儀器儀表殼體鈑金加工工藝改進(jìn)

□ 胡 靜 □ 陳建春

1.上海華建電力設(shè)備股份有限公司 上海 201314 2.上海華建開關(guān)有限公司 上海 201314

1 改進(jìn)背景

儀器儀表一般工作于條件比較惡劣的工業(yè)環(huán)境。工業(yè)噪聲、腐蝕性氣體、灰塵顆粒等都會(huì)對儀器儀表的正常使用造成不利影響。儀器儀表殼體對抗沖擊、耐擠壓、抗振動(dòng)等機(jī)械強(qiáng)度,以及電磁兼容性、散熱性有一定要求。儀器儀表殼體按材質(zhì),主要分為塑料殼體與金屬殼體。儀器儀表采用金屬殼體,在機(jī)械強(qiáng)度、電磁兼容性、散熱性等方面有先天優(yōu)勢。隨著鈑金加工設(shè)備及加工工藝的快速發(fā)展,儀器儀表金屬殼體已被廣泛應(yīng)用。

鈑金加工由來已久,早年歸屬于機(jī)械行業(yè)五金加工領(lǐng)域。隨著鈑金加工設(shè)備技術(shù)及材料性能的提升,原有的鈑金加工工藝已不能滿足日益提高的工藝水平要求?，F(xiàn)代鈑金加工在制程、設(shè)備、技術(shù)等方面給人耳目一新的感覺,各種新設(shè)備、新技術(shù)層出不窮。確定產(chǎn)品的制作工藝,需要考慮相當(dāng)多因素,如產(chǎn)品類型、產(chǎn)品質(zhì)量要求、產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量等。產(chǎn)品制作工藝過程大致分為下料、前加工、成型、焊接、表面處理等環(huán)節(jié)。這一過程是鈑金加工工藝的基礎(chǔ),各種產(chǎn)品制作工藝都是在這一過程基礎(chǔ)上變化產(chǎn)生的。筆者對儀器儀表殼體鈑金加工工藝進(jìn)行分析,并提出改進(jìn)措施。

2 鈑金加工工藝難點(diǎn)

鈑金加工一般指采用手工或?qū)Ｓ迷O(shè)備對金屬薄板進(jìn)行沖壓,使其產(chǎn)生相應(yīng)的塑性變形,形成尺寸和形狀滿足設(shè)計(jì)要求的零部件,零部件可以進(jìn)一步通過鉚接或焊接等連接方式,組合成更加復(fù)雜的構(gòu)件。鈑金產(chǎn)品形狀千變?nèi)f化,同時(shí)沒有固定的結(jié)構(gòu),不同使用要求的產(chǎn)品對應(yīng)不同的鈑金構(gòu)件。鈑金產(chǎn)品的外觀要求盡量美觀,并且需要盡量降低產(chǎn)品成本。日益復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對鈑金加工工藝提出了更高的要求,使鈑金加工面臨工藝難點(diǎn)。

在工程實(shí)踐中,可能遇到各種儀器儀表殼體鈑金加工工藝問題,筆者分別進(jìn)行分析,并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

3 鈑金材料

對于鈑金加工而言,正確選擇合適的材料,重要性不言而喻。常用的鈑金材料有鍍鋅鋼板、不銹鋼板、馬口鐵、彈簧鋼、銅及銅合金、鋁合金等。鍍鋅鋼板主要包括熱鍍鋅板、電鍍鋅板,不銹鋼板主要包括鐵素體型不銹鋼板、奧氏體不銹鋼板、馬氏體不銹鋼板。不同的材料,力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能、工藝性能各不相同,價(jià)格也不盡相同。

選擇材料是儀器儀表殼體鈑金加工的第一個(gè)步驟,應(yīng)該在了解不同材料物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能、工藝性能、價(jià)格等的基礎(chǔ)上,合理選擇材料。材料選擇對最終產(chǎn)品的加工工藝、質(zhì)量、成本、性能都會(huì)產(chǎn)生極為重要的影響,鈑金加工材料的選擇一般遵循以下幾個(gè)原則:① 盡量采用較為普通的材料,并使材料規(guī)格品種盡量單一;② 在同一產(chǎn)品中,盡可能減少材料品種和板材厚度規(guī)格;③ 在保證零件性能的前提下,盡量采用價(jià)格較低的材料,以降低材料成本在總成本中的份額;④ 不僅要保證零件的功能符合設(shè)計(jì)要求,而且要保證材料的力學(xué)性能滿足工藝要求,進(jìn)而保證產(chǎn)品加工的合理性和質(zhì)量。

4 沖孔和下料

當(dāng)代鈑金加工已經(jīng)在制程、設(shè)備、技術(shù)等方面給人耳目一新的感覺,各種新設(shè)備、新技術(shù)層出不窮。確定產(chǎn)品的加工工藝,需要考慮相當(dāng)多的因素,如產(chǎn)品類型、產(chǎn)品質(zhì)量要求、產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量等。

沖孔和下料指利用鈑金加工設(shè)備,配合使用各種刀具,實(shí)現(xiàn)對金屬板材進(jìn)行形式多樣的沖孔、切邊、成型等。

冷沖模、數(shù)控沖床、激光切割機(jī)是常見的沖孔和下料設(shè)備,這三種設(shè)備對加工材質(zhì)類型、材料厚度、刀具尺寸、加工工藝等都有不同的要求,筆者針對沖孔和下料工藝環(huán)節(jié)的共性問題提出改進(jìn)措施。

