鈑金類零件設(shè)計與加工工藝性研究

楊錦源

（珠海格力電器股份有限公司 519070）

鈑金類零件設(shè)計與加工工藝性研究

楊錦源

（珠海格力電器股份有限公司 519070）

隨著制造業(yè)的發(fā)展和材料科學(xué)的進(jìn)步，人類不斷對工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行極致追求，鈑金零件因為其獨特的金屬特性及超薄的厚度，不斷受到青睞，鈑金工藝看似簡單，但加工合格率并不高。因此，作者總結(jié)了鈑金零件的設(shè)計準(zhǔn)則，并研究了鈑金零件的加工工藝性。

鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計；工藝性

1 引言

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，直接帶動新技術(shù)的不斷創(chuàng)新變革，也推動了鈑金類零件的加工技術(shù)不斷升級變革，鈑金零件在金屬零件中的比例顯著提升。鈑金零件不僅在手機(jī)、筆記本電腦、主機(jī)箱等電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，還在制冷設(shè)備、汽車和航空航天等工業(yè)中占據(jù)一席之地。因此，本文針對鈑金零件進(jìn)行分析研究。

2 鈑金類零件特點

鈑金類零件目前最常用的定義是，將一些金屬薄板（小于等于6mm）進(jìn)行手工或模具沖壓，使其產(chǎn)生塑性變形，形成所希望的形狀和尺寸，并可進(jìn)一步通過焊接或少量的機(jī)械加工形成更復(fù)雜的零件。

鈑金零件具有同一零件相同厚度的特點，可塑性強(qiáng)，便于加工出較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，加工效率極高，表面粗糙度較高，經(jīng)過適當(dāng)熱處理和表面處理后，其強(qiáng)度、剛度、韌性、防銹、耐腐蝕能力較好，適用于不受較大載荷的場所。其缺點是，適應(yīng)性差，一套模具、一套加工工藝方法只適用于一種零件，單件加工成本高昂，不適用于試制階段的產(chǎn)品。

3 鈑金類零件設(shè)計準(zhǔn)則

3.1 材料選型

目前鈑金常用的材料有三種，冷軋板（SPCC）、熱軋板（SHCC）、鍍鋅板（SECC、SGCC）。冷軋板在常溫下軋制，不易產(chǎn)生氧化皮，并且具有良好的表面質(zhì)量，表面光潔度較好，適用于汽車、冰箱、洗衣機(jī)等工業(yè)產(chǎn)品中。熱軋板軋制時金屬塑性較好，消耗能量低，因此熱軋板成本較低，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)簡單的平板零件中。鍍鋅板因其表面具有一層鍍鋅層，因此，鍍鋅板具有較好的防銹、耐腐蝕功能，可以用于噴涂件。

鈑金零件還用到了黃銅、紫銅、鈹銅、鋁板（6061、6063等）、不銹鋼等材料，可依據(jù)使用工況、機(jī)械性能要求，選擇合適的材料。如按零件結(jié)構(gòu)和受力情況選取材料的厚度，零件受力大小決定零件材料的厚度；按零件的結(jié)構(gòu)和加工中的變形情況選取不同牌號的材料及屈服極限強(qiáng)度、用途，也可按零件表面處理方式來選取材料的種類：零件表面需要噴塑處理的選用熱鍍鋅板涂油板，如空調(diào)室外機(jī)底盤和外罩等；不需噴塑處理的選用熱鍍鋅板鈍化板，如空調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)零件。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

鈑金零件最常用的加工方式是與其它機(jī)加工零件一樣有其設(shè)計準(zhǔn)則。以下是作者基于鈑金零件加工生產(chǎn)總結(jié)的相應(yīng)準(zhǔn)則。

3.2.1 簡單形狀準(zhǔn)則

鈑金零件在沖壓和切割加工過程中，零件結(jié)構(gòu)設(shè)計越簡單，切割時路徑越簡單，機(jī)床使用效率越高，零件加工精度越好。通常情況下，直線比圓容易加工，圓比橢圓容易加工，小批量加工時盡量采用規(guī)則圖形。

3.2.2 節(jié)省原料準(zhǔn)則

鈑金零件成形過程中，采用去除材料的加工方式，合理進(jìn)行零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，切割布局，提高加工效率；對不受較大載荷的零件，設(shè)計減重孔，不僅可以減輕零件重量，還可以節(jié)省材料。

