鈑金加工是一種對(duì)薄板狀的金屬施力而使之變形從而制作出立體形狀的加工技術(shù)。鈑金加工的加工方法大致分為手工鈑金和機(jī)械鈑金，手工鈑金是用錘子等工具，手工對(duì)金屬板施力而成形，機(jī)械鈑金是將材料夾在模具之間，施加液壓等機(jī)械力來成形。這次，我們將介紹設(shè)計(jì)人員應(yīng)該知道的鈑金加工基礎(chǔ)知識(shí)，將工業(yè)產(chǎn)品中常用的一種加工方法即機(jī)械鈑金稱為“鈑金加工”，將鈑金加工制成的零件稱為“鈑金件”。

　鈑金加工的要點(diǎn)

在鈑金加工中，以各種方法對(duì)板狀金屬施力，以形成目標(biāo)形狀，其原理與金屬材料的特性有關(guān)。當(dāng)對(duì)金屬材料施加載荷時(shí)，材料會(huì)改變組成原子之間的距離，并在產(chǎn)生應(yīng)變的同時(shí)變形。此時(shí)，從一開始金屬試圖恢復(fù)到原始狀態(tài)的力（內(nèi)力）就發(fā)揮作用，所以當(dāng)載荷較小時(shí)，如果去掉載荷，金屬會(huì)恢復(fù)原狀（彈性變形）。當(dāng)連續(xù)對(duì)金屬施加載荷而超過某一點(diǎn)（屈服點(diǎn)）時(shí)，金屬則無法復(fù)原（塑性變形）。如果繼續(xù)施加負(fù)荷，就會(huì)不堪重負(fù)而斷裂。在鈑金加工中，重要的是要有邊調(diào)整邊加工的技術(shù)，以便通過塑性變形獲得目標(biāo)形狀。

　鈑金加工的工序

鈑金加工至出廠為止大致有８道工序。讓我們具體看看各工序。

１．　展開／編程

設(shè)計(jì)圖紙多使用３Ｄ?。茫粒睦L制，而鈑金加工必須從一張板材進(jìn)行加工，因此需要使用ＣＡＤ、專用軟件“展開”成加工前的一張板的狀態(tài)的工序。一旦展開圖紙，就進(jìn)行“排版”，也就是對(duì)零件進(jìn)行排版，以便能夠高效地從標(biāo)準(zhǔn)尺寸的材料中獲取零件，而不造成浪費(fèi)，與此同時(shí)編制加工程序。

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２．　沖裁／切割

在也被稱為落料的裁切金屬板的外周、內(nèi)孔等的工序中，主要使用激光切割機(jī)和轉(zhuǎn)塔沖床這兩種加工設(shè)備進(jìn)行加工。大致區(qū)分一下，激光加工機(jī)擅長(zhǎng)外周和大孔的高速切割，轉(zhuǎn)塔沖床還有能夠處理大量的孔和成形加工等特點(diǎn)。還有一種“激光沖床復(fù)合機(jī)”，它同時(shí)實(shí)現(xiàn)了上述兩者的優(yōu)點(diǎn)，而且每個(gè)鈑金廠所擁有的設(shè)備都不一樣，所以在訂貨時(shí)，最好根據(jù)加工廠的設(shè)備來分類加工。

３．　去毛刺

無論前道工序采用哪種加工方式，都會(huì)在一定程度上產(chǎn)生激光切割毛刺（熔渣）、沖床剪切毛刺、飛邊等。去除這些的就是去毛刺工序?！】梢允褂檬謩?dòng)角磨機(jī)或銼刀手動(dòng)完成，也可以使用旋轉(zhuǎn)大砂紙的去毛刺機(jī)進(jìn)行加工。
在鈑金加工的去毛刺中，很難像切削加工那樣進(jìn)行Ｃ０．２、Ｒ０．２等精細(xì)的尺寸管理。在這方面，“沒有毛刺”這樣的圖紙指示是模棱兩可的，但若指示“希望去除毛刺至不會(huì)割傷手的程度”，似乎是有效的。下訂單時(shí)，最好針對(duì)毛刺的允許范圍與加工廠達(dá)成共識(shí)。

