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SolidWorks钣金设计——钣金基础知识

来源：塑胶五金网发布时间：2014-05-19 09:09:00点击率：

　　一.钣金所用材料

　　常用材料有:冷轧板S、电解板S、普通铝板及铝合金板AL3003-H14、AL5052-H32,不锈钢板、花纹板SGEC.镀铝锌钢板.

　　1.冷轧板.简称S,用于表面处理是电镀五彩锌或烤漆件使用.

　　2.镀锌板.简称S,用于表面处理是烤漆件使用.在无特别要求下,一般选用S,可减少成本.

　　3.铜板.一般用于镀镍或镀铬件使用,有时不作处理.跟据客户要求而定.

　　4.铝板.一般用于表面处理是铬酸盐或氧化件使用.

　　5.不锈钢板.分镜面不锈钢和雾面不锈钢,它不需要做任何处理.

　　6.铝型材.一般用于表面处理是铬酸盐或氧化件使用.主要起支撑或连接作用,大量用于各种插箱中.

　　下面是常用板厚使用较多的零件类型。

　　T=0.5, 压纸片等

　　T=1 ，箱体外壳类，小支架，筋类(一般用于折弯刀数多，尺寸误差小的零件，易变形校正)

　　T=1.5，安装板类，底梁托板类。

　　T=2 ,垫片，安装板等

　　T=3 ，撑架侧筋类，隔板，固定架类

　　T=4

　　T=5 ，支撑板

　　T=8 ,侧板

　　二.钣金加工方法

　　1.下料方法 下料是将厚材料按需要切成坏料,钣金下料的方法很多.按机床的类型和工作原理可分为剪切、铣切、冲切、氧气切割和激光切割。

　　三.钣金联接方法

　　钣金联接主工采用焊接、螺纹联接、铆接和粘接.我们公司采用的联接方式:焊接、螺纹联接

　　观察钣金件焊接，可以注意到很多钣金件焊接的结构和要注意的尺寸。

　　1.焊接 是对焊件进行局部或整体加热或使焊件产生塑性变形，或加热与塑性变形同时进行,实现 连接的工艺方法.可分为:手工电弧焊、气体保护电弧焊、激光焊、气焊、段焊和接触焊.我们公司主要采用气体保护焊(氩气和二氧化碳保护焊)和点焊。

　　1.1气体保护电弧焊 在进行气体保护电弧焊时,电极电弧区及焊接熔池都处在保护气体的保护下.采用氩气保护焊缝表面没有氧化物及夹杂物.可以在任何空间位置施焊,可以用肉眼观察焊缝的成形过程并进行调整，生产效率高.

　　①氩弧焊简介

　　氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上，利用氩气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成溶池，使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术，由于在高温熔融焊接中不断送上氩气，使焊材不能和空气中的氧气接触，从而防止了焊材的氧化，因此可以焊接铜、铝、合金钢等有色金属。　氩弧焊按照电极的不同分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种。

　　1.非熔化极氩弧焊

　　工作原理及特点：非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体(常用氩气)，形成一个保护气罩，使钨极端头，电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触，能防止氧化和吸收有害气体。从而形成致密的焊接接头，其力学性能非常好。钨极氩弧焊一般只适于焊接厚度小于6mm的工件。

　　2.熔化极氩弧焊

　　工作原理及特点 ：焊丝通过丝轮送进，导电嘴导电，在母材与焊丝之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。它和钨极氩弧焊的区别：一个是焊丝作电极，并被不断熔化填入熔池，冷凝后形成焊缝;另一个是采用保护气体，随着熔化极氩弧焊的技术应用，保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用，如以氩气或氦气为保护气时 称为熔化极惰性气体保护电弧焊(在国际上简称为MIG焊);以惰性气体与氧化性气体(O2,CO2)混合气为保护气体 时，或以CO2气体或CO2+O2混合气为保护气时，或以CO2气体或CO2+O2混合气为保护气时，统称为熔化极活性气 体保护电弧焊(在国际上简称为MAG焊)。从其操作方式看，目前应用 广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊，其次是自动熔化极氩弧焊。

　　氩气是 常用的惰性气体是氩气。它是一种无色无味的气体，在空气的含量为0.935%(按体积计算)，氩的沸点为-186℃，介于氧和氦的沸点之间。氩气是氧气厂分馏液态空气制取氧气时的副产品。

　　氩焊产生的热量特别大,对工件有很大影响,使工件很容易变形,而薄材则更容易烧坏.

