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钣金激光焊接技术领航者 | 通快中国智能工厂实例

2018-12-21 18:52:20·  来源:通快
   
通快机床事业部总经理顾永麟:激光焊接技术一定会以与传统焊接方式共存的形态在钣金行业普及,它会成为实现智能制造的一种标准加工手段,通快智能钣金工厂的角色是这场新技术变革的领航者。随着市场竞争的加剧,现代企业所处的市场环境正
通快机床事业部总经理顾永麟:激光焊接技术一定会以与传统焊接方式共存的形态在钣金行业普及,它会成为实现智能制造的一种标准加工手段,通快智能钣金工厂的角色是这场新技术变革的领航者。
 
随着市场竞争的加剧,现代企业所处的市场环境正在深刻变革,满足客户个性化需求逐渐成为竞争的焦点。因此,企业的生产方式逐渐转向以高柔性自动化生产为导向的各种先进生产模式,目前生产类型大致可以划分为三种:大量流水生产、多品种小批量生产和单件生产。当下中国钣金制造业以多品种小批量为主流形态,这种生产方式开始占据越来越重要的地位。
 
需求的变化
需求的变化逐渐暴露出一个问题:“冲折切”三大工序效率和精度不断提升,节拍短促且工时可控;而焊接及其后处理相关工序,保持着几乎数十年不变的低质低效状态。 这给钣金用户的直观感受就像一个上肢力量发达的壮汉,却始终保持着一双极不协调的筷子腿。 焊接,已经成为新生产模式下的瓶颈。
大量工时花费在焊接相关工序
我们通常认为,激光焊接技术只在大批量流水生产模式中具有优势,例如整车和汽车零部件制造业已经将激光焊接作为一种标准加工方式。而实际上针对多品种小批量的生产模式,通快已经提供了成熟的解决方案。
通快5020设备产品集

在欧洲,数百家不同领域的钣金加工商都因为采用了通快 5020 激光焊接系统而发生着潜移默化的制造升级;在中国,数十家企业正在利用 5020 设备创造新的机遇——物流,轨道交通,电力设备,传统钣金——通快 5020 正与中国客户一起见证这场焊接技术的升级之路。 如果将时间轴拉回到上世纪八十年代,我们会发现此刻的情形与当年奔驰大众等汽车巨头首次尝试将激光焊接技术用于车身制造何其相似。

激光焊接,在通快智能工厂
 
那么激光焊接在钣金加工行业究竟带来了什么样的转变呢?通快迪琴根总部激光焊接研究中心的数据显示,激光焊接可以平均减少百分之八十六的工时。
效率上的显著提升得益于该技术的三大优势:
1.数倍于传统焊接的速度(10-15倍);
2.焊缝美观几乎无需抛光打磨;
3.极低的热变形量。
那么在通快中国智能工厂的实际情况又是如何呢?我们对现有130种产品中筛选出56件实施了激光焊接工艺并进行分析,发现85%的产品工时在实现激光焊接工艺后都有所减少,其中工时减少率超过50%的合计有17件。在排除掉工时增加的工件后(即不适合激光焊接),平均减少率达到了48%。看起来已经很不错了,但跟86%的理想值仍然存在差距。
工时减少率(负值代表工时增加)
 
因此,我们进一步对各工序(焊接 / 抛光 / 整形)在激光焊接工艺实施前后的工时变化进行具体分析,发现抛光工时减少幅度最大,即对工时减少的影响效果最明显,而焊接工时似乎并没有如预期大幅缩减。
各工序对工时减少的影响效果
 
国内钣金从业者的困惑
为了探求激光焊接效率提升瓶颈的原因,我们也曾与国内使用了本土激光焊接产品的钣金从业者进行对比,发现两大因素制约了激光焊接技术在钣金行业的良好应用,主要包括:
这些制约因素带来的负面效应是:
  1. 粗糙的设备难以稳定的产出质量一致的产品;
  2. 由于缺乏针对激光焊接产品的结构和工装设计能力,大量工时浪费在困难的装夹过程。
工装,缩减工时的关键
拥有 Trulaser Robot5020 激光焊接机器人,就意味着迈出了制胜的第一步。对于通快智能工厂来说,制约焊接效率大幅提升的只剩下一个因素——缺乏设计尤其是工装设计理念。
对此,智能工厂总经理孟瑜提出了一个全新的概念——“焊接效率因子”,即实际焊接时间(焊接)占全部焊接相关(焊接、装夹、后处理)工时的比值。 这样一来,我们就有了极为直观的指标,去对比钣金工装对装夹效率的影响效果,并观察工装设计作为一种经验知识在工厂内的积累状况。
三种常规工件的焊接效率因子变化趋势
上图可以看出,焊接效率因子在最初甚至低于基准线(基准线是传统焊接效率因子),因为技术员尚未熟练掌握工装设计能力,通用夹具装夹时间过长。后期随着工装设计能力的提升,装夹时间大幅缩短,焊接效率因子快速增长,持续了大约 9 个月,最终维持在了可观的 0.7 到 0.8 之间,平均工时减少率也从 54% 增长到了 78% 。
这个数值意味着, 随着钣金工装的使用,繁琐的装夹变得极为简单,原本冗长的焊接变得紧凑可控,良好的平衡了各工序节拍,减轻了库存压力和工时损失。
 
变革的发生
激光焊接的强大优势和良好应用之间需要一座桥,这座桥就是高性能的加工设备和激光焊接设计理念。 没有这座桥,我们会发现高速高效高质几乎是不可抵达的空中楼阁。国内粗糙的设备和设计理念空白让困惑的用户甚至产生了这样的疑问,激光焊接到底适不适合钣金行业?
但通快钣金工厂不会困惑, 5020 设备的新老客户不会困惑,因为我们正在亲历这场变革的发生。