钣金(6500字)

来源:m.fanwen118.com时间:2021.4.26

一、钣金的定义

钣金至今为止尚未有一个比较完整的定义

根据国外某专业期刊上的一则定义可以将其定义为:钣金是针对金属薄板(通常在6mm以下)一种综合冷加工工艺,包括剪、冲/切/复合、折、焊接、铆接、拼接、成型等。其显著的特征就是同一零件厚度一致。 钣金有时也作扳金,这个词来源于英文platemetal,一般是将一些金属薄板通过手工或模具冲压使其产生塑性变形,形成所希望的形状和尺寸,并可进一步通过焊接或少量的机械加工形成更复杂的零件。

金属板材加工就叫钣金加工。主要工序是剪切、折弯扣边、弯曲成型、焊接、铆接等,需要一定几何知识。

钣金件就是薄板五金件,也就是可以通过冲压,弯曲,拉伸等手段来加工的零件,一个大体的定义就是在加工过程中厚度不变的零件。相对应的是铸造件,锻压件,机械加工零件等,不锈钢、冷轧钢板、铝板制做的一些产品就属于钣金件。

二、钣金的主要设备

钣金一般来说使用得基本设备包括剪板机(Shear Machine)、数控冲床(CNC Punching Machine)/激光、等离子、水射流切割机(Laser,Plasma, Waterjet Cutting Machine)/复合机(Combination Machine)、折弯机(Bending Machine)以及各种辅助设备如:开卷机、校平机、去毛刺机、点焊机等。

三、钣金的工艺

通常,钣金工厂最重要的三个步骤是剪、冲/切、折。

现代钣金工艺包括:激光切割、重型加工、金属粘结、金属拉拔、等离子切割、精密焊接、辊轧成型、金属板材弯曲成型、模锻、水喷射切割、精密焊接等。

图纸到手后,根据展开图及批量的不同选择不同落料方式,其中有激光,数控冲床,剪板,模具等方式,然后根据图纸做出相应的展开。数控

冲床受刀具方面的影响,对于一些异形工件和不规则孔的加工,在边缘会出现较大的毛刺,要进行后期去毛刺的处理,同时对工件的精度有一定的影响;激光加工无刀具限制,断面平整,适合异形工件的加工,但对于小工件加工耗时较长。在数控和激光旁放置工作台,利于板料放置在机器上进行加工,减少抬板的工作量。一些可以利用的边料放置在指定的地方,为折弯时试模提供材料。在工件落料后,边角、毛刺、接点要进行必要的修整(打磨处理),在刀具接点处,用平锉刀进行修整,对于毛刺较大的工件用打磨机进行修整,小内孔接点处用相对应的小锉刀修整,以保证外观的美观,同时外形的修整也为折弯时定位作出了保证,使折弯时工件靠在折弯机上位置一致,保障同批产品尺寸的一致。在落料完成后,进入下道工序,不同的工件根据加工的要求进入相应的工序。有折弯,压铆,翻边攻丝,点焊,打凸包,段差,有时在折弯一两道后要将螺母或螺柱压好,其中有模具打凸包和段差的地方要考虑先加工,以免其它工序先加工后会发生干涉,不能完成需要的加工。在上盖或下壳上有卡勾时,如折弯后不能碰焊要在折弯之前加工好。折弯时要首先要根据图纸上的尺寸,材料厚度确定折弯时用的刀具和刀槽,避免产品与刀具相碰撞引起变形是上模选用的关键(在同一个产品中,可能会用到不同型号的上模),下模的选用根据板材的厚度来确定。其次是确定折弯的先后顺序,折弯一般规律是先内后外,先小后大,先特殊后普通。有要压死边的工件首先将工件折弯到30°—40°,然后用整平模将工件压死。压铆时,要考虑螺柱的高度选择相同不同的模具,然后对压力机的压力进行调整,以保证螺柱和工件表面平齐,避免螺柱没压牢或压出超过工件面,造成工件报废。焊接有氩弧焊,点焊,二氧化碳保护焊,手工电弧焊等,点焊首先要考虑工件焊接的位置,在批量生产时考虑做定位工装保证点焊位置准确。为了焊接牢固,在要焊接的工件上打凸点,可以使凸点在通电焊接前与平板均匀接触,以保证各点加热的一致,同时也可以确定焊接位置, 同样的,要进行焊接,要调好预压时间,保压时间,维持时间,休止时间,保证工件可以点焊牢固。点焊后在工件表面会出现焊疤,要用平磨机进行处理,亚弧焊主要用于两工件较大,又要连接在一起时,或者一个工件的边角处理,达到工件表面的

