在大多数情况下，提到精密钣金，人们容易联想到设计的高标准、高要求，形状和位置尺寸要求达到精密级以上，拥有良好的装配关系、优质的表面质量及美观的总体外形，如各配合间隙均匀一致，焊接平整、不变形等。加工机床也要采用高精度的进口钣金数控机床，如激光切割机、数控冲床、折弯机、自动焊机等。如何在设计、工艺、工装夹具乃至生产中，做到既满足绿色又符合产品要求，充分发挥现有设备的潜能，达到提高效率和节省成本的目的，这正是本文要介绍的。
降本增效举措设计与工艺优化钣金件很少像型材、铸件、金加工件一样，去进行强度、抗弯等校核，也很少关注零部件表面硬度（如洛氏硬度、维氏硬度）、塑性（如延伸率）等性能，更多的是关注产品整体的质量要求，如跌落、抗压、振动、降噪等性能，因此，常在钣金设计、工艺中采用以下方法。
⑴优化产品结构。
在图1所示门板的展开中心线外留一小圆角R1.0mm代替尖角，即用圆角释放槽代替撕裂释放槽，可以避免折边尺寸误差造成尖角影响外观。门板的褶边（俗称打死边）可以提高门板的整体强度（如果允许折叠边不压死，则强度更好）并且保证门板的安全性，在不容易划破使用者皮肤的同时，也能增加门板外观的美观度。这两种结构对上下端面看不见（如上下端用塑料端条包裹）的门板尤其适用，且门板立面上的拼缝也不易显现，这样的零件既容易加工又能节省材料增加安全性。
图1 门板
对于难折弯的边可以在数控冲床上冲宽度2～3mm、长度与模具等长的矩形或腰形孔，然后手工折弯。图2所示的零件要折成封闭的矩形，第一条边和第二条边可在折弯机上用普通刀具折弯，第三条边、第四条边和第五条边必需用专用刀具折弯。在数控冲床上冲出减轻孔或激光切割机上割出减轻缝，之后用手工折弯，可节省模具且操作快捷，零件如图3所示。
图2 零件展开图
图3 成品数模
图4 在Salvagnini P4折弯机上折弯门板
⑵结合机床特点优化加工方法。
目前，大部分钣金厂都已拥有激光切割机，过去在数控冲床上需花费大量时间来编程的尖角、字模等结构，如今在激光切割机上加工只要一会的功夫就能完成，大大提高了生产效率。而加工一些带通风栅、小拉伸、攻丝等结构的产品，数控冲床仍然具有不可替代的优点，比如，在加工下料、冲孔后有遗漏或临时改动的孔等结构时，采用数控冲床既节省时间又不需开模具，是最经济和最高效的方式。在折弯加工时，选择合适的折弯设备同样也能达到事半功倍的效果，比如，图4所示门板在Salvagnini P4折弯机上折弯，能同时满足各个尺寸的成形，这是因为旋转压盘压紧门板后，就以压盘中心定位待折边，所有的误差均在第一条边（折叠边）上，而这四条小边对门板尺寸毫无影响。
无论用何种编程软件，同样厚度、同样材质的大大小小零件越多，则材料利用率就越高。在排料时，要先排大零件，再在零件里面的废料上排小零件，余下的待加工零件先排小的余料区，再排大的余料区。
图5所示的条状零件间隔5mm左右，对此类零件的排料应改成共边切割，如图6所示。共边的好处是既节省材料又减少了加工时间和切割耗材，加工后的零件也容易取下。此外，共边还能防止两零件的相邻两条边靠得太近导致切割随动头电容值波动而引起的Z轴电机、丝杆、连轴器的剧烈振动。一般采取零件的长边共边、短边加微连接的方式。
图5 条状零件
图6 共边切割
公司新品开发和试制整年都在进行，任务重且时间紧，往往直接用整张板材来编程。这样一来，非但以前的余料没有用掉，又增加了新的余料。再加上余料之间无隔开，常常因划伤、压伤、变形导致无法再次使用。解决方法是编程后将余料的材质、厚度、尺寸等信息存入表格中，并在现场分类摆放和标记，以后遇到同样材料的零件就可以直接编程使用，表格中的余料信息也应随之更新。
使用数控冲床时，对好上下模中心，可以保证凸凹模冲裁间隙均匀一致，防止凸模进入凹模太深以增加凸模头部的磨损。在模具冲切部分电镀硬烙能减小冲头的表面粗糙度和增强耐磨性能；在厚板的拐弯、尖角等处尽量少用或不用小于φ3mm的冲模，从而延长模具使用寿命，降低生产成本，提高产品质量。
使用激光切割机时，除了做好日常保养外，选择合理的切割参数也可以大大节约成本。普通碳钢零件除了激光切割机功率不够需用氧气切割外，不锈钢零件由于表面要求高需用氮气切割外，可以用高压空气切割的尽量用1.5MPa的自制洁净压缩空气，这是因为好多零件切割后还需打磨、抛光、电镀等表面处理，对切割表面的变色要求并不高。喷嘴喷口的大小与消耗气体的量成几何级数上升，要合理选择喷嘴大小。严格控制压缩空气的含水量及其他杂质，以延长切割头保护镜片的使用寿命。由于激光切割在切割头附近有烟气、飞溅的熔渣，我们常在切割头零件间的缝隙上粘贴美文纸，来延长保护镜片的使用寿命，效果相当理想。另外，在保护镜片架的两个小螺丝头部、切割头固定陶瓷环的圆螺母上，涂一点润滑油能保证装拆自如，不妨碍生产。
图7 压杆
在激光切割机的X轴上，加装两个定位装置能省去长边的对刀时间，切割前只需将红点移到X轴起始点（板材的角部）即可，这在一定程度上替代了机床的自动寻边。此外，减少设备的空运行，如激光切割机的集尘器、激光器和冷水机及数控冲床的电机在较长待机时关闭，既节约了电能又消除了噪声、振动及电磁幅射。
降低设备维修费用众所周知，维修进口数控机床最烧钱的是配件和人工费，常常一个零件动辄数千甚至上万，人工费从出发开始每小时数百人民币。实际上，很多外国公司或其中国办事处均有免人工费的咨询电话，可以远程调试机床参数；对易损件也可以自制，关键是要搞清这个零件所起的作用，配合的零件之间是间隙、过渡、过盈配合公差中的哪一级，并适当缩小公差，弄清零件的材质、硬度等参数，如P4折弯机压杆（图7）螺纹的两个端面粗糙度很高，研究发现两端面间的距离公差要求很小，金相分析得知压杆材质接近45＃钢，热处理为调质，压杆自制后设备运行良好，压杆更换成本从几百元下降到了几十元。
结束语如今，钣金行业企业竞争日益激烈，降本增效已刻不容缓，而企业除了引入先进技术、设备和管理方法，用好用足现有设备，创新设计理念，改进工艺、编程方法才能实现降本增效之目的，而本文所举实例仅是个人工作中遇到的，希望能起到抛砖引玉的作用。
——摘自《钣金与制作》 2020年第4期
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