Fabricating
试刊
主管单位 主办单位 编辑出版
中国文化艺术出版社 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 宋拥政 唐其生 陈 燚
吉晓林 郎利辉 顾永麟 徐以光
刘家旭 赵升吨 潘殿生 李 平
主 编 副 主 编 责 编 发行主管 美术编辑
王晓燕 郇淑萍 宋仲平 邢 琛 周存民 曹华文
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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
张
金
张士宏 袁永刚 阎生元
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中 国 锻 压 协 会
Confederation of Chinese Metalforming Industry
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反馈服务编码 8007
录
CONTENTS 目 2012年2月·第1期
观察
总第18期
Observation
9 中国钣金加工企业的未来要靠自己去闯 Based on Ourselves 专题·报道
Features
16 CAE技术在激光切割机研发中的应用 Application of CAE on Laser Cutting Development 20 高功率工业激光器及其加工装备制造的 发展状况分析 Development of High Power Laser and Its Applications
传统的高功率轴快流C O2激光器仍是高功率激 光切割加工装备中的主流配置，虽然在薄板切 割加工中被迅速崛起的光纤激光器蚕食了一部 分市场份额，但具有同样功能的相应C O2激光 器的价格却比光纤激光器要低廉得多。
产业·报道
Industry
28 番禺游戏机产业：游离在制造与创造边缘 Arcade Game Industry in Panyu: Making and Innovating
反馈服务编码 6111
录
CONTENTS 目 2012年2月·第1期
总第18期
生产·模具与润滑
Manufacture
32 如何充分利用数控冲床模具 How to Utilize Efficiently of the Tooling for NC Punch Press
生产·检测 Manufacture
35 折弯机上模直线度测量装置 Straightness Measurement Device for Upper Die of Press Brake
人物
Figure
37 吴催农：企业的发展85%靠市场，15%靠管理 Wu CuiNong: 85% of Achievement Relying on Market and 15% on Management
反馈服务编码 6127
2012年2月·第1期
公司名称
服务编码 8004
封面
萨瓦尼尼(中国)有限公司
8008
封二
武汉金运激光股份有限公司
8025
封三
三菱电机自动化(中国)有限公司
8006
封底
美国美特精密模具公司
6095
1
上海优洛机床配件有限公司
8007
2
东莞大同数控机械有限公司
8024
3
上海中沪电子技术研究设计所
6111
4
常州市中安机械制造有限公司
8011
5
山东莱恩光电科技有限公司
6127
6
南京威克曼科技实业有限公司
8026
7
杭州祥生砂光机制造有限公司
8005
11
上海市融科检测技术有限公司
8010
13
上海点泰机电设备有限公司
8032
14/15
访谈
2012中国国际金属成形展览会
17
2012年意大利金属板材成形展览会
19
第13届中国（深圳）国际机械制造工业展览会
21
第7届中国数控机床展览会
23
第14届上海国际机床展(东博展)
25
2012济南国际机床模具展览会
27
第10届青岛国际金属加工技术设备展览会
8033
总第18期
位置
深圳市大族激光科技股份有限公司
深圳市哈格尔机械有限责任公司
录
CONTENTS 目
广告索引
40
Interview
东岱软件：成本管理提升制造业水平 DongDai Software: Cost Control and the Manufacturing Level
中国将来一定会从传统模糊不清的生产管 理中解脱出来，很多企业处于制造业的末 端，利润空间很小，如果在这个狭小的空 间里不注重管理，企业就没有竞争力、没 有出路，这是值得当今每一个企业思考和 改变的问题。
装备
42
Equipment
钣金结构件机器人焊接设备与工艺实践
Welding Robots for Structure Elements Making
45 48
10 46 47
资讯 产品查询目录 FAB《钣金与制作》读者俱乐部
Observation
观察
中国钣金加工企业的 未来要靠自己去闯 中国锻压协会副秘书长 金属钣金制作委员会干事长 齐俊河
虽然 2008 年的国际金融危机已经过去 3 年了，世界各国政府、各行各业都在努力消除这 次金融危机带来的负面影响。但是，直至今日，世界金融体系的风险仍然没有得到实质性的妥 善处理。面对风云变幻的国际形势和艰巨繁重的国内改革发展稳定任务，党中央制定出了一揽 子应对国际金融危机的规划措施，对我国制造业提出了加快产品升级和促进企业转型的要求。 从国际经济发展的周边环境来看：过去我们的经济实力较弱，在国际市场上没有份额，与 发达国家没有面对面的竞争，反过来，我们还要引进他们的技术和设备（当然都是一些他们认 为过时的技术和设备），成为他们的大市场；在处理国际事务时，都是由他们按照自己制定的 游戏规则来裁决，所以过去的 30 年显得一团和气、相安无事。但是，随着我国社会主义市场 经济的不断发展，经济实力得到引人注目的提升，国际地位也不断提高，在国际事务和经济往 来中有了一定保护自己的愿望和能力，对传统发达国家的国际地位和经济利益有了一点点所谓 的威胁，马上他们就对我们横加指责，在各种国际活动中孤立我们、在经济上遏制我们、在军 事上封锁我们。 从国内外钣金加工行业的交流来看：过去我们的钣金加工能力很弱，没有市场竞争力，不 能对发达国家的钣金加工行业构成威胁，只有产品结构的互补，以满足主机厂的不同市场需求； 而现在我们的技术进步、产能提高，再加上成本相对低廉，逐渐对发达国家的钣金行业构成威 胁，于是他们就开始对我们的产品出口设置贸易壁垒，封锁我们了解、引进先进技术和装备的 渠道，回避同我们进行技术交流，从而达到遏制我们发展，削弱我们市场竞争力的目的。 从国内外钣金加工企业的交往来看：过去我们组织企业赴发达国家的同类企业进行技术交 流和企业参观时，由于当时我们的技术和管理水平很低，对他们的企业构不成任何威胁，所以 每次都能接受我们提出的参观要求。同样，随着我们过去三十多年的积累和发展，与他们的差 距逐渐减小，并且在国际市场上有了一定竞争和利益冲突。因此，目前我们再想组织有针对性 的企业交流几乎已不可能。 总之不难看出，我们不可能再像过去那样仅靠引进、消化和吸收的方式来装备自己，用低 附加值的产品打拼低端市场，用很低的成本支付人员工资。反过来讲，如果我们只是一味地向 别人学习，恐怕我们的科学技术永远也达不到国际先进水平，更不可能真正实现“中国创造” 的梦想，我们的钣金加工行业也不可能引领世界潮流。所以，中国钣金加工企业的未来要靠我 们自己去闯！
2012.1 Fabricating
-9-
资讯
Market News
理念 的 ABB 柔性工业
AMADA 在上海世博举办为期三天的 “AMADA Innovation Fair 2011 in China——AMADA 中国展” AMADA 于 2011 年 12 月 17 日 ～ 19 日 3 天 内， 在
双臂机器人——FRIDA 荣获了工作场所类“最 佳产品设计奖（Best of the best）”。
2010 年上海世博会的主会场“上海世博世贸展览馆”
每年一度的红点设
（原主题馆）举办中国首次 AMADA 中国展——AMADA
计大奖在新加坡举办，
Innovation Fair 2011 in China。在面积达 10000m 的展馆
旨在评选出色的设计理
内，设置了 6 个临时展亭、4 个岛型展台以及主会场、休
念和原创设计。该奖项
息区，展出 50 台以上的机床和各种解决方案。在展出全
由世界设计领域的大师
轴磁悬浮驱动的飞行光路式光纤激光加工机床“FOL-3015
级人物担任评委，是针
Fiber AJ”的同时，还将提出通过利用 VPSS( 虚拟试制系统 )
对优秀设计作品的全球
实现外配置化，以防止不良、减少配置工时，从而提高运
性重量级荣誉。据悉，此奖项至今已有超过 50 年的历史，
转率的方案。通过在各机床上配备 L/UL 装置实现自动化。
并一直被冠以“国际工业设计的奥斯卡”之称。其中，只
此外，在 17 日、18 日的下午，还举办了 2 场学术研讨会
有最为出色的设计理念才能荣获大名鼎鼎的红点“最佳
和 2 场技术研讨会。在 17 日的学术研讨会上，介绍了中
产品设计奖”。今年的红点奖评选共有来自 54 个国家的
国制造技术的路线图以及支持日本经济增长的制造技术的
3536 件作品参与。经过认真评议，252 个设计理念获得红
发展历程；在 18 日的技术研讨会上，报告了中国激光加
点大奖，43 件最为出色的设计作品荣获“最佳产品设计
工技术的开发动向以及由在中国的日资企业介绍中国国内
奖”。
2
小工件装配机器人
的供应链动向。AMADA 为我国钣金行业提供的一个制造 理念，钣金加工不仅需要考虑冲切、折弯、焊接等单个工 序合理化的部分最优化，还需考虑从材料投入到产品完成、 出厂为止的所有工序的整体最优化，以提高成本竞争力。 为了应对中国市场环境的这一变化，AMADA 今后也将在 中国积极开展以往在日本和欧美市场进行的以加工技术为 中心的整体工序解决方案业务。
JFE 钢铁增设 UOE 钢管生产设备， 可制造全球最厚级高强度钢管 日本 JFE 钢铁宣布，在西日本制铁所（福山地区） 的焊管（UOE）工厂增设了高强度厚钢管生产设备，可 以制造全球最厚级别的钢管。而且，还改进了生产 UOE 钢管原板的厚板工厂的冷却设备“Super-OLAC”，可以 满足客户对多种项目都要求高质量的复合型订制规格。能 将制造的高强度 UOE 钢管的厚度，在美国石油协会标准 API X70（材料的屈服强度为 485MPa）下由 34mm 增加
AMADA 磁悬浮光纤激光加工机床
到 45mm，在 X80 标准（材料的屈服强度为 555MPa）下 由 33mm 增加到 40mm。新冲压机的附加负荷为 1 万吨。 已从 2011 年 10 月 3 日开始投产。 由 Super-OLAC 改进的“Super-OLAC-A（Advanced）”，
ABB 机器人荣获 2011 年红点设计大奖
相较原来冷却速度加快，可制造出匀质钢板。据介绍，不
2011 年 12 月，在新加坡举办的红点（Red dot）设计
仅可支持同时兼顾低温韧性与强度、低温韧性与变形性能
大奖年度颁奖典礼上，采用“小工件装配机器人”设计
等的复合型高性能产品规格，还可以制造焊接性出色的厚
- 10 -
钣金与制作 2012.1
资讯
Market News
板。该公司的目标是 2012 年度内将高级 UOE 钢管的年 销量由原来的 10 万吨提高至 30 万吨。（记者：吉田 胜， 《日经制造》）
