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浅析钣金工艺设计现状及发展方向

2018/5/1    来源:钣金与制作    作者:李季霞      
关键字:钣金工艺设计  
钣金工艺设计是指根据钣金件的工艺要求,为被加工零件选择合理的加工方法和加工顺序,实现对企业各种制造资源的合理调度,进而提高生产效率,实现生产效益的最大化。工艺设计的前端为零件设计,后端则为零件制造,因而钣金工艺设计作为中间环节连接钣金设计和制造。

    钣金零件具有形状复杂多变、精度要求高、加工方法多种多样、生产批量小的特点,通常是通过采用不同的成形方法使毛胚产生塑性变形,以获得一定形状、尺寸和性能的零件。因此,钣金工艺设计主要有以下内容:确定成形方法,安排成形与辅助加工工序,选择加工设备与检测方法,确定工艺参数与条件,提出模具的设计任务等。

钣金工艺设计

    钣金零件广泛用于家电、电工电器、汽车、航空航天、轨道交通、船舶、电站设备、医疗器械、容器封头制造等多种行业。近年来随着需求的增加,钣金加工发展快速,涉及从原材料到成品加工的各个过程。

    钣金件工艺设计的决策

    针对同样零件,不同工艺人员编制的工艺规程也有差异,但通常都会先进行图纸分析,确定毛坯类型,标识材料和确定毛坯尺寸;然后确定零件的特征元素,比如主要形状特征、辅助特征以及周边特征等。再依据特征制定粗略工艺流程,诸如成形过程、表面处理工序和工艺流程。最后确定具体的加工工序,像机床的选择、夹具的选择以及工序内容的编写等,如图1所示。

    钣金加工基本工艺流程及主要加工工艺

    钣金加工是针对6mm以下的金属板材,其加工工艺包括剪切、激光切割、数冲、折弯、焊接、铆接及表面处理等,如图2所示。目前的加工方式是非模具加工和模具加工并存,前者通过数控冲床、激光加工机、折床、铆钉机等加工工具对钣金进行加工的工艺方式,一般用于样品、多品种小批量零件的制作,成本相对较高。后者通过特定的模具进行加工,一般有落料模、成形模,主要用于批量生产,成本较低。

钣金工艺规划

图1 钣金工艺规划

钣金工艺设计现状

    (1)计算机辅助设计的广泛应用,使钣金工艺设计的质量得到大幅提高。

    随着市场对钣金件需求量的增大,钣金设计已较普遍地使用软件,如SOLIDWORKS、RANDA、UG、PRO/E、CATIA、PROCAM 等, 这 些 软 件都能与数控机床集成,并能根据钣金件的三维信息,自动生成二维图,包括三视图,实现钣金件由建模-展开-排样,到最终生成数控代码,减轻了技术人员的工艺设计工作量,避免了人工计算展开时的出错,保证了工艺设计质量和加工质量。

    (2)CAPP(计算机辅助工艺过程设计)系统逐步推广应用,有效地提高了工艺设计的效率和标准化水平。

    借助CAPP系统,使工艺人员从繁杂的工艺设计工作中解放出来,可以进行工艺卡片的编辑、工艺信息的统计汇总、工艺流程和权限的管理与控制,解决了人工工艺设计效率低、一致性差、质量不稳定等问题,缩短了工艺设计决策过程,有效地提高了工艺设计的效率和标准化水平。

    同时,CAPP系统还可实现与企业其他应用系统CAD/CAM/PDM/ERP/MES等的集成,实现了工艺业务的信息化、集成化,并且实现了生产准备、制造过程、质量控制等领域的信息化,缩短了产品研发和生产周期,提高了产品质量,取得了显著的经济效益,促进了企业信息化建设,大大提升了企业核心竞争力。

    但目前很多企业对CAPP系统的应用还停留在基础功能上,应用的深度还不够,对“设计经验”、“设计知识”得不到有效体现,不能解决企业有经验的工艺人员缺乏的问题。

钣金加工工艺流程图

图2 钣金加工工艺流程图

    (3)钣金加工新技术及装备的应用,提升了钣金产品的加工工艺,提高了产品质量和生产效率。

    对于现代钣金工艺来说,数控剪、冲、折和近些年发展起来的激光切割设备仍是钣金行业的首选设备,而作为钣金加工新技术装备的钣金柔性生产线,也呈现了需求增速,成为新技术、新工艺应用的亮点。

    激光切割工艺作为传统“剪-切-冲”的替代工艺出现,具有灵活、柔性高的特点。随着小批量生产越来越普及,激光切割的需求也日益上升。由于激光切割的高柔性、高精度,三维设计技术的成熟与普及,用户可从中获益,从而达到降低成本、缩短工期的要求。

    数控复合生产线是真正的实现了无人在旁留守的加工生产线,是由数控冲床、上下料系统、数控剪板以及板材仓库所组成的柔性加工生产线。其自动上料系统是通过吸盘把仓库板材吸到数控冲床上,并自动定位板材,通过电子感应器进行控制,不仅感应敏捷、正确而且降低了出错概率。另外,整张板材编程和加工一次性完成,可省去在不同工序反复上下料的过程,可实现套料加工,从而节省了材料,有效地提高了生产效率。

责任编辑:程玥
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