2019年 07月 13日 星期六


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航空企业常见钣金零件类型及其适用模具分析

  实际生产中,各种钣金零件的质量要求不同,生产批量也不同。为了取得最大的技术-经济效益,有时就必须为满足某些方面的要求,而舍弃其他方面的要求。国际模协秘书长罗百辉表示,为提高产品的质量,必须采用高精度、结构复杂的模具,这就会提高模具成本并延长生产准备周期;而在需求量不大或对产品的质量要求不高时,就应该放弃对产品的高质量要求,尽量缩短生产周期、降低制模成本,这时就应该采用各种简单的经济模具结构形式。

  实际生产中,各种钣金零件的质量要求不同,生产批量也不同。为了取得最大的技术-经济效益,有时就必须为满足某些方面的要求,而舍弃其他方面的要求。国际模协秘书长罗百辉表示,为提高产品的质量,必须采用高精度、结构复杂的模具,这就会提高模具成本并延长生产准备周期;而在需求量不大或对产品的质量要求不高时,就应该放弃对产品的高质量要求,尽量缩短生产周期、降低制模成本,这时就应该采用各种简单的经济模具结构形式。(参阅航空企业高管:全球航空业今年可能不会显著回升)

  为实现模具的低成本制造,必须考虑3个方面的主要技术-经济效益指标:成本、周期、质量。3个指标必须从设计、制造和使用综合考虑。设计在满足使用要求的同时,也要满足制造的可靠性;制造必须满足设计要求,同时制约设计,指导使用;使用应该了解设计与制造,制定合理工艺方案,便于设计、制造。具体如下:

  (1)应用同步工程(SE)。冲压同步工程(SE)是在产品设计阶段,冲压工艺师先期介入产品工艺性分析,把错误和缺陷消除在设计阶段,缩短模具的开发周期。运用同步工程之后省去了一个过程环节,使工装制造在最短的时间内开始,为制造提供充足的时间。

  (2)制定合理的工艺方案。尽量采用特种工艺,如液压拉伸、橡皮囊拉伸等,能将多套模具缩减为一套模具;充分考虑生产批量的大小,小批量生产能能降低制模成本,缩短制模周期;可采用各种简易模具,如低熔点合金模具、组合冲模等,可获良好的技术-经济效益;还必须对各类零件进行详细比对、分析,最大限度实现左右合模或一模多件。

  (3)影响模具制造的因素较多,如模具精度、型面难易、表面粗糙度与装饰、型孔与型腔的数量、热处理要求等。模具设计时,对模具元件精度、表面粗糙度、热处理硬度等不能提过高要求,否则无谓增加成本。模具材料采用可回收、再利用的低熔点合金、聚氨酯橡胶等。对于冲裁模,在满足产品精度要求的情况下可加大冲裁间隙,降低成本。

  (4)在制造时,须采用先进的机械加工、电加工、化学腐蚀等代替或减少钳工加工工作量,以减少制模时对工人的技术水平要求。在以前的实际生产中常遇到有的模具,如液压型胎,模具较大,产品弯边面处为复杂变角度型面,而制造依据为样板,工人钳工量特别大,制模周期长,制模质量差。

  国际模协秘书长罗百辉认为,要实现模具的低成本制造必须采用最优化的模具结构、选用可回收利用或更有性价比的模具材料,并简化模具加工方法。

  飞机钣金零件品种繁多、形状各异,模具结构也有其多样性。同一种类型的钣金零件,可用多种不同的模具冲裁或成形。

  在实际生产中,各种钣金零件的质量要求是不同的,生产批量也是不同的。国际模协秘书长罗百辉认为,适用于大批量生产的工艺方案、模具结构和模具材料,在小批量生产时可能就不适用。不能简单说使用简单模具就落后,而使用复合、级进模具等复杂模具就先进,因为它们有不同的使用场合。使用场合合理,能降低生产成本,获得效益就是先进的方案、先进的模具。

  弯曲模比型胎、液压型胎、闸压模和落锤模的结构复杂,制模成本高,弯曲模适用于工件批量较大时;复合模、级进模较单工序模具冲孔模、落料模更能保证工件内外形位置精度,生产效率高,但制模成本高、制模周期长,适于工件批量较大时;切边模没有全面考虑近似形状零件的共性,较通用冲模套数多、效率低、制模成本高;翻边模模具结构复杂,制模成本高,适于工件批量较大时;拉弯模较其它型材成形模具结构复杂,制模成本高,适于工件批量较大时;而拉伸模尤其多工序拉伸模较液压拉伸模等制模成本高,试模工作量大,适于工件批量较大时。而其余模具如型胎、落锤模、滚模等,制模成本低,能满足航空企业钣金零件的试制或中小批量生产,属于经济模具范畴。

  对每一种有一定技术要求的钣金零件,可选用不同的工艺方案(如:不同的模具结构形式和不同的模具材料与制模方法)。方案不同,工件的成本则不一样。

  通常冲压件的材料费、工时费、设备折旧费和企业管理经营费用等,都随钣金零件产量的变化而变化。产量越大,则这几项费用是成正比的增加,故此类费用成为可变费用Cb。模具制造费用则不同,一旦模具加工完毕,其费用基本上就保持不变了(维修费、保管费等占比例较小,可列入可变费用Cb,也可忽略不计)。模具加工费用称为不变费用Ca。钣金件的制造成本C可表示为:

  要降低钣金件的制造成本,必须从降低Ca和Cb两方面考虑。显然降低不变成本和降低可变成本可以降低生产成本,从而增加企业的盈利,但这两种生产成本往往是互相矛盾的。生产中为降低钣金件的可变成本,即减少工时费、设备折旧费时,必然要采用生产效率高的复合模、连续模,甚至多工位级进模。但是这类模具的费用是较高的,即为了降低可变成本而不得不提高不变成本。同样为降低钣金件的不变成本,采用制造成本较低的简单模具时,又必然会降低生产效率,从而提高了可变成本。

  降低钣金件的不变成本或可变成本的2种措施,对企业的总盈利情况的影响是不同的,尤其与产品的批量关系很大。小批量生产时,降低钣金件的不变成本效果明显;而在大批量生产时,降低可变成本可以取得更佳的效果。

  总之,评价一种工艺方案的技术、经济效益是十分复杂的,它涉及工件的质量要求、批量大小、生产设备以及制模能力等多方面的因素。只有在熟悉各种常规冲压技术、冲压模具的基础上,再研究各种特殊的模具与技术,并结合本单位的实际生产能力,才能制定出合理的工艺方案,获得最佳技术-经济效益。