幾人的小微規(guī)模的鈑金加工企業(yè)都需要考慮的問題。對此，我們可以按如下思路來解決。

(1)如果激光下料后需要進行成形加工，且成形是那些先加工預沖孔的翻邊孔之類的成形，并且產(chǎn)品不大，可以考慮自己使用壓鉚機翻邊加工。但是如果產(chǎn)品有一定的批量，最簡單的方法是將其外發(fā)給其他有數(shù)控沖床的廠家加工。自己能不加工就不加工，同時將寶貴的生產(chǎn)時間用在其他自己方便加工的產(chǎn)品上面。

(2)當工廠發(fā)展達到一定的規(guī)模，為了節(jié)省加工時間，縮減交貨期，外發(fā)加工有時會變得占用人力與運力。可以考慮購買一臺數(shù)控沖床，與激光切割機并行使用。只要對激光與數(shù)沖合理安排，產(chǎn)品的加工可以全部在廠內完成，節(jié)省很多不必要的時間。

數(shù)控沖床加工的改善思路

從現(xiàn)在的鈑金加工行業(yè)現(xiàn)狀來看，絕大部分的鈑金加工企業(yè)對于自己擁有數(shù)控沖床的功能并不是百分之百的了解，也沒有將其特有的功能發(fā)揮出來。甚至還有一些人到現(xiàn)在還認為數(shù)控沖床只能向板材正面而不能向板材反面加工成形。事實上，如果我們擁有一臺或多臺數(shù)控沖床，那么我們運用“工序集約化”的思路在生產(chǎn)過程中將其功能最大化地發(fā)揮出來，會讓很多產(chǎn)品的生產(chǎn)變得輕松簡單，同時還會減少很多人工以及工序轉運時間。

下面我們列舉一些數(shù)控沖床在“工序集約化”方面的一些應用實例。

實例1：數(shù)控沖床作為沖壓落料加工

圖8 小件落料模

圖9 落料模

對于一些很小的鈑金零件，如果使用數(shù)控沖床來加工，我們正常的做法都是使用小尺寸的沖孔模將其外輪廓通過若干次沖切出來。樣品或小量生產(chǎn)我們平時并不覺得有什么問題，但是，如果我們發(fā)現(xiàn)這樣的訂單每月都有，那么我們就應該考慮，是不是要讓其加工變得更簡單？通常情況下，很多人會想到這樣的小產(chǎn)品應該開一副沖壓模。不過，現(xiàn)在很多鈑金加工企業(yè)都沒有普沖壓力機，那么將其外發(fā)給有壓力機的廠家加工嗎？不需要，其實我們只要購入一套用于落料的數(shù)控沖床模具即可。所謂的數(shù)沖落料模是直接按照小零件的外形尺寸加工成數(shù)控沖床用的沖孔模具（圖8 和圖9）。將數(shù)控沖床模具安裝在機床上，和平常的沖壓加工一樣，每沖切一次就加工出一個零件，我們唯一需要做的就是從數(shù)控沖床的廢料箱中將零件拾揀出來。

數(shù)沖落料模有以下優(yōu)點：

(1)相比于使用小刀具若干次沖切出來的方式，數(shù)沖落料模加工出來的產(chǎn)品沒有接刀點，加工效率更高，材料利用率也非常高，幾乎與普沖模加工無異。

(2)開模費用比普沖模具低。數(shù)沖模具的結構相比普沖模結構要簡單，因此費用相對較低。

圖10 防盜門上的鎖安裝孔

圖11 鎖安裝孔外形

圖12 運用數(shù)沖模具加工

(3)生產(chǎn)更柔性。普沖模加工一般需要一定批量，每次調模也需要時間。而數(shù)沖模，無論一次的生產(chǎn)批量是多少，只要生產(chǎn)過，在以后的生產(chǎn)中，只需隨時調用程序，將模具安裝在數(shù)控沖床上，裝夾好板材，啟動機器就可以了，需要多少就生產(chǎn)多少，非常便利。

(4)安全性更高。普通沖壓在現(xiàn)代的生產(chǎn)中依然具有一定的危險性，需要專業(yè)的調模工來操作，而數(shù)沖加工則完全沒有這方面的擔心。

實例2：數(shù)控沖床減少沖壓工序

圖10 和圖11 是我們常見的一個防盜門上裝鎖的長方形凸臺成形。原本這個凸臺成形加工是在數(shù)控沖床落料后，再使用沖壓模具進行加工（每次都需要兩人配合加工）。經(jīng)過可行性評估后，廠家購入兩套數(shù)控沖床成形模具（圖12），在數(shù)控沖床上可以將凸臺與門板的外形加工一起完成，節(jié)省了后續(xù)沖壓的人工成本與搬運成本，同時還提升了加工的安全性。

