行業發展
鈑金製作是對板材、型材、管材等金屬材料進行綜合加工的工藝,這種工藝通過手工、通用設備或特殊裝備和簡易工、模、夾具,實現金屬結構件需求的板材成形,包括剪、衝、切、打磨、折彎、拉彎、鉚接、焊接、表麵處理和組裝等。
目前,鈑金製作技術是以數控鈑金製作設備為核心,配以工裝、模具和夾具等設備,形成堅實的現代的高新技術成形行業。其主要設備如數控衝床、激光切割機、數控折彎機等。信息技術的進步在自動化、智能化的生產製造進程中擔當主角。當今社會,在人們的生活中,可以說鈑金製作產品無處不在,已被廣泛用於航空、船舶、軌道交通、汽車、計算機、通信設備、醫療器械、建築裝修和儀器儀表等領域。
中國鍛壓協會秘書長張金先生
目前鈑金製作行業平穩增長,根據中國鍛壓協會的統計和推算,2012年底鈑金製作行業有250萬從業人員,銷售總額約6800億元人民幣,50人以上企業有2.5萬家。2013年銷售額約7000億元人民幣,2014年銷售額約7500億元人民幣。
如此龐大的體量,伴隨著各種新設備和工藝的應用:
(1)在鈑金製作加工中,連接等新技術成功研發並推廣。無鉚連接和鎖鉚連接得到廣泛應用。
(2)鈑金製作零件展開係數計算標準已經形成。各應用領域的產品成形工藝逐漸完善,便利於企業根據訂單要求選擇合適工藝進行生產,為鈑金製作實現數字化、自動化和智能化生產奠定了基礎。
(3)板材衝剪切複合加工技術得到應用和推廣。在生產過程中,零件緊密排布、避免了加工死區、少或無餘料,優化了材料的利用率。衝剪切分離,兩台機床(一個控製係統)同時進行工作,機床的利用率和生產效率得到大幅度提高。
(4)成功研發激光彎曲成形技術。利用激光束掃描金屬板材、管材表麵時,通過局部瞬態加熱,在熱作用區域產生不均勻內部熱應力,使其產生塑性變形的激光彎曲成形技術,形為無模成形,生產周期短,柔性大。適合於小批量及大型工件的生產。
(5)無磷成膜技術得到推廣普及。該技術節能,不產生磷化渣,減少了能源費用和清理磷化渣的費用,顯著降低企業成本。整體焊接工藝得到廣泛應用,行業整體焊接水平得到提高。噴塗工藝向環保、金屬效果的方向發展和完善。電泳噴塗方式逐漸得到推廣,實現了水性塗料的施工,徹底解決了大批量難噴塗部件的難題。微連接、共邊切和滾切等技術得到了廣泛的應用。
(6)激光切割機方麵出現較多實用技術。例如:采用二次切割技術切割正反麵不能任意設置的材料;使用雙重噴嘴進行切割較厚的碳鋼板。合理調整輪廓切割導入線的長度,用快速刺穿代替普通刺穿,切割大輪廓厚板。此外,將伺服技術、傳感技術和先進控製軟件等應用於激光切割機,改良了切割工藝,提高了切割精度,提高了設備使用的經濟性。
(7)國內的轉塔衝床隨著鈑金製作行業的蓬勃發展得到了長足的發展。數控轉塔衝床可加工厚度為10mm的碳鋼、6mm厚的不鏽鋼鋼板。目前國內生產數控轉塔衝床的廠家很多。國內的數控轉塔衝床有DMT係列雙伺服、MT係列單伺服、HVT液壓和VT係列以及ET係列等。台灣生產的轉塔衝床有HPS、HP、VISE以及CP係列。中外合資產品為經濟型的StrippitP係列及高尖端全配置的StrippitM係列、StrippitV係列、StrippitVX係列和Strippit-PX係列高性能數控磚塔衝。
(8)我國數控板料折彎機已進入國際先進水平的行列。目前,全自動折彎機最受企業青睞,它使生產效率大幅提高,勞動力成本顯著降低。高檔折彎機普遍采用國外先進的液壓係統和專用數控係統,利用了成熟完善的工藝軟件、自動編程功能及彩屏顯示,可實現多種折彎工件的工藝存儲及輪番生產。采用了動態壓力補償係統、溫度補償係統、側梁變形補償係統、板材厚度及反彈在線檢測及修正係統,提高了受力狀態下工作台與滑塊的相對位置的精確性。近年來,數控板料折彎機出現了由液壓驅動向機械傳動回歸的動向。機床的可靠性好、工作速度和效率高。
(9)我國快速檢測設備得到了快速發展。工件放到檢測設備平台上,幾秒鍾內,顯示屏上形成CAD圖形,和原始CAD比對,便能知道尺寸誤差。合格即可打印檢測報告。這種檢測設備,如同工業照相機拍照。可使用該設備進行逆向工程,通過工件直接轉換成CAD,提高製圖精確度並節省製圖時間。
