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客製化需求下的鈑金CNC加工技術升級之路

2025-03-24

商用電器大部分都是根據客戶需求量身訂製的產品。隨著市場經濟的發展和個人化需求的增加,商用家電客製化市場的競爭愈加激烈。商業產品的鈑金件加工一般涉及多道工序,包括各種CNC加工設備的應用,例如CNC折彎機、雷射切割機、數控剪板機、CNC沖床等。其中數控沖床加工技術對於縮短產品研發週期、提高鈑金加工能力起著至關重要的作用。但在生產特殊結構、複雜零件時,其加工成本高以及沖壓效率低下、無法應對大規模生產也給工廠的效率提升帶來了困擾。大多數的商業鈑金零件都是使用CNC加工設備生產。傳統製程流程勞動力密集、運輸頻繁、效率低下,不符合企業高效率發展的需求。為了解決這些問題,需要對鈑金數控加工技術的特點進行詳細的研究,分析生產過程中存在的問題,並提出相應的解決方案。為了進一步提高數控沖床在小批量、多品種訂單下的加工效率,在現有技術條件下,結合MES資訊管理系統的應用,商業鈑金加工實現全數控加工模式的升級。在應用過程中,製程軟體系統逐步智慧化,可自動進行雷射切割或數控模具加工製程的提示與選擇。這些技術的應用,大大提高了數控編程的可操作性,大大提高了原有技術手段的生產效率。在提高鈑金加工品質的情況下,還需分析其特性,完成加工製程的最佳化與改良,從而提高商業鈑金件整體加工效率。隨著消費市場對產品品質要求的提高,高消耗模具的定量生產缺陷越來越明顯。需要針對CNC加工的特點,對其加工製程進行研究、最佳化和改進,進而提高商業鈑金件整體加工效率。

sheet metal CNC process technology

鈑金CNC加工的技術特點

根據不同的工作方式,數控沖床可以利用系統程式外部共用通道來取得訂單加工程序並將其轉換為機器操作指令,從而對原料進行相應的數控沖孔加工。從製程技術角度來看,數控沖孔加工技術與傳統沖壓模具加工技術相比,具有高精度、高柔性的典型技術特點,可歸納為三點。

單沖加工工藝

此操作可利用沖孔加工製程完成,實現各種形狀孔的加工,如方孔、圓孔等不同類型的孔,可透過不同規格型號的小孔沖床來完成。

連續沖孔加工工藝

在加工大、小矩形框的過程中,利用刀模沖頭的連續重疊沖孔方式即可完成大矩形輪廓特徵的加工。從特徵輪廓和尺寸規格來看,該方法比單一沖孔加工具有很大的靈活性,可以加工更大的模孔或邊緣形狀,有利於適應不同類型零件的切換加工。

鈑金數控加工製程優化

隨著數控技術的不斷發展和資訊化製造執行系統的應用,數控程序資訊可以透過內部共享通道進行集中處理,有效提高程式的輸出效率。從鈑金數控加工領域整體來看,不僅是資訊化流程管理的創新應用,鈑金加工設備的效能、製程技術也不斷升級,產品結構設計更合理,程式設計軟體技術不斷迭代,產品品質進一步提升。

優化鈑金數控加工工藝

數控沖床加工作為商業鈑金成型最主要的加工方式之一,主要依靠模具的沖孔特性來與零件的結構特性相匹配,而數控模具加工最常用的方式就是沖孔加工。對於結構較為複雜的零件,傳統數控沖孔方式整體加工效率較低,且容易出現毛邊、翻邊等品質問題,使得產品品質無法滿足顧客要求。

目前鈑金CNC加工面臨的生產效率低下的問題與零件加工的製程路線複雜有著密切的關係。為了更好地滿足產業發展的實際需要,有必要對現有的製程路線進行最佳化。為了提高客戶訂單的交付效率,CNC編程通常需要將多個大小、形狀各異的零件小訂單排列在一塊原料板上進行加工。為了提高零件的分類效率,減少加工過程中零件脫落的問題,CNC編程可以採用修邊+微連接的工藝,利用修邊模具將單個零件分離,保證產品質量,利用微連接點,保證鈑金整體結構在沖孔和移動過程中更加穩定。微連接點的具體寬度需要根據材料厚度來決定,但整體寬度應保持在0.25-0.5mm。使用修邊模時應符合設備製程參數,可選用5mm或7mm的模具寬度,以滿足零件加工規格及品質要求。也可以先用剪切工藝對材料進行預切割,然後再用數控沖床切割內輪廓,以提高加工效率。

