鈑金加工機械化自動化剖析
2016-9-18 來源：江西萍鋼工程技術有限公司 作者：高曉波
摘要：隨著我國機械加工領域管理水平和工藝技術水平的逐漸提升，當前市場對鈑金加工工藝質量提高、速度提升的需求得以滿足成為可能。文章結合這一時代背景，從我國鈑金加工產業發展現狀及對工業發展的重要意義入手，以數控機床的使用為例，探討了數控機床加工的方式、流程、工藝特點及當前數控機床加工中存在的問題。
關鍵詞：鈑金加工；機械化；自動化；機械加工；數控機床
1、概述
自我國改革開放以來，國內經濟發展的環境得到了逐步改善，從而促使國內各行業的發展非常迅速。在這一時代背景之下，科學技術成為了第一生產力，并不斷促使各行業發生了較大變革。在當代科技影響的同時，機械成為了代替人工的重要新生事物，各類巧妙設計金屬工具、元器件的設計，成為了機械化生產、加工環節最為重要的輔助，其在機械的組成和后期維護中均扮演著不可或缺的角色。隨著經濟水平的提升，產品需求者對于基本事物的需求基本飽和，對更高水平的產品提出了新的要求。
2、鈑金加工的工藝研究
2.1 數控機床鈑金加工的方式
數控機床在應用于鈑金加工流程時，通常可分為以下五種加工方式：
第一，采用單次沖壓的方式。通過使用單次沖壓來實現對呈圓弧狀分布或者是針孔、柵格等狀態分布金屬零部件的加工，從而在較短時間內完成金屬結構的分離，使最終金屬產品定型。
第二，采用連續沖裁的方式。該種鈑金加工方式又可以劃分為單方向的和多方向的兩種。其中多方向的沖裁方式通常適用于對大型金屬進行層面加工或者是對金屬大孔的成型進行加工，而單方向加工這一方式則適用于對呈堆疊狀態的多個金屬部件進行加工。連續沖裁加工方式所設置的機械角度與功能不同，可實現不同的加工效果。
第三，后續精加工。該種沖裁加工方式又被稱為蠶食加工，主要是對金屬零部件的后期加工進行打磨與精加工。通常在此過程中所使用的加工磨具有小型圓模型、小型弧模具等，從而在加工過程中起到精確定位、精細打磨的作用。
第四，單次或多次連續的鈑金加工方式。在借助數控機床基礎上，可以根據模具的選擇要求，對待處理金屬零部件進行一次性的拉伸定型，從而得到與現有模具相匹配的金屬零部件。但是，如果經上述處理過后的金屬零部件達不到預期要求，就應對其進行多次連續的加工，以使其形成最終形態。
第五，陣列成形的方式。借助數控機床，使用該方式時，通常是為了實現大規模生產需要。通過將多個現有模具進行組合，來實現對大型鈑金產品的較快加工。在此過程中，針對鈑金產品樣式及類型的選擇基本一致，從而方便對陣列成形式模板的設計。
2.2 數控機床鈑金加工的特點
在上文中，筆者分析了數控機床鈑金加工在實際操作中的五種方式。通過這些研究，能夠發現鈑金加工具有以下三個特點：
第一，數控機床的使用較為方便，且在加工過程中能夠有效減少成本。數控機床能夠在特定模具的設計之下，實現對現有金屬半成品的深加工，其不僅可以用于大型金屬加工中，而且還能用于小型金屬加工中，并且能夠保持加工速度促使大規模生產成為可能。在上文中所介紹的陣列成型方式就是這一功能性特點的現實體現，其能夠在同一時間、同一生產線上實現對同類型金屬產品的加工。對于一些要求過于精密和復雜的金屬，數控機床同樣能夠完成任務，并且在既定計算機程序指引下完成對較薄部位、較復雜形狀的加工。數控機床使金屬加工變得更加便捷，其能夠充分結合所給定的圖紙實現對目標金屬的成型加工，無論是什么形狀，都可以通過單次或多次的小模具或小步距的模具實現加工成型。因此，就致使金屬加工所耗費的設計時間大大縮短，解決了某些產品能設計出結構與模型卻無法實現加工技術要求的問題。
第二，產出產品質量較高，加工精確程度高，減少次品率，便于一次加工定型。數控機床能夠在既定程序影響下，根據加工要求做出不同反應。在執行程序時，出錯幾率小，產出產品的精確程度高、表面平滑，從而使最終出產產品的整體質量較好，減少了廢料儲存與處理成本。另外，采用同質化、快加工的鈑金加工模式，使大批量生產的產品一致性強。同一批次出產產品的質量均衡，減少了人工篩選或機器抽查的壓力，并使得各使用相同數字沖床設備出產的金屬產品具有較強的普遍適用性與可替換性，易于使用者對上述產品的更新與調換。第三，數字沖床借助現代計算機與工業技術，實現了數字化、機械化、自動化的加工模式，從而使數字沖床的加工能夠在小規模生產不同類型零件，乃至大規模生產中均能夠發揮出重要的作用。基于數控機床加工的基本操作原理，其固定化加工模式將能夠通過減少鈑金部件加工可行性設計、誤操作加工設計等多個方面來有效提升鈑金產品的加工速度。正是采用這種方式，使數控機床鈑金加工中人工成本、材料成本的投入降到最低。
2.3 數控機床鈑金加工工藝的流程
數控機床鈑金加工中工藝操作的流程通常分為以下兩種：