日东工业加码中国市场 2011 年 11 月 3 日，日东工业株式会社在中国的第二 家工厂奠基。就在半年前，该公司刚刚注资 1550 万美元 成立了日东工业（中国）公司。日东工业于 2009 年正式 进军中国机箱机柜市场，目前已进入了中国的金融、电 信、核电、石油、化工等重点领域。此次新建的工厂位于
最后，张金秘书长正式提交了加入 ICOSPA 书面的申
河南省驻马店西平县产业集聚区。据悉，该项目计划总投
请，Mr. Jacobs 表示将此申请提交理事会，今年瑞士和中
资 11 亿元人民币，项目一期将于 2012 年第三季度建成投
国两个国家的行业协会均申请成为 ICOSPA 的新会员，届
产。届时，将集机柜钣金、焊接、喷涂、装配、检验测试、
时将一并讨论表决。2012 年，德国金属成形协会与中国
储运交付等于一体，成为工艺先进、设备一流、自动化水
锻压协会计划展开冲压、钣金行业的双边交流活动。
平高、管理科学的机箱机柜生产制造基地。 日东工业成立于 1948 年，2009 ～ 2010 财年其全球 的年营业额高达 610 亿日元，在日本本土的市场占有率超 过 60%。另在日本设有 8 家工厂、在泰国设有 1 家工厂。 （李瞧）
32 个月后 PMI 跌破临界值 中国制造业开始衰退 国 家 统 计 局 12 月 4 日 公 布 11 月 份 PMI 指 数 为 49.0%，比 10 月份下降 1.4%。已经跌破临界值。PMI 指 数显示，中国制造业经济正在进入衰退阶段，经济增速进
德国金属成形协会造访 中国锻压协会
一步回落趋势更加明显。 PMI 是国际上通行的宏观经济监测指标，对国家经济
2011 年 11 月 23 日，德国金属成形协会（IBU）的总
活动的监测和预测具有重要的作用，以 50% 作为经济强
经理 Mr. Bernhard Jacobs 抵达中国锻压协会，就双边合作
弱分界点，低于 50%，则意味着制造业经济衰退。汇丰
及加入国际金属板材成形联盟委员会（ICOSPA）等各项
银行此前公布的中国制造业 PMI 为 48%，跟国家统计局
事宜交换了意见。
的数据存在波动趋势一致性。
中国锻压协会常务副理事长兼秘书长张金先生、中国
制造业 PMI 的 5 个分类指数全线下降，尤其是新订
锻压协会副秘书长兼冲压、钣金制作委员会干事长齐俊
单指数较上月大幅下滑 2.7%，首次跌破临界点以下。
河先生、各主要部门负责人一同热情接待了 Mr. Bernhard
新订单指数中的出口订单指数更是急速下滑，当月下降
Jacobs。（德国金属成形协会目前有 240 多家会员单位，
3.0%，连续两个月位于临界点以下，表明新出口订单量
其主要会员单位为汽车零部件的供应商。）会面中，齐俊
加速回落。目前制造业企业面临最大的问题是资金紧缺日
河先生详细介绍了中国冲压、钣金行业的现状、重要用户
益突出，市场不确定性不断加大。但由于国内投资增长仍
行业的市场状况。并结合今年制定的十二五发展规划，认
保持较高水平，消费增长稳中略有提高，因此未来经济增
为中国金属板材成形行业将继续保持稳步增长的态势。
速回调预计仍将比较平稳，不会出现大的下滑。
- 12 -
钣金与制作 2012.1
专题·报道
Features
CAE技术在激光切割机 研发中的应用
文 / 周鹏飞，洪超，钟昇·江苏扬力数控机床有限公司
CAE（Computer Aided Engineering）即计算机辅助工
下面围绕扬力 ML4020 数控激光切割机的研发项目， 具体介绍 CAE 技术在激光切割机研发中的典型应用。
机架设计
程，是指包括分析、计算和仿真在内的一切研发活动。
机架是激光切割机最主要的部件，不仅绝大多数零部
CAE 技术是对传统设计方法的一次历史性的革命，以其
件都安装于机架上，而且还要承受工作台重力以及加减速
为基础的现代设计方法的出现，改变了传统的以物理样机
过程中的全部惯性冲击载荷。因此，在机架的设计中如何
为基础的设计方法，使设计人员可以直接通过计算机对多
合理布置金属，减轻自重，提高机身刚度，降低温度变化
种设计方案进行快速分析、比较和优化设计。
对精度的影响，是设计过程中需要重点考虑的问题。
激光切割机是保证实现先进激光切割工艺的基本条
激光切割机机架的研发工作主要包括：①确定激光切
件，经济全球化和市场一体化的发展对激光切割机提出了
割机在各种工况及环境下快速、高精度、稳定运行的条件。
新的要求。近年来，激光切割机正向着高动态性能、大幅
②根据功能性要求确定机架的结构、参数，结合激光切割
面、高功率、柔性化的方向发展。随着我国激光切割机技
机的结构特点，建立起相应的动力学模型。研究机架的结
术的快速发展，提高企业的自主研发能力、缩短研发周期
构、参数对机架的静、动态刚度及热稳定性的影响，并为
已经成为机床生产企业的新挑战。学习国外先进技术，在
机架设计提供理论数据。③确定机架与其他部件间的相互
新产品研发过程中大力推进 CAE 技术已经成为行业共识。
耦合关系，比如机架与横梁、光路部件间动态载荷的传递
江苏扬力数控机床有限公司（以下简称扬力）很早就
关系，为其他部件的设计和分析提供参考。CAE 技术始
着力于 CAE 技术在激光切割机研发中的应用，特别是近
终贯穿在 ML4020 机架研发的过程中，在保证质量满足要
年来在 ML3015、ML4020 二维高性能数控激光切割机以
求的前提下，精度、刚度及热稳定性都显著增加，同时设
及 MTL610 三维五轴数控激光切割机的研发中，CAE 技
计开发周期大大缩短，并且通过后期的动态测试验证了仿
术更是发挥了无可取代的作用。在此基础上，扬力投入大
真结果的准确性。
量资金购买了专业的结构分析软件，并配备了多台用于 仿真分析的高性能工作站和服务器。与此同时，扬力于
横梁设计
2009 年购置 ADCRAS 高性能振动及动态信号采集分析系
横梁是激光切割机的基础部件之一，横梁结构合理与
统，验证了数值仿真结果的同时，也使得我们对产品的性
否对激光切割机的动态性能具有决定性影响。横梁设计的
能以及实际工作中的响应有了更加直接、深入的认识。
技术难点在于如何在保证静、动态刚度满足使用要求的前
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钣金与制作 2012.1
专题·报道
Features
提下实现轻量化目标，这是横梁设计迫切需要解决的问题。
功推广和应用，极大地提升了产品设计研发水平，也充分
通常轻量化设计有两大途径：一是采用轻量化材料，例如
体现了公司在技术研发方面的实力。放眼未来，扬力将进
铝合金、碳纤维等刚度更好、密度更小的材料；二是利用
一步完善和拓展以下几个方面。
CAE 技术优化横梁的结构，使零件薄壁化、中空化、小
⑴我们将进一步完善 CAE 平台的建设，使之与设计
型化。这两个途径各有特点，相辅相成，比如对小幅面的
平台、制造平台、测试试验平台实现无缝对接；将 CAE
激光切割机采用经过优化设计后的普通碳钢焊接结构的横
技术应用于从产品研发到制造、试验的每一个环节，服务
梁就能够满足一般性的使用要求，同时节省了一定的材料
于更加先进的数控激光切割机的研发工作。
及加工成本。而对于大幅面激光切割机的横梁，普通碳钢
⑵我们将进行对材料切割过程的 CAE 仿真。激光与
焊接结构很难解决好重量和刚度间的矛盾，采用轻型材料
被切割材料间的相互作用是个极其复杂的动态过程，在切
的同时还需对其结构进行优化设计。在 ML4020 激光切割
割过程中，激光的波长，光束的模式、功率，辅助气体压
机的设计中，横梁整体采用目前较为流行的分体式结构，
力及流场分布，切割速度，焦点位置等诸多因素都会对切
材质选用铸造 101A 高强度铸造铝合金，并在结构设计
割产生不同程度的影响。通过数值仿真方法对激光切割过
中创新性地采用了拓扑优化方法。通过在 Hyperworks 的
程进行仿真，能够对不同工艺参数对切割的影响进行定量
Optistruct 模块中的仿真确定了结构的最优拓扑解，最后
分析，进而对各切割参数进行优选，以减小实际切割的盲
以拓扑优化的结构为依据，开发了一种刚度更好、更轻量
目性。尤其是对陶瓷、玻璃、石材、半导体硅片等对切
化的横梁。可以说 CAE 技术正成为极其重要的设计手段，
割条件十分敏感的硬脆性材料，利用数值仿真的方法对
在结构的轻量化设计中具有不可比拟的优势。
不同工艺参数对热应力场的分布及变化规律的影响进行 动态仿真，对于控制裂纹、提高切割质量具有更加现实
传动系统设计
的意义。
扬力的 ML4020 激光切割机采用精密齿轮齿条传动方
⑶我们将加强对 CAE 人才队伍的建设。CAE 技术
式，该传动方式具有速度快、精度高、成本相对较低等突
的成功推进和应用，其关键在于专业 CAE 人才队伍的建
出优点，是目前激光切割机的主流传动方式。该传动系统
设，在目前国内的人才培养观念和模式下，合格的应用型
主要包括伺服电机、减速箱、齿轮齿条运动副、运动部件
CAE 人才还是极其匮乏的，CAE 人才队伍建设是一个漫
等，其中各个环节对设备的动态响应速度和精度都有不同
长的过程。扬力从战略的角度出发，立足于企业的需要，
程度的影响。设备要想获得较好的动态性能和精度，传动
将加大人力和财力的投入力度，积极引进、加快培养、强
系统的各个部分科学合理的匹配至关重要。
化激励、做好保障，将进一步扩充和强化目前的 CAE 人
传动系统的设计过程中，我们在多体动力学仿真软件 ADAMS 中建立了刚体柔体耦合的参数化传动系统模型，
才队伍，努力打造一支理论基础扎实，实践经验丰富，刻 苦钻研，勇于探索的专业化 CAE 人才团队。
将系统的速度、加速度、惯量比以及驱动电机的功率定义 为目标函数，将减速箱的速比、齿轮的齿数定义为设计变
结束语
量，并定义了相应的约束条件，同时运用遗传算法对动力
CAE 技术在新产品开发过程中的成功应用，在很大
学模型进行优化设计。优化设计后的参数匹配明显优于传
程度上提高了产品的质量，减少了试制和试验费用，降低
统方法确定的参数匹配，在不增加成本的同时，使系统的
了成本，加快了产品投放市场的速度，使得企业自主创新
最高定位速度和动态响应灵敏性间的矛盾得以很好地解
和产品研发实力得到根本性的提升。在市场需求的不断推
决，动态性能和精度都显著提升。
动下，CAE 技术有了长足的发展。作为一项跨学科的数 值模拟分析技术，CAE 技术越来越受到科技界和工程界
发展方向
的重视，可以说，CAE 技术水平可以作为衡量一个国家
扬力在激光切割机的研发过程中，对 CAE 技术的成
科学技术水平和工程现代化程度的重要标志。
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钣金与制作 2012.1
专题·报道
Features
高功率工业激光器及其加工 装备制造的发展状况分析
文 / 王又青·华中科技大学激光加工国家工程研究中心 武汉光谷科威晶激光技术有限公司
而在 2010 年 10.68 亿美元的金属加工领域的激光器 销售收入中，CO2 激光器占有高达 68% 的绝大部分份额， 固体激光器和光纤激光器仅分别占 21% 和 11%。 金属加工中激光器的销售收入如表 1 所示，全球工业 激光器销售收入如表 2 所示。从中可以看出：CO2 激光器
全球市场分析
在金属加工中的销售仍牢牢占据着领先地位，近几年出现
2011 年 4 月，美国《Industrial Laser Solutions》杂志
的光纤激光器的销售不足 CO2 激光器的 1/6。同时可以看
报道了 2009 年和 2010 年全球不同应用领域激光器的销售
出：CO2 激光器的销售收入一直比较平稳，波动不大，而
