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激光钣金加工信息智能化是未来发展趋势

文章出处:未知 人气:发表时间:2018-06-28 15:27

钣金具有重量轻、强度高、导电(能够用于电磁屏蔽)、成本低、大规模量产性能好等特点,一直以来都是金属制造行业中重要的组成部分。目前在电子电器、通信、汽车工业、医疗器械等领域得到了广泛应用,例如在电脑机箱、手机、MP3中,钣金是必不可少的组成部分。随着钣金的应用越来越广泛,钣金件的设计变成了产品开发过程中很重要的一环,机械工程师必须熟练掌握钣金件的设计技巧,使得设计的 钣金既满足产品的功能和外观等要求,又能使得加工制造简单、成本低。 钣金加工是钣金技术人员需要掌握的关键技术,也是钣金制品成形的重要工序。它既包括传统的切割下料、冲裁加工、弯压成形等方法及工艺参数,又包括各种冷冲压模具结构及工艺参数、各种设备工作原理及操作方法,还包括新冲压技术及新工艺。   金属板材加工就叫钣金加工。具体譬如利用板材制作烟囱、铁桶、油箱油壶、通风管道、弯头大小头、天圆地方、漏斗形等,主要工序是剪切、折弯扣边、弯曲成型、焊接、铆接等,需要一定几何知识。钣金件就是薄板五金件,也就是可以通过冲压,弯曲,拉伸等手段来加工的零件,一个大体的定义就是在加工过程中厚度不变的零件. 相对应的是铸造件,锻压件,机械加工零件等。   钣金件的表面处理也是钣金加工过程非常重要的一环,因为它有防止零件生锈,美化产品的外观等作用。钣金件的表面前处理的作用主要是去油污,氧化皮,铁锈等,它为表面后处理作准备,而后处理主要是喷(烤)漆,喷塑以及镀防锈层等。   随着近年来我国经济的高速发展,我国钣金加工行业也蓬勃兴起,然而与国外先进的钣金加工模式相比,由于我国的钣金加工起步较晚因此还存在着一定的技术缺陷。 由于钣金生产制造涉及制造业的方方面面,可谓是面大量广,因此不同企业之间采取的钣金加工模式也各不相同,然而与国外高度自动化和信息化的钣金加工模式相比,我国的钣金加工模式和技术依然还很落后。   目前西方发达国家的钣金加工模式主要采取的是闭环控制的自动化生产,这种自动化生产技术更便于整条生产线运行的维护,而且极大的提高了整条生产线的安全可靠性,先进的信息管理技术更是加强了对钣金加工制造的管理。目前,美国包括亚洲的日本等众多发达国家在钣金加工过程中都采用的是这种模式。   近年来,我国五金生产制造行业蓬勃发展,钣金加工也借势得到了空前的发展机遇,2009年全国钣金加工业总产值已达到4200亿元。钣金行业是激光加工最重要的应用市场之一,蓬勃发展的巨大市场为激光加工(laser oem)机床在钣金行业的规模化应用提供了广阔空间。 · 激光加工技术的最大特点是无需模具便可加工,采用激光加工落料省去了大量模具的使用,使生产时间和产品成本缩短降低,更好的在市场中取的优势,非常有利于多种类小批量的产品生产,及之后的大批量的产品生产。   1、激光加工技术的特点及优点   激光本身属于高亮度、方向性准确、激光束单色性和平行性的相干光源,并且能量密度非常高。当聚焦的激光束可以在所照射的材料上产生高温。在上万度高温的作用下,无论材料多么坚硬都会瞬间熔化并蒸发,同时产生冲击波,使材料熔化去除。在激光材料加工过程中,本质上造成局部受热熔化形成汽化材料。   激光加工技术可以加工用传统方法难以实现的零件加工。比如对于箱体较大的钢件,需要加工许多不同大小的孔,这是传统的加工方法不能做到,而激光加工技术就能够实现这些要求,即使加工相同的零件,激光加工技术也具有准确性高和时间短的有点,这样产品就具有较强的市场竞争力。   激光加工在二维平面中具有较强的柔性,使用激光切割机时,工件不动切割机割头处于移动状态,不会造成加工死角,使加工材料的利用率相应提高,还可以省去设备的微连接,使得激光加工设备更加简洁。激光加工设备的计算机控制系统整体控制,不用单独控制零件、设置模具和设计加工路线,就可以进行相应的加工。所以激光加工技术的工艺工序准备时间可以大幅的降低。激光加工设备加工速度快,缩短了加工时间,提高了生产效率。   2、采用激光加工技术的钣金车间   钣金车间加工部件的加工步骤为:产品前期试验、产品加工试制和产品批量的生产。在产品加工试制步骤时,应及时与顾客沟通联系,得到相应加工的评价之后,再进行产品批量的生产。   钣金车间应与顾客及时沟通商量,确定的内容包括产品要求的技术目标,技术保密内容的合同,对产品专利、设计方案及图纸的管理,对相关技术的处理和产品交付的具体期限。