隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定增長(zhǎng)，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(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，崗位技術(shù)人員的流動(dòng)以及個(gè)人專(zhuān)業(yè)技能對(duì)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(zhǎng)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(rùn)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(shì)。
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(zhuān)業(yè)化、自動(dòng)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(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)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(chē)間：與此相比，我國(guó)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(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)、按時(shí)供貨。各項(xiàng)企業(yè)指標(biāo)水平相差較遠(yuǎn)，有待提高。
值得一提的是，日本“匠心”精神令人震撼，其“工匠”們?cè)谄髽I(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(jìn)制造技術(shù)和人類(lèi)傳統(tǒng)聰明才智的完美結(jié)合。中國(guó)企業(yè)要完善自己的制造技術(shù)和工藝設(shè)備，既需要時(shí)間的沉淀，又離不開(kāi)工匠精神的修為。
中美之較：自動(dòng)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?，自?dòng)化、信息化水平“差之?dāng)?shù)里”，其全自動(dòng)數(shù)控沖床車(chē)間的材料庫(kù)如圖2所示。當(dāng)程序輸入后，設(shè)備會(huì)通過(guò)掃碼自動(dòng)到材料庫(kù)調(diào)用相對(duì)應(yīng)的材料進(jìn)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(shí)現(xiàn)無(wú)人化操作。
首先，美國(guó)企業(yè)采用的是閉環(huán)控制自動(dòng)化生產(chǎn)。企業(yè)都有其工裝模具維護(hù)車(chē)間，模具上安裝或內(nèi)嵌有各種傳感器。這些傳感器無(wú)形中就是一道安全的保護(hù)屏障。
其次，美國(guó)其壓力機(jī)上都安裝有安全光柵，當(dāng)工人距離壓力機(jī)過(guò)近時(shí)，壓力機(jī)會(huì)自動(dòng)停機(jī)，自動(dòng)切斷“危險(xiǎn)源”。
同時(shí)，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(kù)時(shí)通過(guò)掃描，原材料的各種信息都會(huì)自動(dòng)進(jìn)入生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，伴隨著原材料進(jìn)入加工過(guò)程，各個(gè)加工環(huán)節(jié)的電腦主機(jī)會(huì)自動(dòng)將加工信息輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)，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(guó)鈑金行業(yè)廠家百家齊放、百家爭(zhēng)鳴。伴隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)放緩的影響，鈑金制作行業(yè)整體遭遇“價(jià)格戰(zhàn)滑鐵盧”，設(shè)備、管理、市場(chǎng)均在不同程度地“淪陷”，導(dǎo)致價(jià)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(duì)先進(jìn)加工設(shè)備、檢驗(yàn)設(shè)備投入明顯不足。因此與國(guó)際先進(jìn)企業(yè)的差距變得越來(lái)越大，短時(shí)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(dá)、量化、提取等難度以及存在形式不規(guī)范、信息孤島諸多問(wèn)題，不利于管理層快速做出應(yīng)對(duì)。
市場(chǎng)方面：大部分工廠鈑金加工僅僅以產(chǎn)品交貨為目的，沒(méi)有形成良好的口碑以及維護(hù)自己品牌的意識(shí)、針對(duì)主要領(lǐng)域進(jìn)行深度挖掘和積累，并制造出自己的產(chǎn)品，直接面對(duì)市場(chǎng)。需要改變運(yùn)營(yíng)思維，以打通設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、批量化乃至個(gè)性化生產(chǎn)。