4.1 排布

加工量較大時(shí),材料將占具較大的成本份額,此時(shí)對排布方法進(jìn)行優(yōu)化及改進(jìn),可以使加工過程中產(chǎn)生的廢料減少,甚至無廢料產(chǎn)生,從而充分利用材料,提高經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。無廢料排布如如圖 1所示。

▲圖1 無廢料排布

有些部件形狀稍有變化,采用省料排布可極大節(jié)約材料,如圖2所示。

▲圖2 省料排布

4.2 沖裁件

沖孔的形狀應(yīng)優(yōu)先采用圓形孔,并選取符合相關(guān)規(guī)定的系列圓孔,這樣可以大大減少圓形刀具的使用數(shù)量,從而極大節(jié)省換刀時(shí)間。

沖裁件的孔與邊緣的距離及兩孔間的距離不能太小,如圖3所示。圖3中,c為間距,t為材料厚度。

▲圖3 沖裁件孔與孔、孔與邊緣距離

5 彎曲成型

鈑金工件的彎曲,指用專用設(shè)備改變板材的角度,通常采用的鈑金折彎設(shè)備是折彎機(jī)。對鈑金折彎產(chǎn)生影響的因素有很多,其中鈑金彎曲半徑對加工工藝有較大影響。在進(jìn)行鈑金彎曲時(shí),彎曲處有彎曲半徑,這一半徑要選擇合適,過大或過小都可能產(chǎn)生不良后果。彎曲半徑太小,易在彎曲處產(chǎn)生裂縫。彎曲半徑太大,可能產(chǎn)生彎曲反彈。

筆者對不同厚度材料的彎曲半徑進(jìn)行了優(yōu)化,見表1。

表1 不同厚度材料彎曲半徑

6 拉深

采用拉深工藝的目的是形成方盒形、錐形、筒形及其它不規(guī)則形狀的薄壁構(gòu)件。對于大型戶外儀器機(jī)箱而言,為了確保電子元件在室外惡劣環(huán)境中的穩(wěn)定性,通常用拉深工藝。拉深件既需要滿足特定的設(shè)計(jì)使用性能要求,又要具備一定的可觀賞性。拉深設(shè)備對工件進(jìn)行均勻且充分的塑性拉深變形后,工件應(yīng)仍具有良好的機(jī)械強(qiáng)度,并保持較為光滑的表面與清晰均勻的棱線。為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo),應(yīng)采用力學(xué)性能較好的壓料面,選擇正確的拉深方向,并合理采用工藝補(bǔ)償切口。在模具設(shè)計(jì)前期,應(yīng)用Dynaform軟件進(jìn)行材料變形速率和變形分布分析,從而達(dá)到抑制破裂、起皺、回彈等多種拉深成型質(zhì)量問題的目的。

7 焊接結(jié)構(gòu)

焊接是通過加熱、加壓等物理作用,使原本分離的物體達(dá)到原子間或分子間融合,形成整體的過程。焊接通常可以分為高分子焊接、壓焊、熔焊三種方式,熔焊是最常用的焊接方式。熔焊將需要焊接的兩塊金屬的待焊處熔化,以形成焊縫。熔焊有兩個(gè)必要條件:一是要有能量集中、溫度足夠高的局部加熱熱源,二是必須采取有效隔離空氣的保護(hù)措施,以防止空氣侵襲熔化金屬。

焊接工藝需要保證產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度。焊接后,適當(dāng)處理產(chǎn)品表面焊縫,保持外形美觀。為實(shí)現(xiàn)以上目的,在進(jìn)行焊接加工時(shí),應(yīng)使用合理的焊接方式,并采用性能優(yōu)良的填充材料。還應(yīng)進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以保證足夠的焊接空間。對于薄壁構(gòu)件,應(yīng)注意焊接時(shí)間及焊縫處理,以防止構(gòu)件變形。焊接過程中,應(yīng)使焊點(diǎn)盡量對稱,并使焊點(diǎn)和焊縫間保持合適的距離,這樣可以保障產(chǎn)品的美觀及機(jī)械強(qiáng)度。焊接完成后,應(yīng)對加工的產(chǎn)品進(jìn)行平整和修光。

8 結(jié)束語

鈑金加工由來已久,已在航空、汽車、工程機(jī)械、電子電器等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,出口業(yè)務(wù)穩(wěn)定提高,特別是五金產(chǎn)品的出口增長較快,由過去的工具、五金等傳統(tǒng)產(chǎn)品擴(kuò)展到廚電產(chǎn)品和衛(wèi)浴產(chǎn)品,由此鈑金加工產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。在鈑金加工工藝和鈑金加工設(shè)備快速發(fā)展的今天,應(yīng)該加深對鈑金加工工藝的了解和剖析,并進(jìn)行創(chuàng)新,使鈑金加工工藝有更好的發(fā)展。筆者對儀器儀表殼體鈑金加工工藝進(jìn)行分析和改進(jìn),可以為其它零件鈑金加工技術(shù)水平的提高提供參考和借鑒。