收入。其中用于金属加工的激光器的销售收入分别为 9.14
光纤激光器的销售势头远没有人们原先所估计的那样迅
亿美元和 10.68 亿美元，远远大于激光标刻和微加工等应
猛，发展速度开始放缓，呈现出饱和趋势。
用的销售收入，占激光器销售总额的 72%。
激光系统在钣金激光加工销售中占有最大的份额。
■ 表 1 金属加工应用中激光器的各年销售收入 类型
2009 年修订值
CO2 激光器 固体激光器
（单位：百万美元）
2010 年
2011 年
估计值
变化率 (%)
预计值
变化率 (%)
621
729
17
839
15
208
224
8
244
9
光纤激光器
85
115
35
138
20
总计
914
1068
17
1221
14
■ 表 2 全球工业激光器各年销售收入
（单位：百万美元） 2010 年
2011 年
类型
2009 年修订值
估计值
变化率 (%)
预计值
变化率 (%)
CO2 激光器
669
789
18
907
15
固体激光器
340
397
17
450
13
光纤激光器
169
239
41
290
21
其他
53
70
32
80
14
总计
1231
1495
21
1727
16
- 20 -
钣金与制作 2012.1
专题·报道
Features
图 1 钣金激光切割机销售对工业激光系统销售的影响
图 1 展示了钣金激光切割机销售对工业激光系统销售的影 响。从中可以看出：钣金激光切割机销售在工业激光系统 销售中占有主导地位；2011 年全球钣金激光切割机的销 量达到了 4000 台，比 2010 年的 3500 台增加了 14.3%。 2010 年，中国成了激光加工装备制造最活跃的地区， 东亚（中国大陆、台湾和韩国）的贡献越来越大，取得了
图 2 不同波长激光的材料吸收率随板厚变化的对应关系
与欧洲相同的市场份额（32%）。2011 年激光器的增长为 16%，激光系统的增长为 14%，CO2 激光器和光纤激光器
University of Technology Dresdenhe 和 Fraunhofer Institute
将在金属加工领域享有两位数的增长。到 2011 年底，工
IWS 的研究结果澄清了前几年市场上的舆论误导。图 2
业激光重新回到了 2008 年的鼎盛水平。
为 CO2 激光器和光纤激光器切割不同厚度钢板时，材料 对不同波长激光的吸收率曲线。从中可以明显看出：
不同波长激光器的市场定位
⑴ 针 对 3 种 不 同 的 聚 焦 直 径 50μm、100μm 和
目前，在金属加工领域，主要有 CO2 激光器、固体
200μm，随着板厚的增加，光纤激光的材料吸收率分别
激光器和光纤激光器。如果从波长来分，就是 10μm 波
在 0.8mm、1mm 和 2mm 板厚处达到最大值，之后就急剧
长激光器（CO2 激光器）和 1μm 波长激光器（固体激光
下降，而 CO2 激光的材料吸收率随板厚增加而增加，当
器和光纤激光器）两类。从市场竞争的情况来看，实际上
板厚大于 5mm 后，材料吸收率趋于饱和，始终维持在 0.4
可归纳为两种不同波长激光器之争。
以上。
从历史上讲，CO2 激光器应用时间最为悠久，使用维
⑵对 50μm 和 100μm 聚焦直径，当板厚超过 1.3mm
护技术也最为成熟，市场拥有量也最大。目前，仍占最大
和 2.8mm 时，光纤激光的材料吸收率就开始低于 CO2 激
市场份额。从结构上讲，CO2 激光器由于有真空密封和气
光的材料吸收率，50μm 和 100μm 焦斑的光纤激光材料
体循环环节。因此，体积较大，维护点较多，而固体激
吸收率在 4.4mm 和 5mm 板厚处就分别下降到 0.2 和 0.3
光器和光纤激光器在这方面有优势。从光束传输上讲，
以下，远低于 CO2 超过 0.4 的材料吸收率。
1μm 波长激光器可以通过光纤传导，在实际应用，特别
而 200μm 焦斑的光纤激光的材料吸收率在厚度超过
是三维加工中比较便利。从光束质量上讲，光纤激光器和
5.5mm 后也开始低于 CO2 激光的材料吸收率。这意味着：
CO2 激光器较好，固体激光器较差。
在 5mm 以内的薄板切割中，光纤激光材料吸收率较大，
由于材料对不同波长激光的吸收率明显不同，导致 了这几种激光器在金属加工领域的细分定位。来自德国
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钣金与制作 2012.1
切割速度和效率较高，但在 5mm 以上厚板切割中 CO2 激 光占有明显优势。
专题·报道
Features
德 国 Trumpf 公 司 的 Gerdard Hamman 和 Beyer 等 人
的，同时对方向也不敏感。
给出了 1μm 波长光源和 10μm 波长光源切割品质的评
目前，高功率径向偏振激光通常是通过具有偏振敏感
估结果：1μm 波长激光的切割质量远低于 10μm 激光的
性和光栅结构的腔镜直接产生。径向偏振光束有一个典型
切割质量。
的特征，就是其偏振方向始终过原心且绕轴对称分布。
《Industrial Laser Solutions》2011 年 第 4 期 也 明 确
2007 年，Trumpf 公司在轴快流激光器装置上实现了
指出：尽管目前光纤激光器的发展势头很猛，但在加工
3kW 径向偏振 CO2 激光输出。其烧斑如图 3 所示，中心
4mm 以上板材时，CO2 激光器优势明显。由于激光加工
场强为零，环状对称分布，偏振方向始终过原心，这是
站通常希望能提供各种不同厚度的切割服务，因此 CO2
典型的径向偏振光特征。在 2011 年的慕尼黑光电展上，
激光器将牢牢保持这一部分市场份额，尽管许多公司现在
Trumpf 公司已开发出 5kW 径向偏振 CO2 激光器，并开始
开始提供光纤激光切割机，但 CO2 激光切割机仍是其主
投入使用。
打产品。 虽然光纤激光器在薄板切割中速度更快，但同样的加 工服务，2kW 的 CO2 激光也能很好满足，不过，前者的 设备价格却远高于 CO2 激光器的价格。因此，用户在购 买激光切割机时，要根据自己的财力情况和加工业务情况 做出理性选择。 图 3 径向偏振激光烧斑形状
CO2 激光器涌现新技术
CO2 激光器一般都是线偏振光输出，即理论上的 p 偏
在相同的条件下进行激光切割，径向偏振光比圆偏振
振光或 s 偏振光，这种线偏振光的材料吸收率具有方向选
光的有效吸收率要高 2 倍，切割深度与切割速度的乘积值
择性，加工运动方向不同，材料对激光的吸收率也不同，
高了 1.5 ～ 2 倍。
从而带来加工质量的差异而无法满足实际需求。为此，一
CO2 径向偏振激光比圆偏振激光的材料吸收率高 2
般通过外加特殊的光学镜片来将线偏振光束转换成圆偏振
倍，这就意味着 CO2 径向偏振激光不仅在厚板切割加工
光束，圆偏振光束是 p 偏振光和 s 偏振光的混合平均。这
比光纤激光更具优势，而且在薄板切割加工中，也可以与
种圆偏振光束对运动方向不敏感，因此可保证各个方向上
光纤激光相比拟，甚至更具优势。图 2 中方点所示虚线即
的加工质量，在实际应用中得到广泛的应用。
为 50μm 焦斑时径向偏振 CO2 激光材料吸收率随材料厚
传统而成熟的 CO2 激光器随着激光技术的进步又焕 发出新的活力。1999 年俄罗斯的 Niziev 教授等人提出了
度的理论变化曲线，从薄板到厚板，均远高于所对应的光 纤激光材料吸收率。
一种产生高功率径向偏振光束的新方法，随即引发了该领
Trumpf 公司的 Hamman 等人进行了径向偏振光束切
域的研究热潮。2007 年，Trumpf 公司和斯图加特大学在
割试验，结果表明：这种新颖的径向偏振光束在切割速度
实验上实现了千瓦级径向偏振 CO2 激光输出。目前，理
和切割质量上均具有明显的优势，切割速度提高 50%，
论和实验研究已表明：这种新的径向偏振 CO2 激光束具
切面粗糙度降低 50%。
有比目前普遍应用的圆偏振激光束更高的材料吸收率，不 仅在厚板切割领域更加牢固地奠定了其垄断地位，而且在
CO2 激光应用新趋势
薄板切割领域也具备和光纤激光相抗衡或超越的实力。
提高功率
从理论上讲，线偏振光束的偏振特性随时间是恒定的，
德国 Trumpf 公司所推出了三维 15kW 的轴快流 CO2
且对方向敏感；而圆偏振光束的偏振特性随时间是变化的，
激光加工系统，它引导了激光加工装备领域的未来发展方
但对方向不敏感；径向偏振光束的偏振特性随时间是恒定
向。
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钣金与制作 2012.1
专题·报道
Features
激光加工制造业的数据表明：目前以 4kW 以下功 率档次轴快流激光器为主流配置的激光切割设备呈现出 向 6kW 以上激光功率发展的趋势。有些厂家宣称，激光 功率越高，所能加工的材质种类越多、板材厚度越厚、 加 工速 度 越快、 使 用成 本 越低， 综 合利 润空 间 要增 大 30% ～ 40%。 提高光束质量 光束质量是影响加工质量的重要因素，随着加工幅面 的不断扩大，光束质量显得越来越重要。利用外光路来改 善光束质量成为目前本行业的普遍做法。 图 5 可实现焦点调控和扫描的复合加工系统
⑴采用扩束系统来缩小激光发散角，延长激光加工的
1-Y 轴反射镜 2-X 轴反射镜 3- 激光束
可用有效光程，在飞行光路激光加工中得到广泛应用。 ⑵采用可变形镜能够实时改变激光焦点的位置，可增 加穿孔速度，并且在不更换聚焦镜的情况下适应不同板厚
x-y 大范围运动系统进行配合，在加工拐角处不用减速，
的金属板材加工。 ⑶采用恒光路加工系统使激光到达每个加工点的光程
从而大幅提高激光切割的速度。
相同，从而保证各点的加工质量一致。 提高加工速度
结束语
图 4、5 为焦点调控和扫描辅助的复合加工系统。在
目前，传统的高功率轴快流 CO2 激光器仍是高功率
激光切割头上采用扫描镜完成局部加工，可以与加工机的
激光切割加工装备中的主流配置，虽然在薄板切割加工中 被迅速崛起的光纤激光器蚕食了一部分市场份额，但具有 同样功能的相应 CO2 激光器的价格却比光纤激光器要低 廉得多。因此，用户需要根据自己的资金情况和加工业务 情况做出理性的选择。 而且，从全球范围来说，光纤激光器的市场仅为 CO2 激光器市场的 1/6 左右，这表明中厚板激光切割加工仍是 目前的绝大部分应用市场。 另外，随着千瓦以上径向偏振 CO2 激光器的出现， 不仅更加牢固地确立了 CO2 激光器在中厚板切割中的垄 断地位，而且在薄板切割加工中，也将比光纤激光具有更 高的材料吸收率，这将彻底改变圆偏振 CO2 激光在与光
y
y
纤激光竞争中的不利局面，在薄板切割领域形成与光纤激
x
光相抗衡的格局，由于具备最佳的性价比优势，甚至可能 x
图 4 扫描镜加工系统 1- 转向镜 2- 偏转镜 3- 万向镜 4- 激光束 5- 聚焦镜 6- 导轨架 7- 导轨 8- 工作区域
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钣金与制作 2012.1
夺回被光纤激光所蚕食掉的薄板切割市场。 至于在激光加工装备的制造方面，则体现出向更高功 率、更高光束质量、更高加工速度和功能多样化等方向发 展的趋势，目的在于追求更高的加工效率和更大的利润空 间。
产业·报道
Industry
番禺游戏机产业： 游离在制造与创造边缘
文 / 邢琛，王晓燕
处于停滞不前状态，直到 2007、2008 年才开始进入快速 发展期。番禺区政府将动漫产业列为重点扶持产业，也希 望把番禺动漫游戏产业打造成为支柱产业，让番禺的动漫
