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數沖加工與激光切割的怎么做出更好的選擇呢?
關于不銹鋼板材切割加工和數沖加工大家并不陌生，今天就來說說這兩者怎么選擇呢?
當鈑金加工企業剛剛接到新的生產項目準備投資時，就會面臨這樣的抉擇，到底應該買一臺激光切割設備呢，還是買一臺數控沖床呢?
眾所周知，在如今的金屬板材加工行業，似乎有著一萬條理由推動著鈑金加工企業去投資激光切割機。此外，隨著代加工業務的日益蓬勃發展，很多企業可能開始考慮將外協加工業務逐步收回，并同時計劃進軍新的業務領域。
如果此時企業恰好接到一批品種特別多的大訂單，那么，作為企業的決策者，您是否有過這樣一絲猶豫：到底哪些選擇條件才是投資評估時的重要參數?此外，在正式簽約前，又該如何判斷自己在這方面做出了正確的決定呢?
以成本和生產流程為準繩
近兩年來，市場上有一種觀念在不斷被傳播，其影響也在不斷擴大：“數沖加工時代已經過去，激光切割才是金屬板材加工行業的未來和福音。”可是，在一個資深鈑金工程師看來，這句話明顯過于極端和浮躁了。
在任何時候，一個合格的鈑金加工制造商，需要將不同的加工設備進行合適的組合和分配，從而在車間內制定出最精益的材料流，以盡可能低的成本，生產出品質最穩定的鈑金零件。愛因斯坦曾有一句名言：“在這個世界上，能夠以最簡單的方法有效完成生產任務的機器，才是最完美的機器。”在這里，我們也可以借用這句話，“在這個世界上，能夠以最簡潔和低成本的方式最快、最穩定地完成生產任務的流程，才是最完美的流程”。
因此，當一個有經驗的鈑金加工企業管理者在進行生產規劃和投資時，他會將電力成本、消耗品成本以及維護保養成本一一列入到小時成本中去，再輔以對生產靈活性和穩定性的考量之后，他一定會在上述的流行觀念和實際的評估結果之間，做出其應有的理性判斷和決定。
Mr. Peter Visser，美國MATE精密模具有限公司的資深應用咨詢專家，擁有超過25年的行業經驗，訪問過超千家的鈑金加工企業。在他的職業生涯中所參與的最大的成本控制項目，就是幫助一家世界知名的制造商，針對不同的工藝流程和加工要求，選擇合適的數沖設備和激光設備，從而替企業節省了海量的加工成本。
在Mr. Peter Visser的職業生涯中，看見過太多次客戶直接來一句“這批活交給激光加工”，卻從未意識到不同工藝會對整個制造過程產生不同的影響，也沒考慮過不當的工藝所導致的后續加工瓶頸。有時候，客戶會將厚板采用數沖方式來加工，卻把薄板用激光來加工。實際上，將兩者調換才是更合適的選擇。
又譬如，在建筑設計領域和暖通工程領域，我們會用海量的群孔實現設計或通風功能。可是，有很多客戶想當然地用激光切割機去加工，導致了極慢的加工速度和極高的生產成本。
為了讓讀者更好地理解其中的差異，我們舉一個例子：在一張1.5mm厚的鋼板上加工1000個直徑為12.7mm的圓孔，如果采用一個12孔的群孔模進行數沖加工，那么它所需要的加工用時不到激光加工用時的1/4。這也就意味著，如果客戶接到一個大訂單，那么將不得不投資4～5臺激光切割機才能滿足等同于1臺數沖設備的產能。
另外一個極其重要但又常常被人忽略的關鍵點是：使用數沖設備可以有效避免整個生產流程中，由于激光加工的局限性所衍生的二次加工問題(圖1)，從而提高產品的全局生產效率。
很多只配備激光切割機的車間，必須要在其他加工設備上完成后續百葉窗、凸包、沉孔以及其他一些可以顯著提高板材零部件附加值的成形工藝。因此，車間又不得不投資更多的人力物力、車間面積以及越來越多的二次加工設備。有時，這些衍生出來的二次加工會占用數千工作小時，由此增加了很大一部分隱形生產成本。
圖1 數沖可避免的二次加工
Mr. Peter Visser通過分析和計算發現，這些廠家其實完全可以采購一臺新的(或者二手的)數沖設備，從而可以節約成百上千小時的寶貴加工時間，顯著降低其運營成本，并獲得更高的投入產出比。簡而言之，企業將獲得更高的利潤。
運用邊界條件選擇
下面，通過Mr. Peter Visser親歷的一個經典成功案例，來幫助大家進一步理解，按照邊界條件正確選擇加工設備的重要性。
他有一個客戶是電控柜的生產企業，車間有一臺激光切割機，每年花費大約100萬美金用于在二次加工階段點焊半成品柜體。當年，這家企業在評估采購這臺激光切割機時，相關設備供應商對數沖設備的生產可能性只字不提，相信這種場景大家也會經常遇見。因為從圖紙來分析，他們的產品平整且簡單，連邊角倒角工藝都不需要，沒有任何成形要求，從任何技術角度來講，都是激光切割設備的理想客戶和使用者。
