鈑金加工發(fā)展及工藝分析與改進研究

導(dǎo)語

鈑金加工具有加工靈活、適合小批量生產(chǎn)的特點，在機箱柜體、家電產(chǎn)品、五金制品等多個行業(yè)制造領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。本文主要針對小批量生產(chǎn)情況下，如何合理安排加工工藝及在鈑金加工過程中可能出現(xiàn)的工藝問題進行分析并提出改進方案。

隨著各種家電、儀器更新?lián)Q代的速度加快，許多產(chǎn)品都是小型化、輕量化生產(chǎn)，鈑金加工的優(yōu)勢盡顯，如何快速滿足各類產(chǎn)品需求是鈑金加工過程中急需解決的問題。鈑金加工工藝也隨著社會的發(fā)展，不斷突破傳統(tǒng)的加工方式，由最初的手工鈑金演變成沖壓鈑金，直至現(xiàn)階段的數(shù)控鈑金，使得鈑金加工更精準、更智能。

鈑金加工發(fā)展趨勢設(shè)想

前些年，鈑金加工設(shè)備主要是普通的沖床、激光機和折彎機，其缺點是加工定位精度低，加工尺寸往往依靠經(jīng)驗豐富的鈑金加工操作人員來保證，這對于加工小而精的產(chǎn)品來說，難度很大。而隨著自動化的發(fā)展越來越快，近些年，數(shù)控折彎機和激光沖床復(fù)合機被廣泛應(yīng)用到鈑金制作行業(yè)，且隨之演變出的編程軟件更加提高了鈑金加工的質(zhì)量與加工效率。操作人員只需要調(diào)取編輯好的加工程序即可進行加工，對鈑金加工操作人員的技能要求大大降低，也為加工出精度要求更高的產(chǎn)品提供了充分保障。

然而，現(xiàn)階段數(shù)控鈑金加工雖已普及，但在折彎工序中仍然以人力為主，在生產(chǎn)尺寸較長、重量較大的產(chǎn)品時，對于操作人員來說，勞動強度依然較大。雖然現(xiàn)階段有折彎機械手的使用，但是受限于產(chǎn)品的特性，在鈑金制作行業(yè)仍然未被廣泛使用。能否在未來的發(fā)展中，設(shè)計出一種折彎隨動裝置，通過機床的API接口獲取機床信號，輔助操作人員進行大尺寸產(chǎn)品的生產(chǎn)，這將大大降低操作人員的勞動強度?；蛘唠S著自動化的進一步發(fā)展，用折彎機械手完全替代人工作業(yè)也將是鈑金制作行業(yè)發(fā)展的趨勢。

鈑金加工工藝介紹

鈑金加工主要包括下料、折彎、焊接、鉚接、成形等，而其中主要用到的工藝有下料、折彎和焊接。下文針對以上三項基礎(chǔ)加工工藝進行簡單介紹：下料

鈑金下料可分為沖切加工和激光加工兩種。沖切加工是利用沖床結(jié)合模具進行加工的工藝。其優(yōu)點是，加工的孔的尺寸精度和相對位置精度高，對于多孔的產(chǎn)品來說，加工效率高。但需要注意的是，使用的加工模具的間隙需要根據(jù)材料厚度及材料性質(zhì)進行調(diào)整，若模具間隙過大，則沖切過后產(chǎn)品毛刺較大；若模具間隙過小，則會影響模具的使用壽命，嚴重時，造成模具損壞。進行產(chǎn)品的外形尺寸沖切時會有“接刀點”的殘留，影響產(chǎn)品的外觀。這樣對于加工來說就會具有一定的局限性。而激光加工是利用聚焦的高功率光束照射到材料表面使其熔化，再利用輔助氣體將熔融殘渣吹掉的過程。其優(yōu)點是節(jié)省購買加工模具的成本、加工速度快、切割不易變形、切割縫隙小且美觀。隨著激光沖床復(fù)合機的引入，大大提高了加工效率，且能更好地保證加工制品的尺寸精度，使得鈑金下料工藝更精準，更高效。折彎

鈑金折彎要控制好最小折彎半徑和折彎的延展系數(shù)。對于最小折彎半徑而言，若半徑過小，會使得材料拉伸延展性變強，當延展達到極限狀態(tài)時，材料就會發(fā)生斷裂。而對于折彎的延展系數(shù)，不同材料、不同V形槽寬度的折彎下模（圖1）都會對其產(chǎn)生影響。就現(xiàn)階段常用到的三種材料：鋁板、鋼板、不銹鋼板來說，對于同種厚度，使用同種規(guī)格V形槽的折彎下模折彎時，不銹鋼的延展系數(shù)最大，鋁板的延展系數(shù)最小。且同種材料，選用的V形槽寬度不同，其折彎的延展系數(shù)也不同，通常V形槽寬度越大，延展系數(shù)越大。所以，要想折彎尺寸合格，在選用合適規(guī)格V形槽的前提下，計算好材料的延展系數(shù)是關(guān)鍵。但由于板材會有折彎回彈的屬性，因此在折彎刀具的角度選擇上，通常要選擇小于折彎需求角度的刀具?，F(xiàn)階段最普遍的90°折彎，通常會選用86°的折彎刀具。圖1不同V形槽寬度的折彎下模焊接