番禺这座城市给人的第一印象是欣欣向荣景象，过往 的珠宝产业、电子产业的发展给番禺带来前所未有的辉 煌。现在的生态环境产业、动漫游戏产业的发展则更是给
游戏产业由过去的“贩卖机器”走向将来的“贩卖创意”， 实现 “番禺制造”到“番禺创造”的跨越。 2011 年 10 月下旬，本刊记者在广州钣金协会洪强秘
番禺锦上添花。番禺位于广东省中南部，珠江三角洲腹地，
书长、广州市福捷电器有限公司董事长朱建军的带领下，
珠江口西北岸，其名起因是地处番山和禺山，其具有得天
对番禺的整个动漫游戏产业和其钣金配套企业有了一个较
独厚的区位与交通优势，具有近三十年的动漫游戏产业基
为深入的了解。
础，被誉为中国的“动漫游戏之都”。动漫游戏产业可以 说是番禺区特色产业和主导产业，是中国乃至全球著名的
产业背景
动漫游戏之都。番禺现有各类动漫游戏企业六百多家，年
“十一五”期间，政府发布了三十余项文化产业政
产值上亿元的达十多家，动漫游戏及其配套产业年产总值
策，各级政府也出台了一系列文件，从政策上明确了动漫
达三百多亿多亿元，占据全国市场份额 60% 以上；番禺
的产业属性。动漫产业的发展目标、发展思路、管理职
区动漫游戏机产品远销中东、东南亚、欧洲等数十个国家
能、扶持机制和优惠政策得以完善，为力争在 5 ～ 10 年
和地区，占据全球动漫游戏机市场近 20% 的份额。据悉，
内使我国动漫产业创作开发和生产能力跻身世界动漫大国
在东南亚地区，凡是 2000 平方米以上的游戏厅，所采用
和强国行列扫清了体制机制障碍。中国动漫的“走出去”
的基本都是番禺制造的产品。如今，番禺的动漫游戏产品
不仅是让其他国家了解中国动漫，而且旨在积极向国际市
已在国内外有了一定的知名度，“番禺制造”已成为国内
场推介国内动漫企业和动漫产品，让国产动漫及其衍生产
动漫游戏产业的名牌产品。番禺的动漫企业市场如果出现
品进入世界动漫主流市场，使海外版权收益成为中国动漫
一些波动，甚至会带动美国股票市场相关企业股价的变动。
产业发展的主要盈利点之一，不断扩大中国动漫产品在国
番禺旧有的知名的动漫游戏商圈包括：龙美村、星力
际市场的份额，增强中国动漫品牌和中华文化的国际影
动漫游戏产业园、星域动漫城等，在番禺区迎宾路一带组
响力。2010 年，我国动漫产业保持着迅猛发展的良好势
成一个全国最大的动漫游戏集散地。据了解，番禺动漫产
头，中国动漫市场的规模高达 208 亿元，较 2009 年增长
业经过近两三年的发展，发展速度非常快，但前几年一直
22.4%，预计到 2012 年市场规模有望突破 320 亿元。总
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钣金与制作 2012.1
Industry
产业·报道
朱建军介绍说，华创首期 工 程 占 地 408 亩 ( 包 括 52 栋 动 漫 企 业 总 部 基 地 大 楼、14 栋研发展示中心、5 栋社区生 活服务中心和 1 栋商务酒店， 共 计 72 栋 建 筑 )， 二 期 工 程 将于 2012 年动工。据了解， 到 2011 年底，华创园区将有 上百家企业进驻，成为中国最 大的动漫游戏产业集群基地。 目前，已经入驻园区的动漫游
华创动漫产业园
戏企业和研发机构中，有中国 体看来，我国动漫产业发展已经从成长期向成熟期过渡。
动漫游戏行业前 5 位的龙头企业——世宇科技、华立科技、
动漫游戏产业属于动漫产业的一种衍生产业，因其具有低
希力科技等。其中，创建于 1991 年的番禺华立电子科技
能耗、低污染、高产业价值、多就业机会等特点与优势，
有限公司，目前已建立起了完整的游戏产品体系，成为国
被誉为 21 世纪的朝阳产业。 动漫游戏大致可分为两种：
内各大动漫游戏主题乐园、大型购物中心、高级百货商场
网络游戏与机台游戏，多以同名动漫为原型而制作的游戏，
等场所的首选合作伙伴，并建立了“环游嘉年华”大型动
但也有一些纯粹以动漫人物与类似动漫的情节为主板，日
漫游戏主题乐园连锁化品牌。
益风靡人们的生活。
存在的问题 华创——动漫游戏中国创造孵化器 为了推动企业转型升级，实现由“番禺制造”到“番
朱建军说，番禺的动漫游戏机生产、销售虽然占到全 国市场的一半以上，但 “小、弱、散”则是制约番禺动
禺创造”，同时，进一步吸纳国内、国际动漫游戏企业向 番禺集中，强化番禺动漫游戏产业在中国的领导地位，确 立番禺的动漫产业在全球的竞争优势，“华创动漫产业园” （以下简称“华创”）应运而生。 据了解，番禺共有两 个动漫产业园，除了“华创”，另一个是“星力动漫游戏 产业园”（以下简称“星力”）。这两个工业园的定位不 同：星力以展示为主，华创则以研发和生产为主，以打造 “全球动漫全产业链平台”为核心定位，“中国文化创意 产业第一城”为远景目标。由此，整个番禺动漫游戏的产 业链就比较完整了。据了解，星力占地面积 80 亩；华创 总占地面积 1118 亩，总投资 30 亿元人民币。建成后，将 容纳上千家动漫企业进驻，将促成番禺动漫游戏商圈转移， 促进动漫游戏产业创意、研发、生产、展示、销售等各功 能环节的企业在园区内实现上下游无缝连接，提高效率， 促进番禺动漫游戏产业向节能、低碳、高科技的创意产业 转型升级。
入驻华创动漫产业园的华立科技、希力科技
2012.1 Fabricating
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产业·报道
Industry
漫产业成长为“全球动漫游戏中心”的绊脚石。“小”体
足的企业，实力强的大企业则利用市场份额摊薄成本，在
现在目前番禺区内共有各类动漫游戏企业三百三十多家，
有限的利润空间内最大化占领市场。另一方面，价格竞争
其中产值上亿元的企业只有十多家，龙头动漫游戏企业不
势必会使行业产生紧迫感，研发或“被研发”则将成为可
到企业总数的 5％，无法带动产业的升级；“散”体现在
能。部分有实力和远见的企业则会避开市场的价格混战，
大多动漫游戏企业在番禺地区分布比较零落；“弱”则体
跳出这个怪圈并加大产品研发力度，积极树立品牌形象，
现在从事动漫游戏产业的高端技术人才不超过 1000 人，
进入更高层次的发展，由此在行业中脱颖而出，促使行业
整个的动漫游戏产业链并不完整，大多数企业主要是位于
重新布局。
中间的生产制造环节，游戏游艺市场产品同质化严重，游 戏游艺机主要技术还停留在产品改良阶段，并没有核心技
发展之路
术的研发，大部分完全拷贝国外软件研发概念。行业缺乏
遥看番禺地区动漫游戏游艺行业，近些年企业产业密
创新是毋庸置疑的，因此，目前番禺动漫与国外动漫游戏
度与发展速度之快令人震撼。纵观全球任何一个国家和地
同行相抗衡是很困难的。
区，无论是汽车、服装还是日本动漫产业，都没有哪个成 熟的行业会拥有这么庞大数量的企业。然而，游离在制造
游戏机市场之殇
和创造边缘的番禺动漫游戏游艺行业，正经历着化蛹成蝶
“过去听朋友说这个行业怎么做都赚钱，现在老虎机
的痛苦蜕变。
正遭受到国家的严厉打压，造成过去依赖老虎机生存的企
防止过热增长
业面临着寒冬。”在本刊走访中，一位刚刚进入动漫游戏
2011 年 12 月初，本刊记者采访了北京多家大型连锁
机行业的钣金制作企业的民营老板感慨说。本刊从北京的
电玩城的负责人，本以为是因为国家对类似老虎机等赌博
游戏场所了解到， 2011 年 8 月北京市公安局开展代号为
机的打压影响了电玩产业，但事实恰恰相反。在采访过程
“捕鱼行动”的严打行动，共规范游艺场所 90 家，关停
中本刊发现，国家的严打政策并未对电玩产业产生过多影
了 571 家，查处取缔了 360 家，收缴各类赌博机 1624 台。
响，因为，从整体而言，文化部对健康的电玩产业加大了
然而类似这样的严打行动，早在 2010 年底就已经在全国
支持力度，产业一直保持快速发展势头。“文化部 2011
范围内展开了。这种严打使老虎机在电玩城没有了立足之
年下发了八百多文化产业营业执照，这两年新增的电玩城
地，这意味着过去那些依靠简单设备加简单加工就可以日
很多，仅我们周边 2011 年就新开了 8 家。” 大玩家超乐
进斗金的快钱时代已经结束了，大多数技术水平不足、依
场某分店杨亮总经理对电玩产业的扩张速度过快表示忧心
赖老虎机外壳订单的中小型民营钣金加工企业没有了订
忡忡。
单，有的索性关门停产。 据了解，番禺动漫游戏行业对钣金制作企业的资金、 技术等方面的要求并不高，进入门槛低，市场需求量短时 间内的激增必然导致行业规模的迅速扩大。然而，任何行 业的发展都必然要接受市场规律的考验——呈曲线状走 势，有峰必有谷。市场竞争就是这样残酷，“物竞天择， 适者生存”。市场就像一块蛋糕，几百上千家企业抢吃一 块蛋糕，在企业实力没有明显差异、产品没有本质区别的 状况下，恶性价格竞争必然上演。动漫游戏游艺机市场也 不例外，番禺动漫游戏行业的价格竞争才刚刚开始。价格 竞争是最低层次的竞争，它意味着利润降低、压力增大。 价格竞争会带来两方面的结果，一方面拖垮一大批实力不
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钣金与制作 2012.1
星力动漫产业园
Industry
产业·报道
产品品种越来越丰富，投篮机、跳舞 机、音乐机等健康绿色的电玩设备在电 玩城内所占的比例越来越大，并且用户 对打击类、运动类、模拟类电玩的框体 质量要求也越来越高，这就要求钣金企 业有能力完成运动类、模拟类等高品质 电玩框体的制作，而制作这样的产品， 则需要高端的设备和成熟的技术。几家 平均占地面积 1000 平方米的电玩城， 最多的为枪战模拟机，格斗类游戏机平 均 30 台左右，赛车机型、音乐机型总 数则接近 40 台，投篮机、跳舞机之类 的运动类机型达到 10 台左右。
中国动漫游戏研发中心
“我们的游戏机大多还是从日本进 口，国内组装。国产机型较少，主要是
产品结构调整
产品质量不能够得到保障。但是外壳基本上都是由国内钣
动漫游戏游艺行业不同于很多行业，其受政府政策方
金加工厂制造。”杨亮说，大部分电玩城的游戏机外壳（包
面的影响非常大。政府实际能落实的具体政策的支持，是
括组装进口机型）均由国内的厂家制造。因此，那些拥有
行业发展的催化剂和加速剂。从目前来看，政府引导产业
满足市场需求的自主品牌的企业，才是能够最终肩负起产
向健康、阳光、可持续方向发展的态度非常明确。树立行
业发展重任的企业。而围绕这些企业的，则是一些有能力
业的健康形象，影响一批领袖企业和带动一批龙头企业，
加工高品质钣金产品，拥有高端设备和成熟技术的钣金加
完成行业布局，是目前番禺动漫游戏游艺机行业发展的出
工企业，这样行业才能健康的发展。
路所在。 目前，番禺地区游戏机钣金制造行业的行情不好，仔
结束语
细分析，则主要集中在为老虎机等赌博机提供钣金产品的
目前，我国部分电玩大型企业开始有外观和软件的研
企业上，而一些国家政策扶持的电玩企业，则没有受到影
发，与大型商贸中心的合作也迅速展开，番禺的动漫产业
响，订单反而在增加。本刊走访的广州市川信金属制品有
今后会继续朝着健康的方向发展。动漫游戏产业除了应用
限公司让我们感受到了不同，“我们公司生产的是一种竞
于休闲娱乐外，还广泛应用于学习、益智、模拟训练、体
赛运动的像投篮机的游戏机，该类游戏机在国外有很好的
育健身等方面，其应用范围越来越广。因此，动漫企业要
市场，国家和政府也大力支持该类产品，甚至政府在进行
更多地关注、开发健康的游戏软件，把科普知识融入其中。
相关企业产品评估后还会发放相应补贴。” 川信金属董 事林建亮说道。
