钣金结构设计的工艺性问题研究

钣金结构设计的工艺性问题研究

刘华

深圳市电明科技股份有限公司广东省518000

摘要：钣金有时也称为扳金，一般是将一些金属薄板通过手工或模具冲压使其产生塑性变形，形成所希望的形状和尺寸，并可进一步通过焊接或少量的机械加工形成更复杂的零件。钣金是针对金属薄板（一般在6mm以下）一种综合冷加工工艺，包括剪、冲、切、折、焊接、拼接等等，其最显著的特征就是同一个零件的厚度一致。钣金结构设计中的工艺原则包括适用范围、材料、设备及工艺装备、工艺准备等等，一般情况下，钣金工厂最重要的三个步骤是剪、冲、折。根据钣金结构设计的工艺性问题的分析，结合优化设计中的实际问题，可以有效的提高设计人员对钣金结构设计的水平，保证结构设计的工艺性。

关键词：钣金结构设计；工艺性；问题

1钣金结构设计的工艺性分析

钣金加工就是对金属板材的加工，钣金件是钣金加工的主要工艺品，例如生活中常见的烟囱、铁皮炉以及汽车的外壳等都是钣金件，用不锈钢做的一些厨具也是钣金件的一种。钣金件对结构没有过多的要求，大多数是依据产品的需要进行设计的，在设计过程中，要尽量做到成本低、操作简便、外形美观等要求。钣金结构设计中要用到剪板机、数控冲床、折弯机、点焊机、开卷机、去毛刺机等各种基本设备，制作流程工艺较复杂，且对钣金件的质量要求极高，需要独立于生产的品质检验。现代钣金工艺包括：是灯丝电源绕组、激光切割、重型加工、金属粘结、金属拉拔、等离子切割、精密焊接、辊轧成型、金属板材弯曲成型、模锻、水喷射切割、精密焊接等。此外，钣金结构的设计没有相应的框架应用，必须根据产品的不同需求来进行设计，这就大大增加了钣金结构设计的工艺性难度。

2制造工艺和模具的改进

2.1改进制造工艺

制造工艺的改进是人们在进行钣金加工工艺中经过实践不断总结得到的经验。在钣金加工工艺的不断发展中人们发现了许多问题，如在钣金加工过程中，仅仅通过一件弯曲件来进行加工，往往难以得到符合人们要求的零件。为此需要对其制造工艺进行改进，于是人们通过采用两件或多件弯曲件来进行共同加工，最后通过拼接的方式来得到人们想要的加工件。这样做得好处是，对单一零件的加工可以更加精细，能够更好的控制弯曲率，对材料延伸率的控制也能得到很好的提高。并且由两件或多件弯曲件拼接而成的整体零件拼接而成的整体零件稳定性很好。经过实践证明，其在多个变形区内都具有很好的稳定性，即使发生变形，变形比例也非常小。

2.2模具的改进

模钣金的加工都是通过模具来进行操作，不管任何时候，模具都是影响工件成形的根本。而传统的模具由于其材质影响十分沉重，移动搬迁都非常的不方便，影响工人加工效率，并且制作成本高昂，最重要的是，其加工出的钣金质量还不能得到很好的保证。而新型的加工模具在保留传统模具的优点上，采用新型的材料和加工方法，大大减轻了工人的劳动负担。在保证工件的形状标准时又降低了成本。如新型的弯曲复合切断模具，它保留传统切断模具的切断功能的同时，又提高了弯曲率的加工精度，在切断的精准度上也有所提高。总的来说，模具的改进需要以加工件的科学结构原理为基础，对加工件的构造和用途也要进行相关的分析，可以从功能使用方面来对模具进行提高改进，也可以从模具本身的材料性质和使用寿命上来进行相应的改革，好的模具对于钣金加工的成型效果和质量起到了决定性的作用。