并相应的制定合同,明确技术权限和各自权利。在加工的过程中要对顾客的技术内容进行保密,使其产品不会受到侵权损害。   当接到批量试制或生产的委托后,技术人员应按合同要求的标准进行加工。要保证钣金车间的技术人员的职业素质,应以快捷的工作作风完成工作,使顾客满意。 · 钣金车间的技术人员应熟悉激光加工设备的特点,了解激光加工设备的状态,做好设备保养,是设备在最佳状态下进行,在激光加工过程中应及时的进行目视检查,包括宏观观察和微观观察等,并对激光切割的截面形状进行观察,做好相应的信息记录。   在激光加工中心的激光发生器、激光切割区、计算机控制区、原材料的上料区、成品的下料区和材料转换装置工作区中,在原材料的上料区和成品的下料区需要安排技术人员操作,其他的工作区可采用计算机自动控制,实现自动化。   3、钣金车间的激光加工技术   3.1 激光切割技术的应用   激光切割采用CO2激光或YAC激光器,进行二维和三维的切割加工,具有切割精度高的特点。激光源功率大小不等,从5W到90kW均有系列的产品,钣金件的激光切割主要是采用100W~1500W的功率激光。当激光源的输出功率小于1500W时,激光源为单模振荡模式,可进行0.2mm宽度的切割,该以功率切割之后干净平整;当激光源的输出功率大于1500w时,激光源为多模振荡模式,可进行1mm宽度的切割,但该以功率切割之后会有少量的污物。对厚板切割时需采用辅助气体配合,辅助气体包括空气、氧气和氮气等,其中氮气可以在切割过程中防止切面的氧化,氧气适用于厚度较大板的高速切割情况。   激光切割可采用CAD或CAM技术,为加工工件模型和激光器提供加工信息和加工参数,可快速高精度的完成生产,实现自动化的切割。激光切割尤需重更换模具,可以实现生产准备周期缩短,生产成本降低的效果。   3.2 激光焊接技术   激光焊接可分为脉冲焊接和大功率的连续焊接。激光焊接能够使单焊缝得到激光源的大密度能量,高速度的焊接是焊缝的受热和变形影响较小,焊接的接头性能质量高,并且激光焊接的焊缝尺寸可以控制。在激光焊接时,当以同定的功率、速度和透镜配合时,激光透镜的焦平面与焊接材料的位置可以影响材料受热的效率,通常应采用焊接材料高于激光透镜的焦平面的方法。   钣金车间激光焊接可对厚度为0.1mm~10mm的铁、不锈钢和铝铜钛等合会材料的板材进行焊接,在对厚板的对焊和全位焊加工中,应采用熔化极气体保护电弧焊(MIG))和钨极惰性气体焊(TIG)的混合焊接方法,此时钣金车间的技术人员应和顾客单位中技术人员密切配合。 · 3.3 激光打孔技术   激光打孔技术是激光材料加工技术中最早实现实用化的激光技术。钣金车间中激光打孔一般采用的是脉冲激光,能量密度较高,时间较短,可以加工1μm的小孔,特别适用于加工具有一定角度和材料较薄的小孔,还适合加工强度硬度较高或较脆较软材料的零件上的深小孔和微小孔。   激光可实现燃气轮机的燃烧器部件打孔加工,打孔效果可实现三维方向,数量可达到上千个。可打孔的材料包括不锈钢、镍铬铁合金和哈斯特洛依(HASTELLOY)基合金。激光打孔技术不受材料的力学性能影响,实现自动化比较容易。   3.4 激光成形技术   钣金车间的激光成形技术包括激光冲击成形技术和激光弯曲成形技术等,可实现加工弯曲的板材、半球体和球体和异形截面的零件。还可以在复杂管件上加工出凸凹的造型。   激光冲击成形技术是采用激光源对钣金件的覆层照射,钣料覆层受热后产生塑性形变。激光弯曲成形技术是采用激光源对工件需要弯曲的部位进行照射,受热后急剧冷却,产生弯曲形变,激光弯曲成形技术特别使用于钣金零件弯曲成形的大批量生产。   4、结论   随着我国对外开放程度的提高,钣金加工行业势必会顺应国际市场的发展潮流,加工技术的转型势在必得。激光加工技术作为一种新工艺,是现代科学发展的产物,激光切割技术、激光焊接技术、激光打孔技术和激光成形技术越来越多地应用于钣金加工。同时,自动化生产模式已被西方发达国家所验证为科学可靠的加工模式,因此,钣金制造技术正朝着数字化、集成化和智能信息化的方向发展,体现为钣金加工设备由单机型向数控多机复合型转化,由多工序加工、人工辅助操作型向全过程一体化加工方式转化,由一般的过程自动化控制向网络化、智能化的自治管理的方向发展。

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