FAB

聚

焦

行

业

前

沿

Fabricating

引

领

行

业

发

主办：中国锻压协会

双月刊

展

3

总第 14 期

人物·李平 成都钣金行业协会会长

■ 专题报道

带料库的数控转塔冲床 如何解决数控转塔冲床 加工板料时的带料问题 TruPunch 3000：无残料 加工工艺冲床 ■ 技术前沿

辊弯成形与冷弯型钢 ■ 精密制造

激光切割机的特殊工艺 分析

反馈服务编码 8021

Fabricating

试刊

主管单位 主办单位 编辑出版

中国机械工业联合会 中国锻压协会 《锻造与冲压》杂志社有限公司 《钣金与制作》编辑部

编 委 会 名誉主任

何光远

李社钊

缪文民

编委会主任

王仲仁

周贤宾

齐俊河

编委会委员

王 睿 吉晓林 刘家旭 宋拥政 郎利辉 赵升吨 唐其生 顾永麟 潘殿生 陈 燚 徐以光 李 平

张

金

张士宏 袁永刚 阎生元

责 编 发行主管 美术编辑

王晓燕 xywang@Chinaforge.org.cn 郇淑萍 fab@Chinaforge.org.cn 宋仲平 magazine@Chinaforge.com.cn 郇淑萍 宋仲平（兼） 曹华文

地 邮 电 传 网

址 编 话 真 址

北京紫竹院路甲32号 100048 010-68465045 68465025 010-68465044 68418034 www.Metalforming.com.cn

承印单位

北京博海升彩色印刷有限公司

主 编 副 主 编

Published Monthly by Editorial Office,Fabricating Confederation of Chinese Metalforming Industry Jia 32 Zizhuyuan Lu,100048 Beijing,P.R.China Tel:010-68465045 68465025 Fax:010-68465044 68418034 http://www.Metalforming.com.cn E-mail:fab@Chinaforge.org.cn magazine@Chinaforge.com.cn

中 国 锻 压 协 会

Confederation of Chinese Metalforming Industry

版权声明：凡投稿本刊或允许本刊登载的作品，均视为已授权上载于WWW.Metalforming.com.cn 及本刊授权合作的媒体使用。本刊支付的稿酬已包括授权费用。

反馈服务编码 8007

CONTENTS 2011年6月·第3期

关注

7

总第14期

目录

Focus

选择开放就选择了未来 Open and Success

专题报道

Features

12

带料库的数控转塔冲床

18

如何解决数控转塔冲床加工板料时的 带料问题

CNC Turret Punching Press with Storage System

P12 P18

Punch Spur-stick on CNC Turret Punching Press

23

TruPunch 3000：无残料加工工艺冲床

25

数控转塔冲床典型零件的加工

27

钣金行业的粉末喷涂

TruPunch 3000: Punch Press without Reject Parts

Typical Products Made on Turret Punch Press

Powder Blast Painting in Fabricating

P36 冷弯型钢是一种经济断面型钢，在建筑、交通、机 械、家电等行业已得到了广泛应用。生产冷弯型钢

人物

30

People

李平：目前需要理性发展

Li Ping: Developing on Control

的方法有：在压床上冲压、拉拔机上拉制及用辊式 弯曲机成形。用辊式弯曲机成形的方法生产冷弯型

P33

技术前沿 Technology Leading

33

8 46 47

辊弯成形与冷弯型钢

Roll Bending Forming and Cold Bending Sections

资讯 产品查询目录 FAB《钣金与制作》读者俱乐部

P23

钢具有效率高、产品长度可调、材料利 用率高和成本低等优点。

目录

CONTENTS 2011年6月·第3期

精密制造

36

总第14期

Precision Manufacturing

激光切割机的特殊工艺分析

Cutting Process Analysis with Laser Cutter

访谈 Interview

38

三菱电机：紧密贴近中国市场

Mitsubishi Motor: More Care Chinese Market

装备和模具

40

Equipment & Tooling

ML3015型数控激光切割机 ML3015 CNC Laser Cutter

广告索引

公司名称 扬州恒德模具有限公司 美国美特(MATE)精密模具公司 三菱电机自动化(中国)有限公司 深圳市大族激光科技股份有限公司 通快(中国)有限公司 上海优洛机床配件有限公司 东莞大同数控机械有限公司 广州市启泰模具工业有限公司 济宁莱恩光电科技有限公司 北京大恒激光设备有限公司 杭州祥生砂光机制造有限公司 武汉金运激光股份有限公司 江苏亚威机床股份有限公司 南京威克曼科技实业有限公司 上海市融科检测技术有限公司 2011中国国际工业博览会

服务编码

位置

8021

封面

6095 8001

第三届中国钣金加工行业研讨会 中国锻压协会 2011中国国际金属成形展览会 第13届东莞国际模具、金属加工展

反馈服务编码 6127

封三

8004

封底

8007

2

6038

1

8024

3

8009 6127 8019 8005

5 6 9

11

8025

13

8026

17

8027 8010

美国机床工具网 常州市中安机械制造有限公司

封二

8011

15 19 21 29

32 43 44

45 48

FOCUS·关注

选择开放就选择了未来 中国锻压协会秘书长 张金

前些年，我国钣金制造企业总体上存在着生产专业化程度低、规模小、制 造设备落后、产品精度低、质量稳定性差、供货周期长、管理手段落后、信息 化程度低等问题，很难实现规模化、批量化和个性化生产。近几年 , 我国珠三角、 长三角地区钣金企业在生产中积累了各种先进制造技术和工艺装备，基本上都 有模具开发、设计和加工能力，上述这些问题已经有了一定的改善。但是，我 国整个钣金行业还是处于散乱的状态 , 大多数企业闭关自守 , 企业之间很少交 流甚至没有交流。这种状态不论对于单个企业的发展还是整个行业的发展都是 非常不利的。 未来中国钣金行业的发展需要贯彻低碳、环保、节能、节材的设计和生产 理念，并且向精密、高效、专业化、规模化、国际化方向发展。企业除了引进 先进的制造工艺和设备，提高精密化、专业化、自动化、信息化制造水平，满 足大批量和柔性化生产的需要外，最重要的是，企业之间需要在各个层面上加 强沟通和交流。不仅需要企业领导层提高前瞻决策力，还需要企业产品生产层 面的技术和工艺的不断改进和进步。这就需要企业的开放心态。这种开放心态 是行业、企业持续进步和成功的必要条件。我们看到，由于不开放，一些优质 的企业趋向保守，一方面怕别的企业争夺自己的饭碗，一方面又不再寻求创新 和突破。还有一部分优秀企业自我感觉过好，认为自己什么都是最优秀的，不 愿意吸收外部的优秀思想和人才。正是这些不太开放的行业文化，使得我国整 个行业难以突破现状，是缩小我国与发达国家钣金行业间差距难以逾越的鸿沟。 钣金行业是一个急需“走出去”和“引进来”的行业，过去，“封闭模式” 会使一部分钣金企业快速发展起来，这是毋庸置疑的。然而，外部环境是在不 断变化的。从长远来看，企业告别封闭，走向开放，是为自己的未来选择了一 条宽敞的大道。

2011.3 Fabricating

-7-

资讯·MARKET NEWS

吨海管合同。其中，包含了项目中难度最大的某型钢管的

宝钢抢占工程机械用热轧高强钢市场

全部海底管线管的供货任务，这标志着宝钢 UOE 厚壁管

不久前，一家国际知名工程机械制造商，将其中国工

线管从陆地走向海洋，实现历史性突破。宝钢南海深水天

厂原先使用的进口钢材换成宝钢热轧高强钢。据悉，在当

然气海底管线管的成功试制和生产，实现了我国海底管道

前国内外同行竞争激烈的形势下，由宝钢生产的屈服强度

长距离高压输送用、特厚壁、高强度管线管的国产化目

700 兆帕的热轧高强钢在工程机械行业的市场占有率接近

标，提升了宝钢 UOE 管线管的综合竞争力，对宝钢高等

40%，稳居国内首位。

级 UOE 管线管在海洋的应用具有里程碑意义。（王欣）

近年来，随着国家基础设施建设及固定资产投资等的 加快，工程机械呈现上涨态势。因此，节能、减重的热轧

IPG 在中国市场业绩出色

高强钢需求量也随之逐年攀升。宝钢早在 2000 年就开发

IPG 公布其 2011 财年第一季度的销售额为 1 亿美元，

出了工程机械用热轧高强钢系列化品种。700 兆帕产品属

几乎比 2010 年同期增长了一倍。而来自中国市场的销售

于用户进口依赖性比较大的产品，2008 年上半年，宝钢

额比去年同期增长了 3 倍多。

还相继研究成功了屈服强度 960 兆帕、1100 兆帕特高强 度热轧工程机械用钢，填补了国内空白。（陈东）

从应用领域来看，中国汽车制造领域表现强劲，特别 是在“汽车白车身焊接”应用中更具有代表意义。此前人 们一直认为二极管泵浦的光源不适合用于该领域，而现在

南山铝业拟在美国投资建厂

光纤激光焊接已经得到了认可。

南山铝业近日公告，将变更部分募投项目，在美国投

从 IPG 产品销售构成来看，高功率产品的市场份额

资建厂。南山铝业公司拟以 10.69 亿元投资建设控股子公

在不断扩大，特别是用于金属材料焊接和切割的大功率产

司——南山美国铝技术公司 4 万吨高端铝型材加工厂，该

品在工业激光市场颇受欢迎。另外，IPG 的光纤激光器也

工厂的主要产品包括轨道交通、汽车、飞机、机械制造等

正在逐渐进入传统的重工业应用领域。这也从另一个侧面

高端铝型材。

反映了光纤激光器技术在逐步趋于成熟。（李春来）

据称，公司拟将 2009 年非公开发行预案中的募投项 目——“年产 22 万吨轨道交通用新型合金材料生产线”， 其中的 4 万吨生产线项目的实施主体和实施地点进行变

