機床鈑金零件基礎構造與其工藝

摘要：機床鈑金零件在制造和加工過程中具有一定的特殊性，加工出來的鈑金零件與機床的外觀、加工設備和加工工藝要求有直接關系，本文結合機床鈑金零件的設計特點對加工機床外觀進行研究分析，探析在設計機床鈑金零件時要注意哪些問題，針對這些問題提出建議，從而完善機床鈑金零件基礎構造與工藝。

關鍵詞：機床鈑金；零件；基礎構造；工藝

前言

機床鈑金零件制造主要分為三個步驟：第一步是對飯料進行控剪、切割、折彎；第二步是對切割好的零件焊接成型；第三步是對焊接好的零件進行噴涂。在整個機床鈑金零件的加工與制造過程中，由于沒有固定的模具，在生產過程中無法實現大量的生產，一般都是少量的生產加工[1]。本文通過研究機床鈑金零件機構與工藝，為機床鈑金零件的加工提出參考建議。

1.機床的外觀對鈑金零件設計要求

科學技術的發展進步，對機床鈑金零件加工工藝的進步產生極大影響。為了滿足機床外觀的要求，在設計機床鈑金零件時應該采用隱蔽的設計方法，可采用內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。這樣能夠提高鈑金零件的強度，提升鈑金零件防塵防水的效果[2]。例如：鈑金上下殼的防水設計、氣象預警發布機的防水外殼設計等，都采用了隱蔽的設計方法。在傳統的設計方法上，通過使用計算機完成對鈑金零件的計算，這就是最常見的CAD法，這種方法運作高效、操作可靠，是值得推廣的方法。機床的外觀要求鈑金零件棱邊要光滑，接縫要求整齊均勻，并且鈑金零件的棱邊和接縫不能出現重疊的現象。圓弧面在焊接時也不能出現接縫，在處理時要采用斜接縫的方法。

以CAD和CAM進行輔助設計能夠提高設計過程的智能化和數字化，從而加快設計的進程，同時還能夠為鈑金類零件的更新提供更加科學嚴謹的設計方案[3]。基于現階段鈑金類零件的設計特點可將其分為2D造型和3D造型，兩種方法比較起來，2D造型僅需要三種設計方法即可實現，其中包括面素拼正法、編碼法和尺寸輸入法；而3D造型則相對復雜，其中以體素拼正法為主要設計方法。由于在設計中采用不同的CAD和CAM設計系統，其功能體現和實現方式間均存在一定的差異性，同時在參數設定過程中也可以根據目標函數的算法進行調節，另外還能夠對參數的變化范圍進行限制，比如說，在采用目標函數優化法進行排樣時，通過對X軸參數移動的范圍和Y軸參數移動的范圍進行限定，之后在對模塊類型進行選擇即可通過算法得出函數的關系式，進而對鈑金零件的規格進行設定。

在參數設計過程中，設計中所采用的三種算法分別為計算法、查表法和公式計算法，其中第一種和第三種算法是通過自行設計而得出零件的規格和三維模型，而查表法則是將工具書中給定的參數直接按照要求輸入軟件生成零件的模型，可通過調節參數值改變零件的規格。

綜上分析能夠看出，在鈑金零件的設計過程中，簡單的設計方法通常也能夠實現零件的設計，但是零件的規格則很難控制，若設計人員經驗相對不足則很有可能導致零件規格不合乎實際要求，造成設計失敗。故在設計過程中一定要多借鑒前人的設計經驗，以實現快速優質的鈑金零件設計。

2.機床的加工能力對鈑金類零件構造的影響

機床鈑金零件在設計時，零件的構造一定要在機床設備的加工能力范圍之內，如模具的最大抗壓力、折彎的最大值等，因為如果鈑金零件的構造超出了機床設備的承受范圍，就會損壞機床和模具[5]。一般情況下，制作鈑金零件的材料厚度相同時，折邊的最小長度一般要保持在折彎開口允許的最小范圍內。如果加工的鈑金零件在折邊上有孔，在折彎時出現孔拉伸變形的問題，那就要注意了在

調整尺寸時把握好大小，這對鈑金零件的制造有著重要的影響。因此，在對鈑金零件彎折過程中不能對下模有任何影響，可以利用下模的V形槽，實現了鈑金零件加工范圍的擴大，滿足了對一些特殊鈑金零件加工的需要。

2.1如何計算折彎時的壓力

我們以C620型號的鈑金零件為例，按照折彎壓力計算方法，我們用A代表折彎過程中承受壓力的大小，L表示需要進行折彎的板料的寬度，用C表示鈑金零件折彎過程中V形模具開口的尺寸，得出的折彎壓力公式是A=2*650LC。在對板料進行折彎處理時，施加的壓力不能大于折彎設備所能承受的壓力，如果在折彎過程中超出了設備所都能承受的壓力范圍，那會對機床減少機床的使用壽命，嚴重的還會直接破壞機床，影響生產的進行[6]。

2.2 V形開口于折邊尺寸的關系

我們還是以C620型號的鈑金零件為例，在對板料進行折彎處理時，模具的V形開口一般情況要比需要加工的板料厚7倍左右，以此我們可以得出模具V形開口與鈑金零件的折邊尺度B的關系，我們用C表示V形開口的尺寸，如果鈑金零件板料的厚度不一樣，它的折邊尺寸也會不一樣，通常情況如果鈑金零件的板料厚度相同，那么就會選擇使用最小允許范圍的折彎V形開口能夠使用的長度[7]。

通過對C620型號鈑金零件的分析能夠看出，在制造過程中，機床的加工能力直接決定了其對設計元素的表現力，若機床的加工能力不能夠滿足設計的需求則會導致設計雖然成功但制造失敗，進而造成產品生產失敗。這就需要在設計的過程中充分考慮到機床的加工能力，避免設計與制造的對接出現問題。

