鈑金零件生產(chǎn)綜述

文/盧長水，蔣鑫強，資明庚·格力電器（珠海）股份有限公司

導 語

產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)乎兩個生命，一個是企業(yè)的生命，另一個是消費者的生命，是企業(yè)的核心競爭力。對于格力電器的產(chǎn)品，大多離不開鈑金零件的應(yīng)用，如何提高鈑金零件的質(zhì)量及生產(chǎn)效率，需要從原材料采購、工藝設(shè)計、設(shè)備引進及智能物流系統(tǒng)的應(yīng)用等方面入手，關(guān)注國內(nèi)外先進技術(shù)、材料和設(shè)備的發(fā)展動向，在現(xiàn)有的資源場地條件下加以改進，從而達到優(yōu)質(zhì)、高效、低成本。

原材料的采購與應(yīng)用

目前空調(diào)行業(yè)鈑金零件使用的原材料主要有涂油熱鍍鋅鋼卷、熱鍍鋅鋼卷、鈍化鋼卷、光面不銹鋼卷、08Al特深沖鋼卷等，原材料庫存如圖1所示。主要原材料供應(yīng)廠家有寶鋼、首鋼、鞍鋼、唐山鋼鐵集團、馬鋼及漣源鋼鐵集團等。

圖1 卷式原材料庫存

家用電器沖壓加工零件使用最多的原材料是涂油熱鍍鋅板，主要原因是其對模具的損耗較少，容易滿足各種零件的材料柔性化加工需要。但在實際生產(chǎn)中還是存在油斑、沾灰等固有的外觀質(zhì)量缺陷，脫鋅、壓痕等技術(shù)質(zhì)量缺陷以及開裂、回彈等性能質(zhì)量問題，加工過程中產(chǎn)生的印記如圖2所示。

圖2 涂油熱鍍鋅板加工過程印記

基于目前涂油熱鍍鋅板材料應(yīng)用存在的相關(guān)困境，可從材料表面的工藝性能進行研究開發(fā)，通過自身的潤滑替代表面涂油工藝，減少生產(chǎn)過程中因壓力加工工序及涂油引起的質(zhì)量異常問題。

攀鋼集團開發(fā)的一種自潤滑熱鍍鋅板，依靠改變熱鍍鋅層的化學成分比例來實現(xiàn)板材表面的潤滑性能，根據(jù)實驗及實際生產(chǎn)的效果反饋，在代替表面涂油工藝的應(yīng)用上有著明顯的優(yōu)勢，若應(yīng)用于涂油熱鍍鋅板零件的生產(chǎn)，將有利于解決因涂油工藝帶來的油斑、沾灰及粘性壓痕的質(zhì)量問題。自潤滑熱鍍鋅板表面情況如圖3所示。

圖3 自潤滑熱鍍鋅板表面情況

如接線盒等零件在沖壓時需要噴油，后工序還需使用噴涂線除油，占用噴涂產(chǎn)能，如果采用自潤滑熱鍍鋅板進行替換，可減少后工序，零件可直接上線裝配，既可以提高生產(chǎn)效率，又能降低涂油帶來的質(zhì)量異常情況。

山東鋼鐵集團相關(guān)研究人員提到了一種家電用微碳熱鍍鋅鋼板的開發(fā)應(yīng)用，其意義在于解決普通低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼由于屈服強度相對較高，在相對復雜零件生產(chǎn)時容易產(chǎn)生開裂和回彈等問題。微碳鋁鎮(zhèn)靜鋼是將低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的碳含量降為微碳，鋼中碳化物間距增大能有效提高其沖壓成形性能。微碳熱鍍鋅鋼板可應(yīng)用于復雜的大型外機底盤零件，這種材料的應(yīng)用可減少依賴油壓機的拉深工序，提高設(shè)備的兼容性，緩解設(shè)備加工瓶頸。

由于連續(xù)熱鍍鋅鋼板及鋼帶相關(guān)標準對微碳鋼成分和性能沒有規(guī)定，因此供需雙方要結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗共同制定相關(guān)的技術(shù)協(xié)議。

結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

現(xiàn)狀分析

目前公司鈑金加工工藝的制定有專門的負責單位，由于實際生產(chǎn)過程中還是會出現(xiàn)不少因加工工藝不合適導致的產(chǎn)品缺陷問題，作為執(zhí)行單位，鈑金加工車間有相應(yīng)的義務(wù)對生產(chǎn)中存在的工藝問題提出合理化建議，必要時可根據(jù)需要協(xié)調(diào)工藝部門制定工藝改善方案。

支架零件使用短邊包邊設(shè)計，如圖4所示，導致長邊折彎時對包邊產(chǎn)生擠壓變形，需額外增加修整操作，影響了零件的質(zhì)量，降低了生產(chǎn)效率，通過設(shè)計更改，可采用長邊包邊的方法，再將包邊順序調(diào)整為長邊先加工即可避免擠壓變形。