４．　折彎

機(jī)械鈑金的一般折彎加工是將模具安裝到稱為彎板機(jī)的設(shè)備上，并對(duì)切割后的板材施加壓力，使其以一定角度線性彎曲。在彎板機(jī)中，上摸（凸模）裝在設(shè)備的上部，下模（凹模）裝在下部，設(shè)備的上部上下移動(dòng)來折彎金屬板，但折彎得到的角度因材料批次和軋制方向而異，因此每次都需要進(jìn)行微調(diào)，加工困難?！〉牵梢哉f是鈑金加工中最重要的工序之一，因?yàn)樵诤罄m(xù)工序中焊接加工的難易程度和美觀度會(huì)因折彎工序的精度而發(fā)生很大的變化?！〈送?，“彎板機(jī)”有時(shí)也稱為“折彎?rùn)C(jī)”、“彎曲機(jī)”等，它們都是指同一種設(shè)備。

５．　焊接

焊接加工是通過加熱使金屬熔融后冷卻來接合金屬的工藝，在鈑金加工中主要使用ＴＩＧ焊和激光焊。使用鎢電極的?。裕桑恰『附佑袝r(shí)也被稱為“氬弧焊”，因?yàn)槭褂脷鍤庾鳛楸Ｗo(hù)氣體。
ＴＩＧ焊接可以通過在熔融部添加填充棒來進(jìn)行堆焊，但另一方面，由于向材料輸入大量熱量，因此容易發(fā)生變形。加工結(jié)果在很大程度上取決于工匠的技能。激光焊接是一種可以抑制熱應(yīng)變的加工方法，具有加工工藝容易標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)點(diǎn)，但由于是以母材焊接為基礎(chǔ)，對(duì)于有堆焊要求的零件，很難使用這種方法，需要改變加工方法。

６．　精加工（含表面處理）

鈑金加工的精加工工序有去除焊接產(chǎn)生的熱應(yīng)變，用磨床削掉堆焊凸起的部位，用電解拋光去除焊接產(chǎn)生的燒傷以及表面拋光處理（研磨、拋光）等。

７．　組裝

這是將多個(gè)零件組合在一起并主要使用螺栓、螺母和鉚釘?shù)染o固零件進(jìn)行組裝的工序。多用于不要求焊接強(qiáng)度或在稍后需要進(jìn)行分拆作業(yè)的部位。組裝工作也稱為“裝配”，涵蓋了廣泛的工作和工序，從零件的小型組裝到中型單元以及整個(gè)機(jī)器、設(shè)備的最終裝配。在鈑金加工行業(yè)，一些企業(yè)將上述焊接組裝工藝稱為“組裝”（焊接組裝）。

８．　檢查

在鈑金加工品的出廠前檢查中，通常對(duì)尺寸和外觀都是目視檢查。在尺寸檢查中，我們主要使用卡尺、刻度尺、角度儀等，通過圖紙與成品的對(duì)比來檢查尺寸、孔位、精度是否有錯(cuò)誤。在外觀檢查中，我們會(huì)目視檢查產(chǎn)品是否有劃痕和毛刺。一些工廠使用圖像測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x進(jìn)行檢查。

　鈑金加工所使用的加工設(shè)備的種類

鈑金加工中如上所述，在各工序中使用各種設(shè)備。這里將介紹鈑金加工所使用的主要加工設(shè)備。

?　激光切割機(jī)

激光切割機(jī)是用高功率激光照射金屬材料，使之局部熔融，用氣體吹掉熔化的金屬，然后進(jìn)行切割的加工設(shè)備，擅長(zhǎng)切割周長(zhǎng)較長(zhǎng)的外周、腰形孔等高速加工。另一方面，如果板的孔數(shù)較多，則開通孔（穿孔）的次數(shù)會(huì)增加，因此加工需要時(shí)間，但近年來因激光設(shè)備的高功率化，使得包括開孔加工在內(nèi)的高速加工成為可能。但是不能進(jìn)行螺紋孔、去毛邊等成形加工。

?　轉(zhuǎn)塔沖床

轉(zhuǎn)塔沖床是一種將許多小模具安裝在名為轉(zhuǎn)塔的模具支架上以高速壓制沖裁金屬的加工設(shè)備。由于一次沖壓開一個(gè)孔，因此適用于多孔零件的高速加工，并且可以進(jìn)行攻絲、去毛刺、開沉孔和百葉窗加工等成形加工。另一方面，要沖裁出外周和腰形孔需要很多次沖孔，加工需要很多時(shí)間。

?　激光沖床復(fù)合機(jī)

