機床鈑金類零件的結(jié)構(gòu)及工藝性

孫鎦洋 丁妍妍

（許繼電氣股份有限公司，河南許昌 461000）

機床鈑金類零件的結(jié)構(gòu)及工藝性

孫鎦洋 丁妍妍

（許繼電氣股份有限公司，河南許昌 461000）

由于在數(shù)控機床當中，鈑金零件具有一定的特殊性，沒有辦法像其它零件一樣進行批量的加工，沒有特點的模具。所以可以這樣說，一個加工機床鈑金的設(shè)備的基礎(chǔ)好壞以及工藝師對工藝設(shè)計對整個零件的影響是非常大的。本文分析了機床鈑金類零件結(jié)構(gòu)的影響因素，然后詳細闡述了機床鈑金類零件的加工工藝。

機床鈑金 零件 折彎壓力 加工 焊接

1 機床鈑金類零件應用情況及工藝概述

機床鈑金類零件是一種常用結(jié)構(gòu)件，其應用也越來越廣泛。常用的加工形式有彎曲及焊接、剪切、沖壓、激光切割等，具有剛度好、智能化、精密性高及結(jié)構(gòu)變化靈活多樣的特點，是制造機床內(nèi)外防護與復雜形狀結(jié)構(gòu)件的主要方法。

隨著數(shù)控沖床、數(shù)控激光切割機及數(shù)控折彎機這些先進設(shè)備應用的日益增多，鈑金加工工藝也有了大幅度的提升。現(xiàn)代折彎鈑金件加工工藝以精確展開加工、零切削為特點，簡化了鈑金零件的工藝路線，效率高且加工質(zhì)量好。

機床鈑金件的制造主要分為三步：首先，利用數(shù)控剪板機、數(shù)控激光切割機、數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖和數(shù)控折彎機等設(shè)備對板料進行加工；其次，對需要焊接的零件進行人工焊接，使其成形；最后，對其表面進行噴涂。

2 機床鈑金類零件結(jié)構(gòu)的影響因素

2.1 機床外觀對鈑金零件的要求

鈑金類零件結(jié)構(gòu)在設(shè)計上必須滿足機床外觀的要求，構(gòu)成鈑金零件的板材端面和連接零件所用的螺釘并能在外觀上顯露出來，應該進行隱蔽的設(shè)計，可采用內(nèi)折邊的方法將相鄰的鈑金件的邊緣朝著里面進行折邊，再進行包邊處理。如圖1所示，這與能夠起到方式的效果，同時也使鈑金件的強度有所提高。對于某些防護要求較高的鈑金零件來說，可以加壓一個密封條于端面折邊的位置上，這樣不僅可以防水，同時防塵的效果也較好。機床的外觀對于鈑金零件的棱邊也是有要求的，零件各端面的棱邊要圓潤光滑，零件間的接縫要盡可能的做到均勻整齊，棱邊和接縫以沒有重疊為宜。

圖2 密封條的折壓

另外在圓弧的曲面上也不能存在接縫，因此在實際的加工中，工人大多會避開圓弧曲面的位置進行接縫的處理，接縫隱藏在看不到的地方，比如底部或者背面位置。如圖2所示，為了能夠三條棱邊能夠折彎成具有一致性的光滑圓弧，工人在接縫時多采用斜接縫的處理方式。

2.2 設(shè)備的加工能力對鈑金零件基礎(chǔ)構(gòu)造的影響

對于機床鈑金零件在加工的過程當中其規(guī)格只能是在目前機床的生產(chǎn)能力之內(nèi)，比如說：折彎機可以承受的極強壓力和折彎最大的寬度；剪鈑機自身的一個刀口的最大寬度；轉(zhuǎn)塔沖本身的沖模尺寸；切割機切割最大跨度和厚度等等。本文就只是針對折彎加工，做一個簡單的說明。

（1）如何去計算折彎壓力。以Q235型號的鋼材舉例來說明一下，按計算我們用A來表示折彎的壓力大小，單位是千牛；l代表所要加工的板料的折彎寬度是多少，單位是m；要加工的板料厚度則用O來表示，單位是mm；C是代表零件折彎模具中V形開尺寸是多少，單位是mm。可以導出這樣的公式：壓力A=2×650lC。在對板料進行折彎的時候所施加的折彎壓力A不能大于折彎機所能承受的壓力范圍，如果超過了折彎機所能承受的壓力范圍那么對機床的整個壽命會產(chǎn)生一定的影響和破壞作用。

