優(yōu)化鈑金件結(jié)構(gòu)的多種方法

■ 苗彥民，劉江軍，羅玉華

1. 概述

煙草設(shè)備上的鈑金件比較復(fù)雜，需要進(jìn)行焊接，不可避免地存在焊接變形。為了提高鈑金件的焊接質(zhì)量和精度，特別是不銹鋼罩殼的質(zhì)量，首先要優(yōu)化鈑金件的結(jié)構(gòu)，其次是提高加工人員的技術(shù)。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)不合理，均會給加工人員帶來很多的工作量，如難于組裝、焊接變形、加工人員修整時(shí)間成倍增加等現(xiàn)象。因此，在無數(shù)次的實(shí)踐中，我們總結(jié)了多種方法，按照“精度不減、強(qiáng)度不降、減少變形”原則，優(yōu)化鈑金件的結(jié)構(gòu)。下面，是我們在優(yōu)化鈑金件的結(jié)構(gòu)方面探索出了多種方法。

2. 鈑金件結(jié)構(gòu)優(yōu)化工藝

（1）借用中間襯板，減少焊接變形。例如：Y11FBF4010301捕絲器罩，如圖1所示。

結(jié)構(gòu)：捕絲器罩是采用壁厚1.5mm的不銹鋼罩殼類零件，該零件上面焊接子件有10多種，包括焊接螺柱、氣缸座、密封條等。由于焊接子件過多，焊接成形后外表面嚴(yán)重變形，不能修復(fù)。

優(yōu)化方法：在保證子件和焊接螺柱堅(jiān)固情況下，盡可能減少外表面的焊接位置，同時(shí)合并子件能折的盡可能不焊。

具體方法如下：

圖1 捕絲器罩

第一，在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上優(yōu)化內(nèi)部子件結(jié)構(gòu)，減少子零件數(shù)量，通過“能折不焊”減少焊接變形，本零件共縮減6種子件。如圖2所示。

第二，制作一個(gè)壁厚為1mm的中間襯板，把螺柱和氣缸支座以及其他零件都焊接在中間襯板上；同時(shí)把捕絲器端部密封條都用折彎的方式連接在一起，如圖3所示。

第三，如圖4所示，把加工合格的中間襯板組件和外罩殼焊接在一起。焊接時(shí)，焊縫盡可能和外罩焊縫在一起，減少焊接區(qū)，同時(shí)在折彎硬化區(qū)，增加無痕碰焊點(diǎn)，防止內(nèi)外零件出現(xiàn)內(nèi)空缺陷，同時(shí)把件3零件如圖壓住中間襯板組件，增加端部的焊接強(qiáng)度，保證中間襯板組件和外罩殼焊接牢固，減少焊接變形。

圖2 優(yōu)化內(nèi)部子件結(jié)構(gòu)

圖3 中間襯板

圖4 組焊示意

（2）將焊接結(jié)構(gòu)更改為折彎結(jié)構(gòu)，并利用折死邊方式，增加工件強(qiáng)度。例如：Y11FAF5111200 消音板，如圖5所示。

結(jié)構(gòu)：該零件原結(jié)構(gòu)如圖有近10種子零件折彎后組焊而成，焊縫多達(dá)幾十處。由于板材厚度只有1mm，焊接后工件呈扭曲狀變形，幾乎不能修整合格。

優(yōu)化方法：改變工件的折彎結(jié)構(gòu)，把焊接縫改為折彎縫，減少焊接變形。同時(shí)增加打死邊結(jié)構(gòu)，增加強(qiáng)度。

（3）對于折彎干涉的鈑金件，在難于折彎的地方切割出斷點(diǎn)，方便折彎，然后補(bǔ)焊相應(yīng)斷點(diǎn)。例如：Y4FAF51500200 左吸風(fēng)盒，如圖6所示。

圖5 消音板

圖6 左吸風(fēng)盒

結(jié)構(gòu)：局部U形結(jié)構(gòu)，由于折彎干涉，不能如原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)折彎成形，只能焊接成形，焊接后變形嚴(yán)重。

