钣金工艺优化目标下的钣金件结构设计

钣金工艺优化目标下的钣金件结构设计

傅仲坚

广州广日电气设备有限公司

摘要：当前，国民经济迅猛发展，人们对钣金产品的需求量也不断上升，市场环境竞争日益严峻，钣金产业的利润却日益降低，为此，怎样才能够缩减钣金产品的生产成本，促进钣金产品利润空间的提升已经成为了最重要的问题，钣金件作为最关键的支撑件，其在材料费用和运输费用中，均占据了相当大的成本投入比例，所以，本文就钣金工艺优化目标下的钣金件结构设计方式展开论述分析，以此缩减成本，优化设计，提升钣金产业经济效益。

关键词：钣金工艺；优化目标；钣金件；结构设计

当前，我国生产与生活节奏不断加快，对生产速度与生产要求也不断提升，钣金属于一种有效的加工形式，其在工业生产中所占据的地位较为显著，在电脑设备、手机设备及医疗器械设备之中，钣金工序相对较多，其极大程度方便了相关零件的生产，促进了零部件生产速度的提升。由于钣金工艺属于影响巨大的重要工艺，所以钣金件结构设计也尤为重要。

一、钣金工艺特征及重要性

金属薄板类的零件工艺主要涵盖三种，分别为连接、成形和下料三种，从这三种加工工艺出发，可以将钣金工艺划分为焊接工艺、折弯工艺和冲压工艺三种，这三种工艺均具备自身的应用优势。传统的机械加工工艺应用的加工形式大都为刀具加工，但是弯折工艺和冲压工艺的应用，均借助折弯模具和冲压模具开展加工。所谓焊接工艺，指的是焊接设备应用定位工装开展焊接加工，其加工形式存在一定的差异性，加工工艺也存在一定的差异性[1]。若是长期从事传统机械加工结构件的设计人员来说，必须对结构设计思路进行转变，分析钣金加工设备与加工模具的局限性对钣金件设计的实际影响情况，并综合钣金工艺，开展钣金件的结构设计十分关键。

二、钣金件结构设计问题及方式

开展钣金件结构设计工作中，必须对加工工艺的特征进行明确，加强对钣金件加工成本及加工效率的关注程度，从加工件批量状况出发，优化并升级钣金件结构。当前，开展工艺生产作业时，由于设计人员专业程度不够，传统加工结构设计对其产生影响，极易在钣金件结构设计上产生缺陷问题。所以，必须明确缺陷问题形成的原因，进而采取合理性的结构优化设计方式，以此保障结构件设计可符合加工工艺性实际需求。

（一）优化设计

开展钣金件的焊接加工制作过程中，加工工艺所应用加工形式应用中，打磨与焊接所消耗的时间相对较长，且其并无法保障零件外观的质量与水平，所以，为对当前焊接加工工艺形式发挥优化效用，在确保设计强度的情况下，可实现同步性提升零件质量和美观程度的需求。在优化形式上，以薄板折弯工艺与钣金折弯的加工工艺相配合，所生产的零件进行再次组合，以此形成整体钣金零件，可在产品质量需求被满足的过程中，尽可能的缩减加工量，降低加工成本，促进钣金零件美观程度增长，其对整体性零件设计加工来说，具有显著性的优化作用[2]。

（二）建立钣金件中面有限元模型

这一部分主要涵盖两部分关键组成，也就是工艺补充的建立和CAD模型的建立。从具体建设情况出发，为确保底板冲压过程中可建立有效的模拟，就必须进行DP23底板集合模型的构建，在复杂性较高的零件之中，模型建立必须依靠CAD系统开展，进而将其向分析软件之中转移，以此实现三维模型构建的目的。而从工艺补充角度分析，其应用的主要目的为将其向CAD模型之中导入，以此对钣金件中面构建模型，进而借助该工艺，填补工艺孔，并划分限元网格，最终明确冲压的具体方向。在确定拉延方向的过程中，必须从以下几个方面开展：第一，在接触的过程中，必须保障接触的同时性，并尽量促进接触面积的增加，集中接触面；第二，拉入深度必须尽可能的缩减，尽量保持最小尺寸，并且整体的拉入深度值必须均匀[3]。第三，确保凸模相对于两侧位置具有相同的拉入角度，还需要尽量确保毛呸与凹模的接触中处于平稳情况。第四，拉伸凸模和拉延凹模之间必须完美切合。在此过程中，必须关注，拉延工作开展之中，必须尽量维系拉延方向处于一致性，以减少起皱或者破裂问题的形成，此外，拉延的方向也将直接对材料的塑形变形能力产生影响。