3.2.3 足夠強(qiáng)度準(zhǔn)則

零件應(yīng)滿足性能需要的強(qiáng)度，一般需經(jīng)過計算或仿真分析，但也有一些基本的強(qiáng)度設(shè)計經(jīng)驗。帶斜邊的折彎邊應(yīng)避免在變形區(qū)域，兩孔之間的的距離不易太小，孔和槽不應(yīng)在彎曲面或離彎曲面較近。

3.2.4 避免粘刀準(zhǔn)則

鈑金零件在沖裁或切割過程中，會出現(xiàn)鈑金零件與刀具粘接現(xiàn)象，可以設(shè)計一定的斜度，方便起刀。

3.2.5 平緩彎曲準(zhǔn)則

鈑金零件在設(shè)計時，應(yīng)避免出現(xiàn)90°或其他陡峭的彎曲面，因為斜度較大的面不易彎曲，需專用裝備，成本較高，而且容易產(chǎn)生裂痕及應(yīng)力集中現(xiàn)象。

4 鈑金類零件加工工藝性

4.1 折彎工藝性

折彎工藝是鈑金零件加工最常用的工藝手段，鈑金的折彎主要依靠普通沖床和數(shù)控沖床與模具配合完成，因此，鈑金零件折彎需滿足以下幾條準(zhǔn)則：

（1）鈑金的折彎應(yīng)該盡量簡單，對稱，并且能夠一次拉伸完成。鈑金零件的底部與直邊之間的圓角半徑需大于鈑金厚度，一般為鈑金厚度的3～5倍。而折彎凸緣與直邊的圓角半徑需大于鈑金厚度，一般為鈑金厚度的5～10倍。折彎的高度一般與折彎距離之比小于0.4，這樣才能保證較好的折彎性能。

（2）如若必須多次拉伸完成，應(yīng)該考慮多次拉伸時產(chǎn)生的拉痕。

（3）在滿足裝配的條件下，鈑金零件應(yīng)該保持一定的斜度，便于起摸，保證零件的合格率。

（4）折彎后，零件一定不會保持相同厚度，底部中間部位厚度基本與折彎前相同，底部圓角處厚度變薄，而頂部凸緣處厚度變厚。因此，設(shè)計圖紙時不能同時標(biāo)注內(nèi)外尺寸，只需將有公差要求的尺寸明確標(biāo)出。

4.2 打孔工藝性

4.2.1 沖孔的最小尺寸要求

沖孔最小尺寸與孔的形狀、材料機(jī)械性能和材料厚度有關(guān)，如表1所示。

表1 沖孔直徑經(jīng)驗值（t指材料厚度，一般沖孔直徑不小于1mm）

4.2.2 孔邊距與孔間距要求

當(dāng)沖孔中心線與零件外形直邊不平行時，孔邊距及孔間距均應(yīng)不小于材料厚度；平行時，孔邊距應(yīng)不小于1.5倍材料厚度，從而保證鈑金零件既滿足了功能要求，又保證了鈑金件的機(jī)械性能，尤其是強(qiáng)度和剛度。

4.3 焊接定位

鈑金經(jīng)過冷加工后，常常需要最后一道焊接定位加工工藝。鈑金焊接時應(yīng)該注意的要點是，焊點、焊縫應(yīng)該對稱分布于鈑金零件上，避免重復(fù)焊接同一地點，更應(yīng)避免焊縫交匯，主要的焊縫、焊點必須連接，而次要的焊縫、焊點可以中斷。

5 結(jié)論

本文針對鈑金零件的特性，分別介紹了鈑金工藝的特點，鈑金材料的選型及其若干設(shè)計準(zhǔn)則，并對鈑金材料成型過程中的折彎工藝、打孔工藝、焊接定位工藝進(jìn)行了分析，為后續(xù)深入研究鈑金工藝，提高鈑金加工工藝性奠定了基礎(chǔ)。

目前常用的焊接方法有，電弧焊和電阻焊兩種。電弧焊要求比較簡單，需要兩個鈑金零件之間具有足夠的焊接空間，用以焊條融化，形成熔池，不過焊結(jié)構(gòu)精度不易控制，外形顯得粗糙。電阻焊需要焊接面平整，無皺褶、回彈，焊接完成后焊縫平整，是對外觀有一定要求的鈑金零件常用的焊接方式，汽車殼體的電焊和滾焊均采用電阻焊的方式。

[1]王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[2]楊 偉.淺談鈑金這般工藝性設(shè)計[J].機(jī)械，2009（S1）：84.

[3]朱 麗，等.航空鈑金材料性能參數(shù)與工藝知識庫[J].鍛壓技術(shù)，2015，40（4）：143～148.

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1004-7344（2016）17-0208-02

2016-5-18