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钣金结构零件自定位工艺研究及应用


文章出处:    作者:    发布时间:2019-01-12    浏览次数:1

从钣金结构零件生产加工特点及行业发展现状看,多品种、小批量订单特点仍为现有钣金结构产品生产的主流,尤其焊接、装配自动化生产受到局限,仍需投入大量人力参与主要生产活动。在焊接、装配工序中,增值动作一般不超过10%,在数控工序可达55%以上,可见在焊接、装配工序存在较大的改善空间,特别在焊接工序零件间的组焊及装配工序组装存在较大的浪费。在钣金结构产品生产中,焊接、装配需要人工占比大,多为瓶颈工序,严重制约钣金企业的发展,影响产品成本及交付期。

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图1 对称的两个零件合成设计

如何解决人工用量大的瓶颈工序是所有钣金生产企业的关注点。依IE动作分析,将人员操作动作分解为识别、抓取、移动、放置、固定、加工、检查,现场浪费主要集中在零件识别、放置两个环节,这些浪费在现场进行改善一般通过物料线边管理、辅助工具及工装应用来实现。但从设计源头来解决,进行自定位工艺的研究应用,将防错法应用到设计过程中,体现出设计的人性化,焊接、装配效率可实现事半功倍的效果。在提升焊接工序、装配工序的加工效率、产品质量及降低人工成本方面,可从零件识别、放置两个方面进行钣金结构零件自定位工艺研究应用。

零件识别

零件对称性设计

1)将零件设计成自身对称的。从根本上解决零件自身不对称性造成的加工中需要增加识别过程,避免识别偏差造成的错误、返工。

2)将对称的两个零件设计成一个零件。零件A与零件B对称,在生产中操作人员需对零件进行识别区分,为减少过多的识别动作,将零件A与零件B合并设计为一个自身对称的零件C。如图1所示。

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图2 相似的两个零件合成设计

零件相似性设计

1)相似零件设计成一个零件。零件A与零件B相似,将此两个零件设计为零件C,同时满足零件A、B的使用性能,减少生产中对零件的识别,快速完成定位、加工。如图2所示。

2)不能合成的相似零件,夸大零件的不对称性。

放置

零件外形定位

通过钣金零件自身实体进行相互定位。如箱体类零件将箱体拆分为堵头内包式,相当于以被内包的拆分件外形进行箱体主体组焊定位。如图3所示。

凸点定位

1)凸点与孔配合。在板材上数控冲成形的凸点,定位零件上配套开孔,利用孔对照凸点进行零件定位,孔较凸点大0.1mm。如图4所示。

2)凸点与零件外形配合。在板材上数控冲成形的成形特征,利用凸点轮廓与零件外形相切,限制零件移动完成零件定位。如图5所示。

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图3 箱体拆分件组焊自定位

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图4 凸点与孔配合定位

特点:可实现零件组焊及装配的快速定位;凸点间距受数控模具影响,数控冲间距不能太近,避免数控模具冲压时压到已加工的相邻凸点;数控折弯时造成凸点特征破坏;凸点背面有凹陷,外观面有一定的局限性。

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图5 凸点与零件外形配合定位

标记定位

1)数控冲压印。如:十字压印、打点、一字压印。实现后工序零件外形以十字标记为基准的零件焊接定位(对精度要求不高);在打点位置完成螺柱植焊;装配零件参照压印标记进行位置确认。如图6所示。

2)激光打标。在激光工序根据需求完成表面标记,利于后工序的零件定位。因喷涂可掩盖标记,造成标记不明显,不适用喷涂处理后标识利用场景。

孔定位

通过配合的零件开孔对中定位,一般为在同一面加工两个圆孔,两零件孔同心定位。如图7所示。

特点:定位精确,因零件上需开孔对外观面影响较大。

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图6 十字压印定位

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图7 两零件开孔定位

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图8 工艺缺口定位焊接位置及长度

缺口定位

通过钣金零件加工出工艺缺口,实现加工中的定位,便于操作人员对放置加工位置的快速确认。如:为规范零件焊接位置及焊缝长度,在组焊零件上加工出焊缝工艺缺口,保证焊接的一致性,减少人员判定焊接位置的确认时间,提高焊接操作人员的生产效率。如图8所示。

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图9 配合零件设计工艺榫口

榫口定位

1)在相互配合的零件上设计榫口,利用榫口进行组合装卡、定位。如图9所示。

2)工艺榫口防错设计。非对称零件榫口设计成非对称的,对称零件榫口设计成对称的,防错法要在设计中充分应用,体现出设计的人性化。如图10所示。

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图10 工艺榫口防错设计

特点:减少组装螺钉,提升装配效率;定位精确;能辅助零件校正作用;减少夹紧操作动作;防错功能;减少检查操作。

结束语

自定位工艺设计理念在钣金加工的各工序引进应用,不仅保证了产品质量一致性和可靠性,降低工装投入成本,而且提高了生产效率、减少了人工投入成本。特别在操作人员投入较多的焊接、组装工序能有较大的受益,从设计源头降低产品成本是提升市场竞争力的根本途径。在设计过程中始终要坚持精益设计方法,从产品成本构成与影响度角度分析,虽然设计成本构成为5%,但对产品成本影响度可达70%,可见精益设计理念的重要性,自定位工艺设计即是精益设计的一种体现。



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