平整,光滑。亚弧焊时产生的热量易使工件变形,焊接后要用打磨机和平磨机进行处理,特别是边角方面较多。工件在折弯,压铆等工序完成后要进行表面处理,不同板材表面的处理方式不同,冷板加工后一般进行表面电镀,电镀完后不进行喷涂处理,采用的是进行磷化处理,磷化处理后要进行喷涂处理。电镀板类表面清洗,脱脂,然后进行喷涂。不锈钢板(有镜面板,雾面板,拉丝板)是在折弯前进行可以进行拉丝处理,不用喷涂,如需喷涂要进行打毛处理;铝板一般采用氧化处理,根据喷涂不同的颜色选择不同的氧化底色,常用的有黑色和本色氧化;铝板需喷涂的进行铬酸盐氧化处理后喷涂。表面前处理这样做可以使清洁表面,显著提高涂膜附着力,能成倍提高涂膜的耐蚀力。清洗的流程先清洗工件,先将工件挂在流水线上,首先经过清洗溶液中(合金去油粉),然后进入清水中,其次经过喷淋区,再经过烘干区,最后将工件从流水线上取下。在表面前处理后,进入喷涂工序,在工件要求装配后喷涂时,牙或部分导电孔需保护处理,牙孔可查入软胶棒或拧入螺钉,需导电保护的要用高温胶带贴上,大批量的做定位工装来定位保护,这样喷涂时不会喷到工件内部,在工件外表面能看到的螺母(翻边)孔处用螺钉保护,以免喷涂后工件螺母(翻边)孔处需要回牙。一些批量大的工件还用到工装保护;工件不装配喷涂时,不需要喷涂的区域用耐高温胶带和纸片挡住,一些露在外面的螺母(螺柱)孔用螺钉或耐高温橡胶保护。如工件双面喷涂,用同样方法保护螺母(螺柱)孔;小工件用铅丝或曲别针等物品窜在一起后喷涂;一些工件表面要求高,在喷涂前要进行刮灰处理;一些工件在接地符处用专用耐高温贴纸保护。在进行喷涂时,首先工件挂在流水线上,用气管吹去表面的粘上的灰尘。进入喷涂区喷涂,喷完后顺着流水线进入到烘干区,最后从流水线上取下喷涂好的工件。其中还有手工喷涂和自动喷涂两类,这样采用的工装就不同了。在喷涂之后进入装配工序,装配前,要将原来喷涂中用的保护贴纸撕去,确定零件内螺纹孔没有被撒进漆或粉,在整个过程中,要戴上手套,避免手上灰尘附在工件上,有些工件还要用气枪吹干净。装配好之后就进入包装环节了,工件检查后装入专用的包装袋中进行保护,一些没有专用包装的工件用气泡膜等进行包装,在包装前先将气泡膜裁成可以

包装工件的大小,以免一面包装一面裁,影响加工速度;批量大的可定做专用纸箱或气泡袋、胶垫、托盘、木箱等。包装好后放入纸箱,然后在纸箱上贴上相应成品或半成品标签。钣金件的质量除在生产制程中严格要求外,就是需要独立于生产的品质检验,一是按图纸严格把关尺寸,二是严格把关外观质量,对尺寸不符者进行返修或报废处理,外观不允许碰划伤,喷涂后的色差、耐蚀性、附着力等进行检验。