三菱计划将激光打孔系统 产量扩大 50％

更。原实施主体南山铝业变更为南山美国铝技术公司，

近日，日本三菱电气公司表示，公司计划在 2011 年

原实施地点由“龙口市南山工业园”变更为“美国印第

第二季度将用于印刷电路板（PCB）制造的激光打孔系统

安纳州拉菲叶特市”。公司表示，此番变更更有利于吸

的出货量增加 50%。据估计，激光打孔设备的生产能力

收国外先进的生产力，有利于提高国际市场份额及国际

将在六月恢复到地震前的水平。

影响力。（李春来）

3 月 11 日发生的日本地震和海啸破坏了激光打孔设 备生产的供应链。原本就吃紧的供应链，可能会由于一些

宝钢试制成功 UOE 焊管 我国最大壁厚、最大管径的 X100 钢级 UOE 直缝埋 弧焊钢管，近日在宝钢试制成功。

关键部件和材料的有限而进一步恶化。三菱的一些上游供 应商有的位于日本东北部地震重灾区，4、5 月以来，一 些供应商被迫放慢了其零部件和材料供应。但三菱也表示，

X100 钢级 UOE 焊钢管壁厚为 23.5mm，外径 1219mm，

面对供应链吃紧的问题，公司也在采取相应的解决方案，

是目前我国壁厚、管径最大的钢管，它的试制成功，将进

包括使用替代产品，同时现有的供应商也正在努力调整自

一步提高我国高等级管线钢、管线管的制造水平和国际竞

己的产品线以满足三菱的生产需求。激光打孔设备生产供

争力，为下一步 X100 管线管的工业应用打下坚实基础。

应链吃紧的状况有可能会一直持续到 2011 年年底，但是

此前，宝钢成功获得南海深水天然气输送管线 4.3 万

-8-

钣金与制作 2011.3

情况会逐步得到改善。（李春来）

资讯·MARKET NEWS

识产权核心技术研发，实现产学研结合，推进双方人才培

华工数控钻切一体机在第十六届 埃森切割与焊接展上亮相 由华工激光法利普纳泽公司研发的数控钻切一体机在 第十六届埃森切割与焊接展首次亮相。

养，形成市场优势，通过优势互补实现合作双赢。（陈东）

通快提出利用冲压和激光焊接来 替代点焊的接合法

机械制造行业的快速发展，导致板材的使用大幅上

德国通快（Trumpf）的日本法人——通快日本提出了

升，目前随着大功率等离子切割技术的成熟，数控等离子

组合使用冲压和激光焊接的“K-Joint”钢板接合法，以便

切割机以其日益优异的加工性能在行业中受到广大用户的

替代现有的点焊，该项技术已经用于 OA 等其他领域。该

欢迎。然而，国内外现有设备主要为单一的切割设备，或

项专利由通快日本所有，该公司的转塔冲床和激光焊接机

者是单一的钻铣设备，并没有针对板材零件加工的钻切一

用户可以采用该加工方法。

体机加工设备，这不仅不利于板材零件加工效率的提高， 而且在很大程度上制约了制造业整体工艺水平的提升。

如果是稍微小于 A4 尺寸的区域，那么激光焊接无需 移动焊接头，只需移动反射镜，便可进行扫描。因此，进

华工激光法利普纳泽公司研发的 Farley·Laserlab 数控

行多点焊接时，速度可以高于每处都要移动机器人指尖的

钻切一体机系列是具有高技术含量的新产品，将板材的热

点焊。激光焊接 15mm 的接合强度，相当于用点焊焊一

加工和冷加工有机地结合在一起，一次装夹完成板材切割

个地方。点焊可将相当于“搭接宽度”的法兰（Flange）

下料、钻孔、攻丝等多道工序，有效提高工效达 60% 以上。

面积降至最小，因此可有效减轻重量。

Farley·Laserlab 专有的数控系统 PDF32，特别适合数控等

在类似于地板接合横梁的 T 字接头中，也可以采用

离子切割加工，具备机器零位控制、可编程工作零位、速

InterlockJoint 法。先在地板上通过冲压形成长方形孔。在

度控制、高度控制、断弧自动诊断、激光坐标定位等功能。

横梁下端伸出凸形“耳朵”，并将其插入长方形孔中。从

而其专有技术——CNC 钻孔装置的研发，能在等离子切割

相反一侧对插入的“耳朵”进行激光焊接。这种方法完全

机单横梁结构上实现钻孔、攻丝的复合加工，并进行实时

无需法兰，而且可以大幅减轻重量。（王欣）

监控，填补了我国在等离子切割复合加工中的不足。 （王欣）

工信部批准激光再制造八项标准立项 “大族 - 北航激光技术与自动化应用联 合实验室”签约暨揭牌仪式在北航举行

准制修订计划（工信厅科［2011］75 号），批准激光再

2011 年 5 月 7 日，北京航空航天大学与深圳市大族

制造八项标准立项。这八项标准为：《激光修复轧机扁头

激光科技股份有限公司共建“大族 - 北航激光技术与自动

套技术条件》、《激光再制造高炉煤气余压透平发电装置

化应用联合实验室”签约暨揭牌仪式在新主楼大厅举行。

动叶片技术条件》、《激光再制造高炉煤气余压透平发电

怀进鹏校长与大族激光董事长兼总经理高云峰先生为联合

装置静叶片技术条件》、《激光再制造螺杆压缩机技术条

实验室揭牌。

件》、《激光再制造烟气轮机轮盘技术条件》、《激光再

联合实验室的成立及战略合作协议的签订，是北航深 入扎实推进南方基地建设的重要举措和标志性成果，北航

近日，工业和信息化部印发了 2011 年第一批行业标

制造烟气轮机叶片技术条件》、《激光再制造轴流风机技 术条件》、《在线激光修复轧机牌坊技术规范》。

将与大族激光在激光焊接等领域开展深度合作，通过联合

上述八项标准突出了激光再制造的技术要求和条件，

实验室及北航深圳研究院的共建，整合双方优势资源，抢

对于提升再制造质量和技术水平，推动激光再制造技术的

占未来战略新兴产业制高点。“大族 - 北航激光技术与自

推广应用将产生积极影响，尤其是近年来激光再制造技术

动化应用联合实验室”将围绕高功率激光技术的应用，致

在冶金轧辊、热连轧机等关键部件和汽轮机等动力设备再

力于激光切割、焊接、熔覆装备设计与制造技术、数控与

制造上得到日益广泛应用，标准的制订将大力推进激光再

自动化技术、光电与材料技术等方面的研究，进行自主知

制造产业化步伐。( 刘晓东 )

- 10 -

钣金与制作 2011.3

专题报道·FEATURES

带料库的数控转塔冲床

文 / 潘志华、吴正刚、栾伯才·江苏扬力数控机床有限公司

⑴料库的下库、后库并列设置，上库位于下库的上部， 上库、下库、后库为框架形式，下库、后库之间设有液压 升降台前后移动用导轨。上库采用单列多层结构，可以存 放多种规格、不同板厚、不同材质的板料。

随着现代加工技术的不断发展，数控板材加工设备（数

⑵ Z、Y 向运送装置设于上库、下库的外侧，包括上

控转塔冲床、折弯机、剪板机等）自动化程度越来越高。

下取料小车、前后取料小车和托盘以及木架。前后取料小

为进一步提高自动化程度，降低劳动力成本，很多用户已

车活动连接在上下取料小车的上部，以实现 Y 向运送；

经不满足单张板料加工的效率和精度，更关注工作效率。

托盘通过底部的托盘滚轮活动连接在前后取料小车上，以

以数控转塔冲床为例，加工前，通常情况下需人工将板料

实现与前后取料小车的分离。

抬放到工作台上，再通过人工将其准确地装在夹钳上；加

⑶位于下库底部的移动液压升降台，通过 Y 向导轨

工完毕后，又需在上料工序中，由人工将板料从夹钳上取

使得移动液压升降台可以前后移动进入到后库中。移动液

出，抬放到堆码垛上。这一前一后两个过程，需要至少两

压升降台采用剪刀型结构，上、下升降运动控制准确，方

个操作工人和 2 ～ 4min 时间。针对以上问题，本文提供

便简洁。

了一种能融入自动化板材加工设备中，与其配套，实现全 过程无人化作业的板材加工设备的自动上下料装置。

⑷上料真空吸盘装置包括平行于 X 方向的上料吸盘 运行梁、上料真空吸盘、吸盘架和吸盘架运行装置。上料 真空吸盘固定连接在吸盘架上，吸盘架活动连接在上料吸

主要结构

盘运行梁上，吸盘架运行装置通过链条驱动吸盘架在上料

带料库的数控转塔冲床包括数控转塔冲床，具有上、

吸盘运行梁上做往返运动，以实现板材上料（送料）动作。

下、后库的料库，在上、下库之间运移成摞板料至上料预

⑸下料装置包括下料夹紧装置、下料运行梁、固定液

备工位的 Z、X 向运送装置，将成摞的板料从上料预备工

压升降台和后库过渡支撑块。下料运行梁设在后库的顶部

位作 Z 向提升运送的升降机构，从成摞板料吸取最顶层

并伸出后库的一端，以延伸至数控转塔冲床的工作台上。

板料，并将最顶层板料运送至数控转塔冲床的上料真空吸

过渡支撑块固定连接在后库的支架上，固定液压升降台设

盘装置，以及从数控转塔冲床上将加工完毕的板料取至后

在后库的底部，起到支撑下料托盘的作用。

库的下料装置。

- 12 -

钣金与制作 2011.3

⑹下库过渡支撑块固定连接在下库的支架上，它的作

专题报道·FEATURES

2

3

4

12

Y

13

X

7

Z

8 9

X 14

10

1

14

15

5 6

(b) 俯视图

(a) 主视图 2

13 11

1

(c) 立体图

图 1 带料库的数控转塔冲床示意图 1—下库 2—上库 3—托盘 4—板料架 5—前后取料小车 6—上下取料小车 7—上料真空吸盘装置 8—辅助托料装置 9—板料分层装置 10—移动液压升降台 11—固定液压升降台 12—下料装置 13—后库 14—板料 15—数控转塔冲床

