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不锈钢薄板钣金精密加工工艺分析

发布于2019-08-12 15:34    文章来源:未知

       锈钢薄板具有表面美观、耐腐蚀、耐高温、强度高、易成形、优良的焊接性能,被钣金行业广泛采用。同时成品具有无需表面涂覆,环保、清洁、维护成本低廉等特征,又成高端钣金行业的首选。

 

        关于不锈钢薄板加工工艺,一般钣金制作厂与传统的薄钢板加工没有太大的区别。基本工序是钣金下料→折弯成形→焊接→表面处理→装配至成品。但由于不锈钢材料成本高,所以客户接受不锈钢产品的理念要求要比普通材料高出许多。我公司是专业加工生产咖啡机的厂家。由于公司产品涉及到食品行业,所以对产品用材要求较高,不锈钢材料因其低碳、环保的特性,自然成为咖啡机的主材。

不锈钢材料钣金件的设计

(1)考虑到不锈钢板与普通钢板性能不尽相同。如焊接性能,普通钢板焊接方式采用气保焊、电焊或氩弧焊等可以,相对比较普遍。而不锈钢板则不同,一般采用特种焊接氩弧焊,焊接间隙不能过大,否则变形大,外观不美观。所以普通传统钣金设计不能满足要求,不锈钢板焊接要求相对精细。

 

(2)不锈钢钣金设计不是简单的拼接或拼凑。要考虑到产品的美观、精密,还要符合钣金加工规范,所以每一家企业都会有相对的、独到的设计规范。

 

(3)不锈钢产品材料成本压力比较大,设计要考虑不能再增加制作成本,应多考虑制作效率,来抵消成本带来的压力。不锈钢薄板零部件尽可能考虑不焊接、少焊接以及不打磨工艺。

 

图1是我公司设计的咖啡机(台式)的箱体及门板初始结构图。其优化后的设计的方案如图2所示。

 

图1 咖啡机箱体及门板结构图

 

图2 优化后的箱体及门板结构图

 

对比两种设计方案,不难看出,优化后的产品效果主要表现在:

 

(1)正常的结构设计虽然简单,但外观美感程度很差。

 

(2)普通的结构设计需要采用焊接手段,优化后的设计箱体采用与底板铆接手段,角拼缝无需焊接。而门板也只采用少焊接工艺就达到要求。

 

(3)优化后的设计关键体现在缝隙的合理选择上,更能体现产品的精密程度。关于间隙的选择,应根据不同的材料厚度、折弯刀板R值来确定,这里没有什么公式或定律可参考。通过反复试制,凭着严谨的工作态度,再加上知识的积累与沉淀不难得到。

不锈钢材料钣金件的工艺展开

通常我们用钣金SolidWorks画图,也用SolidWorks展开,展开的零件存在诸多的工艺孔,决定了钣金后道工序不得不设焊接工序,使得产品档次看上去不太高端。我公司引进跟激光切割Production Designer与数控折弯相配套的软件,使得展开相对精密。折弯刀板R值每个公司不一样,公司长期加工不锈钢材料,材质相对较硬,考虑刀板寿命,故选用R=0.6mm模具。钣金三维图导入AP100软件展开,展开后在展开的界面上做精细修复,确保零件边边角角在折弯工序后达到理想效果。图3所示为SolidWorks展开,图4所示为Production Designer三维图展开。

图3 SolidWorks展开

图4 Production Designer三维图展开

不锈钢材料钣金件的折弯

折弯工序是钣金加工的关键工序,一般企业是由经验丰富操作工来实现此工序。我公司应用阿玛达折弯软件(Vpss3i-Bend),自动生成折弯程序,操作工根据程序所指定的顺序操作即可完成,折弯快捷、高效。在这里,笔者提个建议,国内做设备的优秀企业很多,但基本上没有开发配套的机床应用软件,开发出能够提高效率、降低操作工人技能的配套软件是机床厂家发展的一个方向。

 

在箱体展开图中,我们修复了两处,一是取消了展开工艺孔,二是修复了拼角外形尺寸,折弯后两种效果存在明显的落差。箱体展开图修复部位如图5所示。

图5 箱体展开图修复部位

 

门板展开图中,同样我们修复了两处。一是A边折弯,由于门板相对较大,折弯边较小,折弯时经常发生人工动作与机器动作不协调,折弯后呈现凹痕现象,故我们采用修长折弯边、折弯后再去除的方法解决此问题;二是修复所有的拼角外形,达到折弯后零件从正面看不到工艺缺口,从而达到精致的外形效果。门板展开图修复部位如图6所示。

 

图6 门板展开图修复部位

 

从上述设计理念中我们不难发现,折弯后的壳体与底板不焊接。采用带胶拉铆的方式来完成框架整体结构,不但效率高,同时也不破坏不锈钢板材表面。而门板我们选择局部点焊的方式固定,最终实现咖啡机关键部件的钣金精密制造。图7所示为咖啡机成品钣金件。

 

图7 咖啡机成品钣金件

结束语

钣金工艺具有生产效率高、通用性强等特点,已渗入诸多行业。实现钣金的精密、高效加工是我们不断的追求,它会给企业带来高利润、高发展,我们只要不断的学习、交流与追求,实现钣金精密加工指日可待。

——节选自《钣金与制作》2018年第12期