金属加工车间的制造商不会想着拒绝客户,但是在客户提出真实要求前,你永远不知道客户到底需要什么,您必须为任何事情做好准备。工具箱中的更多工具可提高制造商处理所需数量、时间和零件复杂性的能力。具备冲压功能的制造商可以很好地处理几乎任何要求。

金属加工制造商如何决定使用制造还是冲压技术?

一旦完成设计,又带来了另一个难题:您使用哪种工艺路径?什么指示应该在冲压机,是在激光转塔机还是折弯机上进行作业?


冲压还是制造?您如何做出决定?威斯康星州拉辛市ACE Stamping&Machine Co. 印第安纳州南本德市通用冲压与金属工厂(GSM);威斯康星州格拉夫顿市的Kapco Metal Stamping公司也分享了他们对这一难题的看法和方法。


ACE冲压与机械公司副总裁James Haarsma说:“如何确定走哪条路线是我们面临的最大挑战之一。这是我每天都要战斗的东西。”


GSM总裁兼首席执行官约翰·阿克塞尔伯格(John Axelberg)表示:“在为特定零件选择制造方法时,我们会考虑到产品的交付周期和整个产品生命周期中的总产量,尝试提出成本最低的选择。”


Kapco副总裁Mike Kenny说:“对于每个零件,我们都将年度产量、几何形状、尺寸、特征、公差、材料、吨位和尺寸的设备要求以及客户的工具ROI视为驱动特定工艺的关键决策点。选择制造,冲压或它们的某种组合是确定最有能力的过程以最低的总成本生产出一致,无缺陷的零件的结果。”

金属加工制造商如何决定使用制造还是冲压技术?

1.费用


成本是所有其他因素共同作用的关键点。制造商利用每个流程的优势来实现成本效益。


肯尼(Kenny)援引冲压技术的能力,将冲压机中的多种操作结合起来,以此作为有利于扩大规模的一种方式。“如果有机会在冲压过程中结合其他操作,例如紧固,攻丝,挤压,冲压或零件标记,那么零件成本的降低通常会抵消冲压工具的投资并有助于做出决定。”他说。


他补充说,冲压可以实现自动化,与其他操作(例如手动折弯机)相比,每个零件所需的劳动力更少。


2.零件体积


零件行程当然是确定采用哪种路径的关键考虑因素之一。Haarsma说:“交易量通常是您的第一个指标。因此,我们使用每年6,000的临界点。如果年化零件批量为6,000或更多,通常我们希望对其加盖印章。” 机器时间是该决定的一部分,交货时间也是如此。“每年以15,000个零件的速度,将用转塔或激光消耗掉我所有的机器时间。我们的交货期也将太长。”


Haarsma限定了该断点,并说这只是一个经验法则。“根据其他因素,我们可能每年仅印制3,000件零件。”


肯尼(Kenny)坚决坚持严格的数量规则。“预先确定数量,生命周期和设计动态将引导团队前进,但是没有明确的经验法则。” 被推时,他确实列举了一个临界值。他说:“总的来说,年产量在5,000或更多的零件将寻求冲压业务。”


阿克塞尔伯格完全没有指出临界值。“我们从来没有在沙子上划过一条线。我们会尽可能地了解客户的需求和目标,如果选择不明确,我们会提出多种选择。没有适用于所有领域的固定编号,因为每个零件都有一组独特的条件。这就是使这项业务如此有趣的原因!”


3.时间表


交货时间和产品开发可能会导致零件的生命周期从制造开始,到冲压结束。


Axelberg解释了客户的时间表如何成为主要驱动力。他说:“这在很大程度上取决于客户何时需要零件。” “对于我们的一个大客户,我们已经在六周内用激光和折弯机加工了20,000件大尺寸零件。”


Axelberg补充说,由于这项工作需要非常大的年化处理量,因此GSM使用了长期的,使用严格的工具,可以在项目准备就绪时接管该项目。“然后在12周内,零件转换为冲压件。因此,它从软工具开始,而最终以硬工具结束。我们会定期这样做。”