用是在移动液压升降台未提升时（在下库的最底部时），

封闭运行的链条和不等距并列连续地设在链条上的若干上

承接上下取料小车、前后取料小车运送来的成摞的板料，

料滚轴组成。板端面检测装置可以用来检测上料真空吸盘

即将板料搁置在下库下部，然后升降台工作时，再将成摞

沿上料吸盘运行梁运行的准确位置。磁力分层装置利用磁

的板料朝向吸盘提升。

场的原理将两块板材在一角处分开，从而保证上料真空吸

⑺下库中设有辅助托料装置，辅助托料装置包括一对

盘只能吸起一张板材。上料滚轴水平设置、两端分别与一

辅助托料架和驱动缸，一对辅助托料架分别设在下库的两

对所述链条相连，上料滚轴在链条驱动下，每转一圈能从

端，设置高度高于下库过渡支撑块、低于下料真空吸盘。

最顶层板料与次顶层板料之间托起最顶层板料一次。上料

它的作用是在送料进行过程中，如果需要从后库中取出废

滚轴采用前密后疏的布置方式。

料和工件，可以将剩余的板料暂时支撑起来，以便移动升 降工作台下降，移动升降台再运行到后库中去取料。

⑼料库采用单独的数控系统，能够与数控转塔冲床的 控制系统进行联机通讯。料库数控系统为三菱系统，采用

⑻分层装置设在下库中，包括板端面检测装置、磁力

触摸屏式，料库中各传动电机均采用制动电机，保证停

分层装置、由上下两对转轴构成转动架、一对围绕转动架

止位置的稳定性。数控转塔冲床采用 FANUC-0iP 系统，

- 14 -

钣金与制作 2011.3

专题报道·FEATURES

图 2 带料库的数控转塔冲床

FANUC 系统是数控冲床的专用系统，能够满足冲床的使

数控转塔冲床的夹钳上，冲床 15 开始进行冲压加工。 ⑷当完成冲压后，通过下料装置将板料输送到后库的

用。

固定液压升降台上。

工作原理 ⑴自动上下料仓库（见图 1，图 2）主要有下库、上库、

⑸当后库 13 中固定液压升降台 11 上的板料 14 达到 一定高度时，可以通过移动液压升降台移动到后库 13，

后库、取料系统、上料真空吸盘系统、下料系统、交换液

将装满板料的托盘 3、木架 4 拖到下库中，前后取料小车

压升架台系统、定位系统等组成，主要采用链条传动。

5 将托盘 3、木架 4 拉到外部，操作人员可以通过铲车将

⑵可以通过铲车将放有板材的木架 4 放到上下取料小

木架 4 铲走。

车 6 的托盘 3 上，上下取料小车 6 上下移动到上下库中预 定的层，前后取料小车 5 前后移动将托盘 3、木架 4 放到

结束语

货格里，通过循环操作可以将不同规格的板材放到货格中。

带料库的数控转塔冲床能够实现板材加工的自动化生

⑶当选定某一层板料时，上下取料小车 6 向上运行到

产，进一步提高劳动生产率，对我国钣金加工行业技术进

相应的层，前后取料小车 5 前后运动将托盘 3、木架 4 取

步起到了一定的推动作用。在未来的几年内，带料库的数

出，上下取料小车 6 向下运行到最底部，前后取料小车 5

控转塔冲床以及板材加工自动化生产线 FMS 的市场需求

向前运动将托盘 3、木架 4 放到下库 1 的支撑块上；然后

将会越来越大，这也是数控金属板材加工设备发展的一个

移动液压升降台 10 向上升起，上料真空吸盘 7 吸起一张

必然趋势。

板料 14 的一端，通过板料分层装置 9 转动，将板料送到

- 16 -

钣金与制作 2011.3

专题报道·FEATURES

如何解决数控转塔冲床加工 板料时的带料问题 协调会产生带料，即冲头还未使上模从板料

文 / 肖军·江苏亚威机床股份有限公司

冲床技术部

中完全脱开，送料机构就开始动作，由此产 生了带料。 电气控制的问题较易发现和克服，因为

数控转塔冲床在使用过程中会产生带料

控制程序如有问题，机床只要工作就会产生

现象（工件板料卡在上下转塔之间），严重

带料，具有重复性和规律性。像这类问题只

时会发生夹钳拉脱板料或夹钳送进板料使其

需要适当调整机床内部的控制参数即可解

弓曲变形、撞坏护罩等机构的故障。

作者：肖军

决。

带料的产生能引起较严重的问题：工件

防止带料的控制参数的调整重点在于：

板材报废、机床局部损坏等。因此，每一个数控转塔冲床

确保上模冲压时工件板料应处于相对静止的“零速公差”

生产厂商都非常重视带料问题的系统研究，并且制定出一

范围内；完成冲孔后，上模总成向上完全复位，下一位置

系列的预防措施。

的送料动作才可进行（图 1），要避免上模冲孔后还未完

产生带料的原因在机械和电气控制两方面都可能存 在。

全复位、送料系统超前送料产生的带料故障（图 2）。 机械方面产生带料的原因较多，可分成两类：①由于

电气控制中冲头的运动控制与送料的运动控制如果不

上模与其压料套间的压簧退料力不够，使上模不能及时从 板料中脱开复位。该原因引起的 带料也具有重复性和规律性。这

上模总成下压到位

上模芯下压冲孔

上模芯向上复位

上模总成向上复位 板料移动

类问题需采用质量较好的弹簧来 解决，这里的弹簧需要材质好、 刚度适中、能达到较高的使用寿 命。②废料反弹也可产生带料： 即机床冲孔时本应落下去的废料 紧贴上模反弹上来，一半卡在板 料里，一半卡在下模或上模的压 料套里产生的带料。该原因引起 的带料无明显规律，容易产生种

图 1 没有带料的正常工作

- 18 -

钣金与制作 2011.3

种误解和误论。

专题报道·FEATURES

反弹上来的废料，即使落下垫在下模口边也是十分有害的，

卡住的废料（可能卡在下模或上模）像销子一样

这会使下一次冲孔时冲裁到双层板料（导致模具刃口迅速塌

地卡在板料和模具之间（图 3），这样会引起夹钳脱

角），或者虽没冲到废料也可能将上面的工件板料垫压变形。

料或撞料的带料事故。 在实际研究过程中，解决废料反弹的问题就是一

上模总成下压到位

上模芯下压冲孔

上模芯向上未复位 板料超前移动

项系统工程，甚至涉及到要求用户使用模具后的及时 刃磨与消磁。

废料反弹的力学分析 机床冲孔过程中上模冲切结束后，废料不下落反 而紧贴上模上弹是受到向上力的作用产生的。经研究 有五个因素产生了使废料向上的作用力。 ⑴上模紧贴废料上行时的真空吸力。该吸力与冲 压时的上模芯下表面与工件板料之间的接触面积和贴 紧程度密切相关。

图 2 板料超前移动产生的带料

当模口钝化、上下模间隙 不合理、上下模位同轴度偏差

上模总成下压到位

上模芯下压冲孔

上模芯向上复位

上模总成向上复位 板料移动受卡

较大、板料表面有油等情况时， 都会加大这一吸力。然而这一 吸力也是有限度的，最多就是 一个负的大气压在上模整个冲 裁面积上产生的力。 ⑵下模内积压的废料与新 废料间的空气被压缩后产生的 正压力。该压力有可能瞬间超 过两个大气压。 ⑶机床振动产生的向上推

(a) 卡在下模和板料内 上模总成下压到位

上模芯下压冲孔

上模芯向上复位

力。振动时由下模口内的静摩 上模总成向上复位 板料移动受卡

擦带动废料有一半的概率向 上，与其他向上力组合后静摩 擦转为动摩擦，从而促使了废 料的反弹，该反弹也无规律。 ⑷磁吸力的作用。上模刃 磨后有可能带有磁性，或者有 些板料本身带有弱磁性，使得 上模工作时对废料产生了磁吸 力。

(b) 卡在上模和板料内

图 3 废料反弹产生的带料

- 20 -

钣金与制作 2011.3

⑸模具材料与板料的亲和 力。实践证明 Cr 含量高的模

专题报道·FEATURES

具钢在冲压不锈钢等高 Cr 钢板时，局部的高温、高压可 产生较大的材质分子亲和力。所以当板料为不锈钢时，这

废料在下模内的弹性恢复力阻止废料上行反弹。 ⑶下模口 4mm 以下预打有单边 0.75mm 深的透气槽， 如图 6 所示。使用时对应于板料厚度，再定以适当的入模

一问题不容忽视。

深度（冲孔下死点深度），让积压在下模内的废料与新压

废料反弹的解决措施

下的废料间的空气得以释放。

根据上述力学分析，尽管五种力源有时是部分存在， 有时会全部存在，但它们有主有次、有大有小，影响力各

改进前

改进后

不相同，在深入研究后还是有一系列的防范措施可用于抑 制废料反弹。 下列 5 点在模具设计和使用中须全面注意： ⑴上模下表面中能打聚氨酯卸料器孔的，尽量打孔装 上聚氨酯卸料器（图 4），可以有效减少上模下表面与废 料之间的真空吸力。

改进前

图 6 下模口内加透气浅槽

改进后

⑷冲裁不锈钢的模具材料选用低 Cr 的模具钢（如 LD），或者选购带防粘连涂层的高级模具，既可以提高 模具使用寿命，又可以防止废料粘连反弹。 ⑸说明书中要求用户适时对模具刃磨，不要让模口太 钝，并且刃磨后要消磁处理。 经过这一系列的措施后，可省去追求更高的模位同 图 4 上模加聚氨酯退料器

轴精度和下模口粗糙度、省去采用昂贵的真空吸废装置， 也使用户省去采购昂贵的专用防废料反弹模具和省去真

⑵细长形切边模或腰形模不能打聚氨酯卸料器孔，应 将上模设计成对中 2 度的斜刃口形状（图 5），可以利用

空吸废装置的维护成本，同样也能达到防止废料反弹的 目的。 亚威的数控转塔冲床在预防带料故障方面还具有上模

改进前

未及时复位报警、夹钳拉脱板料报警、板料弓曲变形报警

改进后

等专利结构保护装置：即使模具本身问题产生带料时，如 果上模受卡未及时复位，机床会实时探测到讯号并停机、 报警；如果板料受卡，送料夹钳后拉脱离板料时，机床会 实时探测到讯号并停机、报警；如果板料受卡，送料夹钳 前推板料造成弓曲变形时，机床也会实时探测到讯号并停 机、报警；不会产生进一步的撞击事故，用户可以放心使 2°

图 5 上模磨对称斜刃口

- 22 -

钣金与制作 2011.3

用。目前，亚威冲床超强的防带料性能已深受用户的广泛 认可。

FEATURES·专题报道

TruPunch 3000

无残料加工工艺冲床

文 /Anke Roser·通快集团

TruPunch 3000 的新技术体现在多个方面，其核心是 带有完全匹配各种工件形状的排版的强大软件，以及使用 创新模具技术旋转工件和残料的加工方式。这样，机床在

在 2011 年的 CIMT 机床展会上，通快集团展示了新

很多地方提高了稳定性，主要有以下方面：

一代的冲床研发产品——TruPunch 3000 系列冲床。该系

⑴工件不再会被卡在板材余料中。

列冲床是款全能机型，不仅具有经济高效、结构紧凑的特

⑵操作工也不必再从工作台面上将废料取下。

点，最为重要的是，它可以保护材料，防止材料表面被划

⑶因为新冲床的落料槽下的滑道可以自动分拣工件和

伤。“无残料加工工艺”是这种机型最为重要创新，在世 界上也属于首例，该创新使通快成为世界上第一个直接在 冲床上提供这种加工策略的制造商，而且这种加工策略几 乎适用于所有的工件形状。