　　铝材的焊接: 铝及铝合金的溶点低,高温时强度和塑形低,焊接不慎会烧穿且在焊缝面会出现焊瘤.如果两铝材平面焊接,通常在其中一面冲塞焊孔,以增强焊接强度. 如果是长缝焊,一般进行分段点固焊, 点焊的长度为30mm左右(金属厚度2mm~5mm).

　　铁材的焊接:两工件垂直焊接时,可考虑在这两个工件上分别开工艺定位孔及定位口使其自身就能定位.且端口不能超出另一工件的料厚,也可以冲定位点,使工件定位且需用夹具将被焊处夹紧,以免使工件受热影响而导致尺寸不准.

　　氩弧缺陷：氩弧焊容易将工件烧坏,导致产生缺口.焊后的工件需要在焊接处进行打磨及抛光.

　　当工件展开发生干涉或工件太大,可考虑将该工件分成若干部分然后通过氩弧焊来克服,

　　使其被焊成一体。

　　co2气体保护焊工艺

　　以CO2作保护气体，依靠焊丝与焊件之间的电弧来熔化金属的气体保护焊的方法称CO2焊。这种焊接法采用焊丝自动送丝，敷化金属量大、生产效率高、质量稳定，且成本相当低.。因此，在国内外获得广泛应用。一般适用于大于2mm厚的钢材焊接, 像低熔点金属如：铝、锡、锌等不能使用

　　气体保护焊的特点

　　1)采用明弧焊接，熔池可见度好，操作方便，适宜于全位置焊接。并且有利于焊接过程中的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接。

　　2)电弧在保护气体的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池小，热影响区窄，焊件焊后的变形小，抗裂性能好，尤其适合薄板焊接。

　　3)用氩、氦等惰性气体焊接化学性质较活泼的金属和合金时，具有较好的焊接质量。

　　4)在室外作业时，必须设挡风装置才能施焊，电弧的光辐射较强，焊接设备比较复杂。

　　但飞溅的熔渣很多

　　CO2保护焊的常见缺陷有：裂纹、未熔合、气孔、未焊透、夹渣、飞溅、熔透过大等。

　　手工电弧焊、氩弧焊与CO2保护焊优缺点比较

 

优点

缺点

手工电弧焊

焊接材料广、使用场合广、接头装配质量要求低

工作效率低、焊接质量依赖操作工人技术性较强

CO2保护涵

生产效率高、焊接成本低、焊缝抗锈蚀能力强、焊接形成过程易观察，易于控制焊接质量

焊接表面不平滑、飞溅较多、设备复杂、施工场合有限

氩弧焊

变形小，适于焊接1.5mm以下的薄板材料、焊接无飞溅无气孔焊后可不去焊渣、焊接材料广、质量高焊接

工作效率低、成本高、易受钨极污染，特殊场合需增加防风措施

　　1.2接触焊，即压力焊

　　接触焊是瞬时加热连接部位在熔化状态或非熔化状态下对被焊件加压形成焊接接头的焊接方法.它可分为对焊、点焊和缝焊.

　　点焊的总厚度不得超过8mm,焊点的大小一般为2T+3(2T表示两焊件的料厚),由于上电极是中空并通过冷却水来冷却.因此电极不能无限制的减小, 小直径一般为3~4mm.

　　点焊的工件必须在其中相互接触的某一面冲排焊点,以增加焊接强度,通常排焊点大小为Φ1.5~2.5mm高度为0.3mm左右.

