文/盧長(zhǎng)水，蔣鑫強(qiáng)，資明庚·格力電器（珠海）股份有限公司

導(dǎo) 語(yǔ)

產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)乎兩個(gè)生命，一個(gè)是企業(yè)的生命，另一個(gè)是消費(fèi)者的生命，是企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于格力電器的產(chǎn)品，大多離不開(kāi)鈑金零件的應(yīng)用，如何提高鈑金零件的質(zhì)量及生產(chǎn)效率，需要從原材料采購(gòu)、工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備引進(jìn)及智能物流系統(tǒng)的應(yīng)用等方面入手，關(guān)注國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)、材料和設(shè)備的發(fā)展動(dòng)向，在現(xiàn)有的資源場(chǎng)地條件下加以改進(jìn)，從而達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、低成本。

原材料的采購(gòu)與應(yīng)用

目前空調(diào)行業(yè)鈑金零件使用的原材料主要有涂油熱鍍鋅鋼卷、熱鍍鋅鋼卷、鈍化鋼卷、光面不銹鋼卷、08Al特深沖鋼卷等，原材料庫(kù)存如圖1所示。主要原材料供應(yīng)廠(chǎng)家有寶鋼、首鋼、鞍鋼、唐山鋼鐵集團(tuán)、馬鋼及漣源鋼鐵集團(tuán)等。

圖1 卷式原材料庫(kù)存

家用電器沖壓加工零件使用最多的原材料是涂油熱鍍鋅板，主要原因是其對(duì)模具的損耗較少，容易滿(mǎn)足各種零件的材料柔性化加工需要。但在實(shí)際生產(chǎn)中還是存在油斑、沾灰等固有的外觀質(zhì)量缺陷，脫鋅、壓痕等技術(shù)質(zhì)量缺陷以及開(kāi)裂、回彈等性能質(zhì)量問(wèn)題，加工過(guò)程中產(chǎn)生的印記如圖2所示。

圖2 涂油熱鍍鋅板加工過(guò)程印記

基于目前涂油熱鍍鋅板材料應(yīng)用存在的相關(guān)困境，可從材料表面的工藝性能進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，通過(guò)自身的潤(rùn)滑替代表面涂油工藝，減少生產(chǎn)過(guò)程中因壓力加工工序及涂油引起的質(zhì)量異常問(wèn)題。

攀鋼集團(tuán)開(kāi)發(fā)的一種自潤(rùn)滑熱鍍鋅板，依靠改變熱鍍鋅層的化學(xué)成分比例來(lái)實(shí)現(xiàn)板材表面的潤(rùn)滑性能，根據(jù)實(shí)驗(yàn)及實(shí)際生產(chǎn)的效果反饋，在代替表面涂油工藝的應(yīng)用上有著明顯的優(yōu)勢(shì)，若應(yīng)用于涂油熱鍍鋅板零件的生產(chǎn)，將有利于解決因涂油工藝帶來(lái)的油斑、沾灰及粘性壓痕的質(zhì)量問(wèn)題。自潤(rùn)滑熱鍍鋅板表面情況如圖3所示。

圖3 自潤(rùn)滑熱鍍鋅板表面情況

如接線(xiàn)盒等零件在沖壓時(shí)需要噴油，后工序還需使用噴涂線(xiàn)除油，占用噴涂產(chǎn)能，如果采用自潤(rùn)滑熱鍍鋅板進(jìn)行替換，可減少后工序，零件可直接上線(xiàn)裝配，既可以提高生產(chǎn)效率，又能降低涂油帶來(lái)的質(zhì)量異常情況。

山東鋼鐵集團(tuán)相關(guān)研究人員提到了一種家電用微碳熱鍍鋅鋼板的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，其意義在于解決普通低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼由于屈服強(qiáng)度相對(duì)較高，在相對(duì)復(fù)雜零件生產(chǎn)時(shí)容易產(chǎn)生開(kāi)裂和回彈等問(wèn)題。微碳鋁鎮(zhèn)靜鋼是將低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的碳含量降為微碳，鋼中碳化物間距增大能有效提高其沖壓成形性能。微碳熱鍍鋅鋼板可應(yīng)用于復(fù)雜的大型外機(jī)底盤(pán)零件，這種材料的應(yīng)用可減少依賴(lài)油壓機(jī)的拉深工序，提高設(shè)備的兼容性，緩解設(shè)備加工瓶頸。