对于为电玩产品提供钣金框体的企业，也要注意一个 趋势。本刊记者走访多家电玩城后了解到，国内的游戏机
打造自主品牌
生产、代理厂家只是单纯售卖电玩设备，与产业链终端的
我国的动漫游戏市场必然随着中国经济的持续发展呈
电玩城缺乏必要的沟通。“我们很希望，能够与制作生产
爆发式增长。高端自主研发机台，番禺的动漫游戏企业将
机台外壳的钣金加工厂家有更多的沟通和合作。电玩设备
与美国、日本、韩国等国际一流动漫游戏企业逐渐缩短距
损耗最多的是外部框体，而电玩设备的更换成本非常高，
离。
作为商家，我们更希望能够通过更换外壳来延长机台的使
在本刊走访的几家电玩城，记者发现当前电玩产业的
用寿命，而不是整机的更换。”
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生产·模具及润滑
Manufacture
如何充分利用数控冲床模具
文 / 孙炜·MATE 精密模具有限公司
在钣金行业中，如何正确地认知数控冲床模具，如何 正确充分地利用数控冲床模具，从而提高机床的生产效率， 降低钣金件的平均制造成本，一直都是各家企业思考的问 题。在市场竞争趋于白热化的今天，这一问题更是成为困 扰生产经理和主管们的难题之一。而如何提高机床的有效 运营时间，是解决这一难题的关键。特别是当我们了解了 用户机床的加工能力、产品的特性之后，开始着手优化数 控冲床模具的排版和使用方法，让我们对提高机床有效运 营时间的重要性有了更加深刻的认识。如果我们忽略这些 因素的话，那么就会浪费大量的宝贵时间在费工费时的模 具安装调试、二次加工和慢速冲压上，大大地浪费了机床 图 1 MATE 模具
强大的加工能力。
优化编程和设计
队成员之间了解的加深，这个反复交流的过程就会变得更
首先，我们要引入一个现代制造业中应用越来越广泛
加高效，每个产品的可生产性设计也会变得更加有效。
的术语——可生产性设计 (Design For Manufacturability)。
合理的产品设计
从理论上进行分析，可生产性设计必然是产品工程设计团
当零部件不同位置上孔洞的尺寸和形状相近的时候，
队与制造团队之间努力合作的结果。两支团队都必须意识
如果可以尽可能地将其设计为同一尺寸和形状的话，冲床
到，如果要成功设计并制造出高质量、低成本、高效率的
有效运营时间就会随之增加。留意一下本公司设计的产品，
产品，两个团队必须共同努力、紧密合作、吸取双方的意
就会知道直径从 0.098 ～ 0.394in 之间的圆形孔洞的增量
见，从而得到制造成本最为优化的产品设计。制造团队可
设定为 0.001 ～ 0.002in 的现象比比皆是，可想而知，这
以提出加工过程中要注意的事项，而设计团队则需要在证
会给接下来的生产制造带来多大的麻烦。因此，如果可以
明产品高性能特征的同时，详细地介绍设计意图。随着团
减少使用标准异形模具种类的话，就可以简化模具的仓储、
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钣金与制作 2012.1
Manufacture
维护以及冲床的装刀时间。 创意编程 如果在编程设计时就考虑产品的可生产性设计的话，
生产·模具及润滑
对它们进行特别标注，以帮助操作人员在冲床内快速准确 地定位这些非常用模具。 建设并管理模具间
那么在生产过程中，冲床的有效运行时间也可以大幅度增
在为下一个生产订单准备所需的模具时 , 应该找到有
加。譬如，使用一个用于复杂边角槽口的异形模具，可以
效、快速的流程和方法（图 2）。首先，企业需要单独设
避免被迫使用其他常规模具进行步冲，提高了冲床有效运
立一个模具间来存放、管理、维护和准备相应的模具，从
营时间。过度地使用步冲会产生冲床的提前磨损以及模具
而使每一个生产订单都可以快速地进行模具装卸。通过这
的过度磨损，除此以外还会产生大量的冲切碎片，造成零
种方式，可以节省大量寻找、维护模具的时间，迅速完成
部件质量低劣。因此，只要可能，应当尽可能地避免步冲。
准备工作。 模具间必须得到良好的管理，其中每一个模具都能有
优化使用方法
清晰的标示和明确的位置（图 3）。所有在模具间存放的
使用标准转塔布局
模具都必须随时可供冲床使用，寿命殆尽的模具必须及时
如果每个使用冲床的企业根据自己的产品情况开发一
地进行清理。模具间内必须有清晰明确的管理规定，如果
个标准转塔模具布局，并准备一直使用这些模具指定工位
企业已经实行 5S 管理模式，那么模具间同样也应执行该模
的程序，那么冲床正常有效运行时间将会大大增加。另外，
式。实际上 5S 管理模式是一种持续反省和进步的循环过程，
企业要避免编一些在不同工位上使用同一种标准模具的程
同样，对于模具间的管理、改进工作也应持续不断地进行
序，因为这会增加更换模具的时间，以及在冲床编程过程
下去。
中毫无价值的劳动时间，同时也增加了出错的风险。一些 在下一个生产订单中不需要使用的模具，应尽可能地将它 们紧挨着进行摆放，以减少装刀时间。 标准转塔模具布局的基础在于，首先确定哪些是最常 用的模具，然后将这些常用的模具在转塔上给出一个特定 的位置。图 1 展示了某公司 4 号转塔的标准模具布局，白 板上带有标签的模具属于标准转塔模具布局组，空白的工 位或者红色的工位代表了基于不同订单需要进行安装或拆 除的模具。编程人员必须了解具有固定位置的模具，并在 编程过程中尽可能多地使用这些模具。而对于随着不同订 单而发生变化的模具，需要编程人员在每次的编程过程中
图 3 干净整洁、管理有效的模具间
缩小模具类型差别 要想增加冲床的有效运营时间，就需要尽量减少使用 模具的类型。多年来，MATE 进行了许多不同的模具设计 和翻新。MATE 的经验是，使用灵活的模具管理系统可以 简化模具的类型、避免依赖装卸模具和设置冲床参数所需 的知识水平。 简化模具组合 我们建议制造企业尽可能地使用可以快速精确设置长 度、调整简便的模具类型，因为这样可以减少大量的机床 准备时间和模具安装时间。对于模具整体结构，可以通过
图 2 成功的冲床模具管理和使用模式
减少可拆卸零部件的数量来简化模具组合。一套 1.25inB
2012.1 Fabricating
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生产·模具及润滑
Manufacture
标准的下模间隙图表，并对所有冲床操作人员进行培训， 使他们理解使用正确下模间隙的重要性，并认识到错误的 下模间隙会造成什么样的生产问题。 快速调整冲床工位 如果转塔工位的上下槽能够正确对心，那么冲床的有 效运营时间也会增加。因为，上下槽对心率高可以确保冲 芯中心点准确地进入下模中心点，在剪切边缘生成统一的 下模间隙，从而尽可能地延长模具的寿命。MATE 为此提 图 4 灵活的模具系统
工位的原始型冲芯组合，顶部有冲模头、退料弹簧和弹簧 套筒（图 4）。冲模头主要的作用是提供一个打击面，从
供的转塔工位电子校准仪，通过其精密性和可视性，可以 帮助维护工程师快速、准确地完成转塔上下槽的对心工作， 大大减少了机床的停机时间。 只要转塔有偏差就应该进行校对，如上所述的校对工
而引导力流推动冲芯，此外，它还起到了调整长度的作用。
具能够帮助维护工程师快速调整上下模具槽的定位精度，
这类模具的每个零件都有自己的功能，因此调节起来非常
使冲芯中心重新与下模中心重合（图 5）。企业也可以根
费时费力。MATE 超能系列的冲芯组合可以把这 3 个零件
据模具磨损、部件毛刺和废料检查来判断是否需要校对。
的功能集成起来，变成一个整体的无需拆卸的组件，同时
该校准仪可作为一种预防措施对转塔工位进行校对，以避
具有调整长度、退料以及引导力流的作用，而且在调整过
免零部件质量变差和模具加速磨损。
程中，无需再使用其他的装卸工具。通过这种置换，使得 模具调整的时间大大缩短，从而提高了装刀效率。 有规律的维护和保养 只有做到对模具有规律地维护和保养，才能保证模具 的正常工作及冲床的正常运转。在实际生产中，最浪费时 间的操作方式是，当模具处于非常恶劣的状态时才对它进 行维护和保养。而真正高效的方法是，有空余时间就对模 具进行研磨。也就是说，对模具进行更频繁的研磨，同时 每次研磨只需磨掉非常少的量。这反而可以大大延长模具 寿命，因为，如果在前期对模具进行了适当的维护和保养，
图 5 校位模具
那么模具就可以运行相对更长的时间。企业可以根据以下 方法对模具进行维护和保养：经常研磨，允许模具表面最
增加冲床附加值
小接触为 0.0002 ～ 0.00787in；使用研磨冷却液；遵循适
产品在冲床上加工时，应尽量增加产品的附加值。增
当的设置规划；制定书面的维护和保养规章制度。
加附加值可以极大地改善后期加工，例如，大多数产品在
正确选用下模间隙
冲压工序之后还有其他的加工过程，如果前后道工序的操
针对材料不同的材质和厚度，必须选用正确的下模间
作人员能够实现沟通，可以在冲压工序预留后道工序所需
隙，不正确的下模间隙会导致冲床加工速度降低、模具磨
的辅助定位孔洞，甚至可以避免某些后道工序，从而降低
损加速、冲孔毛刺大量增加及成品零件质量变差。
生产成本。冲压之后的工序包括折弯复杂的角度、确定折
结合模具间管理的理念，需要冲床操作人员和模具间
弯操作的顺序和方向、定位用于铆接和焊接的位置、定义
管理人员具备一定的知识，了解所要安装的模具以及与模
组件中绝缘点的位置等等，这些工序都可以通过一些特殊
具对应的正确下模间隙。精益生产的一方面，就是要制定
模具的运用而得到改善或避免。
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钣金与制作 2012.1
Manufacture
生产·检测
折弯机上模直线度测量装置
文 / 吴长明，梁丽·江苏扬力数控机床有限公司 严伟·南京航空航天大学 仇丽·扬州市东关街道办事处
即将折弯机上模平放于大理石平台上的两个等高垫上，在 大理石平台上架设百分表，百分表座沿相对于上模刀刃平 行的平尺直线移动来测量折弯机上模刀口及刀刃部分的直 线度。 这种测量方式存在以下三个缺点。
折弯机上模直线度测量装置利用直角凸台作为折弯机
⑴基准不统一。如图 2 所示（模具示意图），模具的
上模顶面基准（与折弯机滑块安装面一致），并采用压板
安装基准为基准 A 与基准 B ，而图 1 所示的测量中，模
将上模紧固在基座上，在基座另一侧设直线导轨，导轨滑
具的测量基准为基准 C 。作为安装基准的基准 A 与基准
枕上架设 3 个百分表，推动滑枕运动，这 3 个百分表可同
B 需要精加工，而基准 C 在模具的使用与装夹中没有任
时获得上模两刀面和刀刃的直线度数据。该装置使得上模
何要求，故其表面没有作精加工处理。因此，利用基准面
直线度测量变得简便，并且可同时保证上模刀口两面及两
C 作为测量基准，不能反映模具的真实精度。
面相交的刃口线之间的形位公差。
现状 折弯机上模由于尺寸大、结构特殊、工作 环境复杂，在新品以及后续使用中会出现变形 的可能。因此，需要定期对其进行精度检测， 以确保加工的正常进行。目前，并没有专门测 量折弯机上模直线度的装置，测量比较繁琐， 测量的结果误差比较大，且上模刀口及前后的 直线度无法一次性测得，刀口两面及两面相交 的刃口线之间的形位公差无法保证。
简易测量方式 在没有此测量装置之前，本公司的折弯机 上模均采用传统、简易的测量方式（图 1），
图 1 简易测量方式
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生产·检测
安装基准
Manufacture
现行测量装置
B
结构及使用说明
A