四、折弯系数、折弯扣除、K因子值的计算方法

(一)、钣金的计算方法概论

钣金零件的工程师和钣金材料的销售商为保证最终折弯成型后零件所期望的尺寸,会利用各种不同的算法来计算展开状态下备料的实际长度。其中最常用的方法就是简单的“掐指规则”,即基于各自经验的算法。通常这些规则要考虑到材料的类型与厚度,折弯的半径和角度,机床的类型和步进速度等等。

另一方面,随着计算机技术的出现与普及,为更好地利用计算机超强的分析与计算能力,人们越来越多地采用计算机辅助设计的手段,但是当计算机程序模拟钣金的折弯或展开时也需要一种计算方法以便准确地模拟该过程。虽然仅为完成某次计算而言,每个商店都可以依据其原来的掐指规则定制出特定的程序实现,但是,如今大多数的商用CAD和三维实体造型系统已经提供了更为通用的和强大功能的解决方案。大多数情况下,这些应用软件还可以兼容原有的基于经验的和掐指规则的方法,并提供途径定制具体输入内容到其计算过程中去。

总结起来,如今被广泛采纳的较为流行的钣金折弯算法主要有两种,一种是基于折弯补偿的算法,另一种是基于折弯扣除的算法。

1、 折弯补偿和折弯扣除两种算法的定义,它们各自与实际钣金几何体的对应关系

2、 折弯扣除如何与折弯补偿相对应,采用折弯扣除算法的用户如何方便地将其数据转换到折弯补偿算法

3、 K因子的定义,实际中如何利用K因子,包括用于不同材料类型时K因子值的适用范围

(二)、折弯补偿法

为更好地理解折弯补偿,请参照图1中表示的是在一个钣金零件中的单一折弯。图2是该零件的展开状态。

图1

图2

钣金

折弯补偿算法将零件的展开长度(LT)描述为零件展平后每段长度的和再加上展平的折弯区域的长度。展平的折弯区域的长度则被表示为“折弯补偿”值(BA)。因此整个零件的长度就表示为方程(1):

LT = D1 + D2 + BA(1)

折弯区域(图中表示为淡黄色的区域)就是理论上在折弯过程中发生变形的区域。简而言之,为确定展开零件的几何尺寸,让我们按以下步骤思考:

1、 将折弯区域从折弯零件上切割出来

2、 将剩余两段平坦部分平铺到一个桌子上

3、 计算出折弯区域在其展平后的长度

4、 将展平后的弯曲区域粘接到两段平坦部分之间,结果就是我们需要的展开后的零件

稍有难度的部分就是如何确定展平的弯曲区域的长度,即图中由BA表示的值。很显然,BA的值会随不同的情形如材料类型、材料厚度、折弯半径与角度等而不同。其它可能影响BA值的因素还有加工过程、机床类型、机床速度等等。

对于不同的厚度、折弯半径和折弯角度的各种情况,折弯表方法是最为准确的让我们指定不同折弯补偿值的方法。一般来说,对每种材料或每种材料/加工的组合会有一个表。初始表的形成可能会花些时间,但是一旦形成,今后我们就可以不断地重复利用其中的某个部分了。

(三)、折弯扣除法

折弯扣除,通常是指回退量,也是一种不同的简单算法来描述钣金折弯的过程。还是参照图1和图2,折弯扣除法是指零件的展平长度LT等于理论上的两段平坦部分延伸至“尖点”(两平坦部分的虚拟交点)的长度之和减去折弯扣除(BD)。因此,零件的总长度可以表示为方程(2):

LT = L1 + L2 - BD(2)

折弯扣除同样也是通过以下各种途径确定或提供的:钣金材料供应商、试验数据、经验、带方程或表格的针对不同材料的手册等。

(四)、折弯补偿与折弯扣除之间的关系

LT = D1 + D2 + BA (1)

LT = L1 + L2 - BD (2)