在鈑金加工過程中，為了增強連接處的強度，通常會進行焊接工藝處理。在鈑金加工中常用到的焊接有氣體保護焊、激光焊和電阻焊。但三種焊接的工藝不同，前兩種焊接通常情況下會用到焊絲，但兩者相比，后者的焊接效果更美觀，但價格更高，且兩種焊接的板材受熱變形量大。電阻焊是利用上下電極頭接觸加熱、加壓的方式進行焊接的，如圖2所示，其特點是不需要焊絲，焊接后板材變形量小。若零件焊接位置形狀復(fù)雜，會對電極頭形狀有較高要求。圖2電阻焊鈑金件鈑金加工中的難點

在鈑金加工過程中，無論是下料、折彎還是焊接工藝，都需要根據(jù)產(chǎn)品的特性，設(shè)計出合理、最優(yōu)的加工工藝順序，以確保產(chǎn)品在加工完成后符合產(chǎn)品的外觀及質(zhì)量要求。隨著社會的快速發(fā)展，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)逐漸向結(jié)構(gòu)件的少量化、單個結(jié)構(gòu)件的復(fù)雜化方向發(fā)展，因此，對鈑金加工工藝的技術(shù)要求也越來越高。對于下料工藝而言，需要特別注意產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的特殊工藝，如拉深工藝、凸包工藝等，這些工藝的成形方向、成形尺寸不同，機床在運動過程中對其結(jié)構(gòu)的影響也不同，需要根據(jù)制品結(jié)構(gòu)工藝的特點特殊處理；而對于折彎和焊接工藝，隨著結(jié)構(gòu)件的復(fù)雜化，非標刀具的使用也會越來越多，因此在加工編程中，要打破常規(guī)思維，可能需要設(shè)計出形式不同、非固定、非模式化的加工工藝程序。這就給鈑金加工提出了許多難題，也成為了鈑金加工工藝提升的難點。鈑金加工改進措施鈑金加工材料選擇

在加工材料選擇時，首先要確保所使用材料符合產(chǎn)品的材質(zhì)及厚度要求。材料的厚度要在來料時做好測量確認，確保材料厚度在合理的公差范圍內(nèi)。在選擇材料尺寸規(guī)格時，首先應(yīng)考慮材料利用率，盡可能確保材料的高利用率；同時也要根據(jù)所加工同種材質(zhì)、同厚度的產(chǎn)品綜合考慮，同種材質(zhì)、同厚度的板材規(guī)格最好不要多于三種，避免出現(xiàn)材料嚴重浪費，間接增加加工成本。其次，應(yīng)從加工產(chǎn)品的實際情況出發(fā)，選取與其外形、輪廓尺寸相符的材料，確保整體產(chǎn)品的一體性和統(tǒng)一性；最后，為了進一步利用材料，大尺寸零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的廢料部分可作為小尺寸零件的加工材料，這樣可進一步提高材料利用率，節(jié)省加工材料?？兹苯Y(jié)構(gòu)設(shè)計

孔缺結(jié)構(gòu)在鈑金加工中不可或缺，在孔缺結(jié)構(gòu)設(shè)計時，既要考慮產(chǎn)品的外觀要求，同時也要滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求，便于加工的進行。應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品的具體用途進行孔缺設(shè)計，要對孔缺位置、尺寸、形狀、數(shù)量等作精準定位，為加工工序做好設(shè)計規(guī)劃；為了更好地保證產(chǎn)品的強度質(zhì)量，在孔缺結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要保證孔邊距在兩倍料厚之上；其次，應(yīng)當依據(jù)具體問題具體分析，制定針對性優(yōu)化加工工藝。如圖3所示，在進行孔缺結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要控制好孔缺位置與折彎位置的距離，以免造成折彎后孔缺位置由于材料的延展而造成孔缺變形。圖3孔缺結(jié)構(gòu)設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計包括多個方面：首先，在鈑金結(jié)構(gòu)件設(shè)計時，應(yīng)當做好預(yù)留空間設(shè)計，避免出現(xiàn)空間不足的問題，導(dǎo)致焊接質(zhì)量出現(xiàn)問題。其次，要做好焊接時間與焊接接縫的設(shè)計處理，避免鈑金薄板發(fā)生變形，焊點設(shè)計應(yīng)對稱