改进后的测量装置能一次性测得刀口各工作面及刃口
C
的数据，该装置包括基座 1、挡板 2、压板 3、折弯机上模 4、 百分表 5、锁紧机构 6、表架 7、滑枕 8、导轨 9，如图 3
测量基准
所示。 使用方法 ⑴将折弯机上模 4 如图 3 所示安装于基座 1 上，通过 锁紧机构 6 及挡板 2、压板 3 将其固定好。 上刀口
刀刃
⑵调整好表架 7 的高度，将 3 个百分表 5 分别对应折
下刀口
弯机上模 4 的两侧刀面和两侧刀面相交形成的刃口线。
图 2 模具示意图
⑶移动滑枕 8，根据 3 只百分表的变化情况，记录数据。 ⑷分析数据，得出折弯机上模 4 的形位公差。
⑵不能一次测得模具的形位公差。简易的测量方式，
优点
即利用一个百分表，分别测量模具的上刀口、刀刃、下刀
⑴基准统一。折弯机上模 4 安装在折弯机滑块上，
口，故该种测量方式不能一次性测得模具的上刀口、下刀
将滑块的基准面作为基准 A 和基准 B ，而该装置的基
口、刀刃的精度误差，也就不能反映三者之间的形位公差。
座 1 的基准面正好与滑块的基准面相一致，实现了基准
⑶测量繁琐，精度不稳定。由于要用 1 个百分表测量 3 个面，不仅测量繁琐，而且测量精度得不到保证。
统一，从而增加了测量结果的可靠性，提高了测量的准 确性。 ⑵能一次测得模具的形位公差。使用 3 个百分表，分 别对模具的上刀口、刀刃、下刀口进行测量，不仅能一次
5
性测出三者的直线度，而且还能明确地反映出三者之间的
4
形位公差。
3
7
2 1
8 9
⑶操作简单。只需安装好折弯机上模，调整好百分表 高度，移动滑枕即可测量出数据。 注意事项 安装折弯机上模 4 时应使 A、B 两基准面紧贴基座 1， 否则测量结果有误。
结束语
6
采用本套测量装置，大大降低了折弯机模具直线度检 图 3 现行测量装置结构图 1- 基座 2- 挡板 3- 压板 4- 折弯机上模 5- 百分表 6- 锁紧机构 7- 表架 8- 滑枕 9- 导轨
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钣金与制作 2012.1
测的难度，提高了测量结果的准确性。随着市场对折弯机 的需求量大大增加，此装置必将为缩短检测时间、提高效 率和降低劳动强度做出贡献。
Figure
人物
吴催农： 企业的发展85%靠市场， 15%靠管理 文 / 王晓燕，邢琛
进入南京南轻金阳机械设备有限公司（以下简称“南 轻金阳”）厂区， 本刊记者就看到厂区近一半土地尚待动工， 再联系到公司一个侧门还没有企业大门招牌，这些迹象都 告诉我们企业的筹建工作还没有完成。据了解，该新厂区 在 2009 年下半年才开始建，共两期工程，占地面积 40 亩， 主要有装配车间、抛光车间（表面处理）和钣金车间等。 投资 1 个亿，目前仅建成一期，生产也刚刚开始。进入到 宽敞的主楼二楼总经理办公室，我们见到了公司总经理吴 催农先生。 初见吴催农，面带倦色，企业尚未走向正轨显然使他 牺牲了很多休息时间。在这个时刻来这里，使我们心中略 带不安。但是，儒雅谦和的吴催农依然耐心地回答我们每 一个问题，谈笑风生、思路敏捷，还不时说出一些另类的 观点和感触。 据吴催农的介绍，本刊了解了南轻金阳的来龙去脉： 南轻金阳曾隶属于南京轻工业机械集团（以下简称“南轻
南京南轻金阳机械设备有限公司总经理吴催农
集团”），于 1994 年就成立了。南轻金阳除了为南轻集 团供应钣金件，还承担一些制造啤酒饮料的装备业务。南
各占 10% 股权），南轻金阳为一级法人。制度的创新使
轻集团主要生产啤酒饮料设备，下面有二十多个分公司，
南轻金阳焕发出勃勃生机，企业改制后，管理团队则成为
规模在 8 个亿左右。多年来，南轻金阳一直是国有体制，
第一大股东，一改过去决策难、改革难等问题，充分激发
在市场经济的大潮推动下，于 2009 年改制为股份制（管
了管理团队的创造性并发挥了管理团队的作用。吴催农说，
理团队占 50% 股权，南轻集团占 30% 股权，两个自然人
由于改制晚，受国企制度的制约，南轻金阳前几年走得太
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Figure
人物
慢，如果早改 5 ～ 10 年，南轻金阳一定比现在走得更远。
金仅仅是一个壳体，在 20 世纪 80 年代钣金是用剪刀剪，
但是，话又说回来，虽然说国有企业有体制上的弊端，
缺口也很难看，剪完后，用锤子敲，遇上板材厚，就不好
比如：思想保守、相互牵制过多、收益分配的非合理性、
剪了，再后来就有了冲床。折弯也同样，过去折弯都是画
非公正性等等导致国有企业竞争力的下降，市场局面也不
线再折，画线画不好，有可能把手切掉。现在，钣金已经
容易打开。但是，一旦改制成功，国有企业的底蕴就充分
深入到千家万户，涉及的范围也比较广，研究范围也更全
发挥出来，比如说技术体系、科研体系在国有企业中都是
面了，钣金件不仅要实用，而且还要美观和环保。所以说，
非常完善的，这都为改制后的公司提供了坚强的技术后盾。
过去做钣金纯粹是为了养家糊口，也很是枯燥无味，但现
改制后的金阳公司虽然没有自己的研究所，但是南轻集团
在，随着钣金件的要求越来越高，技术越来越复杂，值得
有设计院，而且这些资源都是共享的，这也是南轻金阳宝
研究的东西也就越来越多，比如单就钣金件的表面处理就
贵的财富。
有很多学问，无形中也就增加了很多乐趣。当然，钣金件
说到钣金生产，吴催农说，早在南轻金阳 1994 年成
向更高端发展，离不开钣金装备的发展。
立之初，就有钣金制造，早期业务也主要围绕集团主机业
“企业的发展 85% 依靠市场和营销，15% 才是管理，
务做，2004 ～ 2005 年，自从购买了 AMADA 的装备后，
市场永远是排在第一位的。” 吴催农总结道。企业需要
钣金生产的规模就进一步扩大。吴催农说现在的厂区只调
不断开拓，不断做到精细。很多人都这么讲，但是要做到
过来 120 人，过来才半年左右，过来两个月就已经开始投
这点，还是非常不容易的，这关系企业每一个人的利益。
产。公司加工的钣金件薄板和厚板材料都有，最大尺寸能
所以，企业只能先往前跑，把市场做好，回过头来解决管
达到长 6m，宽 2 ～ 3m，主要加工外壳和中间的机身部分。
理问题。如果没有市场了，管理再好也没有用，现在倒闭
公司已经购买了 AMADA 4 台钣金装备：1 台激光切割机，
的管理好的企业很多，究其原因，就是市场没做好。在市
1 台数控冲床和 2 台折弯机，除了这些，公司还准备购买
场上，南轻金阳首先就有一个得天独厚的优势——依托南
一些 AMADA 小型折弯机。吴催农说，钣金加工的很多
轻集团，虽然如此，吴催农从没有停止过让南轻金阳的钣
瓶颈主要是集中在折弯上，通常情况下，钣金件的折弯质
金加工找到新的路径，哪怕是一条狭小的路径。除了为南
量要靠操作工人的操作水平，而由于目前的折弯机的自动
轻集团及其他同类啤酒厂，如：青啤集团、华润、亚啤、
化水平比较高，操作工人只要把事先编好的程序调过来，
航空啤酒等等提供配件服务，还为一些国外知名企业提供
那么，装什么模具，模具放在哪里，第一刀、第二刀在哪
高品质产品和配套服务，如：英博集团、美国多福集团和
折弯，怎样的折弯系数等等这些显示在设备的显示屏上，
澳大利亚瑞控公司等。另外，公司还生产其他一些行业的
靠机器就完全可以提高产品质量。
钣金配件，如：空调的外壳，为机场服务的电瓶车、行李
吴催农认为，钣金行业是一个基础行业。在过去，钣
车外壳，喷码机箱体等等。不仅如此，南轻金阳还生产具 体的产品，除做一些啤酒饮料装备、洗瓶
南轻金阳正在施工的新厂区
机（洗啤酒瓶）、杀菌机、灌装机的辅机， 条形码机外，目前公司还主要推出一种环 保概念的小型空气杀菌机，该产品主要是 引进消化国外技术，并加上了自己的研发， 该产品主要是消除空气中的甲醛等有害气 体，工作场地主要在医院、污染工厂、学 校、新装修空间等等。 另外，吴催农认为，企业要永续经营， 一方面要诚信，一方面还需要稳定增长、 风险可控。在这其中，企业的运作一定是
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钣金与制作 2012.1
Figure
人物
良性的，宁愿慢点，但一定要
初步估算能多出两万平米。其
稳，资金链是绝对不能断的。
次就是添加高、精、尖设备，
现在很多企业抵不住利润大幅
虽然进口设备比起国产设备贵
下滑，因资金链断裂而倒闭。
很多，但是，公司还是决定购
企业资金链断裂有很多原因，
买一些进口设备，满足公司产
如市场竞争、还贷、消化人工
品的需要。第三就是培养一支
成本上升等等。据了解，在南
得力的骨干队伍，把订单充分
轻金阳当地的开发区，公司无
转化为实际销售。目前，集团
论大小，绝大部分都有一定的
AMADA 数控冲床
普遍存在有订单交不了货的现
贷款，而金阳公司的最大的特
象，这与人才难寻有很大关系。
点便是无贷款。而人工成本的
第四便是加强卫星基地的建
上升趋势也已经从沿海地区延
设。现在南轻金阳有几个加工
伸到内陆城市，目前，技术越
基地，将来，也是围绕着新厂
复杂，工人的工资就越高，而
区这个中心，不断加强卫星基
简单的可被自动化替代的流水
地的建设。目前，南轻集团有
作业则很低。因此，吴催农认
22 个 分 公 司， 并 打 算 在 2011
为，企业应重视提高装备的自
年改为两个公司：一个上市公
动化程度，以减少人工成本提
AMADA FO3015 激光切割机
升带来的压力。
司和另外一个联合公司。如果 南轻金阳在资金和业务上有一
吴催农说，一个企业要稳，一定要重视队伍建设。其中，
定优势的话，除了考虑在集团内部进行购并，还可考虑外
企业领导人要以身作则，不仅要对企业、干部、员工负责，
部兼并，也可在马鞍山、合肥、南京等附近建立南轻金阳
也要对家庭负责。俗话说：“创业容易，守业难”，一些
的销售分公司以扩大外围业务。当然卫星基地的建设需要
企业领导人开始盲目自我膨胀的时候也正是在所有的事情
反复考证，不能一蹴而就。不管怎么建设卫星基地，其根
都走上正规的时候，如果领导人对企业三心二意，就会很
本原则都是基于全方位发展的思路，主体发展，辅助基地
快使企业垮掉。另外，企业领导人不能对金钱看得太重，
也跟着发展，这样就减少了市场经营成本。这种主辅基地
只要得到与自己的付出相匹配的收入便可，不要去无休止
相互协调发展，就是南轻金阳企业集团化发展的根基。
地掠夺，很多人就是在这个方面跌跟头。其次，企业领导
最后，吴催农感慨说，企业在初期发展的时候速度都
人要克服个人英雄主义，注意建立和稳定骨干团队，这对
很快，等到了一定高度，就到了一个时间漫长的平台，企
于企业的发展至关重要。最后就是要善待员工，稳定员工
业要在这个平台上盘整 5 ～ 10 年，然而，一旦突破这个
队伍。吴催农说，钱不是花穷的，而是要创造出来，南轻
平台，企业上升的速度就非常快。而很多企业发展不起来，
金阳的员工的工资比社会上平均工资多出 30% 是其目标。
就是到了这个平台不知道该怎么走了。做企业，最终靠的
由于改制刚完成起步，提到未来企业的发展方向，吴
是信念和决心，企业领导人必须热爱企业，勇敢面对企业
催农说，南轻金阳 2011 年估计产值能达到 5000 万左右，
的问题，花时间研究它。吴催农总结道，一个人的双腿是
按照规划，2012 年目标为 8000 万，2013 年目标则为 1.2
用来行走的，不是坐办公室的，不仅去跑市场，还要去调
个亿。
研、了解市场、进行策划等等，这样不仅开拓自己的眼界，
现阶段公司首要还是要把二期工程规划好和建设好。
增强自己的判断力，对企业未来的突破也有很大的作用。
