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浅谈钣金零件工艺路线的选择 |
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作者：唐娟娟 张峰 |
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1 前言
钣金零件工艺有其固有特点。工艺理论的归纳与总结有助于提升工程师对钣金加工的运用能力，有利于设计出更优化的工艺流程与加工方案。在产品结构基本定型和考虑现有设备加工能力的前提下，从工艺角度进行结构优化，立足于生产动态平衡，灵活协调，制定出最优化的工艺方案是工程师的主要职责。
2 钣金零件特点
板件零件因为它自身薄、宜成型、易折弯等特点，可以做成小同形状的零件，组立连接拉铆等应用，给予了产品多结构实现的可能性。同时这些特点也使钣金零件在加工过程中会或多或少地发生不同程度的变形，如弯曲变形、扭转变形、凹凸变形等。这些变形的总体作用使得整个构件的尺寸或形状发生变化，造成质量问题。但钣金零件生产工艺又有其固有规律，对同类型产品，根据现有的设备、人力等，可以灵活调整加工的先后顺序，给出标准、合理的加工工艺。其工艺路线的正确选择，对这一类问题有了有效的预防和解决。
3 钣金工艺路线设定基本原则
满足产品质量要求是工艺设定的前提，工艺路线的制定应立足于现有加工设备，在产品结构基本定型的前提下，应优先保证产品的质量，其次是考虑成本最低化。工艺路线的制订可遵循以下原则：满足产品质量要求原则、产品工艺线路经济原则、为后工序提供优化、便捷加工原则。工艺对质量的考虑着重点来源于对产品结构功能性与外观的把握以及对设备加工能力掌握的熟练程度。考虑整机组立公差配合关系、优化产品加工方法以降低加工难度、批量生产时设定相对稳定的工艺路线是工艺编制需考虑的三个方向。
3.1 整机组立公差配合
组立公差配合是产品本身制造累计公差在组立上的综合反映，在进行工艺分析时，应做相应的公差分配，保证累计误差在可控范围内。如电控机柜为此种情况的典型产品，现以此为例展开。
电控机柜一般分为拼装机柜和焊接机柜。较为常见的是拼装机柜，拼装机柜的典型主体结构由上（下）围框、立柱、前门、后门和侧门（板）组成。（如图1所示）。
图1 拼装机柜
处理好这几种组成零件的加工工艺，基本上就能保证机柜产品的加工质量。一般客户对机柜总装后整体外形尺寸有一定要求，如图2所示，要求对角线尺寸X1与X2、X3与X4尺寸差小于2mm，根据安装使用状况，客户对宽度尺寸L3有管控，但对高度和厚度尺寸要求不严。由于客户设计时，一般用本体造形至所需尺寸，未考虑涂覆膜厚，致使工件喷涂后组装，机柜外形尺寸会超差。因此需要对各个组成零件调涂覆余量，以满足宽度尺寸L3，同时也要保证尺寸L1、L2，通常我们采用上下围框和立柱配合调整方式，根据装配不同，调整量有差异。前后门、左右门一般嵌入安装在上下门楣之间，故外形尺寸一般取负偏差。
图2 机柜总装后整体外形尺寸
涂覆余量需根据喷涂种类的不同做相应的调整，考虑装配间隙和其它因素，一般在管控尺寸取下偏差的基础上再凋喷涂余量（通常门板类取负偏差再留0.5～1mm涂覆层余量）。
3.2 优化产品加工方法
加工方法的优化在于对其加工顺序的调整或工艺的改进，通过一个简单的例子来分析说明。如某一种门板见图3（展开图）所示，此门板单件加工时可着重考虑其质量和加工时间，一般的工艺方案是：剪床下料→冲床冲外形及内孔→折床折弯→焊接四角。这样的工艺方案省时省力，但若大批量生产对冲床刀具的损坏会加剧，大大增加了对机床的维护成本。另外若编程程序稍有问题将会造成不可挽回的损失。由于这类门板异型处的作用是为了安装门吸或支撑，所以大批最生产这类门板时通常采用如下加工方案：剪床下料（三个门吸小片另下料）→冲床冲内孔→切角→折床折考→焊接网角及三个门吸小片。该方案的改进不仅省下了原材料，设备维护成本，还大大降低了编程的出错率。
图3 某一种门板
3.3 工艺路线的稳定性选择
工艺路线的稳定性选择应与生产批量相匹配，工艺路线会因生产批量的变化而面临不同的选择，产品处于试制阶段时的工艺路线会与小批量生产有所不同。试制阶段侧重于产品整体结构验证及加工时效性，对工艺加工成本不敏感，小批量生产则侧重于工艺路线验证，对于单件结构进行局部优化以及适量模具准备。批量生产所选择的工艺会以成本为最优先考虑项，尽可能优化工艺，节约成本。下面以小折弯件为例说明：
小弯角件（图4）工艺路线分析
①工艺路线1：剪床下料→折床折弯→划线打孔并攻丝。
②工艺路线2：剪床下料（可好几件单品合并）→冲床冲底孔→剪床剪裁成单品→折床折弯→钳工攻丝。
③工艺路线3：制作摸具加工。
工艺路线对比：以上三种方案均能有效的达到客户要求，但每个方案又有其各自的特点。工艺路线1因需人工多且耗时间（划线打孔），造成大比例制程损耗，一般只适合下单件产品的加工，批量生产不建议用此方案；工艺路线2用机床的过程多，在时间上要稍快些，且一次可出多件产品，适合于中小批最生产，但其冲完后需再进行剪裁，可能会造成孔位的少量位移；工艺路线3针对其制作出合适的模具加工，适用于大批量生产加工，省时省力。
图4 小弯角件
结论：工艺路线的选择应综合考虑各种因素，工艺路线对加工过程损耗的影响与生产批量息息相关，根据不同生产状况恰当选择工艺路线尤为重要。
4 结束语
钣金零件的加工工艺是一个较为复杂的同题。本文简单阐述一般钣金零件工艺设定的基本原则，以期找出工艺设定的基本方法，总之，工艺路线的制订可遵循以下原则：一是满足产品质量要求，二是产品工艺线路经济、作为一名工程师，应该树立成本观念，融合成本于工艺中，从整体全局的角度，看待工艺设定的过程。(end)
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(12/1/2012) |
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