　　两焊点的距离:焊件越厚两焊点的中心距也越大,偏小则过热使工件容易变形, 偏大则强度不够使两工件间出现裂缝.通常两焊点的距离不超过35mm(针对2mm以下的材料).

　　焊件的间隙:在点焊之前两工件的间隙一般不超过0.8mm,当工件通过折弯后再点焊时,此时排焊点的位置及高度非常重要,如果不当,点焊容易错位或变形,导致误差较大.

　　点焊的缺陷:

　　(1)破损工件的表面, 焊点处极易形成毛刺须作抛光及防锈处理.

　　(2)点焊的定位必须依赖于定位治具来完成, 如果用定位点来定位其稳定性不佳.

　　2.螺纹联接

　　螺纹联接具有安装

　　容易、拆卸方便、操作简单等优点,常用于可拆的钢结构连接.它可分为螺钉联接和螺栓联接.

　　3.铆接

　　铆接是用铆钉将金属结构的零件或组合件连接在一起的方法，铆钉种类较多，常用的铆钉有封闭形圆头抽芯铆钉、封闭形沉头抽芯铆钉及开口型圆头抽芯铆钉、开口型沉头抽芯铆钉。

　　四.钣金表面处理方式

　　表面处理.表面处理一般有磷化皮膜、电镀五彩锌、铬酸盐、烤漆、氧化等.磷化皮膜一般用于冷轧板和电解板类,其作用主要是在料件表上镀上一层保护膜,防止氧化;再来就是可增强其烤漆的附着力.电镀五彩锌一般用冷轧板类表面处理;铬酸盐、氧化一般用于铝板及铝型材类表面处理;其具体表面处理方式的选用，是根据产品的要求而定。

　　1. 拉丝

　　2. 喷砂

　　3. 烤漆、喷粉、主要技术指标：光泽度、膜厚和色差

　　烤漆前的表面处理:除锈,除油,磷化处理.

　　烤漆对工件一般要求及工艺处理:

　　(1) 烤漆对工件表面要求平整,凹凸不平影响外观.

　　(2) 在要求的烤漆面上如有通孔,工艺安排时须对该孔作单边加0.1mm处理,以避免因烤漆导致该孔减小.

　　(3) 在烤漆面如有通孔螺柱,螺母及直接攻芽螺纹则须注明并特别提醒注意以避免烤漆粘附在螺纹上而导致不良.

　　(4) 烤漆后的工件一般不能受外界的冲击力,如折弯,冲压等.以避免烤漆层脱落.

　　4. 电镀：主要镀五彩锌、白锌、黑锌、镀铬

　　5. 抛光

　　6. 氧化

　　五.钣金加工主要设备

　　1.下料设备：普通剪床、数控剪床、激光切割机、数控冲床、线切割

　　激光切割：

　　激光切割是由电子放电作为供给能源，利用反射镜组聚焦产生激光光束作热源的一种无接触切割技术，利用这种高密度光能来实现对钣金件的打孔及落料。

　　特点：切割形状多样化，切割速度比线切割快，热影响区小，材料不会变形，切口细，精度及质量高，噪声小，无刀具磨损，无需考虑切割材料的硬度，可加工大型，形状复杂及其它方法难以加工的零件。但其成本较高，同时会损坏工件的支撑台，而且切割面易沉积氧化膜，难处理。一般只适合单件和小批量加工。

　　注意的问题及要求：一般只用于钢板。铝板及铜板一般不能用，因为材料传热太快，造成切口周围融化，不能保证加工精度及质量。激光切割端面有一层氧化皮，酸洗不掉，有特殊要求的切割端面要打磨;激光切割密孔变形较大，一般不用激光切割密孔。