第一種，先安放材料，再進行鈑金加工的工藝。在進行鈑金金屬原材料進行加工時，使用數控機床需首先將原材料進行準確的剪切，以便于能夠被數控機床所使用，成為金屬鈑金加工的原材料。然后依據需求方所提供的加工圖紙進行初步模具的選擇，進而就可使用數控機床進行鈑金的加工。在加工過程中，還應當注意以下三個問題：（1）應將被加工的金屬材料進行固定，避免金屬材料在加工過程中由于打磨而產生晃動，使最終產品的成型不能達到既定要求。另外，通過將金屬材料進行準確的打磨，還能夠使材料的利用率大大增加，減少材料不必要浪費以及機械的磨損。（2）需要在加工開始時判斷材料安放是否垂直或者符合加工所需角度，從而避免由于材料安放位置出現問題而導致的最終加工形狀不佳。（3）考慮到材料投入的時間、順序等因素，還應當為需要投入材料量大、種類不同的數控機床配備2～3名擁有專業技術的員工，從而對投入材料的用量和時間點進行充分把握，以保證最終金屬產品的加工符合圖紙設計與使用功能性要求。
第二種，機床套裁的加工工藝。與先投入材料再進行板材加工的方式不同，機床套裁的模式通常是將材料一次性地投放在機床加工帶上，將加工所需原材料進行分開排列，使用數控機床對整體代加工材料進行分步驟裁切。在此過程中，需結合圖紙要求，盡量保持整個材料的完成，以免后續加工中增添不必要的麻煩。另外，還應當對零部件可能產生重疊與脫落的情況進行監控，在安放材料時應盡量留有空隙，以便于降低機械操作的錯誤率，使每個需加工的板材都能夠形成獨立的個體。
使用機床套裁的加工工藝通常會致使最終產成品的第一種，先安放材料，再進行鈑金加工的工藝。在進行鈑金金屬原材料進行加工時，使用數控機床需首先將原材料進行準確的剪切，以便于能夠被數控機床所使用，成為金屬鈑金加工的原材料。然后依據需求方所提供的加工圖紙進行初步模具的選擇，進而就可使用數控機床進行鈑金的加工。在加工過程中，還應當注意以下三個問題：（1）應將被加工的金屬材料進行固定，避免金屬材料在加工過程中由于打磨而產生晃動，使最終產品的成型不能達到既定要求。另外，通過將金屬材料進行準確的打磨，還能夠使材料的利用率大大增加，減少材料不必要浪費以及機械的磨損。（2）需要在加工開始時判斷材料安放是否垂直或者符合加工所需角度，從而避免由于材料安放位置出現問題而導致的最終加工形狀不佳。（3）考慮到材料投入的時間、順序等因素，還應當為需要投入材料量大、種類不同的數控機床配備2～3名擁有專業技術的員工，從而對投入材料的用量和時間點進行充分把握，以保證最終金屬產品的加工符合圖紙設計與使用功能性要求。
第二種，機床套裁的加工工藝。與先投入材料再進行板材加工的方式不同，機床套裁的模式通常是將材料一次性地投放在機床加工帶上，將加工所需原材料進行分開排列，使用數控機床對整體代加工材料進行分步驟裁切。在此過程中，需結合圖紙要求，盡量保持整個材料的完成，以免后續加工中增添不必要的麻煩。另外，還應當對零部件可能產生重疊與脫落的情況進行監控，在安放材料時應盡量留有空隙，以便于降低機械操作的錯誤率，使每個需加工的板材都能夠形成獨立的個體。使用機床套裁的加工工藝通常會致使最終產成品的加工工藝選用恰當的時機。針對要求精確度較高的產品應采用分次投料方式，而針對機床套裁加工模式應盡量防止加工過程中出現壞件問題，消除隱患、注意加工程序要求，對風險進行管控，為最終產品的成型加工提供良好的環境。
3、數控機床鈑金加工中存在的問題及改進對策
根據上文的研究可以發現，數控機床在鈑金加工中扮演著重要的角色，其為鈑金加工領域機械化、自動化實現提供了良好的途徑，極大地節約了生產時間、設計時間與準備時間，降低了企業鈑金加工中成本的投入。為了更好地將數控機床應用于鈑金加工領域，筆者針對可能出現的三個問題提出相應改進對策：
第一，數控機床可能會造成鈑金壓傷。產生該問題的原因通常是被加工原材料的表面附著有影響加工的雜物、金屬的碎片或者是加工模具的損壞、夾雜著雜物等。除此之外，安放角度問題、人工失誤問題等也均會致使上述問題的發生。因此，在進行數控機床加工之前，應指派專人進行數控機床雜物清理，并針對相關機械零部件進行檢查和維護，以保證數控機床的運行正常。
第二，數控機床加工中可能對鈑金造成劃傷。這些劃傷將會對機械加工產生不利，由于機械無法像人工一樣來規避劃痕，從而就會導致產生次品或報廢品。因此，為了有效管控上述問題，應在放置材料時首先檢查是否存在劃痕，如存在應及時修補或放棄不用。另外，還需要在日常材料安放、裝卸、搬運等過程中給予高度重視，依照應有的運輸流程來進行材料的管理，從而便于正常生產作業的開展。
第三，數控機床加工中可能出現材料的變形，造成數控機床損壞。產生這一問題的原因多來源于模具安放過程中的失誤。如果將多個模具之間安放得過近，沒有根據加工要求留有恰當的空隙，就非常有可能造成兩個模具對材料的同時積壓，造成材料受力不足端的變形。因此，為了有效預防上述問題出現，應在數控機床使用中盡量選擇多孔洞的模具，還需要在投入材料時對材料進行必要的打磨和加工過程的實時監控，以免給生產造成過大損失。
參考文獻
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