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 钣金工厂打磨工艺环节的痛点解析

       环境危害与职业病风险

       依据《中华人民共和国职业病防治法》，职业病是指企业、事业单位和个体经济组织等用人单位的劳动者在职业活动中，因接触粉尘、放射性物质和其他有毒、有害因素而引起的疾病。

       钣金行业的打磨车间，作业粉尘较大，环境往往较为恶劣，可以说是职业病的重灾区，工人们面临着尘肺、肺气肿等职业病的威胁，如图1所示。此类职业病一旦发生，不仅工人遭难，企业也将蒙受损失，生产活动也有可能受到影响，因而必须采取有效的防治措施。

图1 尘肺

       打磨质量难以控制

       对于外观质量要求较高的工件，手动打磨难以应付，工件表面打磨的一致性很难保证；而另一方面，终端用户对钣金件的外观要求必然会越来越高，这一矛盾将迫使企业必须尽快摆脱这一尴尬的境地，寻求更优的打磨工艺解决方案。外观较差和较好的不锈钢表面如图2、图3 所示。

图2 外观较差的不锈钢表面

图3 外观较好的不锈钢表面

       受制于“人”

       技能较高的打磨工人越来越少；打磨工人的技能水平参差不齐；且每个工人打磨不同工件时的状态不同，导致了批次产品的一致性无法保证，甚至带来质量隐患。同时，由于工作环境差，工作负荷高，且作业时对身体危害大，愿意从事打磨这一工种的技工越来越少。

       对于过分依赖打磨技工的钣金工厂，为了避免公司的长远发展受到制约，必须要提前布局，优化打磨工艺，提升打磨效率，尽可能减少人员的参与。

       砂带的应用

       砂带和砂轮在工艺上的使用比较普遍，近年来，砂带制造技术突飞猛进，应用领域越来越广。砂带是使用粘结剂将磨料粘结在纸、布等可挠性材料上制成的可以进行磨削和抛光的一种带状工具，它是涂附磨具的一种主要形式，如图4 所示。砂带磨削技术已经发展成为一个门类齐全、技术体系较为完整的独立的加工技术领域，砂带打磨的优势综述如下：

