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摘要：本文通过实例分析，简单阐述了如何用多头数控模具在一块钣金上加工形状大小不同的孔。减少冲形状大小不同的孔的工序和物料的周转，以此提高生产车间的生产效率。
关键词：工序组合；一模多工序；生产效率；发展前景
对于一些使用钣金件数量较多的产品，钣金模具的开制成本和冲压生产的费用在产品中占据了很大一部分，对成品机的成本有很大的影响。因此企业在开发此类新产品时，就必须在保证产品质量和模具寿命的前提下，采用先进的工艺、技术和结构、提高模具的复合程度，使模具结构简单、紧凑、减少工序数、减少模具数量，提高生产效率，尽量降低冲压加工成本，下面实例分析一些减少模具成本的案例。
一、产品的结构特点
如图1所示，产品为某系列风幕机面盖板零件，材料为冷轧板Q235A厚0.8mm。下面分析该面盖板的孔型，据图所示有四种类型的孔，分别为：方形孔，圆孔，腰形孔，异形孔。面盖板零件结构比较长，有几款不同长度，但该系列的面盖板宽度都是一样的。每款面盖板都有这四种类型的孔，面盖板在宽度方向上，孔的位置到边的距离相同，在长度方向上，孔有增多和位置的变化。（图1）
图1
通过分析零件结构特点及生产批量情况，冲孔部分考虑采用以下三种加工方式：
方案一、这时我们采用数控冲床加工面盖板，可以一次冲压完成所有孔型的加工，工艺路线为：剪床剪→数控冲→数控折弯。优点是只要在数控冲床上加工一道工序就可以完成冲压加工；缺点是大批量生产时数控冲床一次冲一个孔需要花费很多的冲压时间，生产效率低。如果是客户订单少和样机做样的时候可以考虑，对于有一定量的订单我们就要采取其他办法了。
方案二、我们还可以采用普通冲床人工冲和数控冲床相结合，这时就需要两台冲床配两套模具加工，最后面盖板还得上数控冲床补孔。工艺路线为：剪床剪→普通冲床1冲→普通冲床2冲→数控冲→数控折弯。优点是冲腰型孔和异形孔的生产效率提高了。缺点是一道工序分解成三道工序，员工加工面盖板时来来回回的多拿好几次物料，这样多次的搬运半成品，大大降低了产品的生产效率。而且该方案使用了两台冲床和一台数控冲床，占用了更多的设备资源。
方案三、我们可以运用工序组合把普通冲床上的几套模具的凸凹模全部镶在一套模具上，冲压时我们利用气缸将我们想要加工的冲头推下来加工产品。工艺路线为：剪床剪→多头数控模具冲→数控折弯。优点是只要在多头数控模具上加工一道工序就可以完成所有孔型的加工，生产效率提高了，较数控冲床生产效率提高70%以上，较普通冲床省去了不少的搬运物料的时间，生产效率提高30%以上。而且模芯还可以互换，这样还增加我们加工产品的多样性；缺点是需要购买多头数控模具和控制设备，前期投入费用比较多。对于大批量的产品可以考虑使用该方案。
二、多头数控模具
图2
多头数控模具类似我们常用的数控冲床设备。数控冲床使用转台来进行更换模具，多头数控模具利用数控设备控制气缸导板上的气缸来进行更换模具。当需要该模具时，数控设备控制气缸先将工作完成后的模具退回退料板内，再将需要工作的模具推出退料板外，然后进行我们所需的加工。所以说多头数控模具实际上是一模多工序，只是每次冲压时只有一个冲头在进行冲压，其他冲头都在退料板内，没起冲压作用。但模具可以通过气缸更换，完成一模多工序的功能。（图2）
1）气缸固定在气缸导板1上。气缸可以将冲头退回退料板内，也可以将冲头推出退料板外。2）各类型的镶件和相应的冲针配套。正常工作时只有一套镶件和冲针在使用。3）腰型孔镶件和冲针镶件可以简易更换，可以换其他类型孔的镶件和冲针镶件，保证加工产品的多样性。
由以上模具可以看出，多头数控模具通过气缸换冲头，只需一道工序就可以完成多种孔型的加工。针对多网孔的钣金件，模具可以做大镶件快速的加工产品，较数控冲优势比较大。较普通冲床和数控冲相结合方案，减少了工序间的周转周期及冲压设备使用数量。虽然前期投入比较大，但后期加工产品的优势十分明显，而且模具的模芯镶件可以互换，这可以应对客户要求不同的孔型。保证我们产品的多样性和生产效率的高效性。
三、多头数控模具的发展前景
（一）钣金加工自动化的应用
使用多头数控模具自动化加工多网孔类钣金件，用到的系统软件是CNC软件来控制冲床的工作，这套软件由于操作简单、准确度高，被钣金行业广泛应用。这套软件不同于以往那些软件，这套软件是一个个小软件来综合起来工作的，在其中一个软件发生故障后，其他软件还能保证其他功能的正常工作，在使用中，该软件还能升级更新等。在该软件中，最常用的术语也就几十条，对于那些钣金加工企业中的新手，操作起来只需经过简单的操作，因此这款软件对于那些文化程度低的员工来说意义重大。
（二）专用的模芯镶件
在钣金的自动化加工中，除了最重要的冲床和多头数控模具，专用的模芯镶件也是不可缺少的。在模芯镶件安装上，人工安装只要第一步的基础安装，之后全是气缸自动化的控制，大大的节省了人力，在很大程度上提高了工作效率。这部分在钣金加工的自动化发展中是一个很有发展潜力的一方面，在以后会有很大发展的空间。
（三）智能维护系统
数控连续冲床智能保障系统设计通过对机械运动部件的振动信号、电流信号以及速度信号进行监测，作为冲床部件的状态数据，并对状态数据进行处理，提供反映冲床部件状态的特征值，采用神经网络拟合信号特征值与部件状态的复杂映射关系，建立符合部件实状态的数学模型，实现对数控冲床关键部件的故障预测，依据故障预测结果和加工企业的传统维修计划制定主动维护方案。
数控连续冲床关键部位（如滚珠丝杆、导轨、主轴等）的振动信号、电流信号、温度信号和速度信号均存在干扰，为了准确反映机床部件的状态，首先应对信号进行滤波处理，根据机床关键部件的信号特点，采用带通滤波对信号进行预处理，剔除干扰。
四、结束语
钣金加工工艺与现代生产存在着密不可分的关系，在钣金工艺快速发展的今天，我们应该对其加工工艺和改进措施进行了解和创新，使得钣金工艺有更好的发展。通过上述多头数控模具的解释和分析，为今后钣金加工工艺提供了借鉴目标。在满足产品生产的情况下，让设计加工出的钣金构件达到更好的水平，更高的生产效率。这是机械行业所希望和需要前进的方向。今天钣金加工工艺的进步，标志着国家机械制造行业前进的方向，在发展中不断改进自身，让钣金加工工艺在发展中更好地完善自己，这是前进中的动力。
参考文献
[1]冲模设计手册编写组《冲模设计手册》机械工业出版社.
[2]武晓红.优化冲模设计降低模具成本 模具制造2004.(2).
[3]齐俊河.中国冲压和钣金加工企业未来展望[A]//第四届中国国际金属成形会议暨首届金属钣金及制作委员会年会论文集.[C].2008.
论文作者:王力
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/18
标签：数控论文; 冲床论文; 模具论文; 多头论文; 工序论文; 加工论文; 钣金论文; 《基层建设》2018年第2期论文;