圖4 折彎短邊包邊情況

設(shè)計改進

根據(jù)金屬薄板零件的加工特征，一般鈑金加工可以分為模具沖壓加工、數(shù)控沖裁、折彎加工、鉚接加工、焊接加工等形式。

為提高鈑金零件的結(jié)構(gòu)強度，可在相應(yīng)位置適當增加滾筋或者沖壓凸包，如圖5所示，薄板零件設(shè)計加強筋，加工好的鈑金件結(jié)構(gòu)強度甚至大于用雙倍厚度同種材料成形件的強度。如空調(diào)蓋板的凸包設(shè)計，材料厚度由原來的1.45mm減到0.75mm，相當于節(jié)省了0.7mm厚度的同等面積材料，原材料成本大大降低，產(chǎn)品競爭力明顯得到提升。

圖5 薄板零件加強筋設(shè)計

對于零件孔洞的設(shè)計，有時除了要滿足產(chǎn)品的使用需求外，還應(yīng)滿足外觀需求和加工便利需求。壓形加工時由于板材彎曲會導致孔洞變形,所以零件孔洞設(shè)置的位置應(yīng)避開板材彎曲部位或者根據(jù)實際情況調(diào)整工藝順序；后工序需噴涂加工的零件，結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮在沖裁時加工出吊掛孔，便于噴涂時零件的懸掛上線，如圖6所示。

圖6 噴涂工藝壁掛零件

在鈑金件的折彎邊設(shè)計中，板料彎曲的最短邊會受到鈑金件彎曲模V形開度和彎曲角的影響，鈑金件的對端彎曲極限應(yīng)該是其設(shè)計過程中重點考慮的問題。而在實際生產(chǎn)過程中，通常要求下模V形槽的開口度與材料的厚度范圍相對應(yīng)，如折厚度為0.5～2.6mm厚的板料時，下模V形槽的開口度一般為6倍的材料厚度，折厚度為3～8mm的板料時，下模V形槽的開口度一般為材料厚度的8倍，由于不同種類的材料會有一定差異，因此在一般工藝要求的基礎(chǔ)上，編程時還需要按照材料種類進行參數(shù)設(shè)置，保障零件最終質(zhì)量；設(shè)計部門還應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實際進行零件結(jié)構(gòu)設(shè)計。如圖7所示，數(shù)控折邊設(shè)備有可組合式上凸模配套雙V形槽下模，以此方式實現(xiàn)長度范圍內(nèi)任意尺寸的折邊加工，但由于彎曲邊緣在靠近曲邊的其余部分時，彎曲模具會對其形成干涉，設(shè)計過程中還應(yīng)對彎曲邊的間距限制問題以及折邊順序問題進行具體分析。

圖7 數(shù)控折邊機上下模開模狀態(tài)

常用加工設(shè)備

模具加工線體

目前模具件加工區(qū)使用的線體主要有機器人自動線、機械連桿自動線、三次元自動線及人工操作線體，大多采用履帶式傳送，且已有機器人碼垛的應(yīng)用，對于后面規(guī)劃引進的線體還應(yīng)用了廢料站、換模臺車、端拾器等配套設(shè)備，大大提高了沖壓線體的自動化水平，如圖8所示的6×400t機器人沖壓線體以及1500t油壓機自動線項目，其作用不盡相同，但都用于解決需求量的增長及質(zhì)量的要求。

圖8 6×400t機器人沖壓線體

數(shù)控加工設(shè)備

商用空調(diào)零件往往存在小批量、大規(guī)格、形狀復雜、沒有專用模具等問題，因此，用于商用區(qū)加工的設(shè)備以可編程數(shù)控加工設(shè)備為主，有數(shù)控沖床、數(shù)控折彎機、激光切割機、點焊機、電焊機等單機，以及由數(shù)控沖剪機、數(shù)控折彎機、激光切割機、智能立體庫等組成智能加工中心，智能加工中心能夠?qū)崿F(xiàn)原材料到成品的全自動化生產(chǎn)，大大提高了非標零件的自動化生產(chǎn)水平。鈑金零件數(shù)控加工中心如圖9所示。

圖9 鈑金零件數(shù)控加工中心

而對比于數(shù)控自動化的機床，點焊、電焊、打磨等工序人員較為集中，勞動強度大，生產(chǎn)效率不高，工作環(huán)境也較差，急需自動化改進方案?，F(xiàn)研究通過協(xié)作機器人裝配打磨夾具，使用打磨機進行后工序打磨，采用固定幾款零件進行示教編程，裝配打磨機的小型工業(yè)機器人如圖10所示。

圖10 裝配打磨機的小型工業(yè)機器人

物流系統(tǒng)

對于物流管理，可利用MES制造執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)合WMS倉儲管理系統(tǒng)，指導零件在各設(shè)備的生產(chǎn)及流轉(zhuǎn)，并將各零件的位置信息實時傳送到AGV控制系統(tǒng)，由其調(diào)動現(xiàn)場多臺AGV完成自動化轉(zhuǎn)運工作。智能化運輸系統(tǒng)規(guī)劃如圖11所示。

圖11 智能化運輸系統(tǒng)規(guī)劃

結(jié)束語

關(guān)于鈑金零件加工相關(guān)原材料的采購、結(jié)構(gòu)設(shè)計分析、設(shè)備引進、數(shù)控加工中心及智能物流系統(tǒng)的應(yīng)用，目的在于從根本上提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平，提高整個鈑金噴涂加工生產(chǎn)效率，改善員工的勞動環(huán)境，從而提高整個企業(yè)的經(jīng)濟效益。