淺談鈑金工藝優(yōu)化下的鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路

梁敏寧

摘要：隨著我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對工業(yè)技術(shù)提出了更高的要求，本文從鈑金件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)出發(fā)，分析鈑金工藝的特點(diǎn)以及重要性，以及對于傳統(tǒng)的鈑金加工工藝和傳統(tǒng)的鈑金結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以期指導(dǎo)實(shí)踐鈑金工藝的提高。

關(guān)鍵詞：鈑金工藝；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；鈑金件

國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國對鈑金件的需求量迅猛上升，鈑金件是鈑金工藝運(yùn)用過程中的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，因此，如何優(yōu)化鈑金件的基本構(gòu)造，改變現(xiàn)有的鈑金件的局限性，有利于促進(jìn)鈑金工藝的運(yùn)用，滿足我國工業(yè)發(fā)展大背景下的不斷增長的鈑金件的生產(chǎn)需求。

1.鈑金件的構(gòu)造特點(diǎn)研究

本本文中所說的鈑金件就是日常生活生產(chǎn)運(yùn)用過程中的金屬薄板類零件，薄板顧名思義就是厚度比自身的長度、寬度小很多的金屬板。金屬薄板類零件按加工工藝技術(shù)可以分為下料、成形料、連接料三種。而沖壓工藝、折彎工藝和焊接工藝因?yàn)楦髯跃唧w的操作方法不同，都有自身截然不同的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的鈑金件機(jī)械加工工藝使用的是刀具加工，但是現(xiàn)代沖壓工藝和折彎工藝運(yùn)用的是沖壓模具和折彎模具，而焊接工藝需要使用到焊接設(shè)備。

鈑金加工工藝是針對金屬薄板（金屬板厚度在6 MM以下）加工的綜合冷加工工藝，包括了沖裁、折彎、焊接和壓鉚等主要加工工序。鈑金件具有輕便度高、強(qiáng)度高、可大批量生產(chǎn)、成本低的優(yōu)勢，而且同一鈑金零件厚度的一致性，促使了鈑金件具有很好的導(dǎo)電性能，所以鈑金件運(yùn)用在電子電器、通信領(lǐng)域具有良好的功效。

2.鈑金件設(shè)計(jì)的不足研究

2.1沖裁

沖裁是利用沖模促使板料互相分立的工序步驟，沖裁零件的要求具體表現(xiàn)在形狀的要求簡易型，采用圓形或者矩形并且保證圖形的簡單對稱性好。沖裁件的外形和自身邊緣轉(zhuǎn)角位置，要用圓弧自然過渡，以便于模具加工，減少熱處理或者避免沖壓過程中尖角處開裂的情況，同時也能防止由于尖角口刀刃過快產(chǎn)生的不必要的損耗。實(shí)踐中可能由于設(shè)計(jì)人員的考慮不周，零部件并沒有采用平滑的圓弧過度，從而對其他部件造成了不可逆的損耗。

2.2沖孔的最小值

沖孔的最合適的形狀是圓形，如果沖裁件上孔的尺寸過小，沖床負(fù)荷過大，且凸模沖頭長期處于高損耗的工作狀態(tài)。沖孔的最小尺寸選用與孔本身的形狀、材料的力學(xué)性能、材料的厚度均有密不可分的聯(lián)系。實(shí)踐設(shè)計(jì)中由于沖孔的最小值并沒有有效地控制，進(jìn)而產(chǎn)生一些鈑金工藝缺陷問題。

常用的三種落料和沖孔方法的特點(diǎn)對比如圖。

2.3折彎

實(shí)踐中由于設(shè)計(jì)人員忽視了折彎中零件的變形，進(jìn)而沒有預(yù)留好合適的切口。鈑金料在折彎機(jī)上模或者下模的壓力作用下，首先會經(jīng)過彈性變形，然后進(jìn)入塑性變形的一種工藝流程，應(yīng)當(dāng)根據(jù)零件的尺寸和材料的厚度確定折彎工藝。零件因?yàn)槿菀桩a(chǎn)生部分性的變形，工藝人員應(yīng)當(dāng)事先設(shè)置工藝切口，防止折彎部分的變形。

3.結(jié)合鈑金工藝優(yōu)化鈑金件結(jié)構(gòu)的意義

對于長期從事傳統(tǒng)的機(jī)械加工鈑金結(jié)構(gòu)件的工作人員而言，轉(zhuǎn)變以往傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思維方式，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時考慮到鈑金件加工設(shè)備和模具的影響，并結(jié)合自身生產(chǎn)車間實(shí)際情況優(yōu)化鈑金工藝，優(yōu)化鈑金件的結(jié)構(gòu)有利于實(shí)現(xiàn)下列目標(biāo)。

3.1有利于工藝的改進(jìn)

工藝的改進(jìn)不是一蹴而就的過程，而是一個工藝器件不斷優(yōu)化運(yùn)用的過程，鈑金件作為鈑金工藝的物質(zhì)載體，鈑金件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化對促進(jìn)鈑金工藝的改進(jìn)具有不可替代的作用。尤其是在促進(jìn)工藝如何創(chuàng)新，如何克服傳統(tǒng)工藝的局限性上更為明顯。