（2）折邊尺寸同V形開口之間的聯(lián)系。還是以Q235型號的鋼板為例，在折彎的工程中，模具中的V形開口通常為所要加工的板料厚度的6到8倍左右，那么我們可以得出所要加工的鈑金零件的折邊尺寸B同模具V形開口是有一定的關(guān)系的。我們還是用C來表示V形開口的尺寸、O來表示要加工的板料厚度；系數(shù)X是由模具的V處的倒角和要加工的板料的厚度兩個因素來決定的，通常我們是將板料的厚度乘以0.5到1作為系數(shù)，所以如果零件的板料厚度或者是下模V形開口尺寸是不一樣的，那么它的折邊尺寸B也是不一樣的，通常狀況下最小的折邊長度如果是在相同的鈑金零件板料厚度情況下，那么就會使用最小允許范圍的折彎V形開口所可以使有的長度；如果在所要加工的機床零件折邊上有孔存在，那么就要避免在進行折彎動作的時候由于拉伸出現(xiàn)孔變形的狀況，在這種狀況想最小的折邊尺寸就可以由孔的尺寸以及其距板料邊沿的加工工藝所允許的一個最小距離數(shù)據(jù)D來做一下計算。其中D值我們可以通過一些專業(yè)的資料來獲得。

（3）零件折彎結(jié)構(gòu)同模具自身的聯(lián)系。機床所加工的模具對鈑金零件折彎時候的各折彎的形狀以及折邊尺寸是有一定的影響和限制的。在鈑金零件進行折彎的時侯零件無法同下模之間進行互相干擾，但在一些狀態(tài)下可以通過存在于下模側(cè)面的一個V形凹槽來使鈑金零件加工的尺寸加大一些，同時對鈑金零件折彎的順序來進行一些調(diào)整，這樣一些具有在結(jié)構(gòu)上有特殊要求的鈑金件以在一些折彎要求上就可以進行滿足了。但是與之前所說的要求是一樣的，鈑金零件在進行折彎工序的時候同上模自己都是互相不能干擾的。

2.3 加工工藝對機床鈑金零件結(jié)構(gòu)的影響

加工工藝對機床鈑金零件結(jié)構(gòu)有這十分重要的影響，在零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計階段就應該對加工工藝給予充分考慮，以使零件具有可加工性。以某一腔型結(jié)構(gòu)的鈑金零件為例，為了避免在進行零件表面處理的時候因帶出槽液而造成槽液間的污染，需要對零件進行溢水孔的設(shè)計。懸掛噴涂零件表面的過程中需要對零件已有孔加以利用，但是對于比較中的鈑金零件來說，使用已有孔并不適合，還需要加設(shè)工藝孔以滿足吊裝的需要。同時還要充分的考慮到零件的重心位置，以免因重心偏移引起零件發(fā)生傾斜發(fā)生磕碰影響加工質(zhì)量。對于某些機床鈑金零件來說，會需要焊接的加工工序，這類零件在設(shè)計的階段就應該充分的考慮到焊接的加工工藝，盡可能的將接縫位置隱蔽起來，并最大限度的減小接縫的長度。為了減小零件焊接引起的變形，對于薄板累鈑金零件的加工，最好選擇點焊或者氣體保護焊這兩種方式進行焊接。

3 機床鈑金類零件的加工工藝

對于鈑金工藝人員、鈑金制造者以及制造企業(yè)來說，鈑金在制造過程中的加工工藝直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，而利用先進的現(xiàn)代化設(shè)備及優(yōu)化工藝可有效地解決零件精度要求高、形狀復雜等問題，更能適應產(chǎn)品規(guī)格多樣化的柔性需求。

3.1 鈑金展開

鈑金展開是加工過程中最重要的一道工序。正確完成鈑金件的設(shè)計工作及準確得到展開圖樣尺寸是加工鈑金件的前提條件。盡可能地求得成形鈑金件的展開尺寸對降低成本、提高生產(chǎn)效率是至關(guān)重要的。

式中：L——鈑金展開長度（mm）；

R——折彎處內(nèi)圓角半徑（mm ），通常與折彎設(shè)備相關(guān)；

t——材料厚度（mm）；

θ——折彎角度（°）；

K——折彎因子，由折彎中線決定的常數(shù)，主要與材料相關(guān)，默認值為0.31831。

由鈑金展平長度計算公式可知，影響鈑金展開長度的4個主要因素中，材料厚度t和折彎角度θ兩個因素由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)決定，在一定的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中可以視為常數(shù)。因此在鈑金工程設(shè)計中，是以K因子和折彎內(nèi)圓角R為鈑金展開計算的主要依據(jù)。

