如果詢問10位折彎機操作人員他們會如何彎曲一個特定的零件,你很可能得到10個不同的答案。但是他們所有人都會對那些給他們帶來相當麻煩的零件達成一致,比如那些帶有不同的(有時還是無理的)需要更換模具實現圓角半徑的零件,或者用現有模具無法實現圓角半徑的那些零件。
為了得到高效率、高質量及最低成本的零件,設計者應當從製造的開始就予以考慮。這裡有那些看起來會是什麼樣子的零件例證。每一件都以某些方式提高了彎曲和整個製造的效率,並依靠了某些創造性的思維。
包起邊來
如圖1所示的用於建工設備的大型零件起初是由兩個工件所組合而成,一個U型斷面件與第二個焊接在底部的扁平件。在工人將焊縫金屬焊著在零件的40in長的跨度上之後,這個組合件實際上就因變形而變得扭曲。公司想要降低成本,由此引致的單件設計在此被圖示出來。兩個大的包邊提供了堅固性,因而去除了焊接。
工人們首先彎曲與端件對準的175°接榫,使其能夠鎖在包邊之內,圖1中的上包邊。然後彎曲兩個90°形成U形狀,預彎曲並進行底包邊,最後是附加材料鎖在最後包邊之內的頂包邊。
包邊的次序產生最大的挑戰,最後的頂包邊將材料包入「三明治」的中間。工人們實際上需要在預彎曲頂包邊之前封閉低包邊;如果兩個包邊在封閉之前就被預彎曲,那麼金屬材料就會與模具碰撞,並且最後面的端件就不會鎖在那個頂包邊之內。
圖1 包邊彎曲
水槽中
這個12加侖水槽的橫斷面是一個遊泳池的溢流溝道。公司為了設計的自由度,用彎曲板材將它制出。如果設計者改變水槽的形狀以便適應遊泳池,廠家就只要改變折彎機的程序,以及在需要的時候改變模具設置。
由於量具粗厚,廠家使用小圓角半徑V形去達到那些死角。他們還協助中部的凸點成形(bump-form):模具愈小,他們能夠做出的凸點就愈多,而且形成的圓角就愈平滑。此外,右邊的高凸緣需要一個長的鵝頸模具以便能夠達到凸緣的底部並使圓角得以凸點成形。
對於這個零件,操作人員從左側開始,其次是90°,最後是右側和90°彎。操作人員翻轉零件,按順序進行正向和反向彎曲。(如果 進行兩次正向彎曲,則零件就會撞到機器上。)在此之後就是凸點成形,從每個半圓的中心點開始向一個方向移動,再回到中心點轉向另一個方向進行凸點成形,從而避免零件碰撞。
成型好了後,這個水池從一側到另一側僅約12in。但是如果更大的零件情況會怎樣呢?面對如此多的翻轉,操作人員過度勞累甚至受傷就會真的成為可能。在這種情況下,作業就可以自動化進行(一臺機械手不會在乎要翻轉零件多少次)。
或者公司可以投資專用模具。一種分步設置可以由一套凹模在上而凸模在下顛倒安裝的專用模具,與一套常規凸模與凹模相配套。 這些模具具有專用的加緊板形;比如凹模擁有安全柄腳,因此可以插入頂梁上。這就允許操作人員不必翻轉零件就進行正向和反向彎曲。與常規模具設置相比,這是有些昂貴的另類之選,但是在正確的場合它可以節省時間、金錢,並減少許多麻煩。
圖2 水槽輪廓
防護切口
在彎曲線上的小型縫隙切口,防止彎曲期間附近細節發生變形,這在氣動彎曲會成為更大的議題,因為涉及更大的圓角半徑。對於這個零件,六邊形孔非常接近彎曲線。
隨著凸模的下行,模具圓角便與孔洞的邊緣相接觸,並且在正常環境下會導致孔洞邊緣在壓力下鼓脹。但是在這裡,防護切口吸收壓力並消除變形。還有,因為微型接頭,操作人員能夠一次衝擊完成八個或者更多的零件。
圖3 防護切口
接頭與插槽:鎖緊
這個用0.312in厚鋼板製成的8in寬、4in高(成形)零件被用在一條自卸卡車裝配線上,以便支撐一個液壓缸。液壓缸的銷子穿過頂部和底部凸緣上的兩個孔,因此對中十分關鍵。
起初的零件是焊接在一起的,直徑3/4in的孔是焊接之後加工出來的;由於加緊方面的問題,公司不能夠先加工鑽孔。在新設計中,接頭與插槽系統給零件帶來了橫向穩定,而精確雷射切割(當然在彎曲之前)替代了機械加工。短凸緣上的正向與反向90°彎曲首先進行,隨後才是頂部凸緣的90°彎曲。最後,底部凸緣被向上彎曲,並且接頭被鎖定到位。
還要注意底部凸緣彎曲線起始之處的頂部凸緣是如何終結的。這給了凸模為最後的彎曲達到下面凸緣的路徑。
圖4 接頭與插槽
兩個(或者四個)要好於一個
這些零件表明好的彎曲設計的兩條原則。首先,微型接頭片將四個零件固定在一起會將效率提高一倍。將四個零件固定在一起,操作人員可以進行四次90°彎曲而不是八次。為了避免模具碰撞,操作人員會把每一側的更短的部分合在一起,然後轉動零件並進行餘下的兩次縱向彎曲。合在一起的零件在組裝之前才被分開。
其次,這些也顯示了提供給操作人員精確測量便利的重要性,在本案例中就是正方形端面。如果那些正方形端面變成圓形端面或者尖銳的端點,情況會如何呢?一個帶有圓形端面的單獨零件是難以被精確測量的,而幸虧有了微型接頭片固定,操作人員可以將那兩個平行的圓形端面抵在後擋規上滑動,並仍然實現精確的彎曲。
圖5 兩個要好於一個
文章來源於《鈑金與製作》2010年第10期