實例3：數(shù)控沖床作為折彎機使用

我們經(jīng)常在很多鈑金產(chǎn)品上看到這樣一些成形特征：a)產(chǎn)品中間或邊緣的一些長度較短的直角折邊（圖13、圖14）；b)產(chǎn)品中部或邊緣的“Z”形折彎（圖15）；c)產(chǎn)品中部或邊緣的段差折彎（圖16）。

上述特征如果在下料后，使用折彎機去加工，會有以下的劣勢：

(1)折彎定位容易偏斜，良品率很難保證。

(2)折彎效率很低，由于定位不易，折彎時需要格外注意，很難保證折彎的速度。

圖13 零件中間的直角折彎朝上

圖14 零件端部的直角折彎朝下

圖15 零件中間的Z 折彎朝上

圖16 零件端部的段差折彎朝下

圖17 “Z”形折彎模具

圖18 段差折彎模具

因此，如果我們換一種思路，將這樣的成形特征進行評估，并采用數(shù)沖模具來加工，那么我們就只需要一套可以保證成形精度的模具（圖17、圖18），在每次批量加工前調出調試好的數(shù)沖加工程序，使用已經(jīng)調試好的行程參數(shù)，就可以很輕松地將這些加工位置加工出來。

實例4：數(shù)控沖床上的無預孔加工

在鈑金加工中，翻邊加工是一種常見的加工特征。常見的翻邊加工一般都需要先進行預沖孔，然后再使用翻邊成形模來加工。但是很多鈑金加工企業(yè)都會碰到翻邊不準的問題，其原因不外乎是數(shù)控沖床的絲杠精度磨損嚴重或零件外形切邊完成后板材變形，而在預沖孔后二次定位翻邊時位置發(fā)生了細微變化（圖19）。

對于這種在鈑金加工中常見的加工形態(tài)，我們是否可以考慮將這個翻邊前的預沖孔工步省略掉，而直接翻邊？答案是肯定的。富士技研開發(fā)出的這種無預沖孔翻邊模，可以實現(xiàn)上、下兩種方向的無預孔翻邊加工（圖20、圖21），其優(yōu)點在于：

(1)預沖孔與翻邊一次成形，不再像傳統(tǒng)翻邊模那樣，要先沖預沖孔再沖翻邊成形（圖22）。

(2)翻邊效果不再受數(shù)控沖床的二次定位影響，老舊機型照樣不會翻斜翻偏。

圖19 翻邊偏心的困惑

圖20 向下一工序無預沖翻邊

圖21 向上一工序無預沖翻邊

圖22 一工序無預沖翻邊示意

(3)每個翻邊少沖一次翻邊預孔，減少數(shù)沖加工沖壓工時，提高了沖切效率。

實例5：數(shù)控沖床上的復合加工

熟悉數(shù)控沖床加工的專業(yè)人士都知道，對于圖23～圖26 中的一些成形特征，在通常情況下，我們都需要使用兩套以上的模具來完成。但是這樣一來，在程序中的編排、模具調試時都會增加難度，并且由于二次定位的偏差隱患，兩道成形的加工精度都會受影響，而增加不良的概率。

圖23 向上凸包+向下翻邊

圖24 向下凸包+向上翻邊

圖25 向下沖橋+向上翻邊

圖 26 向上凸包+六角孔

圖27 向下凸包+向上翻邊一次成形

圖28 向上凸包+向下翻邊一次成形

圖29 向上凸包+六角孔沖切一次成形

而如果采用復合成形的模具加工（圖27～圖29），那么上述的問題便可迎刃而解，還可在批量生產(chǎn)中提高加工效率。

實例6：減少后續(xù)連接點打磨的加工方式

圖30 未去除的微連接點

圖31 咬入式連接點模具

圖32 咬入式連接點加工實際效果

上篇中講到數(shù)控沖床在自動送料及無人生產(chǎn)方面已經(jīng)有了很大的發(fā)展，但是目前的數(shù)控沖床自動沖切加工后全部堆垛在一起，其零件的分揀作業(yè)、毛刺與接點（圖30）去除卻是需要人工來進行處理的。不難想象，當我們的員工在次日早晨上班后面對著前一個晚上沖切好的幾十上百張板材，不得不將一個個零件從板材上取下來會是怎樣的心情？由于太多零件要取下來，接點的去除很有可能會有漏網(wǎng)之魚，從而引起后工序或客戶的投訴。因此，如何快速地分揀零件，并且盡可能減少接點的去除作業(yè)，也是有必要考慮的。

咬入式微連接模具（圖31～圖32）便是一種較好的解決方案，使用其作為微連接的預留模具，在后續(xù)分揀零件時，不但可以快速取料，而且零件邊緣不需要打磨機或銼刀打磨，一定程度上緩解數(shù)沖自動化無人下料加工后去連接點的煩惱。

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