優(yōu)化方法：采用間斷線法。如圖6所示，在激光切割機(jī)上對折彎線處切割出斷點(diǎn)，待在折彎機(jī)上折好后，再人為折彎。由于折彎線處，增加了間斷切割線，所以用手一折就能制作成形。然后在邊縫處點(diǎn)焊成形，就滿足了強(qiáng)度要求，同時(shí)也達(dá)到了圖樣設(shè)計(jì)的裝配需求。

（4）在外觀零件中，使用統(tǒng)一焊接方式，提高外觀質(zhì)量。例如：Y11FBF5048211刀頭罩，如圖7所示。

結(jié)構(gòu)：圖樣要求在同一條邊上既有折彎縫，又有搭接焊縫，修整后的罩殼，外部R圓弧不協(xié)調(diào)，直接影響零件的外觀質(zhì)量。

優(yōu)化方法：使用統(tǒng)一的平齊焊縫，將兩側(cè)板焊接（見圖8）在罩殼上，保證拉絲方向一致，同時(shí)保證外部R圓弧的一致性，如圖8所示。

圖7 刀頭罩

（5）在門板類鈑金件上焊接軸套類零件，優(yōu)先使用臺階套，然后進(jìn)行折彎，增加焊接軸套類零件的精度，減少因焊接此類零件的變形。例如：門板，如圖9所示。

結(jié)構(gòu)：在該工件上，由4種機(jī)加套類零件焊接在1.5mm厚的不銹鋼罩板上，由于焊接不均勻，熱變形系數(shù)也不同，所以變形無規(guī)律。

圖8 焊接位置

圖9 門板

優(yōu)化方法：采用臺階套的結(jié)構(gòu)，使用臺階面限制套的平面方向自由度，然后在背面用小電流焊接就能把套即準(zhǔn)確又牢固的焊接到位，等到焊接好套后，再折彎四周，通過折邊來修復(fù)焊接引起的微量變形，效果很好（見圖10）。

（6）充分使用塞焊，提高零件強(qiáng)度和焊接外觀質(zhì)量。例如：框架，如圖11所示。

結(jié)構(gòu)：這類零件是內(nèi)置框架結(jié)構(gòu)，兩面用1.5mm厚的板材和框架焊接一起；第一面可以很容易和框架焊接，但第二面就無法完成焊接，只能在周邊和框架焊接在一起。由于無有效支撐，面板底部出現(xiàn)波浪狀變形，油漆后更加明顯，返修率很高，所以返修勞動(dòng)強(qiáng)度很大，如圖12所示。

優(yōu)化方法：在外罩大平面對應(yīng)于內(nèi)框架處預(yù)制塞焊孔，然后塞焊，這樣外罩殼就和內(nèi)框架緊密連接在一起，塞焊位置如圖13所示。通過局部塞焊增加強(qiáng)度，減少成形工件的缺陷。

圖10 焊接臺階套

圖11 門框

（7）利用插接結(jié)構(gòu)，提高焊接定位精度。例如： 翅片，如圖14所示。

結(jié)構(gòu)：該零件是煙草設(shè)備上的一個(gè)翅片，工作時(shí)翅片和基準(zhǔn)板連接處要承受很強(qiáng)的扭力矩，在目前市場反應(yīng)有焊接斷裂的紀(jì)錄。

優(yōu)化方法：為了提高焊接強(qiáng)度，又要控制其變形最小，保證外觀要求，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能對產(chǎn)品零件焊接區(qū)做合理的改進(jìn)。如圖15所示，首先設(shè)計(jì)出件1和件2插接尺寸，其次將件1插入件2中，然后在背部焊接，正面加焊點(diǎn)，不僅保證了零件的強(qiáng)度要求，而且外觀又非常美觀。

3. 結(jié)語

以上是我們在制作鈑金件時(shí)總結(jié)的一些技巧，大家不妨在實(shí)踐中試用一下，希望起到拋磚引玉的效果。

圖12 門框變形區(qū)域

圖13 門框塞焊位置

圖14 翅片

圖15 翅片組焊