残料，因此，工件分拣更优化。 ⑷与此同时，因为使用共边加工，可节约差不多 10% 的加工材料。 TruPunch 3000 除了软件有所改进外，“电冲头”也

图 1 TruPunch 3000 冲床，得益于其无残料 加工工艺及其电冲头，非常节能高效

2011.3 Fabricating

- 23 -

专题报道·FEATURES

图 3 如果有需要，工件及残料可随着切边模具和退料盘一起 旋转并至落料槽

图 2 紧凑的 TruPunch 3000 可以加工最厚达 6.4mm 的板材， 并可以延展配备自动化装置

是其最新的技术。电冲头具有噪音小、能耗少、旋转速度 快等优点。通过电冲头的改进，该设备不仅可以每小时节 约 2kW·h 的电耗，而且在旋转模具或者攻螺纹时，旋转

图 4 所有单边长度小于 500mm 的工件，不管是成品件还是 废料件，都可以通过落料槽落料。落料槽下的分拣装置可以 自动将成品件和废料件分离

速度非常快。另外有一个好处便是， 采用电冲头可省去 液压系统，也由此在设备安装面积方面减少了大约 13% 的面积（约为 5m2)。

SheetMaster，并且还可节省机床占地面积。自动化上下料

当前市场上对加工工件的表面质量越来越重视，所以

装置位于机床工作台面下方，在机床工作的时候，为机床

在加工时必须小心处理材料表面。为了确保工件的表面质

准备下一张板材，等待上料，并且可以对微连接板材进行

量，TruPunch 3000 冲床设计了一个小工件落料的落料槽，

下料。 TruPunch 3000 还可以选配大的自动化上下料装置，

帮助工件直接落入堆放工件的容器箱，并且平滑地将工件

可对单个零件下料，并可以根据客户的情况和要求对此装

一件一件堆起来。机床可以对尺寸小于 500mm×500mm

置进行安装布局。为了最大程度地利用无废料加工工艺，

的工件在无划伤的前提下安全地下料。TruPunch 3000 机

还可选配 SortMaster Box Linear 线性工件自动分拣装置及自

床可使用廉价的标准容器箱，这样可以帮助企业统一物料

动废料分拣装置：首先将加工好的工件分拣到不同的工件

物流，节约开支。

容器箱中，与此同时自动废料分拣装置将其余的废料根据

随 着 人 工 成 本 的 上 升 和 不 可 再 生 资 源 的 减 少， TruPunch 3000 不 仅 配 备 自 动 化 上 下 料 装 置 ——

- 24 -

钣金与制作 2011.3

材料种类分拣并送至不同的废料容器箱内。 这些装置可帮 助用户尽可能将所有的材料都收集起来。

FEATURES·专题报道

数控转塔冲床典型零件的加工

要修改，会大大减少编程工作量。

文 / 鄢宏为·烟台东润电气有限公司

专家系统的刀具配置里，刀具最大重叠量为 0.5，正 公差为 0.1，负公差为 0.1，连冲刀的宽度为 6.0，啮合所

在钣金行业里，数控冲床是必不可少的，数控转塔冲 床则是目前国内数控冲床的主流。与普通冲床相比，数控

用刀具直径 10.0，最大裁角为 50.0，最大连冲宽度为 50.0 等。 刀具最大重叠量 (Maximum Overlap) 按 0.5mm 设定，

转塔冲床具有加工精度高、自动化程度高、质量稳定、柔 性化强等优点，非常适合当前市场环境下，企业对短、平、

可以保证冲裁时至少有一半刀具能够冲裁，可以避免由于

快数控冲床的需求。除了基本的装备， 根据零部件的特

受力不均而产生带料，加工精度产生误差等状况。正负公

性进行效率高的编程，快速有效地加工零部件，也是提高

差的设定可以保证零件加工精度，零件图中 φ 6.37mm 为

生产效率的手段之一。本文以 LVD STRIPPIT 42 工位液压转 440

塔冲床加工某典型零件为例介 绍数控冲床加工工艺过程。 图 1 所示为一典型机壳零 风百叶窗 25mm×3mm、下打 点 模、 大 裁 角 和 方 孔、 圆 孔

φ 37.6mm、若干方孔和标准

φ 6.37

70×70 裁角 百叶窗 25×3

下打点模 100

大方孔 100

圆孔。 首先对该零件用专家系统

φ 37.6 294.19

件， 上 面 有 RS232 串 口、 通

进行自动加刀。专家系统是冲 床编程的重要部分，如果专家 参数设置合理，专家系统自动 加工后只需修改很少甚至不需

图 1 机壳零件

2011.3 Fabricating

- 25 -

专题报道·FEATURES

一压铆螺母底孔，精度要求高。由于这把刀不常用，转 塔工具上不配备此圆刀。如果选用转塔所配工具自动加 刀，正负公差设为 0.2mm，则专家系统会将 φ 6.5mm 加 在该孔上，从而产生废品，如果该值为 0.1mm，由于刀 具 φ 6.37 mm 不在转塔上，该专家系统会采用 φ 4mm 刀 拟合，这样，程序设计员就能看出错误，可以采用交互式 加刀，换上模具 φ 6.37mm，避免废品产生。 最大切口尺寸 (Max Notch Size) 参数的设置基于材 料利用率的考虑。如果该值为 50mm，则采用切边预留 微 连 接 的 方 法 将 其 裁 掉， 可 以 得 到 70mm×140mm 的

图 2 采用 φ 16mm 圆刀进行啮合

一块余料用于别处或者套裁一个小件。如果参数改为 70mm，则将该裁角全部冲掉。 同样原则也适用该零件中 100mm×100mm 方孔。专家系统中还有许多参数设定， 如刀具选择选项等，该选项定义了采用转塔所装模具进行

将其设为 0.1 或者更低来保证，当然，这样设置后冲裁次

加工，微连接冲压，可以用鱼尾切断刀进行连冲和设置微

数也是成倍增加。

连接大小为 0.45mm。可以说，设计参数越详细，加工就 会越合理，程序编制简单。

第三，刀具全部调整好后，进入刀具顺序调整选项（edit tool order）。系统默认一般按截面积从小到大，本零件由

其 次， 在 专 家 系 统 自 动 加 工 完 成 后 还 需 要 对 一 些

于还有成形模具 ( 百叶窗 )， 需将该刀具放在最后加工，

部分加工进行人工干预。此零件还有下打点和百叶窗

否则在冲切外形时（采用 D 工位鱼尾切断刀），直接会

25mm×3mm 和两个斜角。斜角可选择分度工位的子模具

将百叶窗打平，产生废品。指定刀的加工顺序，将百叶窗

来加工，应该遵循 Maximum Overlap=0.5 的原则选择刀

加工调整到最后一步。

具。下打点采用交互式加刀，选择刀具后进行定位加刀。

第四，工艺人员进行机床模拟加工，检查是否有漏刀

全部加完刀以后，需要对刀具进行优化，优化方法按选择

和其他不合理处，经过修整后就可以生成程序和报告单指

“全局优化”和“删除重刀”选项。对于本零件，优化以

导车间操作者进行生产。

后，百叶窗 25mm×3mm 按照路径最优进行，这样百叶

另外，程序设计时为了节约材料，还可以使用重定位

窗顺序是随机的，由于此成形模具设计上有模具避让，加

功能，可以实现无夹钳死区加工，而机床软件还有很多特

工上必须按顺序加工，不然在加工第二个成形时就把第一

殊模具指令如滚筋、压印、挤压成形等都有专门指令，这

个已成形部分给压平，造成废品。这样，选择刀具调整功

里就不一一介绍了。

能，将加工百叶窗部分指定加工顺序，从下往上依次加

数控程序编制的合理，可以避免产生废品，提高冲床

工。另外，图中还有圆孔 φ 37.6 mm，在产品设计中圆孔

工作效率，延长模具使用寿命，减轻操作者劳动强度，对

尺寸规格众多，生产厂家不可能一一配备模具。一般可以

企业生产具有重要的意义。同时随着数控冲床的普及，

采用其他小模具啮合（Nibble）而成。在本程序中，采用

机床生产厂家的增多，CAM 软件也越来越多，如何针对

φ 16mm 圆刀进行啮合，如图 2 所示。但是，采用此类

不同的机床做到资源整合，提高工艺人员的工作效率，也

加工方法，在圆周边有锯齿状，该锯齿高度由参数 cusp

成为企业现在所面临的问题之一，所以设备厂家应该考虑

height 控制。默认为 0.2mm。如果零件要求精度高，可以

CAM 软件的兼容性，扩充性。

- 26 -

钣金与制作 2011.3

FEATURES·专题报道

钣金行业的粉末喷涂

技术和流体技术从多个角度考虑开发了应用

文 / 叶敏伟·美国诺信公司

于钣金喷涂行业的两种类型喷枪。

Encore 手动喷枪 国内钣金加工行业经过几十年的发展，

Encore 手动枪是一种智能型喷枪（见图

通过购买先进的设备、提升自身软实力，很

1），该枪加装了多种智能系统，可以摆脱

多企业都已经具备了一定的制作水平及相当 的规模。但是，随着产品的要求越高，用户

较多的人工影响因素，并且重量较小，仅有 作者：叶敏伟

475g，该产品适合大规模生产。 Encore 采用了智能的闭环流量控制，该

不仅对钣金产品加工本身，而且对其表面质 量的要求也日益增高，钣金生产企业找到适合自身产品发

控制系统可根据用户设定的流量值自动对气流进行调节。

展的表面处理协作单位，来稳定自身产品的表面质量变得

因此，即使出现气压波动或者粉末堵塞的情况，也不会影

越来越困难。究其原因，首先是社会上现有的喷涂设备性

响喷枪粉末流的稳定（粉末依靠压缩空气推动），不会产

能低下，难以满足企业日益丰富的产品需求；其次是由于

生突然喷出的粉团或者大量粉末的情况，该情况的发生将

这些专业表面处理单位喷涂岗位从业人员

降低产品的表面质量或者造成返工。

普遍素质较低，员工流动快，并且喷涂现

闭环流量控制是一整套检测、反馈

场管理相当混乱。这些问题也是很多大型

直到动作的环路系统。整套系统由流量

钣金加工企业不得不自己配备涂装流水线

传感器 PCB 线路板以及流量阀来构成，

的原因之一。

高敏感性的电子设备使得对于气路改变

美国诺信公司（以下简称诺信）根据

的微小探测都能成为现实。这样，系统

其几十年在粉末喷涂领域的经验，不断地

可以达到 ±1% 的流量精度控制。当操

对自己的产品进行更新换代，根据不同的

作人员完成设定后，喷枪就可以依靠这

市场需求，推出适合不同客户的产品。诺

样的系统来进行智能调节，而无需时时

信希望能够在生产过程中尽量降低人为的

对喷枪压力进行监控或者调节。装备有

因素，通过设备本身的性能和智能化的操

采 样、 控 制 等 电 子 器 件 的 智 能 阀 门 系

作来稳定产品质量。因此，诺信结合智能

图 1 Encore 手动枪

统——iflow 系统（见图 2），可以自行

2011.3 Fabricating

- 27 -

专题报道·FEATURES

调节气流大小。另外，液晶背板模块（如图 3 所示）的加

因此，我们可以看出， 更多依靠喷涂人员的经验的

入，使得时时监控喷枪状态和调节的状态成为可能。极其

传统喷枪难以进行比较精确的控制，比如喷枪离得太近、

方便地让操作人员进行喷涂作业，最大限度地降低误操作

静电击穿等现象……，这些都会造成喷涂质量的不稳定。

的可能性。

智能化产品能很好地解决该问题，把因人员带来的影响降 到最低。

Prodigy 手动喷枪 除了普通产品（平板件）的喷涂外，现在不少钣金产 品由于造型或功能方面存在特殊的要求，其对表面喷涂的 要求就大大提高。由于受到静电性能的限制，传统喷枪的 图 2 iflow 系统