在當(dāng)前形勢(shì)下，很多企業(yè)也許都想到了改革，增加先進(jìn)設(shè)備投資、擴(kuò)大優(yōu)秀人才引進(jìn)，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(diǎn)會(huì)阻擋其向更高水平發(fā)展，嚴(yán)重的情況直接導(dǎo)致企業(yè)改革失敗，所有投入血本無(wú)歸。為此，愿意與正在準(zhǔn)備發(fā)展鈑金自動(dòng)化加工的同行們一起探討改革路上的焊接自動(dòng)化問(wèn)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(jī)器人代替成為趨勢(shì)。要把焊接機(jī)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(gè)方面工作。
焊接零部件結(jié)構(gòu)尺寸公差的一致性
智能機(jī)器人沒(méi)有實(shí)時(shí)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(zhǎng)度、焊縫高度、焊縫間距等參數(shù)，機(jī)器人就會(huì)依據(jù)輸入的程序進(jìn)行重復(fù)加工。當(dāng)出現(xiàn)零件尺寸偏差明顯超出其公差范圍時(shí)，在焊接過(guò)程中，就會(huì)出現(xiàn)以下一些情況：焊接電極與焊縫距離變大時(shí)，因距離過(guò)大會(huì)無(wú)法起弧；焊接電極與焊縫距離變小時(shí)，電極頭部會(huì)觸碰到零件而報(bào)警。這樣機(jī)器就不能順利地工作，重復(fù)修改程序會(huì)浪費(fèi)掉更多的時(shí)間。
因此在焊接零部件的前工段加工時(shí)必須加強(qiáng)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(dāng)出現(xiàn)其他異常時(shí)要調(diào)整加工工藝來(lái)確保尺寸的穩(wěn)定性。
設(shè)計(jì)合理的焊接工裝夾具
機(jī)器人與員工相比的優(yōu)點(diǎn)在于：?jiǎn)T工的工作質(zhì)量會(huì)受疲勞、情緒、專(zhuān)注度等影響，機(jī)器人只會(huì)按擬定的程序自始至終地執(zhí)行。因此盡可能滿(mǎn)足機(jī)器人最大程度地處于有效工作狀態(tài)，充分利用好工作時(shí)間來(lái)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(shí)，沒(méi)有任何工裝夾具，采取手捏緊直接焊接。上班剛開(kāi)始工作時(shí)精力充沛，還能基本滿(mǎn)足要求，但時(shí)間一長(zhǎng)受疲勞影響慢慢地?cái)_亂視線(xiàn)，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(jì)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?xún)?nèi)。采取人工焊接時(shí)，此工裝還能基本滿(mǎn)足其要求；當(dāng)采取焊接機(jī)器人利用此工裝進(jìn)行工作時(shí)，此工裝就會(huì)顯現(xiàn)出焊接效率明顯不高的缺陷：人工裝夾與機(jī)器人焊接未能同步進(jìn)行，機(jī)器人在焊接時(shí)，裝夾工人在旁邊無(wú)事等待；工人裝夾零件時(shí)，機(jī)器人又處于停止工作狀態(tài)。
根據(jù)上述情況，對(duì)單個(gè)焊接組件的裝夾、拆換及機(jī)器人焊接工時(shí)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再重新設(shè)計(jì)兩套一次性裝夾多個(gè)焊接組件的夾具（圖4），讓焊接的時(shí)間與輔助工裝夾、取件的時(shí)間進(jìn)行平衡，這樣就成倍地提升了焊接機(jī)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(shí)間、焊接速度等參數(shù)，是為了滿(mǎn)足符合產(chǎn)品技術(shù)要求的焊縫焊接質(zhì)量；通過(guò)調(diào)整焊接順序、優(yōu)化行走跡徑來(lái)提升設(shè)備的有效工作時(shí)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(yǔ)
鈑金焊接加工正在往自動(dòng)化、智能化的趨勢(shì)發(fā)展，再先進(jìn)的設(shè)施、設(shè)備也都會(huì)或多或少存在某方面的局限性。因此在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中制定檢查流程，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，進(jìn)行監(jiān)督，并嚴(yán)格執(zhí)行顯得十分重要。只有在加工的每一步細(xì)節(jié)上嚴(yán)格把關(guān)，生產(chǎn)才會(huì)順暢。產(chǎn)品做到精益求精，才能贏得業(yè)內(nèi)極好的口碑。
——節(jié)選自《鈑金與制作》2018年第8期