由于連續(xù)熱鍍鋅鋼板及鋼帶相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)微碳鋼成分和性能沒(méi)有規(guī)定，因此供需雙方要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)共同制定相關(guān)的技術(shù)協(xié)議。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

現(xiàn)狀分析

目前公司鈑金加工工藝的制定有專(zhuān)門(mén)的負(fù)責(zé)單位，由于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中還是會(huì)出現(xiàn)不少因加工工藝不合適導(dǎo)致的產(chǎn)品缺陷問(wèn)題，作為執(zhí)行單位，鈑金加工車(chē)間有相應(yīng)的義務(wù)對(duì)生產(chǎn)中存在的工藝問(wèn)題提出合理化建議，必要時(shí)可根據(jù)需要協(xié)調(diào)工藝部門(mén)制定工藝改善方案。

支架零件使用短邊包邊設(shè)計(jì)，如圖4所示，導(dǎo)致長(zhǎng)邊折彎時(shí)對(duì)包邊產(chǎn)生擠壓變形，需額外增加修整操作，影響了零件的質(zhì)量，降低了生產(chǎn)效率，通過(guò)設(shè)計(jì)更改，可采用長(zhǎng)邊包邊的方法，再將包邊順序調(diào)整為長(zhǎng)邊先加工即可避免擠壓變形。

圖4 折彎短邊包邊情況

設(shè)計(jì)改進(jìn)

根據(jù)金屬薄板零件的加工特征，一般鈑金加工可以分為模具沖壓加工、數(shù)控沖裁、折彎加工、鉚接加工、焊接加工等形式。

為提高鈑金零件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可在相應(yīng)位置適當(dāng)增加滾筋或者沖壓凸包，如圖5所示，薄板零件設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋，加工好的鈑金件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度甚至大于用雙倍厚度同種材料成形件的強(qiáng)度。如空調(diào)蓋板的凸包設(shè)計(jì)，材料厚度由原來(lái)的1.45mm減到0.75mm，相當(dāng)于節(jié)省了0.7mm厚度的同等面積材料，原材料成本大大降低，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力明顯得到提升。

圖5 薄板零件加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)

對(duì)于零件孔洞的設(shè)計(jì)，有時(shí)除了要滿(mǎn)足產(chǎn)品的使用需求外，還應(yīng)滿(mǎn)足外觀需求和加工便利需求。壓形加工時(shí)由于板材彎曲會(huì)導(dǎo)致孔洞變形,所以零件孔洞設(shè)置的位置應(yīng)避開(kāi)板材彎曲部位或者根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整工藝順序；后工序需噴涂加工的零件，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮在沖裁時(shí)加工出吊掛孔，便于噴涂時(shí)零件的懸掛上線(xiàn)，如圖6所示。

圖6 噴涂工藝壁掛零件

在鈑金件的折彎邊設(shè)計(jì)中，板料彎曲的最短邊會(huì)受到鈑金件彎曲模V形開(kāi)度和彎曲角的影響，鈑金件的對(duì)端彎曲極限應(yīng)該是其設(shè)計(jì)過(guò)程中重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，通常要求下模V形槽的開(kāi)口度與材料的厚度范圍相對(duì)應(yīng)，如折厚度為0.5～2.6mm厚的板料時(shí)，下模V形槽的開(kāi)口度一般為6倍的材料厚度，折厚度為3～8mm的板料時(shí)，下模V形槽的開(kāi)口度一般為材料厚度的8倍，由于不同種類(lèi)的材料會(huì)有一定差異，因此在一般工藝要求的基礎(chǔ)上，編程時(shí)還需要按照材料種類(lèi)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，保障零件最終質(zhì)量；設(shè)計(jì)部門(mén)還應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如圖7所示，數(shù)控折邊設(shè)備有可組合式上凸模配套雙V形槽下模，以此方式實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度范圍內(nèi)任意尺寸的折邊加工，但由于彎曲邊緣在靠近曲邊的其余部分時(shí)，彎曲模具會(huì)對(duì)其形成干涉，設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)對(duì)彎曲邊的間距限制問(wèn)題以及折邊順序問(wèn)題進(jìn)行具體分析。