以上两个方程右边相等可以变化成方程(3):

D1 + D2 + BA = L1 + L2 – BD(3)

在图1的几何形状部分做几条辅助线,形成两个直角三角形,变为如图3所示。

图3

角度A代表弯曲角,或者说是零件在折弯过程中扫过的角度。此角也描述了表示折弯区域形成的圆弧的角度,在图3中显示为两半组成。如果内侧弯曲半径用R表示,用T表示钣金零件的厚度。用一个直角三角形来帮助清楚表达各种几何关系,如图3中的绿色直角三角形。根据图示的直角三角形各尺寸及三角函数原理,我们很容易得到以下方程:

TAN(A/2) = (L1-D1)/(R+T)

经过变换,可得D1的表达式为:

D1 = L1 – (R+T)TAN(A/2)(4)

利用同样的方法,利用另一半直角三角形的关系,可以得到D2的表达式为:

D2 = L2 – (R+T)TAN(A/2)(5)

将方程(4)、(5)代入方程(3)可以得到以下方程:

钣金

L1+L2-2(R+T)TAN(A/2)+BA = L1+L2-BD

化简后可以得到BA与BD之间关系式:

BA = 2(R+T)TAN(A/2)-BD(6)

当弯曲角度为90度时,由于TAN(90/2)=1,此方程可以得到进一步简化:

BA = 2(R+T)-BD(7)

方程(6)和方程(7)为那些只熟悉一种算法的用户提供了非常方便的从一种算法转换到另一种算法的计算公式,而需要的参数只是材料的厚度、折弯角度/折弯半径等。

(五)、K-因子法

K-因子是描述钣金折弯在广泛的几何形状参数情形下如何弯曲/展开的一个独立值。也是一个用于计算在各种材料厚度、折弯半径/折弯角度等广泛情形下的弯曲补偿(BA)的一个独立值。图4和图5将用于帮助我们了解K-因子的详细定义。

图4

钣金

图5

我们可以肯定在钣金零件的材料厚度中存在着一个中性层或轴,钣金件位于弯曲区域中的中性层中的钣金材料既不伸展也不压缩,也就是在折弯区域中唯一不变形的地方。在图4和图5中表示为粉红区域和蓝色区域的交界部分。在折弯过程中,粉红区域会被压缩,而蓝色区域则会延伸。如果中性钣金层不变形,那么处于折弯区域的中性层圆弧的长度在其弯曲和展平状态下都是相同的。所以,BA(折弯补偿)就应该等于钣金件的弯曲区域中中性层的圆弧的长度。该圆弧在图4中表示为绿色。钣金中性层的位置取决于特定材料的属性如延展性等。假设中性钣金层离表面的距离为“t”,即从钣金零件表面往厚度方向进入钣金材料的深度为t。因此,中性钣金层圆弧的半径可以表示为(R+t).利用这个表达式和折弯角度,中性层圆弧的长度(BA)就可以表示为:

BA = Pi(R+T)A/180

为简化表示钣金中性层的定义,同时考虑适用于所有材料厚度,引入k-因子的概念。具体定义是:K-因子就是钣金的中性层位置厚度与钣金零件材料整体厚度的比值,即:

K = t/T

因此,K的值总是会在0和1之间。一个k-因子如果为0.25的话就意味着中性层位于零件钣金材料厚度的25%处,同样如果是0.5,则意味着中性层即位于整个厚度50%

钣金

的地方,以此类推。综合以上两个方程,我们可以得

到以下的方程(8):

BA = Pi(R+K*T)A/180 (8)

其中几个值如A、R和T都是由实际的几何形状确定的。所以回到原来的问题,K-因子到底从何而来?同样,回答还是那几个老的来源,即钣金材料供应商、试验数据、经验、手册等。但是,在有些情况下,给定的值可能不是明显的K,也可能不完全表达为方程(8)的形式,但无论如何,即使表达形式不完全一样,我们也总是能据此找到它们之间的联系。