考虑到土地资源的不可再生性，二期工程的生产厂房准
其实企业能否突破很多在于毫厘之差，这个毫厘之差，则
备建设为两层，这样在无形当中就增添了一倍的面积，
需要更为细致的调研、考察和验证。
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访谈
Interview
东岱软件： 成本管理提升制造业水平 文 / 王海涛·FAB 记者
他们的许老师有着积极的影响，而这很大程度上取决于 老师自己的意愿。 机遇源自观察，对于钣金软件行业，许超说：“我们
2011 年 10 月 20 日，本刊记者拜访了南京东岱软件
发现在钣金制造行业，数控编程软件是一个很不错的软件
技术有限公司（简称东大软件），公司总经理许超接受了
产品。在数控机床行业领域，铣削、车削机床的标准化做
本刊的采访。
得很好，标准化做得好，同样盗版软件很多。但是，钣金
首先，许超简单地介绍了公司的基本情况。东大软件
行业机床的标准化程度很低，几乎是一个厂家一个标准，
成立于 1999 年，公司的定位是专注于制造业产品设计与
国内钣金数控机床在调试的时候，企业标准不一致。这就
制造软件的应用与开发。公司同时与美国 SolidWorks 公
出现一个奇怪的现象，钣金行业的数控机床编程软件盗版
司和英国 Radan 公司合作，并成为 SolidWorks 第一款金
相对少，这给我们提供了市场发展的机会。”就是基于这
牌认证 CAM 软件 CAMWorks 以及 Radan 钣金设计加工
样细致入微的观察所得，公司于 2001 年开始关注钣金行
软件在中国的总代理，负责其全线产品在中国的销售、培
业。开始时仅提供给客户七、八套软件，到 2006 年达到
训、认证、二次开发、技术服务等工作。公司在 2000 年
约五百套。更让许超高兴的是，2005 年，在与南车集团
前就开始关注钣金行业，在专业方面已有多年积淀。公司
合作时，他看到南车集团的某企业车间里板材废料堆积，
拥有独立的研发团队，开发了具有自主知识产权的 PLM/
又赶上钢材价格上涨。为解决南车集团原材料成本上升的
PDM 系统、FabCost 系统以及相关的企业信息化软件。
问题，公司决定开发一套软件（那时还没有这类软件），
目前已为近千家企业提供了 CAD、CAE、CAM、PDM、
并将其命名为 FabCost，当时双方就签了合同。许超说：
PLM 产品及技术服务。经过十多年的发展，公司已经成
“当前的 ERP 系统在钣金生产制造过程中使用的是预估
为一家集企业信息化软件开发、市场推广、技术服务、设
和阶段调节技术，这种技术对离散制造的成本是很难控制
计咨询为一体的专业软件企业。
的。而 FabCost 能够在订单下来的时候，将所有零件真实
关于许超，我们了解到，1994 年前曾在香港作为访
参数导入，很短时间就可以给出很精准的材料用量。另外，
问学者，并从事模具制造方面的工作，所以非常熟悉铣削、
FabCost 是将钣金的排料编程技术融合在管理上，并在应
车削加工的软件和方法，并曾是中国模协技术委员会委
用上嵌入到企业物料需求计划层面。传统的做法是将编程
员。交谈中，我们还了解到，许超现在还是东南大学的
软件仅仅应用于数控机床，即主要是在机床工作台上应用，
在职教授、研究生导师，在学校带研究生，也会给本科
或者说是放置在制造的末端，而 FabCost 是运行在企业的
生上课。他很愿意跟大学生这样的年轻人交流，因为他
管理或计划层，对离散的制造过程进行控制。一直以来，
们年轻，有新的想法，有激情。笔者认为，这些学生对
生产材料的消耗都是靠车间每位操作人员去控制，所以材
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Interview
访谈
的入库减剩余等于用料，根本不知道在生产过程中材料是 怎样消耗掉的。过去没有用料指标，做生产计划的人也没 有做过非常精确的计划。而 FabCost 对用料都有约束作用， 这对实际操作的人产生较大压力，以前很简单的岗位，现 在变得重要起来。 遇到这样的困难也是与现阶段很多企业对软件不重视 密切相关的。许超说：“做软件的企业与做硬件或控制系 统的企业相比，面临的困难是中国的企业很愿意在硬件上 花钱，而不愿意在软件上花钱。好比以前农村新人结婚， 南京东岱软件技术有限公司总经理许超
要盖三间大瓦房，但是，对房子里有多少家具、衣柜里有 多少衣服不太注重。所以，软件行业要得到市场的认可还
料成本是一个很难控制问题。订单下来以后，很多企业的
需要一定的时间。现在比较成熟的、大家比较关注的是数
管理层不知道这批订单需要多少材料。这就是我们要解决
控编程，没有编程就做不了一些事情已经成为不争的事实。
的问题，Fabcost 可以在订单到达后快速给出这批订单下
但是，编程解决的仅仅是一台机床的事情，并没有解决一
料工序需要的材料消耗量，并将余料再利用，在得到管理
个企业生产的问题。我认为再过一段时间企业就会意识到
的同时，节约了材料。”
这里面的问题。”
2008 年金融危机以后，中国制造业的人工成本大大增
关于公司今后的发展方向，许超说：“数控编程我们
加。那么，钣金制造企业面临的问题是在成本增加的情况下
还是要继续发展的，但是会更加注重集成技术。集成包括
如何深入发展。许超说：“从软件的角度，表现在制作上的
几个方面，一个是跟三维应用模式的集成，就是将钣金件
是集成问题，也就是说，值得关注的是更加精细化的整合生
的三维设计集成到编程上面；第二个是将生产管理和产品
产全过程。在这个过程中，成本的控制非常重要。目前，很
的设计制造集成到一起，这样能够自动地在计算机上将零
多企业的生产管理仍然是粗犷的，很多人的认识停留在有一
件信息抓取出来，然后对材料进行规划再去编程。公司现
个好的数控编程软件就够了。我在与企业交流的时候觉得编
在可以解决到编程以后的生产作业计划，并将数控程序传
程仍然有需要改进的地方，但是对中国企业来说，生产的管
输到机床上（DNC）。对制造企业来说，这是一个完整
理是更重要的方面。其实，很多企业是管理的水平不高，而
的解决方案。”
不是编程的水平不高，就是将编程的效率再提高也是有限，
“软件行业的发展方向就是更大程度地提供服务和提
真正大的上升空间是在管理上。中国的制造业要想发展，这
升集成能力，同时软件企业必须将自己定位于服务行业。”
个问题不解决是很困难的。而解决这一问题的途径就是管理
这是许超对软件行业的理解。他认为最顶级的销售在咨询
和集成，这需要软件系统和管理的协助。”大多数钣金制造
行业，软件销售仅次之。这两者都在于要理解客户需要什
企业不是非常大，它们依赖的就是有一个好的生产管理人，
么和如何清晰地描述你的产品。企业存在的问题是多种多
这是一个非常落后的生产管理模式。钣金企业包括其他企业
样的，企业已有的硬件环境必须首先考虑到，然后再分析
也一样，材料的成本从加工一开始就规划掉了。许超做了一
如何充分利用这些设施。硬件的销售相对容易，因为客户
个很恰当的比喻：“就像裁缝裁衣服一样，剪刀一动，布料
可以通过感官感知产品的好坏。
的使用量与剩余量就确定下来了。”所以，他强调材料的成 本控制必须在企业的管理计划层。 任 何 一 个 新 事 物 的 流 行 都 有 一 个 艰 辛 的 历 程，
采访接近尾声，许超说：“中国将来一定会从传统模 糊不清的生产管理中解脱出来，很多企业处于制造业的末 端，利润空间很小，如果在这个狭小的空间里不注重管理，
FabCost 也是一样，FabCost 在推广的时候也遇到了重重
企业就没有竞争力、没有出路，这是值得当今每一个企业
阻力。很多企业对材料成本的计算是很宏观的，只是简单
思考和改变的问题。”
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装备
Equipment
钣金结构机器人 焊接设备与工艺实践
常用焊接工艺
文 / 周业基·广州日松工业自动化有限公司
气体保护焊 ⑴熔化极：CO2 保护焊适用于碳钢、高
钣金行业是制造业的一个分支，它为电
强钢；混合气体保护焊（MAG），适用于碳钢、
力、电器、通讯、物流、广告、金融、游乐
高强钢；惰性气体保护焊（MIG），适用于
等行业提供设备外壳、机箱、机柜、机盖等
不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金。
配套件，材料涉及碳钢、不锈钢和铝合金，
⑵非熔化极：钨极氩弧焊（TIG）有自熔
板材的厚度大多在 6mm 以下，对外观平整度
法和填丝法，适用于碳钢、高强钢、不锈钢、
和焊缝光滑度要求较高。近年来，不少钣金 企业引进了先进的数控剪板机、数控折弯机、 精密激光切割机、数控冲床等先进加工设备， 但焊装工作依然依赖有经验的焊工进行人工
周业基：广州日松机器 人与焊接技术中心副所 长，高级工程师；专业 方向：高效焊接工艺和 自动化的研究工作。
操作。2008 年，在世界经济危机形势的压力下，
铝合金；等离子弧焊（PAW）。 电阻焊 ⑴电焊。常用于大型钣金件焊前定位焊。 ⑵凸焊。常用于螺母的焊接和凸点定位 焊。
企业必须进行转型升级、技术创新，以求生存与发展。另
⑶缝焊。用于薄板密封的搭接焊缝。
一方面，近年来技能熟练的焊工越来越少，高技能焊接人
激光焊
才的培养远不能满足制造业发展的需求，劳动成本也节节
用于高精度薄板焊接。
攀升，导致生产成本高涨。因此，引进先进的焊接技术与 装备，采用机器人焊接以提高生产效率、稳定产品质量、
钣金产品焊接特点
降低劳动强度、降低对操作技能的依赖，已成为钣金行业
钣金行业的产品具有以下几个特点：
焊接工艺发展的趋势。
⑴产品以机箱、机柜结构形式居多，品种繁多，规格
广州日松工业自动化有限公司在与钣金企业的广泛合
变化大，产品批量不大，产量却很大。
作中，努力实践，为客户提供了合适的应用工艺技术和性
⑵材料具有多样性，有碳钢、不锈钢、铝合金等。
价比高的焊接设备，取得较好的成效。为此，我们将实践
⑶板件厚度薄，多数为 1 ～ 2mm，板件要经剪、切、
的体会与钣金同行们共享，以期共同进一步推动钣金行业 的发展。
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冲，折等加工工序。 ⑷不锈钢、铝合金表面忌飞溅粘着，焊道外观成形要
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Equipment
装备
6 轴的，其安装方式有地面固定式、导轨移动式、悬臂或
求均匀美观，打磨量少。 ⑸薄板焊接变形大，精密件要求严格控制焊接变形。
门架天吊式，其工作半径应能覆盖所有焊缝，必要时还要
这些要求对制造焊接工艺提出了特殊的要求，采用手
配置单轴单持或双持的变位机，以完成反面焊缝的焊接，
工焊接往往需要熟练的技艺和大量的焊后打磨修正工时。
在工艺方案和系统方案设计时还应通过 3D 软件模拟焊枪
焊接机器人系统的建立是钣金行业向自动化方向发展
对所有焊缝的可达性和焊接最佳姿势，以及是否会发生焊
的主要途径，它具有高速、高效、高品质、高一致性等优
枪与工件及夹具的干涉。
点，并且可进行连续性焊接，特别适应焊缝多而短的钣金
焊接电源的选配
结构件焊接，而且能够降低对操作人员的技艺要求，从而
MAG/MIG 焊接电源的选配应能达到低飞溅、高焊速、
降低人工成本、降低焊接劳动强度。尤其是，目前制造业
良好焊缝成形的要求，首推全数字控制 MAG 或 MAG/
的发展呈现产品升级的趋势，在焊接质量要求提高、技能
MIG 电源，它可根据板厚确定额定电流的规格。