在實際加工過程中，鈑金工藝人員根據(jù)飯金材料的屬性、厚度等特征設(shè)置折彎許可中的參數(shù)，從而得出飯金的展開尺寸，但是這些設(shè)置參數(shù)只是經(jīng)驗值，并不一定與實際情況完全對應。為得到精確而且合理的展開圖，還應結(jié)合SolidWork，Pro/E等三維軟件對鈑金折彎件進行設(shè)計。

3.2 鈑金折彎

式中：P——折彎壓力（kN）；

S——板厚（mm）；

L——板寬（m）；

V——下模開口大小（mm）

折彎方式一般分為3種：一是自由折彎（也叫懸空折彎）；二是壓迫折彎（也稱為模具成形折彎）；三是三點折彎，其特點是工件與下模有三點接觸，當上模壓迫工件時，中間部分跟隨工件一起移動，將工件位置反饋給計算機，保證折彎精度。

鈑金折彎工序在整個生產(chǎn)過程中屬于瓶頸，其本身加工速度相對較慢，所以選擇正確的折彎設(shè)備及折彎方式直接影響整個生產(chǎn)效率。

3.3 鈑金焊接

焊接類型有氫弧焊、點焊、二氧化碳氣體保護焊、焊條電弧焊等。針對機床鈑金件的結(jié)構(gòu)特點應考慮整體焊接方式，機床關(guān)鍵部位如前圍罩、擋水板等需要滿焊防水處理的，必須在焊接后做試漏；內(nèi)側(cè)加強筋選用幾字型筋，盡量采用塞焊連接；為提高生產(chǎn)效率焊接螺母采用點焊方式等。

焊接后的零件應進行表面打磨拋光處理，將焊渣磨掉，在圓弧板面對接處應打磨至圓角一致。檢查焊接后的零件是否牢固，有無變形，并進行有效地修整、修型。

3.4 機床鈑金類零件工藝設(shè)計中應注意的問題

機床鈑金類零件在結(jié)構(gòu)和工藝的設(shè)計中就應該對以下幾點問題加以注意。

（1）為了將零件的剛度或者強度有效提高，可考慮采用將零件的折邊增加或者尺寸加大的方式，或者采用增加筋板的方法，也可以考慮增加槽鋼的方法。但是注意不能采用將鈑金零件加工的板料厚度增加的方法來提高零件強度，這樣雖然也能起到提高零件剛度的效果，但是也容易使零件的重量過度增加。

（2）在進行折彎的零件的設(shè)計的時候，要對現(xiàn)有設(shè)備所具有的折彎加工能力進行了解，清楚現(xiàn)有的設(shè)備加工能力是否能夠滿足板材直接折彎成形的需要。注意不能人為的對零件進行拆分，然后再將各分件進行拼裝接焊。

（3）在進行分件拆分的過程中，對于零件上存在的孔除配作孔以外，應該注意直接在分件上將孔給出，盡量避免由人工進行配作孔，這樣可以在板料加工的過程中，利用數(shù)控沖床或者激光切割機直接對板料進行切割沖壓的加工操作。

（4）在進行機床鈑金零件設(shè)計的時候，可以根據(jù)實際情況的需要對零件的結(jié)構(gòu)適當?shù)倪M行調(diào)整，對于某些零件的加工，因為對零件結(jié)構(gòu)進行了合理的調(diào)整，即使加工時間增加了一些，但是材料利用率卻有了大幅度的提高，整體算下來成本節(jié)約了很多。

4 結(jié)語

綜上，零件的設(shè)計必須充分考慮到零件的可加工性，在以后的生產(chǎn)中盡可能地優(yōu)化工藝流程，縮短產(chǎn)品的設(shè)計與制造周期，適應現(xiàn)代鈑金數(shù)控設(shè)備高效率的加工要求，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的市場競爭能力，以適應鈑金制造業(yè)的快速發(fā)展。

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［2］黃芹.鈑金加工工藝研究［J］.科技創(chuàng)新與應用，2013（05）.

［3］陳躍，宋恒博，李微.鈑金加工機械化自動化研究［J］.科技傳播，2014（05）.

孫鎦洋（1988—），男，漢族，河南禹州人，畢業(yè)于鄭州輕工業(yè)學院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，本科學歷，助理工程師，現(xiàn)在許繼電氣股份有限公司主要負責產(chǎn)品設(shè)計工作。