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激光精密鈑金加工信息智能化是未來發(fā)展趨勢

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激光精密鈑金加工信息智能化是未來發(fā)展趨勢

發(fā)布日期:2018-11-28 作者: 點(diǎn)擊:

鈑金具有重量輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)電(能夠用于電磁屏蔽)、成本低、大規(guī)模量產(chǎn)性能好等特點(diǎn),一直以來都是金屬制造行業(yè)中重要的組成部分。目前在電子電器、通信、汽車工業(yè)、醫(yī)療器械等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,例如在電腦機(jī)箱、手機(jī)、MP3中,鈑金是必不可少的組成部分。隨著鈑金的應(yīng)用越來越廣泛,鈑金件的設(shè)計(jì)變成了產(chǎn)品開發(fā)過程中很重要的一環(huán),機(jī)械工程師必須熟練掌握鈑金件的設(shè)計(jì)技巧,使得設(shè)計(jì)的  鈑金既滿足產(chǎn)品的功能和外觀等要求,又能使得加工制造簡單、成本低。


鈑金加工是鈑金技術(shù)人員需要掌握的關(guān)鍵技術(shù),也是鈑金制品成形的重要工序。它既包括傳統(tǒng)的切割下料、沖裁加工、彎壓成形等方法及工藝參數(shù),又包括各種冷沖壓模具結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)、各種設(shè)備工作原理及操作方法,還包括新沖壓技術(shù)及新工藝。


金屬板材加工就叫鈑金加工。具體譬如利用板材制作煙囪、鐵桶、油箱油壺、通風(fēng)管道、彎頭大小頭、天圓地方、漏斗形等,主要工序是剪切、折彎扣邊、彎曲成型、焊接、鉚接等,需要一定幾何知識(shí)。鈑金件就是薄板五金件,也就是可以通過沖壓,彎曲,拉伸等手段來加工的零件,一個(gè)大體的定義就是在加工過程中厚度不變的零件. 相對(duì)應(yīng)的是鑄造件,鍛壓件,機(jī)械加工零件等。


鈑金件的表面處理也是鈑金加工過程非常重要的一環(huán),因?yàn)樗蟹乐沽慵P,美化產(chǎn)品的外觀等作用。鈑金件的表面前處理的作用主要是去油污,氧化皮,鐵銹等,它為表面后處理作準(zhǔn)備,而后處理主要是噴(烤)漆,噴塑以及鍍防銹層等。


隨著近年來我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,我國鈑金加工行業(yè)也蓬勃興起,然而與國外先進(jìn)的鈑金加工模式相比,由于我國的鈑金加工起步較晚因此還存在著一定的技術(shù)缺陷。


由于鈑金生產(chǎn)制造涉及制造業(yè)的方方面面,可謂是面大量廣,因此不同企業(yè)之間采取的鈑金加工模式也各不相同,然而與國外高度自動(dòng)化和信息化的鈑金加工模式相比,我國的鈑金加工模式和技術(shù)依然還很落后。


目前西方發(fā)達(dá)國家的鈑金加工模式主要采取的是閉環(huán)控制的自動(dòng)化生產(chǎn),這種自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)更便于整條生產(chǎn)線運(yùn)行的維護(hù),而且極大的提高了整條生產(chǎn)線的安全可靠性,先進(jìn)的信息管理技術(shù)更是加強(qiáng)了對(duì)鈑金加工制造的管理。目前,美國包括亞洲的日本等眾多發(fā)達(dá)國家在鈑金加工過程中都采用的是這種模式。


近年來,我國五金生產(chǎn)制造行業(yè)蓬勃發(fā)展,鈑金加工也借勢得到了空前的發(fā)展機(jī)遇,2009年全國鈑金加工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)到4200億元。鈑金行業(yè)是激光加工最重要的應(yīng)用市場之一,蓬勃發(fā)展的巨大市場為激光加工(laser oem)機(jī)床在鈑金行業(yè)的規(guī)?;瘧?yīng)用提供了廣闊空間。


激光加工技術(shù)的最大特點(diǎn)是無需模具便可加工,采用激光加工落料省去了大量模具的使用,使生產(chǎn)時(shí)間和產(chǎn)品成本縮短降低,更好的在市場中取的優(yōu)勢,非常有利于多種類小批量的產(chǎn)品生產(chǎn),及之后的大批量的產(chǎn)品生產(chǎn)。


1、激光加工技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)