當Mr. Peter Visser由于激光耗材和折彎模具的業務拜訪這家企業時，該企業的生產經理正在向企業老板抱怨點焊的技術瓶頸，以及由此帶來的額外成本。當所有人陷入沉默時，Mr. Peter Visser插了一句話，“不知道諸位有沒有考慮過數沖加工的前道工藝?”而令他吃驚的是，設備供應商從始至終都沒有和該企業談論過任何有關數沖加工的可能性，當然也從未比較過數沖加工和激光加工對于整體流程的優缺點。
在簡短地介紹完數沖加工工藝后，Mr. Peter Visser在一位數沖用戶處召開了技術研討會，進一步研討了數沖設備上的各類加工工藝。在會議上，大家達成了共識，盡管激光加工從單道工序的角度來講，對該廠的下料產品非常合適，但是一旦將視野擴大到整個加工流程時，反而是數沖設備更能避免衍生出各種二次加工，而點焊只是其中之一而已。基于這個思路，如果用數沖設備取代激光加工，反而可以節約出海量的二次加工成本。
在此次會議之后的5個月之內，該客戶迅速采購了一臺數沖設備，而在接下來的一年之中，就為公司節省了超過100萬美金的衍生加工成本。按照這個節奏，公司財務部門推斷，在未來10年中，公司將節約近1500萬美金。基于這個結論，公司很快在第二年又添置了一臺功能更強大的數沖設備。
影響投資的其他因素
還有一個影響投資的重要因素是首次投資成本。一般而言，一臺數沖設備的價格大約是一臺激光設備的一半。如果保養得當，設備的使用壽命及其二手市場殘值，都遠高于激光設備。此外，數沖設備維護保養的工作用時和相應的停機時間，甚至占地面積，通常也遠少于激光設備。因此，對于一個尚處于起步階段的小型加工廠而言，首先考慮的往往應該是采購數沖設備，而不應該是看似容易上手的激光設備，從而保證該廠的低預算和高穩定性，大大降低其在早期創業階段的技術和成本風險。
由于Mr. Peter Visser也曾參與過激光切割機的采購，他知道，一般情況下，激光切割機的銷售人員都會向客戶介紹，激光加工的消耗成本正在越來越低，甚至可以低于數沖加工。部分激光切割機的銷售人員甚至還會誤導客戶并宣稱，數沖模具是一筆巨大的開支(圖2)，會將數沖加工的整體成本抬高到一個令人咋舌的地步。
圖2 很多制造商誤認為沖壓模具提高了投資成本
但事實是，按照我們的經驗數據，每臺數沖設備每年所消耗的模具開支，哪怕考慮上一些特殊成形工藝，也就1萬多美金而已。而激光切割消耗的隱形成本，則遠不止這些，譬如：
⑴用于供給二氧化碳激光源的氦氣;
⑵用于切割加工時消耗的氮氣、氧氣、壓縮空氣、聚焦鏡、噴嘴;
⑶用于傳導二氧化碳激光光束的各種光學鏡片;
⑷用于傳輸測量信號的各種傳感器線纜;
⑸用于防止光纖激光加工過程中飛濺的保護鏡;
⑹用于清洗齒條、去除熔渣和碎屑的工作用時;
⑺其他大量的均可歸類為激光加工消耗成本的各類服務項目和維護保養工作。
實際上，只需要考慮上述的某幾個因素，就足以支持我們的觀點：在激光切割加工工藝上，客戶所花費的總加工成本，依然遠遠高于數沖加工。而非某些銷售人員所號稱的那樣，運營成本已下降到讓人神往的地步。
另外一個爭議點是有關模具的交貨期。毋庸置疑，在打樣和快速組織生產方面，激光加工比數沖快很多。但是很多讀者早已知道，通過過去二十多年來不斷的精益化改造，很多模具制造商大大縮短了模具的交期。
大量標準模具的交期甚至縮短到了當天發貨。對于MATE的海外客戶而言，訂單下達后的兩到三天內，模具實際已經到達相應地區的空港，很多情況下，客戶當地繁冗的海關通關程序才是阻礙模具交貨的最大障礙，而非模具制造本身。
對于MATE的廣大北美地區和歐洲地區用戶來說，快速的模具交期，各類異形模具，再加上實體落料的加工能力，已經足以秒殺激光切割機提前搶跑的那一兩天時間了。
還有一個值得考慮的要素是：按照不同切割氣體和設備的切割質量，部分激光切割完成后零部件內孔會有大量的掛渣，是不適宜噴粉或噴漆的。在這種情況下，客戶要么投資一臺去毛刺設備，要么組織若干人手進行后續衍生的去毛刺加工。
當然，數沖也會產生毛刺，但是在產品外形合適的情況下，數沖設備同時還可以完成大尺寸孔洞的的滾珠去毛刺加工，完全/部分替代大量的去毛刺加工。同樣，攻絲、實體落料、成形、抽芽等，都是可以在數沖設備上通過一次裝夾完成加工的，如圖3所示。
圖3 一次沖壓加工可生成加強筋和裝飾珠
理性抉擇
需要強調的是，本文并不是想引導客戶舍棄激光加工，完全采用數沖加工，希望讀者不要誤解。我們都知道，激光是一項高科技的加工技術，可以完成很多數沖工藝所不能完成的加工，譬如激光焊接、管材切割、激光打標等。隨著激光技術的不斷進步，針對合適厚度和板材類型的加工而言，激光設備絕對值得購買和使用。
本文的主旨在于，希望客戶在洶涌的激光采購熱潮中，保持理性的制造思維，考查自身的經濟實力、客戶的加工要求、采用的板材類型以及整個工廠的加工流程，選擇合適的加工工藝，而不要邯鄲學步，以免東施效顰。
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