先進數控程式技術介紹

CNC程式的程式管理作為CNC加工設備運作的指令來源,是確保鈑金CNC加工高效性、合理性的基礎。需要從數據層面保證程序的適應性和準確性,維持生產過程的穩定性和質量,從而確保生產過程的順利進行和相關工作的有效開展。結合產品的設計特性、材質、品質要求,引進業界優秀軟體系統廠商開發的自動化程式設計軟體,逐步由手工編程向自動化程式設計過渡,不斷優化程式產生邏輯和運作參數,以離線自動程式設計技術帶動整體加工流程的自動化,進而提高鈑金CNC加工的生產效率。實現自動化數控編程是板料數控加工技術的優勢。與傳統手動編程相比,可有效提高程式的輸出品質和輸出效率,並可實現無人或少人參與的離線自動編程,減少了人為幹預的不確定性和一致性誤差。因此優化鈑金CNC加工技術,必須結合自身的發展現狀和資料庫訊息,開發出滿足產品多樣化需求的程式軟體系統,為CNC加工板塊的高品質建設奠定基礎。

採用零件套料加工方式

透過CAD軟體完成零件的展開操作後,就可以根據生產情況,將相同材質的零件排列在同一原料上進行加工。在此過程中,為了確保整體板料的加工穩定性以及後續各個零件的整理歸類,可以在每個零件的邊緣保留細小的連接點,以確保不同零件之間的有效連接,確保沖孔操作過程中板料的完整性。一般小連接點尺寸應控制在0.25-0.5mm以內。在不影響零件品質的前提下,盡量確保整體的均勻狀態,以確保設備的整體水準。

sheet metal

在對套料件進行CNC編程時,可以採用大號刀具來沖切邊緣,以減少沖孔次數,並採用通用的沖孔刀模,以減少換模次數。同時,為了優化零件排樣的加工路徑管理,減少原料的浪費,以下介紹一種組合排樣方法。採用此排版方法,沖孔效率可在原基礎上提高10%。 CNC編程時,多個零件的規則邊緣共用一條CAD輪廓線,然後採用模具切割的方法完成各零件的分離;另外,在對不規則零件進行排料過程中,及時調整零件的狀態和規格參數,考慮零件旋轉一定角度後的排料和沖孔加工路徑,減少廢料和備件,提高板材的面積利用率。在此佈局加工方法指導下,可實現模具的高效轉換,減少加工過程中模具切換的次數,確保整體的加工效率。

CNC鈑金加工程式排版時,應盡可能依照現有的常規板料尺寸進行排版,減少廢棄物的產生。可採用常用刀具路徑和旋轉部件對零件進行編程,並可採用嵌套編程來提高材料利用率。同時,對不可避免的邊角料要進行再利用,積極開發和尋找邊角料的新用途,如製作工裝、耗材、配件等,以科學的原材料利用方式,降低生產成本,減少材料浪費。

異型模具組合應用技術

目前,鈑金CNC加工技術領域的廠商已經開始注重模具的數控加工方法的研究,採用特殊結構的模具組合來提高加工效率,解決鈑金加工技術中存在的一些品質問題。其中最基本的是透過常規的刃口加工過程來完成一些基礎零件的加工,並透過熱處理、化學處理來提高刃口的硬度和使用次數。例如依零件統一的特點,開發相應結構的模具,確保零件沖壓後無毛邊或只存在品質標準範圍內的毛刺,減少後工序毛邊處理的成本。同時,在零件設計時可以適當地產生小圓角,以提高截面品質。

拆料是數控沖孔技術中常見的製程操作方法。從產品切換、模具更換次數來看,拆解過程可以說是由點到線的侵蝕過程,在各種輪廓加工上具有更高的柔性優勢。但在實際加工過程中,拆料沖孔會產生不同程度的毛刺,不僅影響產品的加工質量,還會損壞模具的精度,因為使用單副模具加工零件的頻率較高會加速模具的磨損和鈍化。為了解決這個問題,需要根據實際生產情況,設計開發專用數控模具,用於批量加工特徵結構。對於特殊、不規則的複雜結構零件,還可以透過綜合成本評估,採用雷射切割進行加工,將有效提高零件的品質和加工效率。

此外,生產中常見的特殊零件結構還包括翻邊孔、百葉窗、六角孔、長捲筋、凸包等各種成形特徵。基於這些結構特點,專門開發了一些特殊結構模具,以在確保現有品質和精度的同時提高加工效率。例如在有大型六角孔加工需求的散熱器零件生產中,可以採用一次成型的六角孔模具。翻邊孔模具可依具體尺寸一次加工成型。具體來說,專用模具的應用優勢主要為:提高設備的機械運轉效率,在同一機械運轉軌跡條件下,可同時實現多個方向、較長邊緣的加工;提高零件整體加工質量,一次成型過程可減少不必要的連接加工和往復運動,從而提高邊緣的整齊度;有效防止二次加工,在加工由多個零件組成的一組預定板時,能有效避免重複的邊線和連接,減少沖孔、切割的次數;縮短設備準備時間和模具更換次數。異形模具通常具有較高的靈活性,可以更換相應的沖頭,減少了切換所佔用的生產時間;可提高模具的使用壽命,透過增加沖床的有效機械運轉時間及沖頭的切換使用,可以減少模具的單位時間損耗,進而提高模具的使用壽命。