3钣金结构设计的工艺性优化

3.1钣金材料的挑选工艺

在钣金结构的设计过程中，对板材的选择是极为重要的。板材钣金是一些设施外壳的主要材质，直接影响到了整个设备的安全与稳固性，科学、合理的对钣金材料进行选择，不仅减少了加工过程的时间、难度，而且在一定程度上减少了工艺制作的成本。首先，在材料的选择上，要保证原材料的外形尺寸和零件的展开尺寸不一样。我们所购买的钣金材料的外形并不符合实际要求，当展开的尺寸和外形尺寸一致的时候，就不会有多余的空间，这样就会导致加工的产品尺寸产生很大的误差。其次，在一个结构上的板材厚度标准要少于三种，这样可以有效的提高钣金材料的利用效率，此外，我们能够使用薄板压筋的方法来对强度高的钣金结构进行加工设计。最后，对于非喷涂板材来说，我们可以使用有装饰面的板材，再对纹路方向进行严格要求。对于不外露的零件来说，在加工的过程中要加大保护的力度，并且对焊缝进行有效的处理。在提高钣金材料的利用效率方面，我们可以不使用其他无装饰面的材料。

3.2孔缺结构的设计

在孔缺结构的设计过程中，不仅要与产品的实际需求相适应，同时还要遵循简便加工这一原则，以及在加工完成之后保证美观性和后续工作的顺利进行。首先，保证方孔的位置不会被打到折弯的底部，在折弯之后对钣金材料进行拉伸，会造成方孔的变形，这时使用人工打孔的方法，就会大大的提高加工时的难度。其次，对于螺孔的加工过程，有许多的加工方法可以实现，例如：铆接螺母、钣金材料的直接攻丝以及点焊螺母等等。比如，当板厚为1.0mm，螺孔型号为M5时，可以使用点焊螺母的加工方式；当板厚为2.0mm，螺孔型号为M3时，可以使用基材攻丝的加工方式。总之，针对不同的螺孔大小以及板材的厚度要选择合理的加工方式。

3.3弯曲结构的设计

首先，折弯死边的要求，死边的长度和材料的厚度有很大的关联性，一般情况下，死边的最短距离要大于3.5倍的材料厚度再加上折死边之前工序的最小内折弯半径。其次，对于折弯件的孔边差距，要先进行冲孔，再弯折，孔的位置要在弯折变形区域的外面，避免出现孔变形的现象。最后，对于材料厚度较大的零件，我们要进行工艺缺口的设计，这样可以有效的避免折弯时发生凸起。

3.4焊接结构的设计

在焊接结构的设计中，最好使用角焊缝的方法，焊点焊缝要设计在比较次要的表面上，来保证产品结构设计的工艺性效果。此外，我们还要遵循对称放置焊缝这一原则，使得焊缝之间不产生交叉的情况。除此之外，钣金结构设计的工艺性优化还包括对结构缝隙的设计、表面涂层的设计等等，在设计加工的过程中我们都要遵照生产工艺的相关要求，保证设计加工的工艺性。

4钣金折弯结构工艺算法研究

对于钣金折弯结构加工工艺来说，其很多构成都有相应的算法来进行比例的设计和要求，就如同上文提到的工艺孔、工艺槽和缺口。除此之外，钣金折弯结构工艺还对很多方面有相关的算法要求。钣金折弯结构工艺最重要的就是对钣金材料的弯边进行加工，而一般来说，钣金材料的弯边通常有第一道弯边，第二道弯边，和第三道弯边。不同弯边结构的钣金折弯加工都有不同的算法来进行设定要求，并且弯边与槽口还有着很密切的联系。以第一道弯边为基础，往后的一道或多道弯边的弯曲率都与其相关，受其影响。而第一道弯边的最小高度，一般要大于等于槽口宽度与两倍的折弯角度的比值，如果比例不恰当，就会造成弯边的变形或弯边的曲率不足，直接影响工件的加工，造成加工的失败。

5结论

钣金的弯曲结构加工工艺是钣金加工工艺中的一个难点，其加工有很多的数据要求，并且对设备的要求也极高。但是钣金的弯曲结构加工所得到的弧形工件，在我们的日常生活中应用广泛，有很大的市场需求量。所以，我们要提高对钣金的弯曲加工工艺的重视，增加其产品设计的工艺性，对模具也要不断的进行更新，在降低成本的同时也要保证工件的质量。要不断对这项技术进行探索，引入先进的理念，为了钣金加工工艺在我国能得到更好的发展而努力。

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