阿克塞尔伯格说,在某种程度上,激光技术推动了采用这种两管齐下的方法的需求。“我认为许多原始设备制造商已经习惯了用激光制造工厂的响应能力,以及他们能够快速制造几乎所有产品的能力。” 结果,当产品仍处于测试阶段时,客户可能不会开始考虑使用硬工具。其他时候,零件的最终设计必须制定。在这种情况下,GSM将使用激光切割/压弯成型工艺开始,然后发展为冲压工具。


Axelberg说,客户可能无法在足够的时间内开始工作以容纳冲压模具的另一个原因是其行业领域的性质。太阳能是一个不可预测的行业。项目可能非常庞大,而且通常由于融资和许可的复杂性,它们是复杂的交易。该项目必须投入服务的日期已提前确定。在最后一天,所有其他细节都可能被侵犯。因此,对于这些工作中的很多工作来说,一旦确定下来,繁荣起来,我们就必须走了,这是很多部分。”


阿克塞尔伯格说,高功率光纤激光器的引入对与材料类型无关的演算产生了重大影响。大约五年前,GSM正在建造冲孔和修边模,以便在其冲压机中运行剪切的毛坯。尽管进行了所有手动操作,但该过程仍比在激光上切割零件要快。“我们将在CNC冲头上加工带有方形角的矩形零件,因为这比激光切割要快。不再是了。现在,我们为那些无法在激光器上创建的具有3D功能的零件保留冲头,因为这些冲头无法开始接近光纤激光器的仿形速度。”


4.零件尺寸


肯尼讨论了另一个因素:零件尺寸。他说,很大一部分将很可能迫使该操作转向制造而非冲压。“这是因为工具的成本随着工具中每次渐进操作的增加而增加,并且完整的工具可能需要比印刷机可用的更多的房地产。”


肯尼指出,较小的零件具有较小的模具成本,因此投资回报率较短。“大型零件可能需要较大的年印量。或者,我们可以考虑多个过程,例如激光切割毛坯,然后将其手动转移到成型模具中,或者在模具中冲切,然后在折弯机中成型。”


Haarsma说,尺寸的限制因素取决于冲压模具的成型时间,因为该公司最大的冲压床长8英尺。“所以对我们来说,如果一块很大,并且说它有敲除,浮雕和喷枪,那么您将需要一个自动式压力机系统— 2,000吨,背对背的压力机因为你的渐进式选择会变得太长。因此,在具有很多成形特征的较大零件上,尺寸是冲压的限制因素。”


5.形状、轮廓、几何形状、特征


肯尼说,在许多情况下,零件的几何形状,特征,公差以及所需的吨位和尺寸设备规格是Kapco选择冲压而不是制造的主要原因。


他说:“在伺服压力机中,可能存在某些特征,例如孔、凹陷、压纹和肋条、或者公差,这在伺服压力机中更为有利,这可能使我们考虑对它们进行冲压,” “孔的尺寸和相对于边缘的位置可能有助于选择冲压或制造。”


阿克塞尔伯格说,有些零件设计除了制造冲压模外别无选择。折弯机是为弯曲而不是成形而设计的。因此,我们仅制造了数百个拉丝模。”


Haarsma表示同意。“例如,冲压是唯一可以形成圆形的过程。” 他补充说,由于它们的复杂性,一些高品质零件将在转塔压力机上运行。


“我有一些零件带有大量穿孔的孔,并且年产量很高,我们确实在转塔压力机上运行。那是因为零件中发生的事情很多。如果我们将其放在渐进式工具中,那将太长。除非它的数量很大,否则客户不会为30万美元的工具付费。


“我们最终将它们在转塔压机与冲压机上运行,因为您可以在其中放置许多表格,一次完成所有裁切。然后,您将其带入辅助操作以形成它,就像90度弯曲一样。” Haarsma说。


Haarsma说,尺寸确实决定了当形状特征较大时,该零件应在冲压机上打孔。“如果是圆形,膜片之类的东西,如果它大于4英寸,则不能在转塔压力机上打孔,因为它和刀架一样大。” 因此,仅由于零件的几何形状,我们就必须对其进行冲压。”