图4 砂带

       ⑴砂带上的磨粒比砂轮磨粒具有更强的切削能力，为普通砂轮磨削的5 倍以上，磨削效率非常高；

       ⑵砂带尺寸可以很大，适用于大面积高效加工，加工材料范围较广；

       ⑶由于摩擦产生的热量少，且散热条件好，可有效减少工件的变形与烧伤；

       ⑷砂带与工件柔性接触，砂带可反贴于曲面，磨削各种复杂的成形面，并具有较好的跑合、抛光作用。

       砂带磨床形式多样，如图5 所示。

图5 砂带磨床

       通常建议砂带磨床能够同时配置两根砂带，以满足工件一次定位后先粗磨再精磨的需求，避免频繁更换砂带，提高生产效率。

       砂带磨床典型应用案例

       01案 例 焊接方管焊缝打磨

       焊接方管焊缝打磨实例如图6 所示。

图6 焊接方管焊缝打磨

       ⑴工件描述：钢板厚度6mm、10mm，焊后钢管尺寸850mm×200mm×100mm，焊缝宽度约10mm，高度约3mm。

       ⑵难点分析：焊缝较高，打磨量大，打磨平整度较难控制。

       ⑶设备：DURA 型双砂带磨床，砂带驱动功率15kW。

       ⑷打磨方式：全自动。

       ⑸工艺流程：先用粗砂带粗磨去余量，再用细砂带精磨达到表面粗糙度要求。

       ⑹效率：7min 完成一个大面上两条焊缝及表面的打磨。

       02案 例 铝合金钣金件喷涂前打磨

       铝合金钣金件喷涂前打磨实例如图7 所示。

图7 铝合金钣金件喷涂前打磨

       ⑴工件描述：材质铝合金，表面有氧化层。

       ⑵难点分析：打磨后不仅需要达到表面粗糙度要求，而且打磨丝纹应均匀一致，以避免喷涂后产生色差。

       ⑶设备：全伺服双砂带磨床OGTWIN-3107-AF。

       ⑷打磨方式：全自动。

       ⑸工艺流程：选用适合的堆积磨料砂带，先用120 目砂带预打磨，再用240 目砂带精磨。在打磨过程中利用伺服变位器与打磨头联动，实现多个面的自动顺序打磨。

       ⑹效率：是传统人工打磨的3 倍以上，且加工效果远超人工打磨。往很难达到要求，成品率低。

       ⑶设备：双砂带磨床OG-3107-M。

       03案 例 圆角焊缝打磨

       圆角焊缝打磨实例如图8 所示。

图8 圆角打磨

       ⑴工件描述：工件圆角焊接，焊缝凹凸不平。

       ⑵难点分析：焊缝一致性差，存在明显的凹凸不平，难以实现自动化，传统的人工打磨的方式难度太大，且打磨效果往

       ⑷打磨方式：半自动。

       ⑸工艺流程：利用双砂带磨床集成的变位器协同打磨，依据局部打磨的实际要求，灵活变换工件的位置，用手持压板打磨，边观察边打磨，利用砂带的柔性对边角焊缝进行打磨并圆整。

       ⑹效率：是传统人工打磨的3 倍以上，且加工效果远超人工打磨。

       04案 例 大型柜体拉丝

       大型柜体拉丝实例如图9 所示。

图9 大型柜体拉丝

       ⑴工件描述：制药装备壳体，工件重量约1.2t。

       ⑵难点分析：工件较大，传统的人工打磨拉丝费时费力，且丝纹一致性远远达不到要求，工件难以翻面。

       ⑶设备：单砂带翻转磨床PORTAL-3015-AES。

       ⑷打磨方式：全自动。

       ⑸工艺流程：砂带装置可翻转±90°，结合可回转工作台即可实现工件一次定位后连续对柜体的五个面进行打磨。

       ⑹效率：5 ～10min/m2。

       05案 例 点焊痕迹磨除

       点焊痕迹磨除实例如图10所示。

图10 点焊痕迹磨除

       ⑴工件描述：工件背面点焊加强筋，正面有明显的点焊痕迹。

       ⑵难点分析：点焊痕迹难以去除，表面丝纹一致性很难保证。

       ⑶设备：双砂带磨床OG-TWIN-3107-A。

       ⑷打磨方式：全自动。

       ⑸工艺流程：先用平压板磨除表面点焊痕迹，然后局部找平，用辊轮拉雪花丝纹，最后用尼龙抛光砂带对工件表面进行抛光。

       ⑹效率：约10min/m2。

       基于客观工艺要求，统筹考虑最佳工艺路线和加工设备

       投入打磨设备时首先考虑的不是自动化程度有多高，而是要使工艺流程最为合理，打磨工具或设备的利用手段最为合理，建议如下：

       ⑴明确自身诉求，合理制定企业关于打磨效果的相关标准和规范；

       ⑵系统性地考虑每个零部件的打磨需求以及拼装后的整体效果；

       ⑶重视对磨料的合理选用；

       ⑷灵活采用砂带打磨设备和手持工具，阳角、阳面，尤其是大的表面通常建议采用砂带打磨设备，阴角、阴面采用适合的手持工具；

       ⑸对于小批量多品种的生产模式，建议采取自动、手动结合的方式，灵活处理不同类型的工件，不可盲目追求全自动化打磨。

       结 束 语

       随着打磨在钣金车间的瓶颈状态日益凸显，相应的解决方案不断涌现，新的打磨设备、磨料、工艺等将逐步取代传统的操作模式，因此，钣金制作工厂需要与时俱进，改变固有的操作习惯，利用新的技术不断优化打磨工艺，持续提升竞争力。