文/李智·沈阳蓝英自动化装备有限公司
随着“工业4.0”概念的提出，柔性制造系统（FMS）在制造业推广越来越广泛，客户要求越来越高，单件小批量频繁更换产品种类对制造业带来较大的冲击。钣金加工行业提供的产品具有多品种、多批次、小批量、非标准性的特征及高精度的特点，因此在制造过程中需具有柔性生产的能力、工艺流程设计能力及精密加工制造能力。钣金加工作为机械制造行业的基础行业，因钣金件具有重量轻、强度高、导电（能够用于电磁屏蔽）、成本低、大规模量产性能好等特点，在各行各业得到了广泛的应用。随着生活方式的多样化以及人们对于产品追求的个性化、多样化。钣金件的生产逐渐呈现多样化、小批量的生产，如何协调好多种类、小批量、高精度、短交货期、低成本的生产模式和相互关系，是钣金行业技术人员及管理人员需要考虑及解决的问题。
图1 高低压柜体产品
我公司钣金车间生产主要产品为电气自动化使用的高、低压盘柜（图1），全钢丝子午线轮胎一次成形机、物流自动化设备对应的外部造型、工序间钣金件等，在国内轮胎成套设备供应方面占据较大市场份额（为国内前三企业）。因涉及钣金零部件种类较多，单次批量及形式受订单需求影响较大，需要考虑快速换模、生产节拍及工序平衡等诸多生产问题。原钣金加工设备为单一工序操作，手工操作、辅助、编程、产前准备及工序周转占用了大部分工时，效率较低，且产品质量多为依靠员工技能及调整，质量波动较大，为扭转生产现状及提升质量，钣金加工及生产对设备柔性及复合加工提出了很多需求。经前期与天田(AMADA)公司进行有效的技术交流，技改及设备更新换代时考虑公司的产品特点及AMADA设备的国际领先技术，慎重的选型采购了转塔数控冲EM2510NT 2台（带自动上下料）、数控折弯机HDS1303NT 3台，激光切割机LCG3015（图2）一台作为公司主流的钣金加工设备。
图2 激光切割机LCG3015
EM2510NT数控冲床可加工2510mm× 1260mm×（0.8～3.2）mm冷轧板，基本满足公司薄板需求，使用的AP100人机工程非常好，手工编程、自动编程随意转换，可将技术设计的三维钣金直接导入应用生产，自带的套料排版也简易操作，便于合理布局及提升冷轧板材料利用率。同时支持共刀编程，转塔冲支持58工位模具，常用及异形冲头均可一次布局到机床内，节约换模时间。配备原厂自动上下料装置，具备4种规格板材一次转运自动上下料（图3）、加工无人值守的能力。板材利用率由82%提升至92%，加工效率综合提升40%。
图3 数控冲上料
HDS-NT数控折弯机是下降式折弯机，它采用了独立的液压控制方式——复合驱动系统，由高灵敏度的AC伺服马达驱动。滑块的灵敏移动，微米单位的定位精度，再加上后定位的高速化，在节省电力资源以及降低噪声方面表现同样优秀。定位及全长精度控制的非常到位，以前狭长件折弯总是存在加工偏差问题，现在基本解决了，同时根据产品配备相应折弯模具，可模块化应用，减少了模具种类（原来为35种，现在为23种），后定位装置的高速化也一定程度节省了加工辅助时间。经初步测算，原罩板加工节拍由每天加工200件提升到每天280件。图4所示为折弯机，图5所示为折弯机折弯模具
图4 折弯机
激光切割机LCG3015搭载了低重心龙门架和最新的驱动机构，另外通过高转矩电机和斜齿轮齿条方式，X、Y轴合成快进速度170m/min，提升了辅助等待效率，同时搭载了特意为薄板加工设计的新型发振器，通过高光束聚光性，改善了表面粗糙度。实现了节能且高速氧气切割的经济切割。缩短加工时间，并且通过降低辅助气体的消耗量减少了运行成本。光纤激光由于能进行更高的能量转换，所以能效是CO2激光的3倍，大幅度降低耗电量。又因无需开机预热和激光气体，所以运行成本可以降低70%以上。因光纤激光对于短波长的金属有着更高的吸收率，所以能对铝、铜、紫铜、钛等高反射材料、很难加工的材料进行高品质加工。对于板材产品异形部分全面替代数控冲，产品加工质量及效率均得到提升。
图5 折弯机折弯模具
原钣金车间设备布局特征为各工序设备集中，统一周转及工艺等待，造成半成品及质量问题零件有一定程度停滞，引进先进设备后，加工节拍精确到分，根据实际加工情况重新布局设备，因单机设备柔性及加工效率提升，带动整体生产效率提升，同时降低了废品率，产品质量达到国内领先水平。通过先进设备引进对整体钣金生产的益处非常多，具体如下：
⑴安全操作。
使用柔性加工设备后，因设备的人机工程及安全防护措施到位，人身伤害及安全事故为零，非常好的避免了其他通用钣金设备开放式生产极易对人身造成安全隐患的弊病。
⑵材料及设备利用率提升。
因前序编程对材料利用因素的考虑及生产过程中无排队、等待、转序、瓶颈工序等因素影响，材料利用率由原来的82%提升到92%，设备利用率由60%提升到88%，极大地降低生产成本。
⑶人员优化。
原钣金加工工序流程单一流单班最少需要剪、冲、折3工序各1人操作，使用柔性先进设备后，现场除了编程人员及物流上下序周转人员外，质检及辅助人员按频次进行检查及周转，降低了岗位人员配备，提升了100%人均生产效率，每人可操作原两人的工作。同时通过公司内部及外部培训，钣金操作人员80%以上具备操作两种以上工序的多能工能力。
⑷质量提升。
原分散工序各工序只对自己工序质量负责，容易产生不合格品，很多手工进料的因人工因素及模具因素产品无互换性，表面有加工未清理的毛刺，转序造成的磕碰划伤、变形等诸多影响质量控制的因素，质量不可控。
使用柔性设备后因各工序相应工步集中，加工过程产品品控均采用机床精度保证确保工件加工一致性及高加工精度。
⑸效率提升。
加快生产节拍，原使用通用剪板、数冲、折弯，各工序间因产能核算、设备配备、人员操作、工装模具等因素无法完全统一，排队等待、交检、转序、上下料等辅助时间过长，影响并延长了生产周期，生产价值流及瓶颈工序改善等有很多问题，经常是发现问题还未处理，就又有新的问题出现，瓶颈工序及生产救火问题非常多。
随着智能制造的不断推广，制造业正以日新月异的速度飞速发展，柔性化、集成化、自动化也越来越多的走入钣金加工行业。我们期待国产钣金机床通过努力，全面提高人机工程及柔性制造方面能力，而我们钣金行业管理及技术人员通过发挥、发扬大国工匠精神，也不断超越自我，提升技术及管理能力，为钣金制造乃至大国制造振兴贡献我们的力量。
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