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(shí)例進(jìn)行綜合論述。

實(shí)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(jì)時(shí)都會(huì)帶有一些圓弧折彎（圖34）。這些產(chǎn)品在展開后，四個(gè)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(gè)角落用于焊接的縫隙就會(huì)比較大，在焊接時(shí)所需要的時(shí)間就更多，同時(shí)對(duì)焊接的要求也會(huì)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(huì)越細(xì)，就不用浪費(fèi)焊絲，同時(shí)后續(xù)打磨更省事。更重要的是這樣的加工能使自動(dòng)化焊接機(jī)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(duì)于激光切割加工來說是最為方便的，如果產(chǎn)品相對(duì)簡單，使用激光切割機(jī)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(gè)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(diǎn)等特征（示例8)，最好考慮數(shù)沖加工來實(shí)現(xiàn)。

實(shí)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(gè)簡易的定位工具，將待焊接零件的邊緣靠著這個(gè)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(qiáng)筋等的焊接。

⑵刻線定位。對(duì)于待焊接的大零件，激光下料時(shí)在其表面刻下幾個(gè)L形刻線，或數(shù)沖加工時(shí)用L形刻印模沖幾個(gè)刻印，在后續(xù)焊接時(shí)，只需將零件的邊角對(duì)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(gè)組焊件的邊緣留下剛好放入這個(gè)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(gè)產(chǎn)品是外觀件，往往需要再補(bǔ)焊，然后打磨平整（圖38），這樣一來就會(huì)增加打磨的時(shí)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(gè)零件上加工一個(gè)深度不足板厚一半的圓形凹坑（圖39），另一個(gè)零件上加工出一個(gè)半剪切（圖40），這樣半剪切凸出部分放入對(duì)應(yīng)零件上的圓凹坑中，就可以很好的定位（圖41）。同時(shí)由于盲孔反面是平的，也省去了后續(xù)焊接補(bǔ)平和打磨的工時(shí)。不過這種方式也有一個(gè)缺陷，就是在實(shí)際操作時(shí)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(cuò)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(shí)。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(shí)現(xiàn)盲孔與半剪切定位方式的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)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(gè)方法就是使用“平面定位點(diǎn)模具”。

平面定位點(diǎn)模具（圖42）的原理是在板材上擠出一個(gè)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(diǎn)，而在另一個(gè)不需考慮外觀的零件上沖出定位通孔，這樣在焊接定位時(shí)就可以用肉眼直接看到定位點(diǎn)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(diǎn)模具

圖43 平面定位點(diǎn)正面效果

圖44 平面定位點(diǎn)反面效果

圖45 平面定位點(diǎn)定位示意

實(shí)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(gè)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(shí)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(gè)A零件有8mm×40mm孔36個(gè)，每個(gè)B零件有9mm×50mm孔2個(gè)，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(gè)零件的OB孔沖切共計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)在很多鈑金廠幾乎時(shí)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(huì)因?yàn)榭紤]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(gè)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(shí)間成本，事實(shí)上一兩副模具的導(dǎo)入成本會(huì)少得多，因?yàn)閱蔚赌＞叩膶?dǎo)入，產(chǎn)品的沖切質(zhì)量會(huì)提高，同時(shí)由于拼刀加工導(dǎo)致的加工不良現(xiàn)象也會(huì)大幅減少，更重要的是使用單刀加工后節(jié)省的時(shí)間，又能夠用于其他產(chǎn)品的沖切加工，綜合效益會(huì)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(duì)于折彎機(jī)械自動(dòng)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(gè)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(duì)于單V下模，其成本較低，同時(shí)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(dòng)折彎機(jī)與電動(dòng)折彎機(jī)的普及，折彎機(jī)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(jī)大大提升，那么當(dāng)使用這些折彎機(jī)時(shí)，我們建議盡量選擇單V下模，因?yàn)閱蜼下模具有以下優(yōu)勢。

⑴校模簡單。一般折彎機(jī)上使用單V下模時(shí)，只需要第一次安裝在折彎機(jī)上時(shí)對(duì)好模座的中心，后續(xù)換其他單V下模時(shí)，就不需要再對(duì)中了。而對(duì)于通快、百超或愛克等使用專用單V下模座的機(jī)型來說，連第一次校模中心都可以省略了。因此，對(duì)于模具校模這個(gè)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(shí)，其放置在導(dǎo)軌上時(shí)需要借助其他工具來固定。這樣在折彎過程中會(huì)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(duì)于雙V下模，單V下模在折彎一些復(fù)雜的產(chǎn)品時(shí)，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(huì)較深，在后續(xù)噴涂前處理時(shí)，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(shí)，提升折彎準(zhǔn)備效率。同時(shí)，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(shí)，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(jī)是油壓伺服和電動(dòng)折彎機(jī)，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(gè)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(huì)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(huì)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(fèi)較多的準(zhǔn)備工序時(shí)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(yùn)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(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量也越來越重視，特別是對(duì)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(shí)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(yùn)而生。其中翻轉(zhuǎn)式無痕下模（圖56、圖57）針對(duì)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(shí)，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(duì)于一些折彎精度要求不高但對(duì)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(shí)現(xiàn)模具準(zhǔn)備工序的集約（圖59）。

圖56 不同型號(hào)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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是釉下彩（青花）與釉上彩相結(jié)合的一種裝飾品種。

翻轉(zhuǎn)式無折痕下模其實(shí)早在二十年前就已問世，但是由于價(jià)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(shí)由于鈑金行業(yè)對(duì)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(huì)越來越廣泛。

結(jié)束語

通過三期連載對(duì)鈑金加工工序集約化的論述，相信各位讀者能對(duì)“鈑金工序集約化”有一定的認(rèn)識(shí)，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(shí)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(yùn)用“工序集約”的方法來改善關(guān)聯(lián)問題。