激光本身屬于高亮度、方向性準(zhǔn)確、激光束單色性和平行性的相干光源,并且能量密度非常高。當(dāng)聚焦的激光束可以在所照射的材料上產(chǎn)生高溫。在上萬度高溫的作用下,無論材料多么堅(jiān)硬都會(huì)瞬間熔化并蒸發(fā),同時(shí)產(chǎn)生沖擊波,使材料熔化去除。在激光材料加工過程中,本質(zhì)上造成局部受熱熔化形成汽化材料。


激光加工技術(shù)可以加工用傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)的零件加工。比如對(duì)于箱體較大的鋼件,需要加工許多不同大小的孔,這是傳統(tǒng)的加工方法不能做到,而激光加工技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)這些要求,即使加工相同的零件,激光加工技術(shù)也具有準(zhǔn)確性高和時(shí)間短的有點(diǎn),這樣產(chǎn)品就具有較強(qiáng)的市場競爭力。


激光加工在二維平面中具有較強(qiáng)的柔性,使用激光切割機(jī)時(shí),工件不動(dòng)切割機(jī)割頭處于移動(dòng)狀態(tài),不會(huì)造成加工死角,使加工材料的利用率相應(yīng)提高,還可以省去設(shè)備的微連接,使得激光加工設(shè)備更加簡潔。激光加工設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)整體控制,不用單獨(dú)控制零件、設(shè)置模具和設(shè)計(jì)加工路線,就可以進(jìn)行相應(yīng)的加工。所以激光加工技術(shù)的工藝工序準(zhǔn)備時(shí)間可以大幅的降低。激光加工設(shè)備加工速度快,縮短了加工時(shí)間,提高了生產(chǎn)效率。


2、采用激光加工技術(shù)的鈑金車間


鈑金車間加工部件的加工步驟為:產(chǎn)品前期試驗(yàn)、產(chǎn)品加工試制和產(chǎn)品批量的生產(chǎn)。在產(chǎn)品加工試制步驟時(shí),應(yīng)及時(shí)與顧客溝通聯(lián)系,得到相應(yīng)加工的評(píng)價(jià)之后,再進(jìn)行產(chǎn)品批量的生產(chǎn)。


鈑金車間應(yīng)與顧客及時(shí)溝通商量,確定的內(nèi)容包括產(chǎn)品要求的技術(shù)目標(biāo),技術(shù)保密內(nèi)容的合同,對(duì)產(chǎn)品zhuanli、設(shè)計(jì)方案及圖紙的管理,對(duì)相關(guān)技術(shù)的處理和產(chǎn)品交付的具體期限。并相應(yīng)的制定合同,明確技術(shù)權(quán)限和各自權(quán)利。在加工的過程中要對(duì)顧客的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行保密,使其產(chǎn)品不會(huì)受到侵權(quán)損害。


當(dāng)接到批量試制或生產(chǎn)的委托后,技術(shù)人員應(yīng)按合同要求的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工。要保證鈑金車間的技術(shù)人員的職業(yè)素質(zhì),應(yīng)以快捷的工作作風(fēng)完成工作,使顧客滿意。


鈑金車間的技術(shù)人員應(yīng)熟悉激光加工設(shè)備的特點(diǎn),了解激光加工設(shè)備的狀態(tài),做好設(shè)備保養(yǎng),是設(shè)備在最佳狀態(tài)下進(jìn)行,在激光加工過程中應(yīng)及時(shí)的進(jìn)行目視檢查,包括宏觀觀察和微觀觀察等,并對(duì)激光切割的截面形狀進(jìn)行觀察,做好相應(yīng)的信息記錄。


在激光加工中心的激光發(fā)生器、激光切割區(qū)、計(jì)算機(jī)控制區(qū)、原材料的上料區(qū)、成品的下料區(qū)和材料轉(zhuǎn)換裝置工作區(qū)中,在原材料的上料區(qū)和成品的下料區(qū)需要安排技術(shù)人員操作,其他的工作區(qū)可采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。


3、鈑金車間的激光加工技術(shù)


3.1 激光切割技術(shù)的應(yīng)用


激光切割采用CO2激光或YAC激光器,進(jìn)行二維和三維的切割加工,具有切割精度高的特點(diǎn)。激光源功率大小不等,從5W到90kW均有系列的產(chǎn)品,鈑金件的激光切割主要是采用100W~1500W的功率激光。當(dāng)激光源的輸出功率小于1500W時(shí),激光源為單模振蕩模式,可進(jìn)行0.2mm寬度的切割,該以功率切割之后干凈平整;當(dāng)激光源的輸出功率大于1500w時(shí),激光源為多模振蕩模式,可進(jìn)行1mm寬度的切割,但該以功率切割之后會(huì)有少量的污物。對(duì)厚板切割時(shí)需采用輔助氣體配合,輔助氣體包括空氣、氧氣和氮?dú)獾?,其中氮?dú)饪梢栽谇懈钸^程中防止切面的氧化,氧氣適用于厚度較大板的高速切割情況。