（三）方孔内直角设计

由于机械加工过程中所应用的刀具为圆柱体形状的切削铣刀，机械加工零件设计工作开展中，一般情况下会留有加工圆角，但是依靠冲压加工钣金件设计中，会借助成型冲模开展干预，防控冲模主要为正方形冲模具或者长方形冲模具，以此冲压即可成型。加工以后，方孔主要为内直角，所以，在进行方孔内直角设计中，就必须选用长圆孔冲模干预，加工以后的形状主要为冲模尺寸规格的长圆孔。从产品性能需求出发，设计过程中，必须对工厂当前的模具尺寸进行把控，依据钣金加工工艺之中存在的模具开展实际加工作业，以尽可能的缩减作业成本，降低临时进行刀具定制而导致加工周期延长的情况发生。

（四）弯折边设计

钣金弯折边的设计工作开展中，必须从弯折边工艺的实际需求及特征，优化对应工艺设计，对弯折边最短边限制的情况进行明确分析，在弯折模具开口位置及弯折角度的设计中，对标准进行明确，并对具体数值进行密切干预。在此过程中，必须从工厂当前弯折下模的规格出发，实现优化对应设计的效用，确保模具所应用的原材料可以开展对接设计，促进原本设计中其应用效率的提升，除此以外，必须强化对弯折边彼此之间距离限制问题的关注程度，减少由于距离过近而导致的折弯模具或者折弯边冲突问题的形成。折弯机在加工金属板的过程中，若是无特殊要求情况下，不可以将折弯内角加工为内直角，主要以圆角的方式进行过度，由于圆角为圆弧形状，其可缓慢的变化板材角度，缩减集中应力。从折弯情况分析，板厚不同，折弯半径也不同，所以形成了最小折弯半径，若是其数值较小，超过最佳折弯半径，就必须调整工艺，对板材开展工艺处理，折弯内角位置进行凹槽设置，以降低材料损坏发生率

[4]。

（五）工艺参数的合理选取

建立冲压成型有限元模型的过程中，所应用的工具为SYNAFORM模面工具，所以，首先必须将地面中面之中的有限元网格偏移0.55t，偏移完成后，就可获得凸模，其次，必须向外偏移0.55t，以此获得凹模，最后，在凹模边缘位置沿着建立压边圈，也就是获得凸模与凹模及压边圈的有限元网格模型。从工艺参数角度分析，其在与实际情况相符合的状况下，为缩减计算时间，开展适应分析，主要在与实际情况相符合的状况下开展，为对分析进行适应，缩减计算时间，必须有效合理的调整工艺参数。尤其是在摩擦系数不断提升的过程中，板料成型以后将会增加最大减薄量，其最大增厚数量也会不断缩减，所以选择摩擦系数的过程中，必须合理性的进行选取。

（六）折弯裂纹

部分原材料由于韧性不足，在断裂前可能会产生较小的弹性变形，所以折弯以后经常会产生拉伸纹路和断缝等问题，其严重影响产品的外观形象，甚至会对材料的质量产生不利影响，所以折弯件工艺设计开展中，折弯不锈钢和铝合金等材料时，必须与原材料纹路进行明确，确保折弯的方向能够与原材料的纹路处于垂直状态。

三、结束语

综上所述，伴随着科技水平不断提升，实际产品之中先进技术应用日益广泛，传统设计理念不断被摒弃，由于钣金件的加工量比较小，质量较轻，裁剪方便，形状规范度较高，所以必须强化钣金件接箍设计，以促进生产效率的提升，缩减生产成本。

参考文献：

[1]邱小庆. 钣金件结构设计及其工艺优化探讨[J]. 决策探索(中), 2020, No.645(03):54-54.

[2]周讷. 机床钣金件加工工艺的优化设计[J]. 中国金属通报, 2021(4):2.

[3]汤曹勇. 基于钣金工艺综合模块化机箱结构设计[J]. 科技与创新, 2020(4):3.

[4]邵燕, 赵岩. 钣金结构件设计冲裁工艺性问题分析[J]. 科学技术创新, 2020(16):2.