基于鈑金工藝優化的鈑金件結構設計探討

邵燕 李超

1.東軟集團股份有限公司 遼寧沈陽 110000；2.沈陽斯麥爾科技有限公司 遼寧沈陽 110000

在鈑金件的結構設計中，鈑金技術起著重要的作用。它可以對鈑金產品制定相應的設計方案，有效地優化鈑金件的結構，提高成品的工藝水平，從質量性能和市場表現上滿足市場需求。隨著現代技術的發展，對板金件結構的要求越來越高。為了實現以鈑金工藝優化為目標的鈑金件結構設計優化，必須對設計中的每一個細節進行處理。

1 鈑金件的概述

鈑金件指的是薄板通過手工或借助模具沖壓得到需要的形狀單件，再通過焊接和機械加工等形成復雜成品零件。由于其特殊的幾何形狀和厚度小、體積小、重量輕、易切削等特點，可用于制造生產效率高、生產成本低的大型復雜零件，并廣泛應用于各個領域。鈑金件的加工在性能和結構形式上可以滿足各種機械生產的需要，從而完成最終產品。進入21世紀，隨著制造工藝要求的不斷提高，為了優化鈑金件，有必要將優化設計問題集中于解決，并將其應用于鈑金件的結構設計中。

2 鈑金工藝特點概述

鈑金工藝可分為許多種類型，一般包括沖壓工藝、焊接工藝和彎曲工藝。根據鈑金件的不同，切割、連接、成形等加工工藝對應相應的鈑金工藝類型。與傳統的加工工藝相比，鈑金加工不使用刀具加工零件，而是根據不同的工藝類型和特點選擇相應的加工方法。例如，沖壓工藝和彎曲工藝采用沖壓模和彎曲模進行加工，焊接工藝采用焊接設備作為加工工具。不同的加工方法和工具決定了加工過程的巨大差異。在板料加工過程中，應明確設備和模具的影響，加強板料零件的結構設計，提高整體加工工藝水平[1]。

3 鈑金件結構設計誤區與優化策略

在鈑金零件的結構設計中，根據鈑金工藝的特點，應注意設計中的有關事項和問題，特別是加工的成本和耗時效率。根據加工件的批量要求，優化鈑金件的結構。然而，在實際問題中，許多鈑金結構設計人員專業性不強，缺乏實踐知識。在傳統加工結構設計的影響下，很容易產生設計誤差。只有認清錯誤，優化結構，才能保證鈑金結構達到工藝標準。

3.1 強度設計

在強度設計中，設計師往往受到傳統觀念的影響和束縛。為了提高鈑金件的設計強度，他們通常在鈑金材料上下功夫，通過增加厚度來保證強度，這并不能從根本上保證強度提高目標的實現。在最新技術要求下，從沖壓和彎曲工藝入手，在保證原材料基本厚度的同時，全面改進加工工藝，確保焊接過程中的工藝標準。通過沖壓凸包和滾筋，使結構件的受力狀態清晰，并在應力集中點的基礎上進行加固，保證了其強度的全面提高。同時，還可以采用彎曲和壓扁的方法，實現鈑金件厚度和強度的同步增長。

3.2 折彎邊設計

鈑金折彎邊設計當中，應依據折彎邊的工藝要求和特點進行對應的工藝設計優化。明確折彎邊最短邊限制的存在，進而在折彎模具的開口和折彎度設計上進行標準確定，明確具體的數值。同時，根據工廠現有彎曲模規格，進行相應的設計優化，確保模具所用原材料的對接設計，提高原利用率。此外，還應注意彎曲邊與彎曲邊的距離限制，避免它們之間的距離過近，防止彎曲邊與彎曲模之間的沖突[2]。

3.3 方孔內直角設計

在加工零件的設計中，結合加工中所使用的刀具的特點，大多是圓柱的削銑刀，經過設計加工后會產生加工圓角。相應地，沖壓加工的鈑金件則采用方孔成型模，而產生直角加工方孔。為了優化鈑金件的結構設計，應采用長圓孔沖頭作為沖頭，以保證加工后的長圓孔形狀。在具體設計中，還應明確工廠生產中所用模具的尺寸和樣式，以便在現有的工藝設計中做出相應的選擇，相互配合使用，保證在工期和成本上的有效保證。

3.4 優化設計

在焊接過程中，鈑金件的加工方法在焊接和磨削過程中耗時較長，很難保證零件外觀的質量水平。因此，在保證設計強度的前提下，應優化現有的焊接工藝，實現零件表面質量和美觀度的同步提高。在優化方法上，采用薄板折彎工藝和板金彎曲工藝相結合，將生產出來的零件組合成整個板金零件，使其能夠滿足產品質量要求，減少加工量，降低加工成本，提高板金零件的美觀度，優化效果對整個零件的設計和加工具有重要意義。

4 鈑金件結構設計準則及注意問題

鈑金構件一般用于設備的外殼，因此鈑金件材料的選擇非常重要。正確的選擇不僅有利于加工，而且可以在保證強度的前提下降低成本。為保證板材的使用，同一零件結構的最大厚度不得超過三種規格。同時，應避免零件尺寸與原材料尺寸相同。一般來說，市場板塊是不方的。即使兩種形狀的尺寸非常相似，也應避免直接使用，以免影響實際使用[3]。

對于孔的設計，除了滿足產品要求外，還應滿足加工方便、不影響加工的特點，且外觀應美觀。另外，盡量避免沖方孔到彎曲的根部，因為彎曲后，板材的拉伸會使孔變形。螺紋孔加工可以通過直接攻絲、翻邊攻絲等不同的方法來實現。應注意的是，為了防止翻邊孔與板的距離過小，造成板的塑性變形，影響加工效果，設計應以最小值為基礎。對于彎曲件上的孔邊距離，為防止孔的彎曲變形，孔的位置應設置在變形區外。同時，在設計彎曲死角時，應掌握死角長度與材料厚度的關系，通常而言，死邊最小長度L〉3.5t+R，其中，板材厚度為t，最小內折彎半徑為R，對于板材厚度在2.5mm以上的鈑金件其寬度設計為1-1.5t的范圍。

5 結語

在鈑金件的結構設計中，只有不斷改進鈑金工藝，結合鈑金件的具體設計和生產要求及實際情況，才能實現鈑金件結構水平的優化，能否從效率和美觀兩方面全面提高鈑金結構件的工藝水平。從我國板金加工技術的現狀來看，加工工藝仍然是多種多樣，這就要求在追求工藝升級的同時，要做好傳統加工技術與現代技術的對接，運用現代鈑金技術，實現鈑金結構設計的優化升級。大大提高鈑金件的強度和美觀性，降低生產成本，提高生產效率。