淺談鈑金加工中的工序集約化改善

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《鈑金與制作》2021年第4期

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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例進(jìn)行綜合論述。

實例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)計時都會帶有一些圓弧折彎（圖34）。這些產(chǎn)品在展開后，四個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，折彎后四個角落用于焊接的縫隙就會比較大，在焊接時所需要的時間就更多，同時對焊接的要求也會更高。

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，焊接焊縫會越細(xì)，就不用浪費焊絲，同時后續(xù)打磨更省事。更重要的是這樣的加工能使自動化焊接機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，對于激光切割加工來說是最為方便的，如果產(chǎn)品相對簡單，使用激光切割機當(dāng)然可以。只不過我們現(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等特征（示例8)，最好考慮數(shù)沖加工來實現(xiàn)。

實例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簡易的定位工具，將待焊接零件的邊緣靠著這個定位工具。這種方式一般適用于精度要求不高的產(chǎn)品，如加強筋等的焊接。

⑵刻線定位。對于待焊接的大零件，激光下料時在其表面刻下幾個L形刻線，或數(shù)沖加工時用L形刻印模沖幾個刻印，在后續(xù)焊接時，只需將零件的邊角對準(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方孔，然后在另一個組焊件的邊緣留下剛好放入這個長方孔中的榫（圖37），這樣定位的精度就能很好的保證。但是如果這個產(chǎn)品是外觀件，往往需要再補焊，然后打磨平整（圖38），這樣一來就會增加打磨的時間。

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的一種定位方式，其中一個零件上加工一個深度不足板厚一半的圓形凹坑（圖39），另一個零件上加工出一個半剪切（圖40），這樣半剪切凸出部分放入對應(yīng)零件上的圓凹坑中，就可以很好的定位（圖41）。同時由于盲孔反面是平的，也省去了后續(xù)焊接補平和打磨的工時。不過這種方式也有一個缺陷，就是在實際操作時可能存在定位不準(zhǔn)，其原因在于我們無法肉眼觀測而只能靠感覺來確認(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，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。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，不但可以實現(xiàn)盲孔與半剪切定位方式的優(yōu)點，同時還能規(guī)避前述盲孔與半剪切定位只能憑感覺確認(rèn)定位的短處。這個方法就是使用“平面定位點模具”。

平面定位點模具（圖42）的原理是在板材上擠出一個高約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，而在另一個不需考慮外觀的零件上沖出定位通孔，這樣在焊接定位時就可以用肉眼直接看到定位點與孔是否完全吻合（圖45），這樣就避免了定位失誤。

圖42 平面定位點模具

圖43 平面定位點正面效果

圖44 平面定位點反面效果

圖45 平面定位點定位示意

實例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零件上各有一種長圓（OB）孔，8mm×40mm和9mm×50mm，其中每個A零件有8mm×40mm孔36個，每個B零件有9mm×50mm孔2個，而這些OB孔都是用兩把模具拼接沖切幾次才能加工出來（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，兩個零件的OB孔沖切共計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2880÷4÷60=12分鐘，如果購入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，其實在很多鈑金廠幾乎時刻都在發(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題，哪怕編程人員或操作員工提出了這樣的問題，也會因為考慮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)然無可厚非，但是如果這種產(chǎn)品一個訂單批量幾千件，或是不斷有批量加工，那就必須引起重視，相比加工的時間成本，事實上一兩副模具的導(dǎo)入成本會少得多，因為單刀模具的導(dǎo)入，產(chǎn)品的沖切質(zhì)量會提高，同時由于拼刀加工導(dǎo)致的加工不良現(xiàn)象也會大幅減少，更重要的是使用單刀加工后節(jié)省的時間，又能夠用于其他產(chǎn)品的沖切加工，綜合效益會更高。

折彎加工的改善思路

作為鈑金加工中重要的折彎工序，近年來的發(fā)展可謂是如火如荼。無論是對于折彎機械自動化還是折彎技術(shù)工的需求都在不斷地增長。隨著鈑金技術(shù)工人的供需矛盾越來越突出，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下模相對于單V下模，其成本較低，同時由于行業(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，近年來伺服油壓驅(qū)動折彎機與電動折彎機的普及，折彎機本身的加工精度與折彎效率相比之前的傳統(tǒng)液壓折彎機大大提升，那么當(dāng)使用這些折彎機時，我們建議盡量選擇單V下模，因為單V下模具有以下優(yōu)勢。

⑴校模簡單。一般折彎機上使用單V下模時，只需要第一次安裝在折彎機上時對好模座的中心，后續(xù)換其他單V下模時，就不需要再對中了。而對于通快、百超或愛克等使用專用單V下模座的機型來說，連第一次校模中心都可以省略了。因此，對于模具校模這個重要的工序，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下模的分割長度較短時，其放置在導(dǎo)軌上時需要借助其他工具來固定。這樣在折彎過程中會帶來不穩(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。相對于雙V下模，單V下模在折彎一些復(fù)雜的產(chǎn)品時，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較深，在后續(xù)噴涂前處理時，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)過程中，減少額外的工時，提升折彎準(zhǔn)備效率。同時，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，可以通過分步折彎(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)使用的折彎機是油壓伺服和電動折彎機，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，可能會比使用普通上下模高一些。

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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較多的準(zhǔn)備工序時間。因此如果通過壓平復(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

翻板式無痕下模的運用

折彎加工中的折彎壓痕是一種常見現(xiàn)象，近年來隨著鈑金行業(yè)的發(fā)展，客戶對產(chǎn)品的質(zhì)量也越來越重視，特別是對產(chǎn)品的外觀表面要求也越來越高。有的產(chǎn)品要求表面不可以有明顯的折彎壓痕，有的為了在噴涂時減少打磨而需要減輕折彎壓痕，因此各種無痕折彎加工方式也應(yīng)運而生。其中翻轉(zhuǎn)式無痕下模（圖56、圖57）針對不銹鋼、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，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）。對于一些折彎精度要求不高但對折彎表面要求高的產(chǎn)品，還可以一種下模折彎多種板厚，實現(xiàn)模具準(zhǔn)備工序的集約（圖59）。

圖56 不同型號的翻轉(zhuǎn)式無折痕下模

圖57 翻轉(zhuǎn)式無折痕下模加工原理

圖58 翻轉(zhuǎn)式無折痕下模的折彎效果

圖59 通用板厚的無折痕下模

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翻轉(zhuǎn)式無折痕下模其實早在二十年前就已問世，但是由于價格高昂沒有辦法普及。隨著近年來國內(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)式無折痕下模已逐漸在國內(nèi)普及開來，同時由于鈑金行業(yè)對折彎加工的要求以及鈑金加工企業(yè)自身競爭力的提升，無痕折彎加工的應(yīng)用相信會越來越廣泛。

結(jié)束語

通過三期連載對鈑金加工工序集約化的論述，相信各位讀者能對“鈑金工序集約化”有一定的認(rèn)識，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”的說法，只要我們秉持著“改善無止境”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間，我們就能自然而然的發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)工序中存在的問題，然后分析是否前后工序關(guān)聯(lián)，這樣就可以找到運用“工序集約”的方法來改善關(guān)聯(lián)問題。