熟练焊工紧缺和劳动成本上升的形势下，越来越多的企业
对于厚度在 2mm 以上的碳钢结构可以选用唐山松下
开始引进焊接机器人。然而，当前焊接机器人的应用还存
350GR3 焊机，对于 2mm 及以下的碳钢板选配 350GS4 焊
在下列需要解决的问题：
机可实现低飞溅高速焊接（1m/min）；厚度在 1.5 ～ 3mm
⑴工件前期的下料装配精度差，装配间隙达不到要求，
之间的不锈钢板可选用 350GL3 MAG/MIG 焊机；厚度在 2 ～ 6mm 之间的铝及铝合金板 MIG 焊可选用 350GE2 焊
焊接时容易将工件焊穿造成背凸。 ⑵重复精度差和焊接变形造成焊道偏移。 ⑶夹具的功能和精度达不到机器人焊接的要求。 ⑷对焊接变形的控制往往难以达到产品的技术要求。
机，厚度小于 2mm 则应采用 AC TAWERS 机器人系统。 对于碳钢、不锈钢和铝合金的外角焊缝也可采用 TIG 自熔法获得均匀的圆角焊缝，配用的电源应采用 300WX4 或 300BP4。
焊接工艺和设备的选择 焊接工艺的选择
焊接机器人系统构成
机器人焊接首先应按照工件材料的种类、板（管）的
焊接机器人系统构成如图 1 所示，其中标注 * 部分为
厚度、接头形式、焊缝成形、焊后加工（打磨、涂装等）
可选配置。另外，电控箱、启动盒、焊接电源及机器人控
要求和焊接节拍等选择合适 的焊接方法，例如碳钢薄板 T 形接头角焊缝应尽量选用混合 气体 MAG 焊接；铝合金薄板 可采用脉冲冷金属过渡焊接技 术或交流脉冲 MIG 焊技术；
* 除尘罩
标准焊接机器人
* 三色警示灯
后送丝管支架
* 电动卷帘门
机器人底座
不锈钢则可采用实芯焊丝脉冲 MIG 焊技术。这些方法具有
遮光板
热输入低、焊接变形较小、焊
* 触摸屏
接效率高的优点，如果接头外 角焊缝允许形成圆弧形也可采 用 TIG 自 熔 方 式 等。 在 选 定
夹具台及夹具 *维修门
* 安全光栅
焊丝盘架及焊丝
* 外围护栏
*除尘器
工艺方法后，就要选择焊接机 器人、焊接电源和填充金属材 料种类及规格。机器人通常为
变位机
整体底座板
图 1 焊接机器人系统构成
2012.1 Fabricating
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装备
Equipment
系统的校核等。
制器在外围护栏左外侧，图中未标出。
检图确认 在 2D 图出图前进行 3D 图确认，并经客户确认是否
试验与系统设计制造
达到客户要求，并按确认事项进行图纸修改。
焊接工艺试验 ⑴焊接工艺设计书。根据工件的材料种类、尺寸规格、 结构形式、接头形式、焊缝分布、结构精度、使用性能、 技术要求、自动种类、焊枪姿势、焊接顺序以及焊接工法
装配 装配的位置精度应达到销 ±0.2mm、定位面 ±0.3mm， 而且各方面可以调节，布线美观。
等，选定焊接规范参数、工件加工精度要求、焊接前后工
验收
件表面处理等，并进行试验验证、调整和优化，以确保焊
装配完成后，进行夹具动作的确认和电气及机器人协
接工艺的可行性，焊接质量和效率是否达到客户的要求。
调运转调试，并进行产品样件的焊接调试，达到技术要求
此外，还应核定材料，工时的消耗量，考量经济合理化。
后进行初验收。
值得注意是，焊接工艺试验的应力条件应与生产实际条件 相一致。
在生产现场安装后进行生产性试验，并对操作人员进 行示教编程、机器人使用及维护、焊接工艺知识的培训和
⑵焊接工艺试验报告。根据试验最佳结果，提交焊接
考核，最后根据设备验收标准进行验收。
工艺试验报告。 焊接工艺试验是一个繁复的技术工作，它涉及材质、 表面状态、加工精度、重复定位精度等，必须通过仔细反 复试验，以证实焊接质量的可靠性。
机器人焊接的工艺问题 ⑴焊接表面状态。低碳钢热轧板表面有较厚的氧化皮， 焊接时的飞溅比冷轧板大，且焊缝表面光滑度也较冷轧板
系统布局
差一些，最好经酸洗去除氧化皮。冲压成形的表面往往存
通过 DTPS 模式，确认夹具的摆放位置、操作高度、
在油脂，是造成 TIG 焊缝表面氧化的根源，亦应清理。
焊缝覆盖率、是否需要变位机、外围尺寸及再次确认焊接
镀锌层焊接时锌的蒸发会增加 MAG 焊的飞溅和气孔，但
节拍等。
是也不推荐采用 TIG 焊接，因为锌的蒸汽对钨极的污染
技术规格书
会恶化电弧稳定性。被污染的铝合金表面在焊接前应去油
技术规划书的内容包括：工艺要求、焊接节拍、设备
污并用不锈钢丝刷清理，对外观要求较高的应考虑进行表
制作要求、布局图、设备明细表、设备验收标准、工件精
面化学清洗，并在 24h 内焊接。 ⑵装配间隙。装配间隙精度不高是造成焊穿、焊缝凹
度要求、设备颜色要求等。 外围设计
陷、内凸的原因，错边过大会产生熔合不良、漏溢等缺陷。
根 据 夹 具 样 式 和 使 用 要 求 进 行 机 械 设 计、 电 气 设
机器人焊接对装配间隙和接头错边公差有严格的要求，
计，并利用 DTPS 模式进行夹具干涉的校核以及外围
TIG 焊比 MAG 焊的间隙容限要小，表 1 和表 2 分别为碳
■ 表 1 碳钢 CO2/MAG 焊接接头间隙容限
（单位：mm）
板厚
0.8
1.6
2.3
3.2
4.5
6.0
间隙容限
≤ 0.2
≤ 0.5
≤ 1.0
≤ 1.6
≤ 1.6
≤ 1.8
■ 表 2 碳钢及不锈钢 TIG 自熔焊接头间隙容限
（单位：mm）
板厚
0.6
0.8
1.0
1.2
1.6
2.0
间隙容限
≤ 0.1
≤ 0.1
≤ 0.2
≤ 0.3
≤ 0.4
≤ 0.5
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钣金与制作 2012.1
Equipment
钢 MAG 焊和碳钢及不锈钢 TIG 焊的间隙公差推荐值。
装备
⑹焊接保护气体。这些气体对焊接飞溅、焊缝成形、
⑶焊枪的姿势与焊接方向。为减小焊缝的余高和避免
焊接 速 度、表 面 色泽 都 有一 定的 影 响，一 般推 荐采用
焊穿，对立焊缝可采用向下焊，对平焊缝宜采用前进法，
80%Ar+20%CO2 的混合气体，也可采用 AP 气体公司的三
焊枪的行走角一般为 10°左右。
元气体，可以减少飞溅，还可提高焊接速度。
⑷夹具设计。夹具应保证工件的重复定位精度，并保 持零件的形位精度和间隙、 控制差边容限、 有适当的夹持力、
结束语
避免与焊枪的干涉。焊缝背面必要时应设置铜衬垫作为散
⑴对于钣金薄板结构的机器人焊接，必须保证焊前零
热和支承焊缝，避免焊穿和背凸。夹具的装卸要灵活方便。 ⑸大型的机箱机柜容易产生焊接变形。可采用分步装 焊法或设置必要的夹具支撑，还要考虑焊后因收缩和变形
件加工精度，采用合适的焊接设备和工装夹具，制定合理 的焊接工艺，并通过反复试验，以获得适合批量生产的最 佳方案。
造成的拆卸困难。对于焊缝分散和不对称的情况要设计合
⑵钣金企业在焊接生产管理体系中应建立焊工培训制
理的焊接顺序和焊接规范。焊接夹具的设计应具有一定的
度、工件加工精度标准、施工工艺标准和质量检验标准，
抑制变形能力，必要时可采用反变形法。
并严格执行。
反馈服务编码 8033
2012.1 Fabricating
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产品查询目录 此目录列出了钣金与管型线材加工所涉及的主要设备、模具、产品、材料和服务。如果您想寻找相应产品供应商，请使 用此目录，并在 FAB 读者俱乐部会员反馈卡的位置中填写查询编码，您将从供应商处直接获得相关信息。
板材切割设备 I07 等离子切割机 I09 火焰切割设备 I24 水切割系统 I42 二维激光切割机 I43 三维激光切割机 I59 光纤激光切割机 I60 大幅面激光切割机 I63 模切板激光切割机 I64 机器人激光切割机 I65 机器人等离子切割机 I66 机器人水刀切割机 I67 地轨式激光切割机
板材冲剪设备 I35 I44 I45 I46 I47 I48 I49 I50 I51 I52 I53 I54 I55 I56 I61 I62
纵剪线、横剪线 机械式数控转塔冲床 液压式数控转塔冲床 伺服电机式数控转塔冲床 数控剪板机 数控直角剪板机 超长剪板机 平刃剪板机 斜刃剪板机 多用途剪板机 专用剪板机 带模剪联合冲剪机 船用剪板机 液压机 全自动三面冲孔机 汽车纵梁数控冲孔线
板材弯曲校正、成形设备 L43 三辊卷板机 L44 四辊卷板机 L55 二辊卷板机 L56 数控板料折弯机 L57 双机联动折弯机 L58 三机联动折弯机 L59 水坝式激光安全光栅高精度 折弯机 L60 四边折边机 L61 金属薄板多边折弯中心 L71 汽车纵梁数控折弯线 L72 汽车纵梁冷弯成形线 L73 数控电液同步折弯机
板材加工复合机 K12 激光与冲裁复合压力机 K13 数控冲剪复合板材生产线 K21 钣金柔性加工生产线
板材加工辅助设备 I39 校平剪切生产线 I57 板材开卷校平线 I58 开卷剪切线 L25 薄板矫平机 C02 压铆机
K14 搬运机器人 K15 CO2 焊机 K16 激光焊机 K17 碰焊机 K18 氩弧焊机 K19 压力焊机 K20 堆垛装置 K22 机器人焊接机 K23 点胶机
管材加工设备 T01 管材激光切割机 T02 二维数控弯管机 T03 三维数控弯管机 T04 全电动弯管机 T05 管子端面倒角机 T06 金属圆锯 ( 切管 ) 机 T07 胀 ( 缩 ) 管机 T08 空心铆接机 T09 压弯机 T10 螺纹管机 T11 双头弯管机 T12 滚圆机 T13 扩径机 T14 卷管机 T15 埋弧焊制管线 L19 管端成形机 L39 内高压成形机
型材加工设备 J06 型材激光切割机 J07 冲孔与型材剪切机 J08 型材矫直机 J09 型钢剪切机 J10 辊弯机 J11 切头及对焊机 J12 型材拉弯机 L42 型钢弯曲机
Y21 钣金成形测量系统 F12 三坐标测量机
材料 V01 冷轧板 V02 硅钢片 V03 不锈钢板 V04 耐指纹板 V05 铝合金板 V06 各类管材 V07 各类型钢 V08 各类带、线材
模具、刀具、冲头 W04 折弯模具 W05 厚转塔模具 W06 薄转塔模具 W07 液压模具 W08 剪板、折弯刀具 W09 冲头
机床附件 H01 驱动技术、装置 H05 安全光栅、帘 H06 电机、发电机和附件 H11 直线导向系统 H15 数控系统 H17 激光镜片 H18 激光器 H19 激光嘴 H20 紧固件
软件 E07 钣金快速展开放样软件 E08 套裁和编程软件 E09 三维制作软件 E10 板材和型材集成方案 (CAD/CAM) E11 折弯软件
线材加工设备
二手设备
R01 线材校直机 R02 线材剪切机 R03 线材弯曲机 R04 展直、退料设备 R05 喂料装置，输送设备 R06 紧固件制造设备 R07 弹簧制造设备 R08 平头机
S06 二手激光切割机 S07 二手数控转塔冲床 S08 二手剪板机 S09 二手折弯机 S10 二手弯管机
表面处理设备 U01 拉丝机 U02 喷涂生产线 U03 压印机 U04 砂光机 U05 环保清洗设备
检测及测量设备 Y20 管子测量机
钣金、管型线件 X01 机箱、机柜 X02 仪器、仪表壳体 X03 家电、电子产品壳体 X04 医疗环保设备 X05 工控、电教设备 X06 机床件 X07 汽车钣金件 X08 航空钣金件 X09 船用钣金件 X10 各种管件 X11 各类型材制品 X12 各类线材制品
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