6.公差


Haarsma说,另一个决定硬质模具的因素是公差,在转塔冲床和冲压机中都无法保持公差。“我们遇到的零件每月有200件。我们对它们进行冲压是因为我们有300个孔,这些孔以+ 0 / -1的公差和+ 0 / -2的位置紧密间隔。”


肯尼说,冲压可以改善公差控制并提高重复性,因为该工具可以完成工作。“可以添加控件和传感器来帮助更好地控制过程。”


7.表面处理,边缘质量


制造商表示,客户对特定饰面的偏爱可以指向一个方向。


“从冲压到激光切割的边缘条件绝对不同,”阿克塞尔伯格说。“根据您正在成型的类型,剪切边缘可能更容易发生小裂缝。冲压边缘通常会变得更锋利,因此我们经常使用振动式去毛刺机对边缘进行平滑处理。”


哈尔斯玛提出了另一种观点。“有时候客户不希望激光切割边缘。他们更喜欢带有破裂和翻转的冲压边缘,因此可以清洁70%的材料。那是您开始获得突破和过渡的时候,但是您可以将其去毛刺。借助激光切割的边缘,取决于零件的厚度,您将开始看到光束频率。它会影响侧面的光洁度。”


肯尼补充说:“借助伺服压力机,可以改善分离度。”


8.物料类型


Haarsma说,尽管形成组件的材料类型是一个因素,但是随着光纤激光技术的出现,它的数量已经不像以前那么多了。“我们压制钛,金和黄铜。过去我们很受限制。我们无法使用CO2激光切割钛,黄铜或任何红色金属作为反射材料。一年半以前,我们购买了可以穿透这些反射材料的光纤激光器。”


9.材料利用


Axelberg说,原材料利用率是另一个关键的决定因素。“某些零件的几何形状可能会在冲压模具中留下很多废料,但是当与其他零件嵌套在激光器上时,几乎没有废料。” 通常,节省材料成本可以证明更高的加工成本是合理的,Axelberg补充说:“这种转折点随着钢的成本而变化。


“例如,零件是由8号镀锌的50级金属制成的。随着产量开始攀升,我们希望将其过渡到完整的渐进式模具。不幸的是,由于相对于激光加工而言材料利用率差,因此模具的回收期约为21/2年。因此,我们提出了一个折衷方案。我们构建了一个两出的毛坯模来运行线圈,它与激光器的材料产量相匹配,并大大提高了产量。成型操作仍在另一台冲压机的两阶段成型模具中完成。”


肯尼说,他发现冲压工艺比制造工艺具有更好的材料利用率和更低的工艺成本,但线圈成品率可能是另一个决定点。他说,该公司在批量与线圈更换之间取得平衡,以适当地管理效率和库存。


10.下游流程


肯尼说,冲压可以提供更好的过程控制,这对于后续操作(例如焊接和组装)很重要。


结论:两者都更好


这三家压模制造商均表示,具备双重生产能力可以提高产品和留住客户的能力。


Axelberg说:“具有制造和冲压能力真是太好了。” “我不想成为一个纯粹的压模。或相反亦然。当晶圆厂的产量真的很高时,或者如果模具破裂,我们可以用冲压机或激光和折弯机生产零件。”


他们三人都说他们都引用了项目。


“我们用几种不同的方法来计算它,” Haarsma说。“制造比较容易引用,因为您拥有可以为您完成很多工作的软件。而对于冲压,我必须进行带状布置以估算材料的成品率,因此比制造要花更长的时间。”


肯尼表示,Kapco已在产品生命周期的不同时间为同一零件提供冲压和制造技术支持其客户。“对于我们来说,使用晶圆厂技术生产首个零件来证明零件并提供小批量原型,直到需要更大的程序量时,这并不少见。然后我们投资冲压模具。或者,当体积减小到在产品生命周期结束时冲压变得不可行时,我们将转回制造零件。我们的客户可以在小批量或大批量交付的情况下受益于优化的生产流程。”


Axelberg预见到另一项新技术可能会改变“晶圆厂?” “我们还没有3D金属打印机,但是我可以看到,这项技术大大降低了用于复杂几何形状的小批量零件的成型工具的成本。”


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