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精密鈑金加工技術(shù)的發(fā)展趨勢及焊接自動化

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精密鈑金加工技術(shù)的發(fā)展趨勢及焊接自動化

發(fā)布日期:2018-11-29 作者: 點擊:

隨著我國經(jīng)濟的穩(wěn)定增長,鈑金制品行業(yè)也在持續(xù)發(fā)展,但現(xiàn)階段的鈑金加工大部分仍然是勞動密集型產(chǎn)業(yè),崗位技術(shù)人員的流動以及個人專業(yè)技能對產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性存在很大的影響。比如:不同的焊接人員,其焊縫長度及高度、焊縫間距、焊接速度都存在明顯差異,造成的虛焊、漏焊、焊穿、焊瘤等焊接缺陷不斷出現(xiàn)。因此最終產(chǎn)品質(zhì)量得不到有效控制、生產(chǎn)返工率高、能耗增大、利潤降低,直接牽制著企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。為此有必要先分析一下行業(yè)發(fā)展趨勢。


鈑金加工行業(yè)的橫向比較

中日差距:顯著在制造技術(shù)、工藝設(shè)備上

先看日本模式,日本鈑金件生產(chǎn)專業(yè)化、自動化程度高,生產(chǎn)規(guī)模大,產(chǎn)品精度高,管理人性化、系統(tǒng)化、基本上都有模具開發(fā)、設(shè)計和加工能力,其加工設(shè)備性能一直處于領(lǐng)先地位,圖1所示為日本工廠加工車間:與此相比,我國鈑金件制造企業(yè)總體情況規(guī)模較小,制造設(shè)備落后,生產(chǎn)以手工操作為主,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差,生產(chǎn)效率低,難以實現(xiàn)批量生產(chǎn)、按時供貨。各項企業(yè)指標水平相差較遠,有待提高。


值得一提的是,日本“匠心”精神令人震撼,其“工匠”們在企業(yè)生產(chǎn)中積累的各種生產(chǎn)訣竅和工藝裝置,是現(xiàn)代先進制造技術(shù)和人類傳統(tǒng)聰明才智的完美結(jié)合。中國企業(yè)要完善自己的制造技術(shù)和工藝設(shè)備,既需要時間的沉淀,又離不開工匠精神的修為。


中美之較:自動化、信息化成“短板”

鈑金信息化,包括沖壓、焊接、噴涂等工序。就中美橫向?qū)Ρ榷裕詣踊?、信息化水平“差之?shù)里”,其全自動數(shù)控沖床車間的材料庫如圖2所示。當程序輸入后,設(shè)備會通過掃碼自動到材料庫調(diào)用相對應(yīng)的材料進行加工,此工段加工完成后零件又統(tǒng)一歸放在指定區(qū)域,全部實現(xiàn)無人化操作。


首先,美國企業(yè)采用的是閉環(huán)控制自動化生產(chǎn)。企業(yè)都有其工裝模具維護車間,模具上安裝或內(nèi)嵌有各種傳感器。這些傳感器無形中就是一道安全的保護屏障。


其次,美國其壓力機上都安裝有安全光柵,當工人距離壓力機過近時,壓力機會自動停機,自動切斷“危險源”。


同時,美方企業(yè)自帶“追蹤器”,有自己的管理信息系統(tǒng),其原材料供應(yīng)商所供應(yīng)的材料都帶有條形碼。入庫時通過掃描,原材料的各種信息都會自動進入生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫,伴隨著原材料進入加工過程,各個加工環(huán)節(jié)的電腦主機會自動將加工信息輸入到數(shù)據(jù)庫,這些信息將一直被附帶到最終產(chǎn)品上。


鈑金加工行業(yè)的縱向比較

我國鈑金行業(yè)廠家百家齊放、百家爭鳴。伴隨著國內(nèi)經(jīng)濟增長放緩的影響,鈑金制作行業(yè)整體遭遇“價格戰(zhàn)滑鐵盧”,設(shè)備、管理、市場均在不同程度地“淪陷”,導致價格下滑、效益降低,局部地區(qū)的零部件加工企業(yè)出現(xiàn)了關(guān)停并轉(zhuǎn)現(xiàn)象。


設(shè)備方面:企業(yè)收益減少,對先進加工設(shè)備、檢驗設(shè)備投入明顯不足。因此與國際先進企業(yè)的差距變得越來越大,短時期內(nèi)很難發(fā)生質(zhì)的改變。


管理方面:原料流、物流、工藝流等信息技術(shù)方面仍然存在信息表達、量化、提取等難度以及存在形式不規(guī)范、信息孤島諸多問題,不利于管理層快速做出應(yīng)對。