粉末渗透能力也受到很大的局限。Prodigy 手动喷枪则装 备有全新的流体泵（见图 4），大大改善了粉末的输送条件， 可以让粉末做到“全方位的渗透”。

图 3 Encore 手动枪背板

Encore 手动枪背板上，M 键为模式按钮，可以让操 作人员在不离开工位的时候就可以自由切换到所需要的预

图 4 Prodigy 喷枪

设喷涂程序，该喷涂程序可进行预先设置，并且可一次性 输入多个喷涂参数（包括电流、电压）进行存储，一旦储

经过多年在粉末喷涂领域的专门研究，诺信一直考虑

存完毕后，参数便可在喷涂工作中调出来进行使用，而无

从各种角度去提高粉末的附着率。从图 5 中我们可以看出，

需每一次都对参数进行调节。这样，里面的参数在设置的

粉末颗粒在喷涂的过程中，除了受到电场力、自身重力的

时候，可由一名有经验的人将所需参数及相应编号进行存

影响外，还会受到空气阻力的影响，其中 Aerodynamic（空

储，例如长工件设为 1 号，有死角的设为 2 号等。由此，

气动力）对粉末的输送产生了极大的影响。因此，除了提

当工件在喷涂时，只需将调整好的喷涂程序调出便可进行

升静电性能，为了提升粉末的渗透性能，诺信也从空气动

喷涂工作。

力学着手研究。 HDLV 泵就在此理念下诞生了。

传统喷枪的内部清理往往需要拆开枪泵，并将压缩空

所谓 HDLV 泵就是应用了密相传输技术的粉末传送

气吹入，这项工作会对操作人员有一定的要求，如果操作

泵。通常情况下，普通喷枪使用的是文丘里粉泵，传统的

不当，可能在拆装或者手动吹扫过程中对部件产生损害。

文丘里泵利用高速气流产生真空抽吸粉末，高速气流造成

Encore 手动枪背板 M 键旁边的清洗按钮则解决了该问题。

的弊端是很难形成柔和的粉团喷到工件上，由于高速气流

操作人员只需要按下该按钮，以上的步骤就可以 “一键

的带动使得粉末流的密度较低，压缩空气占有较大比例，

完成 ”了，这样避免了人员的不当操作带来的影响。

大量的压缩空气从喷枪吹出后很容易就影响到粉末的流

- 28 -

钣金与制作 2011.3

FEATURES·专题报道

当需要喷涂更多的粉末时，一 把 Prodigy 喷枪的作用能够抵 得上若干把普通喷枪。另外， 粉末流速的降低，减少了其与 泵以及管路部件之间的摩擦， 由此降低了耗材的使用成本。 由于流速的降低，传统的 直径为 12.7mm 的输粉管完全 图 5 粉末颗粒运动

图 6 HDLV 枪泵

可以由直径为 6mm 的输粉管 所代替，并且喷涂效果会更好。

动，使得粉末很难到达某些很难喷涂的区域，如角落、折

结束语

边内侧区域等地方。而 HDLV 泵则采用了仿生学原理，

通过本文介绍，智能化设备一方面大大降低了人为（操

使用了类似人类心脏的结构泵体，完全摒弃了原有的文

作人员）因素所带来的产品质量不稳定，即使是经验不足，

丘里泵的抽吸方式，利用抽吸真空的动作，2 组泵无缝

只需经过简单培训，通过喷枪的智能操作模式和预设的程

隙的交替工作，将原来 40% 的粉末密度，提高到 80% 以

序即可上手进行操作，可以马上为经营者带来经济效益。

上，流速却降低到原来的 25% 左右。这样的结构大大降

另一方面，智能化设备也大大降低了使用成本，将传统喷

低了粉末流中的压缩空气比重，提高了粉末的密度。一把

枪使用所带来的高能耗、高消耗（备件）都降低到一定程

Prodigy 的最低气压在 60psi，相当于 4.2kg 压力， 而普通

度。随着钣金行业的蓬勃发展、生产力的提升和生产效率

喷枪的用气要求一般在 85psi，相当于 6kg 压力。在低流

的提高，高智能化的技术与设备必将在钣金行业发挥更大

速的情况下，有助于粉末渗入那些难以喷涂的区域，并且

的作用。

2011.3 Fabricating

- 29 -

人物·PEOPLE

李平：目前需要理性发展

文 / 郇淑萍

众所周知，目前，国内专业钣金加工企业面 临着来自不同方面的压力。首先，由于钣金加工 门槛较低，小规模企业很容易进入钣金行业，因 此，钣金企业成规模的比例很小；其次是随着国 外主机产品进入中国，其钣金配套企业也随之进 入，这些配套企业有着具有技术、工艺及与主机 厂常年合作关系的难以逾越的竞争优势；第三， 全球采购化的背景下，用户的要求越来越高，价 格水平、产品质量、供货能力等都是在全球范围 内进行比较，同样也加剧了竞争。除了竞争环境 的不断升级，企业自身的人工成本、材料成本等 也在不断攀升，企业获取附加价值的空间越来越 窄。专业钣金是 OEM 厂商，难以形成自己的品牌， 受制于人在所难免。 近期，本刊采访了成都钣金行业协会会长李 平先生，深入了解成都钣金企业的当今发展和未 来发展规划。李平也是一位卓越的企业家，拥有 成都鑫龙电气制造有限公司（以下简称鑫龙电气） 和四川开力厨具有限公司（以下简称开力厨具）。 成都地区具有一定专业规模的钣金企业有 一百八十多家。五百人以上的钣金企业有五、六

- 30 -

钣金与制作 2011.3

成都钣金行业协会会长李平

PEOPLE·人物

家，百人以上的企业有上百家。产值超亿元的企业有 5 家，

厨卫家电钣金制造和配套加工，已经成为西南地区颇具规

大多数企业产值超千万。由于成都钣金行业面临着企业管

模的大型钣金制造企业。从中，我们可以看出，当很多钣

理理念、水平有待提高，专业化协作和配套差，发展缺乏

金企业还在忙碌于代加工生产的时候，李平已经拓展了自

统筹规划，存在一定的盲目竞争等各种各样的问题，不久

己的产业链。

前成立的成都钣金行业协会，提出的一系列规划和采取的 一系列措施值得行业借鉴。 李平认为，做行业、做企业和做人有很多相似点，做

作为企业家，每个企业都有一种理念，有一种文化。 去过“开力厨具”的人都知道，在开力最显眼的地方最显 眼的字眼便是“和”，这就是“开力厨具”始终坚持的“和”

人，做事是一门艺术，一门学问，同样，做企业、做行业

文化。“和”是我国传统文化中的重要范畴。儒家“和文

也是如此。他认为，一个企业家不仅需要具有素质、人品、

化”的主要内容包括：天下为公、选贤与能、讲信修睦的

胆略以及捕捉机遇的能力，还要具备一种韧性，具有不断

大同社会理想观；和而不同、兼容并蓄的文化观；仁者爱

进取、不断攀升的精神。李平是从几万元资本开始创业，

人、推己及人的道德观；以义统利、群己和谐的社会伦理

其创业至今，可以说是甘苦自知，但是，李平始终以积极

观；国家统一、协和万邦的民族国家观；天人合一的自然

向上的心态带领企业不断向前发展。李平最初做的是钣金

观等等。其中的许多成分可以通过扬弃，对构建企业文化

制造厂，随着市场环境的不断变化，他意识到如果没有自

有一定的作用。李平认为，“和”文化的融入，可以说表

己的品牌产品，企业受制于人的局面就不会被打破。因此，

现出了对企业竞争的认同和宽容，对市场的理解与诚信，

基于多年在钣金制造上的积累，经过认真思考，在 2007 年，

对员工与团队的和合意识及团结精神，对社会万物的至美

李平把目标定为厨卫家电制造行业，并从零开始组建自己

境界及和谐至美。

的研发团队，制定开力厨具远景发展计划，研发具有自主

李平认为，一个企业家做好企业是一方面，当成为行

知识产权的中、高端烟机产品。目前，开力厨具是拥有自

业的领导人的时候，企业家的思路就要拓展得更宽，不仅

主产权的品牌企业，其开发的主机产品——近吸式油烟机，

仅局限于自身的企业，还要具有全局的视野。企业需要“和”