圖7 數(shù)控折邊機(jī)上下模開(kāi)模狀態(tài)

常用加工設(shè)備

模具加工線(xiàn)體

目前模具件加工區(qū)使用的線(xiàn)體主要有機(jī)器人自動(dòng)線(xiàn)、機(jī)械連桿自動(dòng)線(xiàn)、三次元自動(dòng)線(xiàn)及人工操作線(xiàn)體，大多采用履帶式傳送，且已有機(jī)器人碼垛的應(yīng)用，對(duì)于后面規(guī)劃引進(jìn)的線(xiàn)體還應(yīng)用了廢料站、換模臺(tái)車(chē)、端拾器等配套設(shè)備，大大提高了沖壓線(xiàn)體的自動(dòng)化水平，如圖8所示的6×400t機(jī)器人沖壓線(xiàn)體以及1500t油壓機(jī)自動(dòng)線(xiàn)項(xiàng)目，其作用不盡相同，但都用于解決需求量的增長(zhǎng)及質(zhì)量的要求。

圖8 6×400t機(jī)器人沖壓線(xiàn)體

數(shù)控加工設(shè)備

商用空調(diào)零件往往存在小批量、大規(guī)格、形狀復(fù)雜、沒(méi)有專(zhuān)用模具等問(wèn)題，因此，用于商用區(qū)加工的設(shè)備以可編程數(shù)控加工設(shè)備為主，有數(shù)控沖床、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、激光切割機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)、電焊機(jī)等單機(jī)，以及由數(shù)控沖剪機(jī)、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、激光切割機(jī)、智能立體庫(kù)等組成智能加工中心，智能加工中心能夠?qū)崿F(xiàn)原材料到成品的全自動(dòng)化生產(chǎn)，大大提高了非標(biāo)零件的自動(dòng)化生產(chǎn)水平。鈑金零件數(shù)控加工中心如圖9所示。

圖9 鈑金零件數(shù)控加工中心

而對(duì)比于數(shù)控自動(dòng)化的機(jī)床，點(diǎn)焊、電焊、打磨等工序人員較為集中，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率不高，工作環(huán)境也較差，急需自動(dòng)化改進(jìn)方案。現(xiàn)研究通過(guò)協(xié)作機(jī)器人裝配打磨夾具，使用打磨機(jī)進(jìn)行后工序打磨，采用固定幾款零件進(jìn)行示教編程，裝配打磨機(jī)的小型工業(yè)機(jī)器人如圖10所示。

圖10 裝配打磨機(jī)的小型工業(yè)機(jī)器人

物流系統(tǒng)

對(duì)于物流管理，可利用MES制造執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)合WMS倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，指導(dǎo)零件在各設(shè)備的生產(chǎn)及流轉(zhuǎn)，并將各零件的位置信息實(shí)時(shí)傳送到AGV控制系統(tǒng)，由其調(diào)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)多臺(tái)AGV完成自動(dòng)化轉(zhuǎn)運(yùn)工作。智能化運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃如圖11所示。

圖11 智能化運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃

結(jié)束語(yǔ)

關(guān)于鈑金零件加工相關(guān)原材料的采購(gòu)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析、設(shè)備引進(jìn)、數(shù)控加工中心及智能物流系統(tǒng)的應(yīng)用，目的在于從根本上提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平，提高整個(gè)鈑金噴涂加工生產(chǎn)效率，改善員工的勞動(dòng)環(huán)境，從而提高整個(gè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。