3.加工工藝對機床鈑金零件結構的影響

加工工藝對機床鈑金零件基礎構造有非常重要的影響，在零件基礎構造的設計階段就應該對加工工藝考慮充分認真研究，使零件達到能夠加工的效果[8]。例如，在加工某一腔型結構的鈑金零件時，在處理零件表面時為了避免槽液造成的污染，在對零件的溢水孔設計時就要認真研究。懸掛噴涂零件表面的過程中需要對零件已有孔加以利用，但是對于比較重的鈑金零件來說，使用已有孔并不適合，還需要加設工藝孔以滿足吊裝的需要。同時還要充分考慮到零件的重心位置，以免因重心偏移引起零件傾斜、磕碰影響加工質量。為了減小零件焊接引起的變形，對于薄板類鈑金零件的加工，最好選擇點焊或者氣體保護焊這兩種方式進行焊接。

而對于零件制造過程中切削工藝來說，我國目前的實際制造過程中，最常用的一種方法仍是直接用切削，但是現代工藝制造中，對于產品的表面粗糙程度以及產品整體的精確度有著極高的要求，因此在實際操作中就必須要排除機器、工件以及外界種種因素的影響[9]。比如說要想提高機床的加工精度，就必須要保證機床在剛度上符合要求，同時不會受到溫度的影響而產生變形現象，還要具備良好的抗震性。想要滿足這些要求，要從兩方面著手：一是在具體切削中要提高機床主軸的轉速，能夠達到每分鐘幾萬轉；二是要采用更加先進的技術，比如空氣靜壓軸承技術、精密控制技術等來達到要求[10]。

通過以上理論的分析能夠看出，在鈑金零件的制作過程中，若加工工藝不能夠達到實際生產的需求，則會造成零件設計過程中的所有高水準設計很難實現，進而導致在實際生產中不能夠符合設計的初衷，造成鈑金零件的制造失敗。

4.機床鈑金類零件設計中應注意的問題

機床鈑金零件在基礎構造和工藝的設計中要注意以下問題：

4.1提高鈑金零件的強度

可以把鈑金零件的折邊尺寸加大或者增加鈑金零件的尺寸，也可以采用增加槽鋼或增加筋板的加工方法，達到鈑金零件強度和硬度的提高[11]。但是，在這個過程中要注意不能為了提高鈑金零件的強度，把鈑金零件的材料厚度增高，雖然這樣能夠提高鈑金零件的強度，但是會使鈑金零件的重量增加。這就需要在未來的鈑金零件設計過程中進行新材料的開發，通過開發新型材料提高鈑金零件的強度，避免為提高零件強度而增加其厚度的情況出現，從而提高零件的適用性。

4.2控制切割和研磨

在對鈑金零件進行拆解時，應該注意要在材料上直接將孔給出，避免人工進行材料的配孔，這樣就避免在數控沖床或者切割過程中，出現不能對板料直接進行切割的情況[12]。同時在超精密研磨技術中，要使加工物體的表面粗糙度能夠達到1～2um，并進行原子級的研磨拋光硅片。傳統方法中的磨削、研磨和拋光等工藝已經無法滿足時代的要求。在切割的過程中則需要采用現代的制造工藝，以提高產品的整體精確度，在這一過程中首先應該提高機床的加工精度，通過計算機輔助制造系統進行精度調節，同時以先進的精度修正技術將誤差控制在極小的范圍之內，盡最大可能提高鈑金零件的制造精度，以提高零件的整體質量。

4.3了解折彎加工能力

在進行折彎的零件的設計的時候，要對現有設備所具有的折彎加工能力進行了解，清楚現有的設備加工能力是否能夠滿足板材直接折彎成形的需要[13]。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。了解折彎加工能力，對提高鈑金零件的韌性和韌性的應用有直接關系，在零件設計過程中，材料的選擇對零件最終的折彎加工有著極其重要的意義，同時對現有的設備加工能力要有一個充分的了解，使其能夠滿足設計中對零件折彎成形的需求。換言之則是需要在設計的過程中充分考慮設備的加工能力，避免因設計要求較高而導致生產失敗。

4.4以制造能力調整設計方案

在進行機床鈑金零件設計的時候，可以根據實際情況的需要對零件的結構適當的進行調整，對于某些零件的加工，因為對零件結構進行了合理的調整，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，整體算下來成本節約了很多[14]。單純追求設計的先進性而不考慮制造能力，會造成設計出來的圖紙在實際制造過程中無法應用的情況，這就是設計人員對制造能力了解的不夠充分。故在零件的設計過程中應充分考慮實際制造能力，以制造能力為基礎，對設計方案進行修改，從而使設計出來的圖紙能夠滿足實際的需求，同時制造機床也能夠滿足零件的生產需求，從而保證零件制造過程的順利進行。

5.結論

綜上所述，機床鈑金零件的基礎構造及其工藝受機床外觀、設備加工能力以及加工工藝等多方面的影響。鈑金零件在設計的階段就要對其結構的影響因素加以充分的考慮，使得零件設計具有可加工性。工藝師們在實際的工作中要善于總結問題，積極分析，找到解決方案，不斷的對鈑金零件的加工進行優化，使得機床鈑金零件的結構和工藝不斷完善，創造更高的價值。本文針對機床鈑金類零件的結構特點，對其零件的加工設計以及生產工藝進行了分析，總結出了設計中應注意的問題，對機床鈑金類零件的設計生產有著一定的理論支持。幫助進一步完善機床鈑金類零件的設計生產工藝。

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作者簡介：周海鑫（1979-），工程師，現從事電力行業機械結構設計及制造工藝方面的研究工作。