钣金加工机械化自动化剖析
2016-9-18 来源：江西萍钢工程技术有限公司 作者：高晓波
摘要：随着我国机械加工领域管理水平和工艺技术水平的逐渐提升，当前市场对钣金加工工艺质量提高、速度提升的需求得以满足成为可能。文章结合这一时代背景，从我国钣金加工产业发展现状及对工业发展的重要意义入手，以数控机床的使用为例，探讨了数控机床加工的方式、流程、工艺特点及当前数控机床加工中存在的问题。
关键词：钣金加工；机械化；自动化；机械加工；数控机床
1、概述
自我国改革开放以来，国内经济发展的环境得到了逐步改善，从而促使国内各行业的发展非常迅速。在这一时代背景之下，科学技术成为了第一生产力，并不断促使各行业发生了较大变革。在当代科技影响的同时，机械成为了代替人工的重要新生事物，各类巧妙设计金属工具、元器件的设计，成为了机械化生产、加工环节最为重要的辅助，其在机械的组成和后期维护中均扮演着不可或缺的角色。随着经济水平的提升，产品需求者对于基本事物的需求基本饱和，对更高水平的产品提出了新的要求。
2、钣金加工的工艺研究
2.1 数控机床钣金加工的方式
数控机床在应用于钣金加工流程时，通常可分为以下五种加工方式：
第一，采用单次冲压的方式。通过使用单次冲压来实现对呈圆弧状分布或者是针孔、栅格等状态分布金属零部件的加工，从而在较短时间内完成金属结构的分离，使最终金属产品定型。
第二，采用连续冲裁的方式。该种钣金加工方式又可以划分为单方向的和多方向的两种。其中多方向的冲裁方式通常适用于对大型金属进行层面加工或者是对金属大孔的成型进行加工，而单方向加工这一方式则适用于对呈堆叠状态的多个金属部件进行加工。连续冲裁加工方式所设置的机械角度与功能不同，可实现不同的加工效果。
第三，后续精加工。该种冲裁加工方式又被称为蚕食加工，主要是对金属零部件的后期加工进行打磨与精加工。通常在此过程中所使用的加工磨具有小型圆模型、小型弧模具等，从而在加工过程中起到精确定位、精细打磨的作用。
第四，单次或多次连续的钣金加工方式。在借助数控机床基础上，可以根据模具的选择要求，对待处理金属零部件进行一次性的拉伸定型，从而得到与现有模具相匹配的金属零部件。但是，如果经上述处理过后的金属零部件达不到预期要求，就应对其进行多次连续的加工，以使其形成最终形态。
第五，阵列成形的方式。借助数控机床，使用该方式时，通常是为了实现大规模生产需要。通过将多个现有模具进行组合，来实现对大型钣金产品的较快加工。在此过程中，针对钣金产品样式及类型的选择基本一致，从而方便对阵列成形式模板的设计。
2.2 数控机床钣金加工的特点
在上文中，笔者分析了数控机床钣金加工在实际操作中的五种方式。通过这些研究，能够发现钣金加工具有以下三个特点：
第一，数控机床的使用较为方便，且在加工过程中能够有效减少成本。数控机床能够在特定模具的设计之下，实现对现有金属半成品的深加工，其不仅可以用于大型金属加工中，而且还能用于小型金属加工中，并且能够保持加工速度促使大规模生产成为可能。在上文中所介绍的阵列成型方式就是这一功能性特点的现实体现，其能够在同一时间、同一生产线上实现对同类型金属产品的加工。对于一些要求过于精密和复杂的金属，数控机床同样能够完成任务，并且在既定计算机程序指引下完成对较薄部位、较复杂形状的加工。数控机床使金属加工变得更加便捷，其能够充分结合所给定的图纸实现对目标金属的成型加工，无论是什么形状，都可以通过单次或多次的小模具或小步距的模具实现加工成型。因此，就致使金属加工所耗费的设计时间大大缩短，解决了某些产品能设计出结构与模型却无法实现加工技术要求的问题。
第二，产出产品质量较高，加工精确程度高，减少次品率，便于一次加工定型。数控机床能够在既定程序影响下，根据加工要求做出不同反应。在执行程序时，出错几率小，产出产品的精确程度高、表面平滑，从而使最终出产产品的整体质量较好，减少了废料储存与处理成本。另外，采用同质化、快加工的钣金加工模式，使大批量生产的产品一致性强。同一批次出产产品的质量均衡，减少了人工筛选或机器抽查的压力，并使得各使用相同数字冲床设备出产的金属产品具有较强的普遍适用性与可替换性，易于使用者对上述产品的更新与调换。第三，数字冲床借助现代计算机与工业技术，实现了数字化、机械化、自动化的加工模式，从而使数字冲床的加工能够在小规模生产不同类型零件，乃至大规模生产中均能够发挥出重要的作用。基于数控机床加工的基本操作原理，其固定化加工模式将能够通过减少钣金部件加工可行性设计、误操作加工设计等多个方面来有效提升钣金产品的加工速度。正是采用这种方式，使数控机床钣金加工中人工成本、材料成本的投入降到最低。
2.3 数控机床钣金加工工艺的流程
数控机床钣金加工中工艺操作的流程通常分为以下两种：