市場方面:大部分工廠鈑金加工僅僅以產(chǎn)品交貨為目的,沒有形成良好的口碑以及維護自己品牌的意識、針對主要領(lǐng)域進行深度挖掘和積累,并制造出自己的產(chǎn)品,直接面對市場。需要改變運營思維,以打通設(shè)計、研發(fā)、制造等環(huán)節(jié),實現(xiàn)規(guī)模化、批量化乃至個性化生產(chǎn)。


在當前形勢下,很多企業(yè)也許都想到了改革,增加先進設(shè)備投資、擴大優(yōu)秀人才引進,也不乏看到一些變革成功的名企。但在變革路上,企業(yè)內(nèi)部管理所存在的痛點會阻擋其向更高水平發(fā)展,嚴重的情況直接導致企業(yè)改革失敗,所有投入血本無歸。為此,愿意與正在準備發(fā)展鈑金自動化加工的同行們一起探討改革路上的焊接自動化問題。


目前人力資源成本上漲,資深的優(yōu)秀焊工緊缺。不少企業(yè)都面臨缺少焊工的情況,選擇焊接機器人代替成為趨勢。要把焊接機器人用好、用順手,真正地發(fā)揮最大作用,首先得做好以下幾個方面工作。


焊接零部件結(jié)構(gòu)尺寸公差的一致性

智能機器人沒有實時人為感知思維變通的能力,我們編制的加工程序給它擬定了焊縫長度、焊縫高度、焊縫間距等參數(shù),機器人就會依據(jù)輸入的程序進行重復加工。當出現(xiàn)零件尺寸偏差明顯超出其公差范圍時,在焊接過程中,就會出現(xiàn)以下一些情況:焊接電極與焊縫距離變大時,因距離過大會無法起弧;焊接電極與焊縫距離變小時,電極頭部會觸碰到零件而報警。這樣機器就不能順利地工作,重復修改程序會浪費掉更多的時間。


因此在焊接零部件的前工段加工時必須加強尺寸公差的管控,包括剪板、普沖、數(shù)沖、激光、折彎、壓鉚等各工位,做到批量產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸的一致性比較穩(wěn)定。當出現(xiàn)其他異常時要調(diào)整加工工藝來確保尺寸的穩(wěn)定性。


設(shè)計合理的焊接工裝夾具

機器人與員工相比的優(yōu)點在于:員工的工作質(zhì)量會受疲勞、情緒、專注度等影響,機器人只會按擬定的程序自始至終地執(zhí)行。因此盡可能滿足機器人最大程度地處于有效工作狀態(tài),充分利用好工作時間來提高工作效率。下面的圖3就是效率提升的結(jié)果。


最初,此腳輪支架組件人工焊接時,沒有任何工裝夾具,采取手捏緊直接焊接。上班剛開始工作時精力充沛,還能基本滿足要求,但時間一長受疲勞影響慢慢地擾亂視線,焊接后的尺寸出現(xiàn)明顯超出公差的現(xiàn)象。


之后為了消除人員疲勞影響,設(shè)計了如圖3所示的快速裝夾工裝定位,確保了焊接后的尺寸都在公差要求范圍以內(nèi)。采取人工焊接時,此工裝還能基本滿足其要求;當采取焊接機器人利用此工裝進行工作時,此工裝就會顯現(xiàn)出焊接效率明顯不高的缺陷:人工裝夾與機器人焊接未能同步進行,機器人在焊接時,裝夾工人在旁邊無事等待;工人裝夾零件時,機器人又處于停止工作狀態(tài)。


根據(jù)上述情況,對單個焊接組件的裝夾、拆換及機器人焊接工時分別進行統(tǒng)計,再重新設(shè)計兩套一次性裝夾多個焊接組件的夾具(圖4),讓焊接的時間與輔助工裝夾、取件的時間進行平衡,這樣就成倍地提升了焊接機器人與操作工的工作效率。


編制合理的焊接程序

焊接程序中擬定的焊接電流、焊接電壓、起弧及收弧時間、焊接速度等參數(shù),是為了滿足符合產(chǎn)品技術(shù)要求的焊縫焊接質(zhì)量;通過調(diào)整焊接順序、優(yōu)化行走跡徑來提升設(shè)備的有效工作時間,焊接程序的合理性直接決定了生產(chǎn)效率的高與低。


結(jié)束語

鈑金焊接加工正在往自動化、智能化的趨勢發(fā)展,再先進的設(shè)施、設(shè)備也都會或多或少存在某方面的局限性。因此在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中制定檢查流程,嚴把質(zhì)量關(guān),進行監(jiān)督,并嚴格執(zhí)行顯得十分重要。只有在加工的每一步細節(jié)上嚴格把關(guān),生產(chǎn)才會順暢。產(chǎn)品做到精益求精,才能贏得業(yè)內(nèi)極好的口碑。


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