钣金设计要点及工艺改进方法

摘要：钣金加工被广泛应用在各行各业，在中国机械类加工中占有重要地位。随着科学技术的飞速发展，钣金加工工艺也日趋成熟，对其加工工艺水平也越来越高。但在加工工艺上仍存在许多问题，影响钣金加工效率及零部件质量。研究掌握问题产生的根本原因，钣金加工工艺水平才能实现技术性的突破。对钣金加工设计及工艺进行简单介绍，并且提出钣金加工中遇到的难点及改进方法，以供参考。

关键词：钣金设计要点；加工工艺；设计要点；改进方法

1钣金加工工艺流程

钣金的加工工艺是将金属薄板件借助机械设备的作用，制成所要求的形状和尺寸，或通过焊接或者机械加工，使其形成更加复杂的形状[1]。钣金加工方法主要有：①通过数控设备（激光切割机、剪板机、折弯机）对钣金进行加工制作，主要用在小批量生产的零件中，成本较高。②模具成型。通过模具加压成型，进行修边冲孔及整型，达到零件要求，一般有冲裁模、拉延模、整型模、修边冲孔模，主要用于大批量生产，成本较低。各冲压件的工序如图1所示。钣金加工工艺大致分为3个过程：①下料过程是对材料初加工的过程；②使用折弯、焊接设备或模具，使零件加工成型；③对产品表面进行处理，延长其使用寿命。

2钣金设计要点及改进方法

2.1冲裁、激光切割

合理设计钣金形状，结构形状要简单对称，减少排版时的废料，提高材料利用率，如图2所示。钣金件外内部不要出现尖角，要有圆弧过渡连接，其要求R≥0.5t，其中t为材料壁厚，避免尖角，冲裁件圆角半径的最小值如图3所示。安全因素：钣金外部尖角锋利，容易使操作人员或用户划伤手指。冲压模具因素：钣金的尖角对应在模具上也是尖角，模具凹模上的尖角加工困难，同时热处理时极易开裂，冲裁时尖角处容易崩刃和过快磨损，造成模具寿命降低。冲孔间距与孔边距要求：零件冲孔距边的最小距离随零件与孔的形状不同而变化。当冲孔边缘与零件外形边缘不平行时，其最小距离应不小于材料厚度；平行时，其最小距离应不小于1.5倍料厚。冲裁件的凸出或凹入部分的深度和宽度，一般情况下，应不小于1.5倍料厚，同时应该避免窄长的切口与和过窄的切槽，以便增大模具相应部位的刃口强度，如图4所示。

2.2折弯

拉伸件冲孔时，其孔壁与直壁之间应保持一定的距离，防止孔变形，如图5所示。折弯件的高度：设计时折弯件的高度不宜太小，设计最小高度按要求h＞R+2t，即大于2倍的料厚加内测折弯半径R，如图6所示。弯边侧边带有斜角的直边高度：当弯边侧边带有斜角的折弯件时，侧面的最小高度h=（2～4）t＞3mm，即最小高度等于2～3倍的料厚，必须大于3mm，如图7所示。折弯件的最小孔边距：折弯件上的孔加工方式有2种，先折弯后冲孔边距的设计参照拉伸件的要求，先冲孔后折弯应让孔处于变形区外侧，否则造成孔的变形及开孔处易裂，按图8的要求进行设计[2]。局部折弯的工艺切口：折弯某一段边缘时，为了防止尖角处应力集中产生裂纹，或者折不起来，可将折弯线移动一定距离，以离开尺寸突变处，或开工艺槽。如图9所示。防止圆角在弯曲时受压产生挤料后起皱，应预留切口，如图10所示。钣金的折弯方向尽量垂直于材料的纤维方向。板材或卷料轧制方向，一般指板材的长度方向，在下料时，可提前在板材标记纤维方向，防止折弯混淆，如图11所示。钣金展开及折弯时，避免材料干涉，如图12所示。多重折弯上的孔设计要求如图13所示。提高钣金件的强度设计，避免平板。在产品表面上压凹凸加强筋，有助于增加产品结构的刚性和强度，减少变形。增加加强筋、折弯、翻边、压平（死边）、三角筋及孔翻边等，如图14所示。零件避免复杂的折弯，考虑折弯刀具、省料等方面进行设计，如图15所示。

3结束语

钣金设计的好坏直接影响着中国机械工业化的发展水平，关系到钣金加工技术向前推进的速度。所以在钣金设计时，应正确认识钣金加工的基本流程，立足于加工难点，采取有效的改进方法，不断优化和创新，提高加工质量和效率，最终实现加工技术性的突破。

参考文献：

［1］黄芹.钣金加工工艺研究［J］.科技创新与应用，2013（5）：34.

［2］赵子文.钣金折弯结构工艺性设计［J］.科学技术创新，2017（22）：75-76.

作者：牛水强 孙爱芹 陈安海 魏超 仲崇宇 凯傲 单位：（济南）叉车有限公司 潍柴雷沃重工股份有限公司五星车辆厂