拥有多项国家专利。由于开力厨具主机产品的发展带动了

文化，行业更需要，只有这样，才能使产业更理性地向前

鑫龙电气钣金业务的增长；同样，鑫龙电气钣金产品的不

发展。

断精品化为开力厨具提供了强有力的支持。李平说起“开

为了更好地给汽车、IT 等主导产业提供完善的配套，

力”这个品牌时候，自豪地说，作为一个企业家，其中一

成都钣金行业协会通过对成都地区 38 家企业的摸底调查，

个最优秀的品质就是必须要有自己的理想，并为这个理想

很快提出了《成都地区钣金行业发展战略研究》报告，在

不懈地付出努力。“开力”这两个字就涵盖了他的人生理

2011 年 1 月底，以骨干会员企业为主体，组建了四川钣

想——“开创标准，力争第一”。就是这样的理想支撑着

金产业集团，意在打造成都钣金行业的“航空母舰”。同

自己和“开力厨具”不断地前进。李平说，开力烟机目前

时，按照发展战略研究报告的要求，成都钣金行业协会积

虽然还谈不上和国内三大烟机分庭抗礼，但是近吸式油烟

极和当地政府协调沟通，最终促成了西部钣金产业园区的

机非常适合中国的厨房，将会成为中国烟机产业的更新换

建立。该园区的建立，目的是加强区域内的配套。园区主

代产品。目前开力厨具在北京、四川、重庆等地分公司相

要引进本地钣金行业骨干企业和外地优秀钣金企业，引进

继成立，全国各大地区的代理商渠道也都相继疏通。李平

外地优秀钣金企业目的是引进先进的管理和技术，带动本

还说，鑫龙电气目前拥有具国际先进水平的日本 AMADA

地钣金企业的发展。

成套数控加工设备，以及国内最高水平的自动化喷塑生产

李平说，整合资源、集约发展是调整产业结构、促进

线，不仅可以为开力厨具提供高质量的钣金产品，其项目

经济增长方式转变的有效途径，也是成都钣金产业实现又

还涉及机械电子、IT 业、银行系统、国家安全系统以及

好又快发展的迫切要求，比如在成都龙泉经济开发区、现

2011.3 Fabricating

- 31 -

人物·PEOPLE

代工业港、蛟龙工业港分别建立高起点的钣金电镀、喷涂

素质，尽快充实短缺的专业人才，缓解钣金人才奇缺的局

协作网点。改造及新建部分电镀、喷涂等钣金表面涂装工

面。

艺协作企业，使其上规模、上技术水平，以适应本地钣金

李平乐观地说，钣金制造业经过多年的“理性化”发展，

行业的需求及发展。这样不仅实现了资源共享，而且提高

现在又遇到了全球化和日益国际化的理性化的难题。竞争

了协作厂的整体管理水平。为了更好地为企业服务，钣金

越激烈，理性问题就越突出，这对于企业和行业都是一个

协会还组织活动加强钣金企业同上下游客户的交流，比如

挑战。虽然成都地区的钣金行业还有这样那样的问题，但

目前，钣金行业协会还为会员企业举办了钣金数控设备招

是应该看到的是，经过多年的探索，钣金行业正在趋于理

标订货会，实现了会员企业、设备厂家双赢。

性化发展，逐步向专业化、规模化和高附加值产业的方向

说到行业的人才，李平认为，人才不仅是企业发展的

发展，目前，仅成都地区而言，钣金行业已发展成为技术

基石，对行业的未来发展也至关重要。目前，成都钣金行

力量雄厚、生产技术基础较强、规模较大的行业。李平相信，

业人才结构不合理，对企业和行业的发展不利。因此，钣

钣金行业的前景还是非常广阔的，再经过一定时间的积累

金行业协会需要推动行业人才的培训，提高钣金行业人员

和沉淀，成都钣金行业将会有越来越多的优质企业。

反馈服务编码 8011

- 32 -

钣金与制作 2011.3

TECHNOLOGY LEADING·技术前沿

辊弯成形与冷弯型钢

文 / 刘化民·吉林大学辊锻工艺研究所 曹洪伟·大庆油田有限责任公司天然气分公司 刘志青·沈阳机床银丰铸造有限公司

在我国，由北京科技大学的朱书栋等对辊弯成形的基 本理论进行了全面的研究，得到了冷弯成形过程中的四种 基本变形方式的应力、应变表达式和变形功的数学表达式； 另外，北方交通大学的张乐乐等采用基于更新拉格朗日法 的弹塑性大变形样条法，结合流动模型，分析并模拟了普

冷弯型钢是一种经济断面型钢，在建筑、交通、机械、

通槽钢成形过程中变形带材的位移场、应变场和应力场。

家电等行业已得到了广泛应用。生产冷弯型钢的方法有：

工艺

在压床上冲压、拉拔机上拉制及用辊式弯曲机成形。用辊

随着辊弯成形理论研究的不断进步，世界辊弯成形工

式弯曲机成形的方法生产冷弯型钢具有效率高、产品长度

艺也随之有所进步。奥地利钢铁联合公司的成形辊集中调

可调、材料利用率高和成本低等优点。

节技术（CAT），该机架结构简单、调整方便，节约辊片 费用，减少换辊时间，可生产直径与壁厚比值极大的产品；

辊弯成形技术研究现状

日本中田制作所的柔性辊弯成形技术，简称 FF 技术，该

理论

机组在生产不同规格型材时，不用换辊，只需要通过电液

关于辊弯成形理论研究，世界有以下国家进行相关的

控制与机械传动装置来调整轧辊上升、下降、横移以及转

理论研究：辊弯成形理论的研究起源于美国，由 1939 年

角；排辊成形技术即 CBR，其轧辊的共同性强，轧辊调

美国的钢铁研究院（AISI）出资，由康奈尔大学的乔治·温

整速度快，可实现柔性化生产；日本新制钢公司的无辊自

特教授牵头对冷弯薄壁型钢的设计理论进行了研究；日本

然成形技术、日本东洋特殊钢业株式会社的辊挤压和辊拉

东京大学木内学提出了用形状函数来描述辊弯过程中变形

拔成形技术，其成形过程平稳，产品质量好，尺寸精度高，

区曲面形状的方法，并通过优化变形功的方法来确定辊弯

不仅适合用于焊管，而且还可用于生产异型断面产品以及

成形空间曲面；英国 King T.E 和 Powell I.J 等人提出了根

多种规格冷弯型钢；俄罗斯切列波维茨克钢铁厂发明了生

据塑性增量理论及残余应力理论，从数学上确定成形过程

产冲孔冷弯型钢的技术，无论是生产开口型钢还是闭口型

中应力—应变的 ORTIC（Oplinised Roll forming Technology

钢都具有所需的装配孔， 不会降低冷弯成形机的生产速度，

Imperfections Calculated）设计方法；另外，新西兰 S.M.Paton、

同时可减少废品和降低生产成本。

美国 Tay lan Altan、法国 G.N EFU SSL 和 M.Brunet、新加

计算机辅助技术

坡 R.S.Senanayake 等都针对一些简单断面冷弯型钢的变形

计算机辅助技术在辊弯成形中的应用主要集中在代替

进行了专门的研究，并对辊弯成形过程进行了模拟计算，

人工计算绘图以及对成形过程进行模拟、优化和智能化，

提出了辊弯成形过程中应力—应变的表达式。

随之也产生了一些通用 CAE 模拟软件，如 MSC.MARC、

2011.3 Fabricating

- 33 -

技术前沿·TECHNOLOGY LEADING

ABAQUS、ANSYS-DYNA 系列等，这些软件功能强大、

MARC 对波纹板的辊弯成形过程和轿车防撞梁的辊弯成

稳定可靠，在国内外得到了广泛的应用。目前，国内外正

形过程进行了模拟，并得到了成形过程中应力、应变云图，

在研究开发一种数值模拟与孔型 CAD 集成系统即计算机

( 见图 1)，进一步探索了辊弯成形规律、金属变形特点，

辅助孔型设计 (Computer Aided Roll Design，简称 CARD)

为辊弯成形在实际生产中的应用奠定了一定的理论基础。

系统，较为完善的是：德国的 COPRA 系统、澳大利亚的

随着计算机技术的不断发展，CAE 迅速地应用到了

CADROF 系统和英国的 ORTIC 系统，这些系统不仅可以

辊弯成形技术研究中，同时将数值模拟和工人设计经验有

模拟辊弯成形过程，进行孔型设计，而且还可以判断设计

效地结合在一起，使得辊弯成形 CAE 的模拟结果更加合

结果是否合理。

理，必将为辊弯成形技术的应用提供可靠的理论依据。 工艺参数对成形的影响

辊弯成形技术

辊弯成形是一个极其复杂的变形过程，其耦合了横向

CAE 技术

弯曲、横向扭转、纵向拉伸、纵向弯曲等弹性、弹塑性和

辊弯成形是一个经历大位移、有限应变的过程，其中

塑性变形。在辊弯成形过程中，当变形条件发生改变时，

涉及到与轧辊之间的接触摩擦问题，同时也是一个包含着

成形件上各质点的应力和应变状态均发生变化，并且还会

几何非线性、材料非线性和边界非线性在内的高度复杂非

改变变形性质，给加工过程带来很多问题，因此成形工艺

线性问题，其变形过程具有大变形的特点，对于这类边值

参数的选择对辊弯成形具有十分重要的意义。

问题已不能用传统的小位移、小应变弹塑性分析求解，采

本文采用有限元模拟软件 MARC，模拟了牌坊间距

用有限应变弹塑性有限元分析法，能有效地分析和模拟辊

和成形速度对轿车防撞梁辊弯成形的影响。通过模拟得出

弯成形过程。作者结合实际工程实践，采用有限元软件

结论。随着牌坊间距的增加，等效应力和应变都有所减小， 进而有利于板料成形。过 大的成形速度，不利于成 形，容易造成型材截面形 状的畸变，但是成形速度 过小，会影响生产效率。 因此，在满足成形条件的 情况下，尽可能选择大的 成形速度。 回弹研究

(a) 波纹板辊弯过程等效应变图

(b) 波纹板辊弯过程等效应力图

回弹是辊弯成形中不 可避免的物理现象，回弹 直接影响型材的形状、尺 寸，当回弹量超过型材允 许误差时，就成为缺陷。 因此，回弹是辊弯成形中 需要重点考虑的问题。回 弹使孔型的尺寸及形状与 型材的尺寸和形状有一定

(c) 轿车防撞梁辊弯成形过程等效应变图

图 1 模拟结果

- 34 -

钣金与制作 2011.3

(d) 轿车防撞梁辊弯成形过程等效应力图

的偏差，这个偏差量就是 由回弹量来确定的。精确

TECHNOLOGY LEADING·技术前沿

计算回弹量是减小回弹影响的主要方 法，计算回弹量的大小是确定成形辊 圆角角度和圆角曲率，回弹量的大小 可以用理论法来确定。 随着有限元在辊弯成形中应用的 不断发展，回弹的数值模拟也取得了 (a) 轿车防撞梁

有价值的数据。对回弹进行有限元模 拟采用的方法是：首先是采用显式动 力学弹塑性有限元法对辊弯成形过程 进行模拟，接着再采用隐式静力学有 限元法分析回弹。研究回弹时，将数 值模拟方法与试验相结合，有助于辊 弯成形工艺的改进，提高辊弯型材产 品的质量。

(b) 轨道客车不锈钢波纹地板

图２ 辊弯成形技术应用产品

辊弯成形技术在冷弯型 钢上的应用 辊弯型材产品作为一种经济断面 型产品，具有断面均匀、产品质量高、 能源消耗低和经济效益高等优点，拥 有广阔的应用领域，已被广泛应用于 汽车、建筑、航空等行业。目前国内 各企业都十分重视冷弯型钢产品的开 图 3 辊弯成形设备

发工作，利用引进国外设备的技术优 势，开发具有先进技术的冷弯生产设 备。吉林大学辊锻工艺研究所与企业合作，成功地开发出

技术、柔性辊弯成形技术、复合式辊弯成形技术等，但是

了多种轿车保险杠防撞梁和轨道客车不锈钢波纹板等高精

对辊弯成形技术的研究仍存在一些不足之处，今后可以从

度产品，见图２。在辊弯成形机组方面，也开发了多种生

以下几方面深入研究：

产复合辊弯型钢的机组，见图３。为开发同类复合机组提 供了宝贵的经验。目前，吉林大学辊锻工艺研究所正与多

⑴今后可以深入研究成形工艺对工件成形的影响，控 制和消除成形缺陷。

家企业合作，开发集装箱产品、重载汽车大梁和车厢冷弯

⑵研究工艺参数对回弹量影响的有限元模拟，验证回

型钢等产品，这些都为今后全面实现冷弯型钢广泛应用和

弹半径的计算公式，并进一步修正，确定更精确的回弹半

连续生产奠定了基础。

径计算公式。 ⑶建立零件成形精度预测系统，并根据辊弯成形的精

结束语

度要求，优化成形工艺和辊片结构，实现成形精度的预测

随着对辊弯型材产品要求的不断提高，辊弯成形正向

与控制。

着精度高、成本低、生产周期短、产品质量高的方向发展， 推动了辊弯成形新技术的发展，包括计算机辅助孔型设计

⑷进一步把研究辊弯成形数值模拟与孔型 CAD 系统 集成一个孔型设计专家系统。

2011.3 Fabricating

- 35 -

精密制造·PRECISION MANUFACTURING

激光切割机的特殊工艺分析

工零件的过程中，针对不同类型的零件，可依据加工零件

文 / 李勇彪·江铃控股有限公司冲压厂

的材质、厚度等因素，设定激光切割的加工速度、加工功 率、加工频度、气体压力等预生成多组切割卡。不同的加

鉴于激光切割工艺的特殊性，在着笔其特殊工艺之 前，先简单讲述激光切割机的构造与工作原理。下文将以

工零件，可调用相对应的符合切割条件的切割卡，从而实 现快速设定切割条件的功能。 激光切割的具体过程可详细分为五个步骤（见图 1）：

NTC 公司 TLM 系列激光切割机为例。 激光切割机主要由激光振荡器、冰水机、电气控制器、 操纵杆、光学头、工作台等主要装置构成。在讲述激光 是如何产生的，需要了解两类气体，其一是含 N2、CO2、

