赵宗武,南庆季,刘绪哲
(1.山东省五金研究所,山东 济南 250002;2.济南普玛金属科技有限公司,山东 济南 250022;3.济南绿园供热有限公司,山东 济南 250022)
自改革开放以来,随着建筑、家电行业的飞速发展,薄板金属零件,如龙骨、装饰扣板,冰箱、冰柜壳体等的产量剧增,其传统的钣金加工(冲、剪、折)生产工艺,无论从技术上还是产能上,均已远远不能满足要求。与此同时,冷弯工艺的应用范围则越来越普及。
冷弯即辊式成形,其特点就是渐进连续成形,所以对原材料硬化敏感性小,可以实现折弯无法生产的复杂截面,截面一致性好;工艺设计很容易按各道次平均受力原则,滚轮平均受力,磨损均衡,所以冷弯成形设备也具有更长的使用寿命。而且其连续成形特点可使制件长度不受局限,而且长度精度可控,生产效率大大提高。
冲压技术包括在金属板材上实现冲孔、压印、弯曲、翻边、拉深等加工工艺,实践证明这些都可以利用自动化把它们集成到生产线中。
众所周知,早期传统的冷弯机组一般是将卷材/定尺板料直接进入冷弯成形机,制成各种截面形状,然后定尺锯切;宽幅板大多是定尺板料进入成形机。如需在型材上加工孔或复合其他工艺,一般均是线下进行。因而不仅生产效率低,工艺上局限性大,而且增加了设备占地面积,并不可避免地产生材料浪费、物流成本增加。
光、电、液控制技术的发展使精密冷弯件自动化生产变得简单。可以把冲孔、折弯、精密切断、长度方向的弯曲、焊接、铆接等加工技术复合到冷弯生产线上,一次完成各种复杂形状的型材。
这类型材主要是指薄板型材,如电柜壳体、家电柜体(冰箱、冰柜外壳)、防盗/防火门板、组合钢制家具、货架板(隔板、背板)等各种结构用面板。特点是板薄,厚度一般小于0.5mm~2mm,边部形状复杂。端部带有切角、安装孔等。
对于门(面)板、柜体等零件,甚至包括货架搁板、冷库板等较简单形状的型材,均需预切角、冲孔、切断,端部成形。生产线嵌入全自动控制技术,使得冲、冷弯、自动折边工艺完全一体化生产,是传统钣金加工最常见的零件。
3.1.1 柜体面板
柜体面板类零件示意图及实物照片如图1 所示。其冲裁、冷弯、折弯自动生产线示意图如图2 所示。
图1 部分面板类零件
图2 冲裁、冷弯、折弯自动生产线示意图
3.1.2 货架隔板与背板
隔板一次冲裁、冷弯、端部成形,轻型镀锌隔板可不焊接承力筋。如图3 所示。
图3 隔板类钣金件图
背板连续成型,端部卡口在线冲裁、在线切断折弯,一致性好,节省材料,安装极为方便。如图4 所示。
图4 背板工艺流程图
主要是抽屉轨,近年来高强度汽车座椅导轨应用辊压技术越来越多。如图5 所示。
图5 导轨类件
新型收尘板如ZT24 阳极板既是超长零件,也有不锈钢等特殊材质,长度达16m,直线度要求高。如图6 所示。
图6 超长型材示意图
正在急剧增长的地铁不锈钢型材也是其中一类,长度达近20m,品种有十几个规格。
像保险杠、防撞梁等,材料强度高,型面复杂,有的还要成形为弧形。包括立柱型材、建筑型钢材料强度也高达550~700MPa。这类产品一般均带有有规律的各种孔,孔位精度要求较高,工件上孔数多,有的还需要在线焊接。如图7 所示。
图7 高强度钣金件
强度高达1400MPa 的汽车保险杠冷弯成形后需要在线弯圆工艺,集成一次冲孔,生产线可配合数控技术,有效控制弯曲后孔位精度,已在生产中大量推广使用。防撞梁在线激光焊接工艺在国内也已成熟应用。
电暖气壳体型材,是为美国某公司设计的一条高效冷弯生产线,材质为彩涂板。一次完成冲孔、翻边、压凹,无需焊接;产量高,无覆膜生产,不划伤表面,可一次连续冲压/冷弯成形。如图8 所示。
图8 彩涂板一次成形钣金件
近年来,冷弯技术在防火门窗、光伏发电、汽车轻量化领域大量推广应用,包括过去传统钣金加工的钢制家具、商用厨具;小型配电柜、消防箱、仓储物流等行业发挥着越来越大的作用。不仅仅是生产效率的提高,而且对于高强度、表面覆涂材料,相对于传统的冲、折工艺,冷弯成形自动化生产线有着不可比拟的优势。
(1)冲切是钣金加工必不可少的环节,也是安全隐患处和重要的成本控制点。使其自动化、柔性化非常必要。
(2)冷弯成形机主要是使用独立牌坊结构的冷弯成形机,刚性好,工艺适应范围大。
(3)在线焊接多采用激光焊接工艺,变形小,焊接性能好。
(4)弯圆、打印等功能则要根据情况复合进入生产线。
(5)剪、折工艺和自动化控制技术的应用极大地带动了精密冷弯技术推广。计算机控制及数控技术的发展,使钣金生产能够完成从设计到现场产品管理无缝对接。实现了自动编程功能,操作者在现场只需给出零件号、加工数量,控制系统即可给生产线发出指令,自动调整各工位运行程序,达到不停机、无废料生产,更换品种柔性化,可适应多种规格、小批量的实际需求。