鈑金類零件設計與加工工藝性研究

楊錦源

（珠海格力電器股份有限公司 519070）

鈑金類零件設計與加工工藝性研究

楊錦源

（珠海格力電器股份有限公司 519070）

隨著制造業的發展和材料科學的進步，人類不斷對工業產品進行極致追求，鈑金零件因為其獨特的金屬特性及超薄的厚度，不斷受到青睞，鈑金工藝看似簡單，但加工合格率并不高。因此，作者總結了鈑金零件的設計準則，并研究了鈑金零件的加工工藝性。

鈑金結構設計；工藝性

1 引言

經濟的發展，科技的進步，直接帶動新技術的不斷創新變革，也推動了鈑金類零件的加工技術不斷升級變革，鈑金零件在金屬零件中的比例顯著提升。鈑金零件不僅在手機、筆記本電腦、主機箱等電子產品中應用廣泛，還在制冷設備、汽車和航空航天等工業中占據一席之地。因此，本文針對鈑金零件進行分析研究。

2 鈑金類零件特點

鈑金類零件目前最常用的定義是，將一些金屬薄板（小于等于6mm）進行手工或模具沖壓，使其產生塑性變形，形成所希望的形狀和尺寸，并可進一步通過焊接或少量的機械加工形成更復雜的零件。

鈑金零件具有同一零件相同厚度的特點，可塑性強，便于加工出較復雜的結構，加工效率極高，表面粗糙度較高，經過適當熱處理和表面處理后，其強度、剛度、韌性、防銹、耐腐蝕能力較好，適用于不受較大載荷的場所。其缺點是，適應性差，一套模具、一套加工工藝方法只適用于一種零件，單件加工成本高昂，不適用于試制階段的產品。

3 鈑金類零件設計準則

3.1 材料選型

目前鈑金常用的材料有三種，冷軋板（SPCC）、熱軋板（SHCC）、鍍鋅板（SECC、SGCC）。冷軋板在常溫下軋制，不易產生氧化皮，并且具有良好的表面質量，表面光潔度較好，適用于汽車、冰箱、洗衣機等工業產品中。熱軋板軋制時金屬塑性較好，消耗能量低，因此熱軋板成本較低，廣泛應用于結構簡單的平板零件中。鍍鋅板因其表面具有一層鍍鋅層，因此，鍍鋅板具有較好的防銹、耐腐蝕功能，可以用于噴涂件。

鈑金零件還用到了黃銅、紫銅、鈹銅、鋁板（6061、6063等）、不銹鋼等材料，可依據使用工況、機械性能要求，選擇合適的材料。如按零件結構和受力情況選取材料的厚度，零件受力大小決定零件材料的厚度；按零件的結構和加工中的變形情況選取不同牌號的材料及屈服極限強度、用途，也可按零件表面處理方式來選取材料的種類：零件表面需要噴塑處理的選用熱鍍鋅板涂油板，如空調室外機底盤和外罩等；不需噴塑處理的選用熱鍍鋅板鈍化板，如空調內部結構零件。

3.2 結構設計

鈑金零件最常用的加工方式是與其它機加工零件一樣有其設計準則。以下是作者基于鈑金零件加工生產總結的相應準則。

3.2.1 簡單形狀準則

鈑金零件在沖壓和切割加工過程中，零件結構設計越簡單，切割時路徑越簡單，機床使用效率越高，零件加工精度越好。通常情況下，直線比圓容易加工，圓比橢圓容易加工，小批量加工時盡量采用規則圖形。

3.2.2 節省原料準則

鈑金零件成形過程中，采用去除材料的加工方式，合理進行零件結構設計，切割布局，提高加工效率；對不受較大載荷的零件，設計減重孔，不僅可以減輕零件重量，還可以節省材料。

3.2.3 足夠強度準則

零件應滿足性能需要的強度，一般需經過計算或仿真分析，但也有一些基本的強度設計經驗。帶斜邊的折彎邊應避免在變形區域，兩孔之間的的距離不易太小，孔和槽不應在彎曲面或離彎曲面較近。

3.2.4 避免粘刀準則

鈑金零件在沖裁或切割過程中，會出現鈑金零件與刀具粘接現象，可以設計一定的斜度，方便起刀。

3.2.5 平緩彎曲準則

鈑金零件在設計時，應避免出現90°或其他陡峭的彎曲面，因為斜度較大的面不易彎曲，需專用裝備，成本較高，而且容易產生裂痕及應力集中現象。

4 鈑金類零件加工工藝性

4.1 折彎工藝性

折彎工藝是鈑金零件加工最常用的工藝手段，鈑金的折彎主要依靠普通沖床和數控沖床與模具配合完成，因此，鈑金零件折彎需滿足以下幾條準則：

（1）鈑金的折彎應該盡量簡單，對稱，并且能夠一次拉伸完成。鈑金零件的底部與直邊之間的圓角半徑需大于鈑金厚度，一般為鈑金厚度的3～5倍。而折彎凸緣與直邊的圓角半徑需大于鈑金厚度，一般為鈑金厚度的5～10倍。折彎的高度一般與折彎距離之比小于0.4，這樣才能保證較好的折彎性能。

（2）如若必須多次拉伸完成，應該考慮多次拉伸時產生的拉痕。

（3）在滿足裝配的條件下，鈑金零件應該保持一定的斜度，便于起摸，保證零件的合格率。

（4）折彎后，零件一定不會保持相同厚度，底部中間部位厚度基本與折彎前相同，底部圓角處厚度變薄，而頂部凸緣處厚度變厚。因此，設計圖紙時不能同時標注內外尺寸，只需將有公差要求的尺寸明確標出。

4.2 打孔工藝性

4.2.1 沖孔的最小尺寸要求

沖孔最小尺寸與孔的形狀、材料機械性能和材料厚度有關，如表1所示。

表1 沖孔直徑經驗值（t指材料厚度，一般沖孔直徑不小于1mm）

4.2.2 孔邊距與孔間距要求

當沖孔中心線與零件外形直邊不平行時，孔邊距及孔間距均應不小于材料厚度；平行時，孔邊距應不小于1.5倍材料厚度，從而保證鈑金零件既滿足了功能要求，又保證了鈑金件的機械性能，尤其是強度和剛度。

4.3 焊接定位

鈑金經過冷加工后，常常需要最后一道焊接定位加工工藝。鈑金焊接時應該注意的要點是，焊點、焊縫應該對稱分布于鈑金零件上，避免重復焊接同一地點，更應避免焊縫交匯，主要的焊縫、焊點必須連接，而次要的焊縫、焊點可以中斷。

5 結論

本文針對鈑金零件的特性，分別介紹了鈑金工藝的特點，鈑金材料的選型及其若干設計準則，并對鈑金材料成型過程中的折彎工藝、打孔工藝、焊接定位工藝進行了分析，為后續深入研究鈑金工藝，提高鈑金加工工藝性奠定了基礎。

目前常用的焊接方法有，電弧焊和電阻焊兩種。電弧焊要求比較簡單，需要兩個鈑金零件之間具有足夠的焊接空間，用以焊條融化，形成熔池，不過焊結構精度不易控制，外形顯得粗糙。電阻焊需要焊接面平整，無皺褶、回彈，焊接完成后焊縫平整，是對外觀有一定要求的鈑金零件常用的焊接方式，汽車殼體的電焊和滾焊均采用電阻焊的方式。

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1004-7344（2016）17-0208-02

2016-5-18