鈑金精密加工成型工藝孔的設計研究及應用

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鈑金加工，通常是指針對6mm以下金屬薄板的冷加工工藝，包括沖裁、折彎、拉伸、焊接等。工藝孔并不是呈現在產品上的孔，而是一種為滿足實際加工、裝配需求而呈現在相關工藝上的孔。工藝孔在鈑金加工領域包含種類較多，因設置目的不同，可分為安裝孔、排水孔、排氣孔、定位孔、工藝過孔、減重孔等。本文僅針對影響鈑金折彎結構的成型工藝孔。

鈑金加工中因自身延展、彈性等特性造成的尺寸超差情況較多，尤其是鈑金精密加工領域，在折彎、焊接等工序中，均會加重零件的變形，給后續矯形增添羈絆，而適當布置工藝孔，則會在很多場合能有效規避后續變形，減少后續加工工序，提升鈑金件整體加工精度，提高生產效率，特別是精密加工中，尤為重要。

工藝孔對減輕折彎模具的機械磨損同樣大有利益。金屬折彎時，對金屬擠壓產生的過大壓力，超過模具的承受能力時，易造成崩角、折斷模具的現象。工藝孔的設置，可極大緩解金屬折彎時集中應力點的壓力釋放，減緩模具的磨損，提升模具使用壽命。

一、鈑金折彎工藝孔增設條件

1.鈑金單線折彎。鈑金單線折彎時，折角的兩側由于擠料的緣故，會有金屬從折線兩側凸出，造成加工后的零件寬度大于原有尺寸，其凸出的大小與材料的質地、厚度有關。材料偏軟、料厚較大時，擠料產生的凸出越是明顯。為避免此超差現象發生，單線折彎線兩端在加工前可增設工藝孔，預先形成擠壓變形區的材料減損虧盈。工藝孔可采用半圓形，半圓直徑最小為料厚的1.5倍。

2.鈑金局部折彎。鈑金局部折彎，即零件在寬度有突變處的折彎，此處易造成應力集中產生彎裂或畸形，此種設計應盡量避免，無法避免的情況下，則需要在折彎處先開工藝孔或止裂槽，槽寬K≥t。

在展開零件折彎前的沖裁加工中，在折彎突變的根部適當融入工藝孔，能夠在很大程度上減緩甚至阻斷拉伸受力較大的部位的拉伸變形，從而減緩因拉伸力度太大對零件造成的損害。

3.鈑金多線折彎。多線彎曲成形的零件，為保證鈑金原料在折彎工序中準確定位，防止折彎時板料偏移，應預先在繪制鈑金件展開圖時添加工藝定位孔。折彎加工時，均以工藝孔為定位基準，以減少累計誤差，保證產品質量。

對其它一些不規則形狀的鈑金折彎件，或是無法按正常折彎順序加工件，或是無法使用擋尺定位的折彎件，或是需要二次定位的折彎件，折彎位置同樣需設計定位工藝孔。

4.鈑金多線折彎交叉點。當鈑金折彎線交叉于一點，且交叉點延伸線上還有鈑金材料時，就需要增加鈑金折彎工藝孔避免折彎拉料。

增設工藝孔的折彎件，方便折彎角處的后續處理，基本上不用填焊料即可進行后續的焊接。

5.靠近折彎線的孔。在較多鈑金精密加工時，面板上密布很多安裝孔，而且有的安裝孔已經布局到了板材折彎拉伸變形區內，折彎時板材的拉伸變形就會影響到孔，使得孔同樣產生拉伸變形，進而影響零件的外形尺寸和孔的大小，不能滿足設計和使用需求。在設計已經不能夠更改的前提下，我們就需要從工藝方面來解決。解決方法有兩種:普遍做法是先在所需位置上沖成小孔或者點孔位，折彎后再擴鉆孔，保證位置及形狀精度。另一種更加便捷的途徑就是在安裝孔和折彎線之間設置長條形的工藝截斷孔，將折彎造成的受力截斷，防止材料拉伸變形擴展至安裝孔。

二、工藝孔設計形狀及大小

工藝孔在形式上展現為圓形、方形、長方形、長圓槽口及其它形狀，同時對其的尺寸需求也隨著實際加工產品的具體需求而適當調整。在圖紙設計及實際加工過程中呈現的特性比較靈活，在機械設計及加工過程中呈現的作用顯著。

鈑金下料有兩種方法，數控沖下料和激光切割下料。數控下料，折彎工藝孔一般都開圓孔，沖裁時去料較少，成型后比較美觀。而方孔或長條孔受模具限制，不好實現。激光切割下料不受模具外形及受力極限等條件限制，可實現任意形狀及槽口寬度的隨心設計，實現鈑金精密加工最大程度的完美配合。

鈑金工藝孔大小要看工藝孔的位置而定，一般工藝孔開在兩條棱邊交叉點上時，圓形工藝孔直徑為2倍的鈑金厚度，最小不能小于1.5倍的板厚。

采用長方形、長圓槽口工藝形式時，寬度最小設置為1mm，既不影響美觀，又不影響鈑金折彎變形釋放。當板材厚度大于3mm時，參考如下參數:

槽寬k≥t；槽深L≥t+R+k/2 式中t為板厚，R為折彎內角半徑。

三、結論

目前，我國已經成為制造業大國，而鈑金的加工規模也獲得了前所未有的發展，鈑金工藝人員掌握工藝孔的使用技巧，在一定程度上減輕了工作壓力，促使加工產品的質量精度得到了保證。鈑金行業的未來發展正朝著數字化、智能化方向發展，鈑金工藝者作為鈑金零件設計和加工的中間環節，也要不斷發展，不斷提高，使其能夠跟隨時代的發展潮流，共同促進鈑金行業的發展。