例如,如果在某些手册或文献中描述中性轴(层)为“定位在离钣料表面0.445x材料厚度”的地方,显然这就可以理解为K因子为0.445,即K=0.445。这样如果将K的值代入方程(8)后则可以得到以下算式:

BA = A (0.01745R + 0.00778T)

如果用另一种方法改造一下方程(8),把其中的常量计算出结果,同时保留住所有的变量,则可得到:

BA = A (0.01745 R + 0.01745 K*T)

比较一下以上的两个方程,我们很容易得到:0.01745xK=0.00778,实际上也很容易计算出K=0.445。

软黄铜或软铜材料:BA = (0.55 * T) + (1.57 * R)

半硬铜或黄铜、软钢和铝等材料:BA = (0.64 * T) + (1.57 * R)

青铜、硬铜、冷轧钢和弹簧钢等材料:BA = (0.71 * T) + (1.57 * R)

实际上如果我们简化一下方程(7),将折弯角设为90度,常量计算出来,

那么方程就可变换为:

BA = (1.57 * K * T) + (1.57 *R)

所以,对软黄铜或软铜材料,对比上面的计算公式即可得到1.57xK = 0.55,K=0.55/1.57=0.35。同样的方法很容易计算出书中列举的几类材料的k-因子值:

软黄铜或软铜材料:K = 0.35

半硬铜或黄铜、软钢和铝等材料:K = 0.41

青铜、硬铜、冷轧钢和弹簧钢等材料:K = 0.45

前面已经讨论过,有多种获取K-因子的来源如钣金材料供应商,试验数据,经验和手册等。如果我们要用K-因子的方法建立我们的钣金模型,我们就必须找到满足工程需求的K-因子值的正确来源,从而得到完全满足所期望精度的物理零件结果。


第二篇:钣金展开实例 700字

例1、用平行线法作斜切直立圆柱面的展开图

小结

平行线展开法的作图步骤,可归纳为:

(1) 等分断面图,并求各等分点直线(素线)的高度;

(2) 作基准延长线,并按等分距离(边长或弧长)截取长度,

(3) 边等分点引垂线,截取相应等分点直线(素线)的高度;

(4) 依次连接各所得高度点,完成展开图。

钣金展开实例

1

例2、 用放射线展开法作正四棱锥台的放样展开图

例3、 用放射线法作正圆锥面的放样展开图

钣金展开实例

2

例4、天方地圆构件的展开

钣金展开实例

钣金展开实例

3

例5、.正三通 作法

正三通是支管与干管垂直的三通,分为等径正三通和异径正三通,其样板画法是相同的。异径正三通展开法画样板,见图5-18。先用于管外圆直径D画一圆,并画横向和竖向轴线。在竖向轴线上截取

钣金展开实例

0-4 4

等于支管高度,过4点竖向轴线的垂线1-1,1-1长度等于支管外圆的直径D1,并被竖向轴线所平分(即1-4长度等于4-1长度)。以1-1长度为直径在上方画半圆,再将半圆弧等分6等分,过圆弧上各等分点作支管直径1-1的垂线,交直径1-1于2、3、4、3、2点,延长各垂线交下面大圆(干管截面)于1′、2′、3′、4′、3′、2′各点。过1-1向右引水平线,在水平线上截取1-1,等于支管外圆周长L1(L1=πD1),再将1-1等分12等分,等分点为1、2、3、4、3、2、1、2、3、4、3、2、1,过各等分点作1-1的垂线,在各垂线上分别截取1-1′,2-2′,3-3′、4-4′、3-3′、2-2′、1-1′、2-2′……1-1′,其长度分别等于左图中的各线对应长度。再用曲线板连接1′、2′、3′、4′、3′、2′、1′、2′……各点,可得出支管的展开图,用剪刀剪出即支管的下料样板。

5

钣金展开实例

钣金展开实例

6

三视图

三视图的投影关系:长对正、高平齐、宽相等

钣金展开实例

7

展开投影面

钣金展开实例

8

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