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合模具進行加工的工藝。其優點是,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材料厚度及材料性質進行調整,若模具間隙過大,則沖切過后產品毛刺較大;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。進行產品的外形尺寸沖切時會有“接刀點"的殘留,影響產品的外觀。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。其優點是節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。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時,材料就會發生斷裂。而對于折彎的延展系數,不同材料、不同V形槽寬度的折彎下模(圖1)都會對其產生影響。就現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,使用同種規格V形槽的折彎下模折彎時,不銹鋼的延展系數最大,鋁板的延展系數最小。且同種材料,選用的V形槽寬度不同,其折彎的延展系數也不同,通常V形槽寬度越大,延展系數越大。所以,要想折彎尺寸合格,在選用合適規格V形槽的前提下,計算好材料的延展系數是關鍵。但由于板材會有折彎回彈的屬性,因此在折彎的角度選擇上,通常要選擇小于折彎需求角度的刀具。現階段的90°折彎,通常會選用86°的折彎具。
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雜,會對電極頭形狀有較高要求。
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,都需要根據產品的特性,設計出合理、加工工藝順序,以確保產品在加工完成后符合產品的外觀及質量要求。隨著社會的快速發展,產品的結構逐漸向結構件的少量化、單個結構件的復雜化方向發展,因此,對鈑金加工工藝的技術要求也越來越高。對于下料工藝而言,需要特別注意產品結構上的特殊工藝,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構的影響也不同,需要根據制品結構工藝的特點特殊處理;而對于折彎和焊接工藝,隨著結構件的復雜化,非標刀具的使用也會越來越多,因此在加工編程中,要打破常規思維,可能需要設計出形式不同、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品的材質及厚度要求。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。在選擇材料尺寸規格時,首先應考慮材料利用率,盡可能確保材料的高利用率;同時也要根據所加工同種材質、同厚度的產品綜合考慮,同種材質、同厚度的板材規格最好不要多于三種,避免出現材料嚴重浪費,間接增加加工成本。其次,應從加工產品的實際情況出發,選取與其外形、輪廓尺寸相符的材料,確保整體產品的一體性和統一性;最后,為了進一步利用材料,大尺寸零件內部結構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,節省加工材料。
孔缺結構設計
孔缺結構在鈑金加工中不可缺,在孔缺結構設計時,既要考慮產品的外觀要求,同時也要滿足產品的質量要求,便于加工的進行。應依據產品結構及產品的具體用途進行孔缺設計,要對孔缺位置、尺寸、形狀、數量等作精準定位,為加工工序做好設計規劃;為了更好地保證產品的強度質量,在孔缺結構設計時,要保證孔邊距在兩倍料厚之上;其次,應當依據具體問題具體分析,制定針對性優化加工工藝。如圖3所示,在進行孔缺結構設計時,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。
焊接結構設計
焊接結構設計包括多個方面:首先,在鈑金結構件設計時,應當做好預留空間設計,避免出現空間不足的問題,導致焊接質量出現問題。其次,要做好焊接時間與焊接接縫的設計處理,避免鈑金薄板發生變形,焊點設計應對稱且避免與焊縫距離過大,以保證美觀的同時保證鈑金件的承力達標。
鈑金加工已經與我們現階段的生活密不可分。在現如今多樣化市場的驅使下,我們要對鈑金加工原理和工藝進行深入研究,逐步優化鈑金加工工藝,用最短的時間設計、加工出高質量的鈑金產品,讓鈑金制作行業朝著更好的發展不斷前進。