第一种，先安放材料，再进行钣金加工的工艺。在进行钣金金属原材料进行加工时，使用数控机床需首先将原材料进行准确的剪切，以便于能够被数控机床所使用，成为金属钣金加工的原材料。然后依据需求方所提供的加工图纸进行初步模具的选择，进而就可使用数控机床进行钣金的加工。在加工过程中，还应当注意以下三个问题：（1）应将被加工的金属材料进行固定，避免金属材料在加工过程中由于打磨而产生晃动，使最终产品的成型不能达到既定要求。另外，通过将金属材料进行准确的打磨，还能够使材料的利用率大大增加，减少材料不必要浪费以及机械的磨损。（2）需要在加工开始时判断材料安放是否垂直或者符合加工所需角度，从而避免由于材料安放位置出现问题而导致的最终加工形状不佳。（3）考虑到材料投入的时间、顺序等因素，还应当为需要投入材料量大、种类不同的数控机床配备2～3名拥有专业技术的员工，从而对投入材料的用量和时间点进行充分把握，以保证最终金属产品的加工符合图纸设计与使用功能性要求。
第二种，机床套裁的加工工艺。与先投入材料再进行板材加工的方式不同，机床套裁的模式通常是将材料一次性地投放在机床加工带上，将加工所需原材料进行分开排列，使用数控机床对整体代加工材料进行分步骤裁切。在此过程中，需结合图纸要求，尽量保持整个材料的完成，以免后续加工中增添不必要的麻烦。另外，还应当对零部件可能产生重叠与脱落的情况进行监控，在安放材料时应尽量留有空隙，以便于降低机械操作的错误率，使每个需加工的板材都能够形成独立的个体。
使用机床套裁的加工工艺通常会致使最终产成品的第一种，先安放材料，再进行钣金加工的工艺。在进行钣金金属原材料进行加工时，使用数控机床需首先将原材料进行准确的剪切，以便于能够被数控机床所使用，成为金属钣金加工的原材料。然后依据需求方所提供的加工图纸进行初步模具的选择，进而就可使用数控机床进行钣金的加工。在加工过程中，还应当注意以下三个问题：（1）应将被加工的金属材料进行固定，避免金属材料在加工过程中由于打磨而产生晃动，使最终产品的成型不能达到既定要求。另外，通过将金属材料进行准确的打磨，还能够使材料的利用率大大增加，减少材料不必要浪费以及机械的磨损。（2）需要在加工开始时判断材料安放是否垂直或者符合加工所需角度，从而避免由于材料安放位置出现问题而导致的最终加工形状不佳。（3）考虑到材料投入的时间、顺序等因素，还应当为需要投入材料量大、种类不同的数控机床配备2～3名拥有专业技术的员工，从而对投入材料的用量和时间点进行充分把握，以保证最终金属产品的加工符合图纸设计与使用功能性要求。
第二种，机床套裁的加工工艺。与先投入材料再进行板材加工的方式不同，机床套裁的模式通常是将材料一次性地投放在机床加工带上，将加工所需原材料进行分开排列，使用数控机床对整体代加工材料进行分步骤裁切。在此过程中，需结合图纸要求，尽量保持整个材料的完成，以免后续加工中增添不必要的麻烦。另外，还应当对零部件可能产生重叠与脱落的情况进行监控，在安放材料时应尽量留有空隙，以便于降低机械操作的错误率，使每个需加工的板材都能够形成独立的个体。使用机床套裁的加工工艺通常会致使最终产成品的加工工艺选用恰当的时机。针对要求精确度较高的产品应采用分次投料方式，而针对机床套裁加工模式应尽量防止加工过程中出现坏件问题，消除隐患、注意加工程序要求，对风险进行管控，为最终产品的成型加工提供良好的环境。
3、数控机床钣金加工中存在的问题及改进对策
根据上文的研究可以发现，数控机床在钣金加工中扮演着重要的角色，其为钣金加工领域机械化、自动化实现提供了良好的途径，极大地节约了生产时间、设计时间与准备时间，降低了企业钣金加工中成本的投入。为了更好地将数控机床应用于钣金加工领域，笔者针对可能出现的三个问题提出相应改进对策：
第一，数控机床可能会造成钣金压伤。产生该问题的原因通常是被加工原材料的表面附着有影响加工的杂物、金属的碎片或者是加工模具的损坏、夹杂着杂物等。除此之外，安放角度问题、人工失误问题等也均会致使上述问题的发生。因此，在进行数控机床加工之前，应指派专人进行数控机床杂物清理，并针对相关机械零部件进行检查和维护，以保证数控机床的运行正常。
第二，数控机床加工中可能对钣金造成划伤。这些划伤将会对机械加工产生不利，由于机械无法像人工一样来规避划痕，从而就会导致产生次品或报废品。因此，为了有效管控上述问题，应在放置材料时首先检查是否存在划痕，如存在应及时修补或放弃不用。另外，还需要在日常材料安放、装卸、搬运等过程中给予高度重视，依照应有的运输流程来进行材料的管理，从而便于正常生产作业的开展。
第三，数控机床加工中可能出现材料的变形，造成数控机床损坏。产生这一问题的原因多来源于模具安放过程中的失误。如果将多个模具之间安放得过近，没有根据加工要求留有恰当的空隙，就非常有可能造成两个模具对材料的同时积压，造成材料受力不足端的变形。因此，为了有效预防上述问题出现，应在数控机床使用中尽量选择多孔洞的模具，还需要在投入材料时对材料进行必要的打磨和加工过程的实时监控，以免给生产造成过大损失。
参考文献
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[2] 魏松波，王宁．钣金加工中的激光切割机应用[J]．科技传播，2012，（16）．
[3] 汤平．浅议数控冲床的钣金加工[J]．科技资讯，2011，（21）．
[4] 孙兴邦，闫伟．防护板数控钣金加工工艺设计[J]．科技传播，2013，（4）．
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