(10)液壓剪角機,固定其定位尺即可實現定位,角度可變範圍在30-140度之間,電機4kw,有延長工作台,不可移動。可以倒角,R2-R12,切角最大尺寸為單次220×220(板厚在6.5mm以下)。最重要的是間隙自調整,該設備後麵有一個工位,可以通過不同的模具完成不同的工作,例如倒圓角、開槽、衝孔和折彎等。但喉口深隻有150mm,折彎長度為415mm。
(11)高精度矯平設備。鈑金製作行業生產大都為薄板加工,矯平設備已經實現國產化。可以選擇900mm、1100mm、1350mm的寬度。精度矯平使變形的板材通過輥壓變形,達到板材精密的平整度,平整度≤0.5/㎡。
(11)為更大程度挖掘設備的潛能,提高產品的附加值,一係列特殊鈑金製作用工模具已經成功研發和推廣。譬如數控轉塔衝,研發並廣泛使用氣吹模具、數控衝折彎模具、攻絲模具、全導向群孔模具、正方形微連接模具等特殊模具。
(12)在鈑金加工中開始研製使用激光在線檢測和機器人操作技術。特別是在鈑金製作焊接方麵,為保證焊接的一致性,企業引進了焊接機器人。在幫助鈑金製作焊接質量的基礎上,降低了勞動強度。
存在的問題
鈑金製作行業對各類鈑金設備的生產能力缺少一個經實踐考驗的計量數據,因此設備選擇和購買上缺少係統的規劃,鈑金製作企業普遍存在生產周期拉長、產品切換頻繁、瓶頸設備工作堆積。無法監控生產過程,無法及時掌握生產進度。大部分企業製定好的生產計劃在非常短的時間內被頻繁變更。無法準確評估設備產能和物料庫存,無法快速答複交貨期。交貨不及時,脫期現象嚴重,導致太多“救火式”加班和跟催。
當前,鈑金製作行業的信息化建設仍然較為落後,ERP和MES等應用還不普及,大部分企業普遍采用原始的人力操作來進行信息傳遞和工作,這也大大影響企業的進步。
設備方麵,同質化競爭嚴重,係統集成能力、產品質量及可靠性亟需提升。關鍵功能部件的研發、生產進程緩慢,尚未出現能與國外先進水平媲美的品牌。高檔的鈑金製作裝備幾乎全部進口。國內鈑金製作裝備沒有進行工藝集成,形成多功能複合機,也缺少這方麵的研究開發。
國產設備在精度、穩定性等技術指標方麵明顯落後於國際同類產品,而進口設備價格昂貴。國內激光切割機、數控衝床、數控折彎機等設備關鍵功能部件研發、係統集成能力、產品質量及可靠性亟需提升。
激光切割是目前鈑金設備的主流設備之一,盡管國內的激光切割主機已經取得很大成績,但幾乎全部激光器需要從國外進口。有的企業的激光切割頭等關鍵部件也要從國外進口。折彎機是鈑金製作行業的另一類重要設備,目前低檔的一般折彎機幾乎全部國產化,但具有折彎回彈自適應性設計和自動折彎配套裝置的研究處於起步階段,與國外相比較仍具有較大的差距。數控衝的刀盤、速度及設備的穩定性方麵還存在較多問題,難以與國外同類設備比較。
數字化、無人操作的鈑金生產線和車間在國外較為普及,我國一些企業裝備了國外設備、引進了一些生產線,但仍然處於摸索使用階段。鈑金製作無人值守車間和鈑金製作與部件或產品裝配聯線生產單元國內數量很少,就是有,其裝備和技術也全部來自海外。這裏需要特別指出的是我們的鈑金製作行業還沒有形成強大的以數字化為基礎,建立材料-鈑金製作-裝配聯線的一體化思想。
鈑金製作的設計和製作理念存在巨大的提升空間,由原來的完成功能型向實現質感美學型方向發展。鈑金製作融入了終極產品的設計和審美理念,特別是減少鈑金製作件後續處理方麵要求的更多。
焊接機器人方麵,需要解決氬弧焊接的定位問題,最好帶自動識別功能。加強研發國內薄板小件整平機,替代人工打磨設備。實現簡易模、軟模標準化及通用化。需要研發點陣成形設備。要求衝床內置衝孔和模內攻螺紋裝置。
輔助設備方麵。我國鈑金製作企業普遍不重視輔助設備的采購和使用,我國鈑金製作企業采用主型設備的先進水平與國外企業相當,但使用的配套設備通常十分落後。
解決措施
鈑金製作行業從工業文化到企業管理都存在一些問題,如何能有效地推進這些問題的解決必須引起行業的足夠重視。如果我們不能夠尋找到有效的切合實際的解決途經,行業企業老死不相往來、夜郎自大、產能過剩、價格惡性競爭以及效率和效益低下等凸顯的問題將難以得到有效控製。積極推動企業文化和工業文化建設,建立開放的交流和共贏的思想。要為維護誠信支出成本,讓誠信成為企業的重要軟實力。政府、行業協會應切實加強企業等級標準製定,極力推動行業開展交流。