　　线切割：

　　线切割是把工件和电极丝(钼丝，铜丝)各作为一极，并保持一定距离，在有足够高的电压时形成火花隙，对工件进行电蚀切割的加工方法，切除的材料由工作液带走。

　　特点：加工精度高，但加工速度较低，成本较高，且会改变材料表面性质。一般用于模具加工，不用作加工生产用零件。有些单板型材面板的方孔没有圆角，无法铣削，又因为铝合金不能用激光切割，如果没有冲压空间不能冲压，只能采取线切割加工，速度很慢，效率非常低，无法适应批量生产，设计应该避免这种情况。

　　2.成形设备：普通冲床、网孔机、折床和数控折床。

　　3.焊接设备：氩弧焊机、二氧化碳保护焊机、点焊机、机器人焊机。

　　4.表面处理设备：拉丝机、喷沙机、抛光机、电镀槽、氧化槽烤漆线

　　5.调形设备：校平机

　　六.典型钣金件加工流程

　　图面展开 编程 下料(剪、冲、割) 冲网孔 校平 拉丝 冲凸包 冲撕裂 压铆 折弯 焊接 表处 组装

　　七.钣金加工工艺.钣金加工时会经常遇到一些问题,需要你去优化它的工艺,使其成为一个良品或达到一个特定的目的.下面就简单来介绍一下我们在钣金加工时,经常要注意到的一些工艺问题和技巧。

　　1. 门板类,一般是利用长边包短边的加工方式,然后在相应角落处开工艺孔,工艺孔的大小一般由板厚而定,板厚增大时,工艺孔的大小也要相应增大,否则折弯时会产生棱角.

　　2. 焊接件,一般是利用治具、孔或凸包来定位焊接.可减少定位时所浪费的工时,保证尺寸,提高工作效率,减少成本.在一些比较难定位的焊接时,一般使用凸包或孔定位.

　　3. 电镀件,因电镀液对料件有腐蚀作用,所以一般要在电镀件的角落处,增加工艺孔,方便电镀液及时排出,确保质量.

　　4. 对于一此较大钣金件来说,对材料又会造成一定的浪费时,我们要考虑将其折成几个子件分开加工,然后再将其焊在一起,即保证了质量,又减少了对材料的浪费,节约了成本.

　　其他：

　　5. 翻边攻丝.翻边又叫抽孔,就是在一个较小的基孔上抽成一个稍大的孔,再在抽孔上攻丝.这样做可增加其强度,避免滑牙.一般用于板厚比较薄的钣金加工.当板厚较大时,如2.0、2.5等以上的板厚,我们便可直接攻丝,无须翻边.

　　6. 合理选择间隙及包边方式:开合适的工艺孔(槽)来减小板材的拉伤,同时也方便折弯.包边的方式一般采用长边包短边的方式(视情况而定).

　　7. 公差的合理性:对于图面要求走公差的地方一定要合理分配公差.若为电镀,可不考虑公差,若为烤漆,则外形必须走负差,孔位须走正差.

　　8. 毛刺方向:对于门板类及盒体类必须考虑毛刺方向,一般绘制完图后如料件正面在内,可使用镜像命令反转图面再标注尺寸.要保证毛刺在料件反面为原则(数控冲床的排版方向要考虑到正反面及毛刺方向，特别是表面不处理的不锈钢件亮面方向的选择)。

　　9. 刀具的合理选择:对于需用特殊刀具加工的地方,先查看公司刀具表确定有无此刀具,若无看是否可作工艺上的改进,无法修正时要请购刀具.

　　10.膜厚:对于烤漆、喷粉的料件一定要考虑膜厚.通常情况下,对于孔烤漆件要加大0.1~0.2喷粉件要加大0.2~0.3(具体视情况而定)，根据情况，如未考虑烤漆掉挂工艺孔,而该类零件又无其它孔,在展开时考虑加开掉挂工艺孔。

　　11.易出错的地方需重点提示,如那些大体上对称，但有几个处不易明显区别的零件的折弯,一定要加以注明,而且要用较大的文字在展开图较明显的空白地方加以说明,使操作者不会因图面问题而产生制作错误.部分复杂的零件可在展开图上画出折弯示意图,折弯示意图一定要与图面相符,不给操作者产生误导。

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