激光切割开始→加热开始→熔点达到后穿透开始→燃点达 到后蒸发开始→切割被执行。 清楚了解激光切割加工的具体过程后，将尝试探讨影

He 的特种混合气体，其组成需按照一定的配比；其二是

响激光切割质量的因素；笔者采用鱼骨图分析法（见图 2），

起助燃作用的液态氧。特种混合气体通过指定的管路传输

以期达到形象描述的效果。

至激光振荡器内的真空管内，在真空管的两极加上 1 万伏

另外，在加工零件的过程中，零件可靠定位是至关重

的放电电压后，混合气体电离成游离的介质并形成光束通

要的。激光切割加工是先通过依据产品量身定制的定位辅

过多路外部反射镜片组至光学头顶部，再经过会聚镜片从

具与机床工作台的纵向固定槽、横向固定镶块配合实现定

而形成会聚光束，遇氧形成电火花实现切割零件的功能。

位辅具的定位可靠，其定位精度为 ±0.03mm/300mm。然

激光切割机因其具有三维五轴加工的功能，可实现冲

后再依据加工零件的类型，选用孔定位或型面定位。型面

压模具的切边、冲孔工序。切割功率为 1500 激光光束可

定位有必要着重讲述，定位辅具的支撑柱的型面定位材质

切割厚度至少 6mm 的产品，且加工精度较高。在实际加

为可加工树脂。可加工树脂是由白色的 XH6403A 环氧氯 丙烷与灰褐色的 XH6405B 亚 乙 基 五胺按 1:1 的配比 组合研配而成，实 现加工零件的定位 可靠。

(a) 激光切割开始

(b) 加热开始

(c) 熔点达到后穿透开始

图 1 激光切割的具体过程

- 36 -

钣金与制作 2011.3

(d) 燃点达到后蒸发开始

加工零件可靠 定位后，通过调用

PRECISION MANUFACTURING·精密制造

需要充分考虑下道工序压 形工序可能存在的因素， 需分析与优化切割展开 图。 考虑到生产的及时 性，如何提高效率需要进 行进一步分析，优化与改 进切割过程中的加工盲点 是必须的。零件的加工周 期主要包括程序加工时 图 2 激光切割质量图

间、吊装辅具时间、物料 取放时间、辅助时间等。 其中程序加工时间中的位 置转换时间是优化的重 点，可通过优化程序进一 步减少激光头空走时间。 有现场数据统计，通过优 化 切 割 程 序， 每 个 零 件 在原有基础上可节约近

(a)

(b)

1min， 单 台 白 车 身 激 光

图 3 白车身外板件翼子板不同位置激光加工情况

切割工序可节约 1h。 激光切割加工的特殊

已编制的加工程序，激光切割机立即执行该程序各语句指

功能在外协件加工中起着重要作用。我厂激光切割费用以

令，实现快速切割。图 3 为白车身外板件翼子板不同位置

每小时 346 元作为计算标准，南昌一公司委托我厂加工的

激光加工的情况。在不同的切割位置，激光头五轴的角度

零件横梁 A 、横梁 B 、主梁、前拖梁锥形的具体费用分析

需要相应调整，保证激光头是垂直切割面的状态。如果不

如表 1 所示。

是垂直切割的角度，加工零件容易出现熔渣、局部烧伤等

最后，归纳总结激光切割加工的特点：激光切割加工

质量问题。另外，在加工零件的转角处需做特殊处理，加

是高能量、密度可控性好的无接触加工，切割时段能够加

工速度需要调小一些，切割点也需要多加入一些，如此在

与相适应的辅助性气体，加速材料的熔化、吹走熔渣或保

切割转角时切割头能够平滑过渡，切割质量才能达到既定

护切缝不被氧化，具有切缝窄，无机械变形、仿形切割能

要求。还有一点需要注意的是，在翼子板尖角处的切割，

力强等优点，应用范围极广。

■ 表 1 外协件具体费用表 零件名称

切割速率 (mm/min)

切割价格 ( 元 / 小时 )

累计切割距离 纯切割时间 /mm /min

辅助时间 /min

单件切割时间 单件切割费用 /min /元

横梁 A

1000

346

4100

4.1

0.5

4.6

26

主梁

1000

346

7700

7.7

0.5

8.2

47

横梁 B

前拖梁锥形

1000

1000

346

346

3300

4600

3.3

4.6

0.5

0.5

3.8

5.1

22

30

2011.3 Fabricating

- 37 -

访谈·INTERVIEW

三菱电机：紧密贴近中国市场

文 / 宋仲平，王明涛·FAB 记者

销售了六七十台。由于目前中国激光市场可接受的产品结 构问题，三菱电机的激光机主要市场还是在日本。 巫文俊乐观地认为，虽然目前中国钣金行业的设备投 资还主要集中在中低端设备，但是随着激光切割的逐步

2011 年 4 月 12 日，FAB《钣金与制作》记者在北京

普及，市场还是最终会要求进一步提高切割效率 ( 高速切

国际机床展现场采访了三菱电机自动化（中国）有限公司

割 )、降低待机时间 ( 自动上下料系统 )、扩大应用面 ( 向

（以下简称三菱电机）激光加工部销售经理巫文俊先生，

三维立体切割、厚板、高反射材料发展 )、降低运行成本 ( 降

对三菱电机的激光产品有了一个新的认识。

低电耗 ) 等。因此，三菱电机一方面积极调整激光机的产

巫文俊对本刊说，三菱电机早在 1967 年便开始激光

品结构，生产出适合中国市场的激光产品，另外，也还会

基础研究，可以说是世界上第一个开发 CO2 激光器的企业。

继续沿着高端产品的路线，紧密贴合市场的需求，不断向

但是，有意思的是，自 70 年代晚期研发出第一台激光发

前发展。巫文俊说，虽然由于高端定位和价格偏高，三菱

生器，并生产出第一台激光加工机后，当时还没有具体的

电机的激光机目前在市场占有率还不够高，但是，由于具

使用案例，只是应用到烟草行业，对香烟的过滤嘴进行打

有激光发生器研发方面的优势，三菱电机的激光机在激光

标加工。自此，从卷烟厂购买第一台激光机到现在，日本

切割领域还是具有独特的市场竞争力。从 2010 年开始，

所有卷烟厂的激光打标用的都是三菱电机的激光机。

三菱电机的激光机在中国的销售就几乎是成倍增加。

巫文俊说，三菱电机目前可以生产最大功率为 6kW

巫文俊说，中国市场潜力还是巨大的。首先是中国

的大功率激光发生器，而早在 20 世纪 70 年代末，三菱电

机床、动漫游戏、电子通讯等众多领域的出口、内销大

机就已经可生产出 2kW 以上的激光产品了。

幅增长，带动了钣金行业的发展；另外， “十二五”期

巫文俊介绍说，与传统冲床比较，激光切割机具有可

间，钣金行业估计每年将有 20% ～ 30% 的增长，可以说

实现套裁、节材、成本低、速度快等优点，另外还可以省

对激光设备厂家来讲是一个很好的机会，为了配合中国的

去一大笔模具费用。因此，在日本，目前激光切割机的数

“十二五”规划，巫文俊对本刊透露说，三菱电机打算制

量已经超过冲床。目前，三菱电机的激光机不仅在日本市

定适应“十二五”规划的相关市场战略。从与巫文俊谈话

场占有率超过了 70%，而且在欧美市场也占据领先位置。

中，本刊也体会到了，三菱电机在密切关注中国的市场和

说到中国市场， 巫文俊说，目前三菱电机的激光机

未来的走势，据了解，三菱电机在中国投入的激光新产品

市场主要集中在中国的华南和华中地区，自 2006 年三菱

与日本同步，另外，为了保证产品性能的稳定，三菱电机

电机的激光机进入中国市场后，到目前为止，已经在中国

在中国销售的激光机，从发振器到机架，全部由日本三菱

- 38 -

钣金与制作 2011.3

INTERVIEW·访谈

企业简介 自 1966 年在中国市场销售低压配 电产品，三菱电机自动化（中国） 有限公司作为自动化产品的综合供 应商，满足市场对从自动化产品到 加工机的各种需求，并且在社会基 础设施建设、汽车、半导体、机床 等各个领域支持着中国制造业的快 速发展。三菱电机自动化（中国） 有限公司，作为三菱电机工业自动 化产品在中国的销售和服务机构， 以降低针对设备等资产，从开发、 设计开始到运用、维护为止的综合 成本为主体理念，致力于帮助中国 客户构筑最合适的整合解决方案， 提高客户从企划、设计到运用、维 护等整个过程的使用效率，为客户 降低综合成本。

