聽一位老外工程師談數控衝壓生產率的提高技巧

25年前，Tim Brady開始了他作為金屬製造應用工程師的職業歷程，幫助製造者以技術推動生產力和質量。今天，他已成為Amada公司的產品經理，專做數控衝壓機和模具技術。本文中，他將分享自己的行業經驗，以及一些技巧，以幫助製造商優化數控沖床的產量和質量。

關注工序和工具的選擇順序。

Brady說：「市場上的許多編程軟體產品都具有自動優化程序，」他說，「但不是每個車間都會用的。」有兩種基本的編程方法：第一，準備在一整片鈑金材料上衝出眾多零件時，先衝壓出一個單獨的零件。這使得通常不太方便進行的首片檢查，便捷了很多。

「第二種編程方法，可在整張鈑金件上衝出整個零部件的最優工具路線。」Brady說：最好的做法是製造商做首件檢驗時，使用這兩種編程方法切換到優化方案，以儘可能快、儘可能有效地從整張鈑金片上衝下零部件，從而最大限度減少所需工具的變動。

Brady表示：精度和尺寸公差是完全不同的衡量方法。

「為了優化數控衝壓工具機的精度，最後幾個衝壓點至關重要，」他說：「在整個鈑金件的衝壓中，將零部件與整個件分離時，應該在最長的零部件上打下最後幾個衝壓點。這會最大限度保證整個鈑金件的牢固度。在鈑金件的頂部向著夾具水平運行工具，有助於在衝壓過程中確保整個鈑金件的最佳剛度。」

縮短刀具路徑

大多數製造商都明白共線衝壓的潛在優勢——使用一種衝壓工具，可以同時做出一個零部件的右邊和另一零部件的左邊，這樣就提高了材料利用率，一個鈑金板卻可制出更多零件。

Brady還指出了共線衝壓的其他好處，並解釋了有些加工廠嘗試了這種方法卻失敗了所以害怕再次嘗試的原因。

「共線衝壓不僅可以提高材料利用率，還可以優化刀具路徑，」Brady說。「消除了零件之間原本寬為1/2英寸或更大尺寸的間隔，減少了工具路徑，還減少了每個零件需要的衝擊點數，所以增加了工具壽命。」

「什麼時候金屬製造商開始研究共線衝壓的呢？」我問Brady。他回答說：「這要追溯到我之前對流程的研究。鈑金板材剛度不夠，是採用共線衝壓的金屬製造商普遍要面對的問題。因此，需要制定方案，在機器作業的最後部分執行行程最長的衝擊，而且始終朝著夾具的方向行進。」

「此外，當採用共線衝壓小型零件（比如6 x 6英寸或更小尺寸）時，可以把它們嵌套在大型的鈑金件里，做成微型嵌套，衝壓完成後，取出零部件後，留下剩餘鈑金層板，」Brady說：「這將使鈑金件很牢固，優化零部件質量。」

利用特殊的工具

零部件正變得越來越複雜。許多產品設計師的創意經常令編程員完全摸不著頭腦，只能絞盡腦汁尋找最合適的方法來執行、生產出那些似乎就是工程師想要設計的零部件。設計師們比較青睞很難編程的零部件輪廓，因為它既可以減輕重量，又不需要在下游工序再次組裝，零部件本身也很獨特。但對生產操作而言，就很麻煩了，有可能使沖床的衝壓操作陷入癱瘓。

當零部件的輪廓更複雜時，要跟上這種複雜程度，需要使用特殊設計的衝壓工具。要衝壓比較複雜、多面的工具，不能只簡單地編程一個工具，要用一組工具才行。「雖然需要投資購買一個特殊、定製化的工具，但很快就會有回報，」Brady說。

「要同時衝壓兩個以上的產品設計，可以專門設計一款特殊的沖孔工具——它的下半部分可以沖一種產品，上半部可沖另一種產品，只需將工具架設到自動導引站上即可。」

這類工具設計會大放異彩，Brady特彆強調了拐角的圓角操作：「在衝壓不同半徑的多個零部件時，與其採用許多具有不同圓角半徑的工具，何不設計一款每個角都能做出不同半徑的工具？ 」

現成的特殊工具

近幾年推廣的新模具概念，比如精細輪廓工具以及用於去毛刺和攻絲工具，旨在減少甚至完全省去二次操作。

精細輪廓工具可實現800衝程/分鐘，這是標準輪廓工具無法實現的，因為它不能滿足材料厚度的要求。精細輪廓工具能產生接近雷射切割的品質。製造商使用這些功能，就能提高自己承擔樣機的工作能力。

Brady表示：還有一個市面上已有的專用工具：蝴蝶結工具，不能消除二次操作，卻能幫助製造商避免使用危險的電線接頭。電線接頭的作用是把衝壓零部件連接到鈑金件上，直到操作員把它們取下來。

「這些電線接頭有助於在microtab處做圓角，」Brady說：「然而，當零部件被震出鈑金板時，那些電線還會附著在零部件上，會危及操作員的安全。所以最好選擇使用蝴蝶結工具，它可以在零部件邊緣圓角上做出鑽石形狀（通常1/4英寸寬，3/8或1/2英寸長）。所以，當從鈑金件上晃下制好的零部件時，鑽石板較易脫落，不會留下裂片。」

但在使用蝴蝶結工具時可能出現一個問題：其鑽石形狀，可能粘附在零件上（雖然不會粘附在鈑金件上），需要操作員手動取下。為避免這個麻煩，製造商可選擇一種平行四邊形工具，就可以使零部件從鈑金件上完整剝落。

「使用平行四邊形工具要求的編程方法，比用蝴蝶結工具複雜得多，」Brady說：「但經驗豐富的製造商可以很快學會該怎麼做。 」

向振動器說再見吧

當然，許多鈑金製造商將完全消除振動器零部件作為他們的生產目標。而自動化就是一種實現方法。Brady說：從衝壓台上自動移走零部件、將切削完小零件後的廢料移走，正變得越來越普遍。這樣可以增加鈑金件的裝載系統。

「在零部件衝壓完成後，自動零件卸載器可以把它們從鈑金板上卸下來，避免了使用微型連接頭的麻煩。然後自動卸載器會將這些零部件堆到托盤上。雖然還需要5~7秒的時間來移走每個零部件，但省去了將零部件搖下、分揀等後處理的時間，足以實現自動化投資回報。

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