Keeler科技公司的Stuart Keeler先生因发现了成型极限图、开发了环形格栅分析(circle grid analysis)以及其他冲压车间分析工具而享誉世界。他在美国国家钢铁公司工作了24年,在Budd公司技术中心工作了12年,在片金属成型领域经验非常丰富。
用数据来定义成型加工中出现的问题、创造一个可测量的最终目标以及通往解决方案的追溯过程是非常重要的。您在多年前遇到的一个类似冲压问题所采用的解决方法,现在很可能没什么用了,或者说不怎么可靠了。下面这篇文章中,我们将举一个实际案例来说明:用数据或经验来解决问题分别是如何运作的。
以一家模具公司即将完成最终模具试用前的冲压过程为例。钢材供应商会检测冲压效果,因为它是钢材材料能否满足加工需求的决定性因素。检测完成后,供应商会发送两个钢卷材样本,标注为A和B,型号、等级、价钱均相同,但是采用了不同的加工工艺。模具人员必须用这两款钢卷加工,并将加工报告回馈钢材供应商:哪个卷的冲压效果更强韧。
如果没有冲压得出的数据,我们很可能会发现:这两个钢卷显示了相同的结果——没有破损。
在注意到这两个钢卷不同之前,仅靠人眼可能要进行数千次冲压,但是,如果应用优秀的“困扰终结”技术,在生产条件稳定的情况下,一次冲压就能获得足够的信息数据。而在压制开始后评估第一次冲压效果,不是标准的生产环境。
在此案例研究中,我们会电解侵蚀环形格栅,使之与钢表面相联。从图中我们看到 :从弧形线(更像一个不成形的环)开始,长轴代表了最大受正拉伸力,也称为主要拉伸力。而那条经过冲压最重要区域的弧形线,测量各项主要拉伸值,这些拉伸力在各内部冲压位置上均形成了对抗力。在图表上,这些值(不管是钢卷A还是B),都是以实线的形式展示的。了解了这两个钢卷的性能,就可以知道它们各自的最大限制曲线。
从图上的两条成型限制曲线看,在片金属局部可能断开或撕裂的危险临界点上,有一个最大可容拉伸力。在冲压过程中,从成型限制曲线的可容拉伸力上减去主要拉伸力,就能得出安全差额。如果实际拉伸力比可容拉伸力更大,安全差额就是负数,比如在钢卷B图中有一处就是如此,那么显而易见就会出现弯折或破损。这些问题通常会在量产变量增加了实际的主要拉伸力时出现。
较大的负数安全差额就意味着较高的冲压百分比,容易导致弯折或破损。10%的拉伸百分比或者更高比率,能够带来更多的量产可变性。这张测试结果图可以帮助用户决定选择钢卷A还是B。当读者看到这些数据时,您会选择哪个呢?A还是B?
令人奇怪的是,差不多一半的用户都会选择钢卷A,剩下的选B。他们做出这样的选择,是建立在过去解决各种钢材冲压问题的经验这个基础上的。
每个用户选择的原因似乎都很有逻辑性、很有道理。每个用户都强调了他们选择那款钢材的合理原因、不选另一款的理由。这些相反意见缘自不同的个人经验。
选择钢卷A的用户认为:“我们选的钢卷,实际拉伸力远低于允许的最大拉伸力,最小的安全差额都达到了22%。而钢卷B有一处甚至超过了危险临界点,还有一处的实际拉伸力突然减小。这是都很容易导致隐患。”
而钢卷B的拥趸者则认为 :“我们选的钢卷,有一段平稳的拉伸表现,相对更稳定。而钢卷A有一段非常陡的拉伸斜度。这样的拉伸斜度非常不稳,比较容易出现破损,会导致冲压效果不稳定,影响回弹和空间稳定性。
最后,总结上述不同看法。如果不出现陡然上升或下降的拉升坡度,大家都会认为钢卷A是量产的最佳选择。虽然以我的经验,出现这些变化坡度也没什么大不了的。
而通常的情况是:拉伸坡度在到达变形临界点时越来越糟糕。在钢卷B上看到的拉伸坡度,比钢卷A上显示的差得多。但这还不是问题所在。如果结论违反了金属成型的普遍要求,就应该回去重做测试,或者至少重新检查测试结果。注意:那个陡峭的拉伸坡度仅是由一个数据点产生的。我们需要回头、检查钢卷上某个点的拉伸情况。
最终结果如何呢?我们发现:受到质疑的那个定位点,真正准确的主要拉伸力为104,但是却被误报成了124。而取104这个值,就会产生一个低水平拉伸的平滑平稳曲线,不会出现陡峭的坡度和较大的安全差额。
最后我们决定采用钢卷A量产。为什么钢卷B有这么大的主要拉伸力呢?通过事后评估我们发现:钢卷B表面较坚韧,摩擦系数较高,所以冲压时损失的表面钢材较少。
这个案例最有趣的地方是:在甚至不知道评估的是哪个零部件的时候,我们就能得出这个答案。如果真的拿到那个零部件,我们以往的经验太多,反而会影响对分析结果的判断。现在,通用成型技术要求取代了工程师的经验,成为人们关注以及讨论的重心。
这个案例使人们进一步认识到数据和个人经验的关系,从而更加信任数据的作用。在揭示以及陈述问题所在上,数据是最有力的。到了寻找适当的解决方案时,经验就成为最佳工具——不过别忘了:没有数据的观点只是个猜测而已。