三菱电机激光加工部销售经理巫文俊

制作，都是原装引进。为了更快、更好地为中国用户服务， 三菱电机在中国大连设有组装工厂。 巫文俊认为，目前世界市场上，高功率、大幅面、厚

谈到新产品研发，巫文俊透露说，三菱研究光纤激 光这项新技术已经很多年了，该项新技术在薄板加工比 较 CO2 激光切割技术要具有一定优势，但板材一旦超过

板材的激光切割机的发展势头很好，该类型激光机在造船、

3mm，其切割的品质和稳定性比 CO2 激光切割技术就要

航空航天、钢铁冶金行业等都有很广阔的发展前途。如：

逊色点了。因此，目前还没有投入使用，主要原因是和市

造船特种板材的精密切割、航空航天发动机转子毂的切割、

场对接上还需要一段时间的实践检验。

钢铁冶金行业热轧钢坯的激光切割、坦克、装甲车厚装甲

为了更好地为用户服务，巫文俊说，三菱电机非常重

精密切割、发电设备中发电机组转子的精密切割等。中国

视为中国用户提供优质服务。除了在上海设立总部，在深

目前的船用钢板切割一般都采用火焰切割、等离子切割，

圳、大连都已经设立了服务点，并且还计划由代理商在天

这两种切割方式相对于 CO2 激光切割技术的精度要低，随

津、青岛等设立更多的服务点，服务点的增加，不但提高

着“精密造船”时代的来临，高功率 CO2 激光切割技术及

了三菱的服务效率，而且还降低了用户成本。另外，三菱

装备在先进国家造船业将得到越来越广泛的普及应用。另

还别出心裁地推出了三菱的套餐服务——“年度保障计

外，随着中国铁路建设、公路建设、水利建设、水电建设、

划”，也就是说，只要用户每年支出一定的费用，客户便

能源、矿山建设、建筑业等重大工程的推进，到 2015 年，

可根据自己的生产情况，享受 2 ～ 3 次的设备保养，这样，

中国工程机械市场需求量将达到 2000 亿元以上，大幅面厚

很多设备隐患也就可以及时发现和解决，极大地满足了用

钢板激光切割机也将在中国工程机械行业得到普遍应用。

户正常生产的需要，提高了用户的开机率。除了这些，为

在展会现场，本刊也看到了三菱电机推出的最新的 NX 系列 CO2 二维激光加工机，该设备在保持高速的同时，

了及时为用户提供优质服务，三菱电机还开通了 400 热线， 24h 提供售后服务咨询。

也实现了无与伦比的高精度；该设备全部电子系统都更新

最后，巫文俊说，这次日本地震对三菱的影响不太大，

换代，采用 M70 系统，可以直接在机器上嵌套；另外，

即便是受到影响， 公司也明确要优先保证中国用户的需要。

设备支持连续功率可达 4.5kW，该机还具有开机自我体检

三菱电机希望不仅能够为用户提供高端的技术和装备，也

功能，为连续生产节省时间，可以实现 24 小时不停机生产。

能够为中国用户提供更优质的服务。

2011.3 Fabricating

- 39 -

装备和模具·EQUIPMENT & TOOLING

ML3015型数控激光切割机 制机床，具有自动调焦、变曲率半径镜片（VRM）功能、

文 / 翟东升·江苏扬力数控机床有限公司

恒光路技术、空气净化技术、板材自动寻边检测等功能。 ⑴主机采用当前主流结构——短龙门式结构，横梁采

自 1983 年国内开始研制开发第一台数控激光切割机

用铸铝结构，经过有限元分析和优化设计后，具有运动部

以来，数控激光切割机在国内的发展已经有将近三十年的

件重量轻，静、动态刚度高，切割精度特别是小圆孔的精

历史。近几年来随着经济的高速发展，市场对激光切割机

度高等优点。

的需求推动了国内激光切割技术的快速发展，各类专业展

⑵机床驱动部分采用伺服电机经过减速箱减速后再通

会上国内激光切割机生产厂商分别推出自己的激光切割

过齿轮齿条传动对运动部件进行驱动，相比传统的传动方

机，ML3015 型数控激光切割机是江苏扬力数控机床有限

式具有性价比高、动态响应速度快，本机床单轴最大定

公司 2010 年研发的最新型机床，如图 1 所示。

位速度达到 120m/min，单轴最大加速度为 1.0g。合理的 惯量匹配保证了激光切割机具有良好的动态性能和切割精

机床的整体结构性能

度。

ML3015 型激光切割机为阿根廷 Bipress 公司特殊定

⑶外光路系统主要由各种反射镜片、变曲率镜片、聚

图 1 ML3015 型数控激光切割机

- 40 -

钣金与制作 2011.3

EQUIPMENT & TOOLING·装备和模具

焦镜片等组成，同时采用封闭式外光路防尘罩和高刚性支 撑结构，防止灰尘对光路的影响，有效提高切割质量和延 长镜片使用寿命。 ⑷采用双工作台交换系统，提高了生产效率，同时使 用液压同步马达技术保证工作台交换运行的平稳性和可靠 性。 ⑸该机型配备日本 PANASONIC 公司第八代激光发 生器。 图 2 变曲率半径镜片示意图

数控系统 数 控 系 统 采 用 以 德 国 SIEMENS SINUMERIK 840D 为基础的激光切割机专用控制系统，控制系统负责对 X/

自动调焦激光切割头

Y/Z 轴伺服驱动、各类辅助气体供气系统、激光发生器、

由于激光光束的扩散性，在加工过程中工作台的不同

VRM 功能、随动功能、自动调焦、切割拐角速度控制等

位置出现不同直径的光斑，导致焦点位置的上下漂移，

功能进行控制。同时控制系统带有故障报警及故障诊断功

影响厚板切割时的质量稳定性。本机床采用德 PRECITEC

能、远程诊断、螺距补偿、反向间隙补偿、快速定位、高

公司的 HP2 系列自动调焦切割头，通过数控系统编程可

速调用等功能。经过对数控系统界面进行二次开发，使得

根据不同工作位置自动调整焦点位置，以保证全加工范围

操作机床更加直观、方便。客户根据所加工的板材信息自

内的切割质量稳定性。该切割头为嵌入式切割头，方便聚

动调用切割工艺参数文件进行切割加工。

焦镜的更换工作，有效提高切割准备工作的效率。同时嵌 入式切割头将冷却水、切割辅助气体、冷却空气、传感器

变曲率半径镜片技术

信号线等全部集成在切割头内部，有效降低切割过程中对

由于激光发生器所发出的激光光束都具有一定的发散

上述部分的损伤，提高设备稳定性；优化的气体流态设计，

角，在切割加工范围内当光路长度变化时，作用在透镜表 面的光束直径时刻发生着变化，这就会引起焦点大小和焦

提高切割断面质量，减少产品的报废率。 自动调焦切割头本身还配有高灵敏度的电容传感器，

点深度的变化。获得大小不变、能量密度不变的优质聚焦

切割加工过程中随着板材高低不平，切割头自动上下运动，

光点对激光切割加工尤为重要，焦点大小和焦点深度的变

能够始终保证喷嘴和板材表面之间距离的恒定，从而保证

化，必然会对切割加工产生较大影响。比如，会造成切

切割加工质量的稳定性。

割缝宽度不一致、在相同切割功率下会出现割不透或烧 蚀板材等现象。ML3015 型激光切割机国内首家采用变曲

气路单元

率半径镜片 (VRM) 功能 ：VRM 控制系统原理如图 2 所

ML3015 采用最新设计的集中式供气系统和最先进的

示。通过调整变量泵的输出流量来改变 VRM 镜片内水槽

高分子膜过滤空气净化技术，供气系统包括三个部分：切

中的水压，这样就可以改变 VRM 镜片的曲率半径，进而

割用辅助气体供气单元、光路防护供气单元和外部气缸供

来改善光束的传输特性。VRM 的成功使用使得我公司的

气单元。

ML3015 数控激光切割机在整个切割幅面内都能够保证良

切割用辅助气体包括氧气和氮气，它们分别采用独立

好稳定的切割效果，尤其是在切割中等板厚的不锈钢和铝

的电气比例阀控制，可实现通过系统参数自动调整所需辅

合金材料时就显得更加明显。

助气体的压力大小，使得切割用气体压力调整方便、灵敏

2011.3 Fabricating

- 41 -

装备和模具·EQUIPMENT & TOOLING

度高、响应迅速，保证切割质量的稳定。 O2 辅助气体供

不同材料对焦点的位置要求也不同。比如切割碳钢时焦点

应系统为碳钢等允许氧化的材料进行切割时自动控制切割

在板材的上表面；不锈钢焦点在板材的 1/2 左右；铝合金

辅助气体；N2 辅助气体供应系统为不锈钢、铝合金等材

焦点位置接近下表面。同时随着使用过程中聚焦镜片的污

料进行切割时控制切割辅助气体。

染，焦点位置会适当向上移动，调整焦点位置的过程中也

光 路 防 护 供 气 单 元 对 气 体 洁 净 度 要 求 相 当 高，

应该考虑这方面的影响。

ML3015 采用一整套日本 SMC 空气净化技术包括除油过

⑵切割速度。当激光功率和辅助气体压力一定时，切

滤器、除水过滤器、高分子膜过滤器。同时机床光路防护

割速度与切缝宽度保持一种非线性反比关系。当切割速度

部分采用完全密封结构设计，大大提高了光腔的洁净程度，

提高时，切缝宽度减小；当切割速度降低时，切缝宽度反

防止空气中的灰尘、水分对激光光束质量的影响，同时进

而将会增大。

一步延长镜片的使用寿命。 外部气缸供气单元通过各自可调整压力的减压阀和换 向阀分别对机床内部气缸实现单独控制。

切割速度与切割断面表面粗糙度呈现一种抛物线关 系，随着切割速度降低，断面表面粗糙度增加；随着切割 速度的增加，表面粗糙度有所改善，只要达到一个最佳切 割速度，此时的切割断面表面粗糙度就最小。当切割速度

激光发生器

增加到一定的值后就出现无法切透板材的现象。

ML3015 激光切割机配备了 PANASONIC 4.0kW 激光

⑶激光功率。激光功率大小对切割厚度、切割速度、

发生器，该发生器为全模块化设计的第八代激光发生器。

切缝宽度和切割质量都有很大的影响。一般说来，激光功

其优势表现在能级跃迁的高效率，实现同类型产品中最少

率越大，所能切割的板厚越厚，切割速度也能够提高。在

的 CO2 混合比例，显著减少耗电量；合理的结构设计，

一定板厚和切割速度下，有一个最佳的激光功率范围，在

使 He 的比例高达 74.9%，降低环境温度的要求，工作更

这个范围内切割面的粗糙度最小，偏离最佳功率范围粗糙

稳定；电极等损耗件寿命的永久化，使激光维护保养更加

度就会增加；进一步增加或者减小功率，就会产生过烧或

经济；设计预留 15% 的超载余量，使系统工作更加可靠。

者挂渣缺陷。

另外 ML3015 机床还配有独特的背反射隔离系统，能 够对铝合金等高反射率材料进行切割，最大切割铝合金

⑷光路的同轴度。同轴度主要是影响切割质量的一致 性。

（A5052 系列）厚度达到 10mm。

结束语 切割质量

数控激光切割机为钣金加工企业提高产品的品质和生

影响激光切割机切割质量的因素有很多，主要有激光

产效率提供了优良的装备，近年来随着国内钣金设备制造

切割系统固有特性、被切割材料特性以及切割工艺参数的

商加大自主研发力度，国内激光切割机与国外机床的差距

设定等方面。结合自身经验下面主要从切割工艺参数方面

越来越小，用户对国内激光切割机的认可度越来越高。激

进行分析。

光切割机涉及到光、机、电、气等多个领域的研究，是一

影响切割的工艺参数又分为主要因素和次要因素，

个复杂的系统工程。除此之外，激光切割工艺本身就是一

主要因素依次是焦点位置、切割速度、激光功率、光路的

个极其复杂的物理化学变化过程，涉及的方面很多。激光

同轴度；次要因素有辅助气体压力大小、辅助气体质量、

切割机的发展是一个长期的、艰辛的过程，需要多方面共

喷嘴与切割工件表面的距离等，大量的切割试验表明主要

同努力。江苏扬力数控机床有限公司依靠性能可靠、技术

因素占到影响切割质量的 80% 以上。

成熟的产品以及完善的销售体系、良好的服务，激光切割

⑴焦点位置。焦点位置对切割表面的粗糙度影响较大，

- 42 -

钣金与制作 2011.3

机已经在行业内率先打开南美和欧洲市场。