3.2有利于提高生產(chǎn)的效益

對鈑金件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效優(yōu)化，能夠提升工作人員的生產(chǎn)效率，促進(jìn)工作人員工作難度的降低，由此可以減輕工作人員的加工負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)加工人員積極性的提升。

4.鈑金件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)局限性及改進(jìn)路徑

鈑金件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)服務(wù)于鈑金工藝的全過程本身，因此必須根據(jù)鈑金工藝的特點(diǎn)和主要過程，注意鈑金件的批量生產(chǎn)、生產(chǎn)供應(yīng)。傳統(tǒng)的鈑金件的設(shè)計(jì)總是基于短期的經(jīng)濟(jì)效益的考量，或者具有制作簡單的優(yōu)勢，而常常忽視了與鈑金工藝的有效結(jié)合。

4.1弧度設(shè)計(jì)

由于設(shè)計(jì)人員無法破除傳統(tǒng)的機(jī)械加工構(gòu)件的設(shè)計(jì)思路，一味地增大鈑金材料的厚度，不能從鈑金材料的加工工藝比如沖壓工藝、折彎工藝的目的出發(fā)，去綜合設(shè)計(jì)鈑金件的工藝設(shè)計(jì)強(qiáng)度。因此對每一個鈑金產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候，均要考慮到選用厚度適合的材料。材料通過沖壓凸包、滾筋的結(jié)構(gòu)形式，可以促進(jìn)鈑金材料強(qiáng)度的顯著提升。在鈑金件的設(shè)計(jì)過程中，可以對鈑金件結(jié)構(gòu)的受力進(jìn)行受力分析，從而準(zhǔn)確計(jì)算出零件的用力集中要點(diǎn)和危險截面，重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)放置在設(shè)計(jì)凸包上，在材料的危險截面上設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋。通過折彎的壓平模進(jìn)行壓平，可以使鈑金件厚度一致，而強(qiáng)度卻達(dá)到了事半功倍的效果。

4.2折彎邊的設(shè)計(jì)

金屬板彎曲的最短邊受到V形開口和結(jié)構(gòu)的彎曲角度R的影響。假設(shè)V形開口寬度為16MM，彎曲角度為1MM，彎曲的最短邊不能超過9.5MM。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)從現(xiàn)有設(shè)計(jì)材料的模型出發(fā)，避免工廠定制出很多不必要的工具，進(jìn)而提升企業(yè)的加工成本和管理的難度。

在進(jìn)行折彎邊的設(shè)計(jì)過程中，要考慮折彎邊和已折彎邊過近的背景下，會發(fā)生模具相互沖突的情況。以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合。

4.3方孔內(nèi)直角的設(shè)計(jì)

由于機(jī)械加工使用的刀具均為圓柱體形狀的刀具，所以加工圓角的合理性在機(jī)械設(shè)計(jì)中具有十分重要的地位。設(shè)計(jì)人員需要將鈑金件的方孔設(shè)計(jì)為直角。設(shè)計(jì)需要長圓孔時，直接選擇長圓孔沖模，根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際需要，按照鈑金技術(shù)的要求對鈑金件進(jìn)行有效加工，降低零部件的生產(chǎn)成本，以及提升零部件的使用壽命。4.4建立起沖壓成型有限元模型和相關(guān)工藝參數(shù)的選取

就沖壓成型有限元模型的建立而言，主要利用DYNAFORM的模面工程進(jìn)行，將地面中的有限元網(wǎng)格精準(zhǔn)偏離，進(jìn)而得到凸模。就工程工藝參數(shù)的選取而言，主要在符合實(shí)際模型建構(gòu)的背景下，為了適應(yīng)或者降低分析計(jì)算的時間，進(jìn)而對工藝參數(shù)進(jìn)行一些略微的調(diào)整。

4.5融合鈑金件的技術(shù)文化

4.5.1注重工藝產(chǎn)品設(shè)計(jì)的多層次性

通過焊接加工的鈑金件，焊接和打磨都具有非常繁瑣的工藝技術(shù)，加工的效率很低，不利于企業(yè)生產(chǎn)成本的降低。外觀質(zhì)量無法得到有效保證，因此可以通過結(jié)合鈑金工藝的特定條件來優(yōu)化設(shè)計(jì)以減少焊接面積。在不降低工藝設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，保證了工藝品的質(zhì)量和外觀。

4.5.2促進(jìn)鈑金工藝工作人員素質(zhì)的提升

工業(yè)設(shè)計(jì)尤其是關(guān)鍵性的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)注重的不僅是材料的運(yùn)用，同時要求設(shè)計(jì)必須不斷地滿足生產(chǎn)、加工工藝的需求，最大化的降低成本的過程中，必須要考慮到工件的質(zhì)量，以及工件對加工工藝的影響。

結(jié)語：科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對工藝產(chǎn)品的構(gòu)建提出了新的要求，打破傳統(tǒng)的局限性，不斷創(chuàng)造出新思維和新路徑，有利于促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)成本的降低，對于鈑金件而言，通過以上路徑優(yōu)化零件的基本構(gòu)造，有利于鈑金工藝的廣泛使用，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：佛山市美的清湖凈水設(shè)備有限公司）