鈑金精密加工成型工藝孔的設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用

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鈑金加工，通常是指針對(duì)6mm以下金屬薄板的冷加工工藝，包括沖裁、折彎、拉伸、焊接等。工藝孔并不是呈現(xiàn)在產(chǎn)品上的孔，而是一種為滿足實(shí)際加工、裝配需求而呈現(xiàn)在相關(guān)工藝上的孔。工藝孔在鈑金加工領(lǐng)域包含種類(lèi)較多，因設(shè)置目的不同，可分為安裝孔、排水孔、排氣孔、定位孔、工藝過(guò)孔、減重孔等。本文僅針對(duì)影響鈑金折彎結(jié)構(gòu)的成型工藝孔。

鈑金加工中因自身延展、彈性等特性造成的尺寸超差情況較多，尤其是鈑金精密加工領(lǐng)域，在折彎、焊接等工序中，均會(huì)加重零件的變形，給后續(xù)矯形增添羈絆，而適當(dāng)布置工藝孔，則會(huì)在很多場(chǎng)合能有效規(guī)避后續(xù)變形，減少后續(xù)加工工序，提升鈑金件整體加工精度，提高生產(chǎn)效率，特別是精密加工中，尤為重要。

工藝孔對(duì)減輕折彎模具的機(jī)械磨損同樣大有利益。金屬折彎時(shí)，對(duì)金屬擠壓產(chǎn)生的過(guò)大壓力，超過(guò)模具的承受能力時(shí)，易造成崩角、折斷模具的現(xiàn)象。工藝孔的設(shè)置，可極大緩解金屬折彎時(shí)集中應(yīng)力點(diǎn)的壓力釋放，減緩模具的磨損，提升模具使用壽命。

一、鈑金折彎工藝孔增設(shè)條件

1.鈑金單線折彎。鈑金單線折彎時(shí)，折角的兩側(cè)由于擠料的緣故，會(huì)有金屬?gòu)恼劬€兩側(cè)凸出，造成加工后的零件寬度大于原有尺寸，其凸出的大小與材料的質(zhì)地、厚度有關(guān)。材料偏軟、料厚較大時(shí)，擠料產(chǎn)生的凸出越是明顯。為避免此超差現(xiàn)象發(fā)生，單線折彎線兩端在加工前可增設(shè)工藝孔，預(yù)先形成擠壓變形區(qū)的材料減損虧盈。工藝孔可采用半圓形，半圓直徑最小為料厚的1.5倍。

2.鈑金局部折彎。鈑金局部折彎，即零件在寬度有突變處的折彎，此處易造成應(yīng)力集中產(chǎn)生彎裂或畸形，此種設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免，無(wú)法避免的情況下，則需要在折彎處先開(kāi)工藝孔或止裂槽，槽寬K≥t。

在展開(kāi)零件折彎前的沖裁加工中，在折彎突變的根部適當(dāng)融入工藝孔，能夠在很大程度上減緩甚至阻斷拉伸受力較大的部位的拉伸變形，從而減緩因拉伸力度太大對(duì)零件造成的損害。

3.鈑金多線折彎。多線彎曲成形的零件，為保證鈑金原料在折彎工序中準(zhǔn)確定位，防止折彎時(shí)板料偏移，應(yīng)預(yù)先在繪制鈑金件展開(kāi)圖時(shí)添加工藝定位孔。折彎加工時(shí)，均以工藝孔為定位基準(zhǔn)，以減少累計(jì)誤差，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

對(duì)其它一些不規(guī)則形狀的鈑金折彎件，或是無(wú)法按正常折彎順序加工件，或是無(wú)法使用擋尺定位的折彎件，或是需要二次定位的折彎件，折彎位置同樣需設(shè)計(jì)定位工藝孔。

4.鈑金多線折彎交叉點(diǎn)。當(dāng)鈑金折彎線交叉于一點(diǎn)，且交叉點(diǎn)延伸線上還有鈑金材料時(shí)，就需要增加鈑金折彎工藝孔避免折彎拉料。

增設(shè)工藝孔的折彎件，方便折彎角處的后續(xù)處理，基本上不用填焊料即可進(jìn)行后續(xù)的焊接。

5.靠近折彎線的孔。在較多鈑金精密加工時(shí)，面板上密布很多安裝孔，而且有的安裝孔已經(jīng)布局到了板材折彎拉伸變形區(qū)內(nèi)，折彎時(shí)板材的拉伸變形就會(huì)影響到孔，使得孔同樣產(chǎn)生拉伸變形，進(jìn)而影響零件的外形尺寸和孔的大小，不能滿足設(shè)計(jì)和使用需求。在設(shè)計(jì)已經(jīng)不能夠更改的前提下，我們就需要從工藝方面來(lái)解決。解決方法有兩種:普遍做法是先在所需位置上沖成小孔或者點(diǎn)孔位，折彎后再擴(kuò)鉆孔，保證位置及形狀精度。另一種更加便捷的途徑就是在安裝孔和折彎線之間設(shè)置長(zhǎng)條形的工藝截?cái)嗫祝瑢⒄蹚澰斐傻氖芰財(cái)?，防止材料拉伸變形擴(kuò)展至安裝孔。

二、工藝孔設(shè)計(jì)形狀及大小

工藝孔在形式上展現(xiàn)為圓形、方形、長(zhǎng)方形、長(zhǎng)圓槽口及其它形狀，同時(shí)對(duì)其的尺寸需求也隨著實(shí)際加工產(chǎn)品的具體需求而適當(dāng)調(diào)整。在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及實(shí)際加工過(guò)程中呈現(xiàn)的特性比較靈活，在機(jī)械設(shè)計(jì)及加工過(guò)程中呈現(xiàn)的作用顯著。

鈑金下料有兩種方法，數(shù)控沖下料和激光切割下料。數(shù)控下料，折彎工藝孔一般都開(kāi)圓孔，沖裁時(shí)去料較少，成型后比較美觀。而方孔或長(zhǎng)條孔受模具限制，不好實(shí)現(xiàn)。激光切割下料不受模具外形及受力極限等條件限制，可實(shí)現(xiàn)任意形狀及槽口寬度的隨心設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)鈑金精密加工最大程度的完美配合。

鈑金工藝孔大小要看工藝孔的位置而定，一般工藝孔開(kāi)在兩條棱邊交叉點(diǎn)上時(shí)，圓形工藝孔直徑為2倍的鈑金厚度，最小不能小于1.5倍的板厚。

采用長(zhǎng)方形、長(zhǎng)圓槽口工藝形式時(shí)，寬度最小設(shè)置為1mm，既不影響美觀，又不影響鈑金折彎變形釋放。當(dāng)板材厚度大于3mm時(shí)，參考如下參數(shù):

槽寬k≥t；槽深L≥t+R+k/2 式中t為板厚，R為折彎內(nèi)角半徑。

三、結(jié)論

目前，我國(guó)已經(jīng)成為制造業(yè)大國(guó)，而鈑金的加工規(guī)模也獲得了前所未有的發(fā)展，鈑金工藝人員掌握工藝孔的使用技巧，在一定程度上減輕了工作壓力，促使加工產(chǎn)品的質(zhì)量精度得到了保證。鈑金行業(yè)的未來(lái)發(fā)展正朝著數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，鈑金工藝者作為鈑金零件設(shè)計(jì)和加工的中間環(huán)節(jié)，也要不斷發(fā)展，不斷提高，使其能夠跟隨時(shí)代的發(fā)展潮流，共同促進(jìn)鈑金行業(yè)的發(fā)展。