激光切割可采用CAD或CAM技術(shù),為加工工件模型和激光器提供加工信息和加工參數(shù),可快速高精度的完成生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的切割。激光切割尤需重更換模具,可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期縮短,生產(chǎn)成本降低的效果。


3.2 激光焊接技術(shù)


激光焊接可分為脈沖焊接和大功率的連續(xù)焊接。激光焊接能夠使單焊縫得到激光源的大密度能量,高速度的焊接是焊縫的受熱和變形影響較小,焊接的接頭性能質(zhì)量高,并且激光焊接的焊縫尺寸可以控制。在激光焊接時(shí),當(dāng)以同定的功率、速度和透鏡配合時(shí),激光透鏡的焦平面與焊接材料的位置可以影響材料受熱的效率,通常應(yīng)采用焊接材料高于激光透鏡的焦平面的方法。


鈑金車間激光焊接可對(duì)厚度為0.1mm~10mm的鐵、不銹鋼和鋁銅鈦等合會(huì)材料的板材進(jìn)行焊接,在對(duì)厚板的對(duì)焊和全位焊加工中,應(yīng)采用熔化極氣體保護(hù)電弧焊(MIG))和鎢極惰性氣體焊(TIG)的混合焊接方法,此時(shí)鈑金車間的技術(shù)人員應(yīng)和顧客單位中技術(shù)人員密切配合。


3.3 激光打孔技術(shù)


激光打孔技術(shù)是激光材料加工技術(shù)中最早實(shí)現(xiàn)實(shí)用化的激光技術(shù)。鈑金車間中激光打孔一般采用的是脈沖激光,能量密度較高,時(shí)間較短,可以加工1μm的小孔,特別適用于加工具有一定角度和材料較薄的小孔,還適合加工強(qiáng)度硬度較高或較脆較軟材料的零件上的深小孔和微小孔。


激光可實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器部件打孔加工,打孔效果可實(shí)現(xiàn)三維方向,數(shù)量可達(dá)到上千個(gè)??纱蚩椎牟牧习ú讳P鋼、鎳鉻鐵合金和哈斯特洛依(HASTELLOY)基合金。激光打孔技術(shù)不受材料的力學(xué)性能影響,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化比較容易。


3.4 激光成形技術(shù)


鈑金車間的激光成形技術(shù)包括激光沖擊成形技術(shù)和激光彎曲成形技術(shù)等,可實(shí)現(xiàn)加工彎曲的板材、半球體和球體和異形截面的零件。還可以在復(fù)雜管件上加工出凸凹的造型。


激光沖擊成形技術(shù)是采用激光源對(duì)鈑金件的覆層照射,鈑料覆層受熱后產(chǎn)生塑性形變。激光彎曲成形技術(shù)是采用激光源對(duì)工件需要彎曲的部位進(jìn)行照射,受熱后急劇冷卻,產(chǎn)生彎曲形變,激光彎曲成形技術(shù)特別使用于鈑金零件彎曲成形的大批量生產(chǎn)。


4、結(jié)論


隨著我國對(duì)外開放程度的提高,鈑金加工行業(yè)勢必會(huì)順應(yīng)國際市場的發(fā)展潮流,加工技術(shù)的轉(zhuǎn)型勢在必得。激光加工技術(shù)作為一種新工藝,是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物,激光切割技術(shù)、激光焊接技術(shù)、激光打孔技術(shù)和激光成形技術(shù)越來越多地應(yīng)用于鈑金加工。同時(shí),自動(dòng)化生產(chǎn)模式已被西方發(fā)達(dá)國家所驗(yàn)證為科學(xué)可靠的加工模式,因此,鈑金制造技術(shù)正朝著數(shù)字化、集成化和智能信息化的方向發(fā)展,體現(xiàn)為鈑金加工設(shè)備由單機(jī)型向數(shù)控多機(jī)復(fù)合型轉(zhuǎn)化,由多工序加工、人工輔助操作型向全過程一體化加工方式轉(zhuǎn)化,由一般的過程自動(dòng)化控制向網(wǎng)絡(luò)化、智能化的自治管理的方向發(fā)展。


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