這是同時(shí)配備有上述兩種加工設(shè)備的復(fù)合機(jī)。沖裁和成形加工在一道工序中進(jìn)行，例如用激光加工費(fèi)時(shí)的外周和大孔，用沖床實(shí)施開孔和成形加工。由于不需要為每道工序更換設(shè)備，因此因換裝而導(dǎo)致工件錯(cuò)位的機(jī)會(huì)較少。

?　去毛刺機(jī)

過去，鈑金廠一般是用手動(dòng)角磨機(jī)或銼刀手工去毛刺的，但近年來，越來越多的工廠引進(jìn)了去毛刺機(jī)。去毛刺機(jī)使工件吸附在傳送帶上，旋轉(zhuǎn)安裝有砂紙的刷子，均勻地去除毛刺。

?　彎板機(jī)

在彎板機(jī)中，上摸（凸模）裝在設(shè)備的上部，下模（凹模）裝在下部，移動(dòng)設(shè)備的上部并向下施加壓力來折彎金屬板。根據(jù)施加壓力的方式，有機(jī)械式、液壓式、伺服電機(jī)＋滾珠絲杠式等，但現(xiàn)在常見的是可以通過ＮＣ調(diào)整壓力大小的機(jī)型。　近年來，后擋規(guī)（撞塊）按照程序自動(dòng)移動(dòng)的機(jī)型得以普及，在要求折彎精度的工廠中發(fā)揮著作用?？杉庸げ牧系牟馁|(zhì)、板厚、長(zhǎng)度等由最大壓力（噸數(shù)）和可加工長(zhǎng)度決定。

?　激光焊接機(jī)

激光焊接是一種因熔深細(xì)而深、熱影響層較小因此不易發(fā)生熱應(yīng)變的焊接方法?！≡诩す夂附又?，最先普及的是“ＹＡＧ激光”，作為抑制變形、保持美觀的焊接方法而廣為人知。２０１５年左右出現(xiàn)的“光纖激光焊接機(jī)”，因解決了ＹＡＧ激光所存在的強(qiáng)度不足問題，實(shí)現(xiàn)低應(yīng)變、高強(qiáng)度的焊接而迅速普及。激光焊接的最大優(yōu)點(diǎn)在于即使是薄板也不易發(fā)生變形，是連不熟練的人也能實(shí)現(xiàn)ＴＩＧ焊接中只有熟練工匠才能進(jìn)行的加工和超薄板加工的加工方法。隨著未來設(shè)備變得更輕，如果對(duì)薄板的使用增加，估計(jì)激光焊接將作為一般加工方法變得更加普遍。

??。裕桑呛附訖C(jī)

ＴＩＧ焊是一種利用電的電弧焊，是目前機(jī)械鈑金領(lǐng)域最常用的焊接方法。不活潑氣體多使用氬氣，有時(shí)也稱為“氬弧焊”。ＴＩＧ焊是對(duì)電極施加高壓電，使金屬熔融而接合，因此具有優(yōu)良的氣密性和水密性，焊接強(qiáng)度高?！×硪环矫妫捎谳斎氲浇饘俚臒崃看?，在熔池周圍傳熱的熱影響區(qū)的范圍很大，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的應(yīng)變較大。盡可能抑制這種應(yīng)變的焊接技術(shù)和消除所產(chǎn)生的應(yīng)變的技術(shù)都是極難的，ＴＩＧ焊被稱為“匠人技藝”。

　鈑金加工所使用的材料和表面處理

鈑金加工所使用的材料有不銹鋼、碳鋼（ＳＰＣＣ、ＳＥＣＣ）、鋁合金等種類。板厚也因材料而異，為ｔ０．１～２２ｍｍ。請(qǐng)考慮產(chǎn)品的用途、加工特性來選擇。

　鈑金加工的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

鈑金加工的最大優(yōu)點(diǎn)是適合小批量、多品種的生產(chǎn)。沖壓加工是塑性加工的代表性加工方法，適用于制造許多相同形狀的零件的批量生產(chǎn)，但由于需要為每個(gè)產(chǎn)品制造模具，因此除非進(jìn)行大量生產(chǎn)，否則產(chǎn)品價(jià)格會(huì)很高。

在這方面，鈑金加工在“沖裁”、“折彎”和“焊接”等所有工序中都使用通用設(shè)備，并且在折彎加工中也使用通用模具。因此除了能夠應(yīng)對(duì)小批量、多品種制造外，還可以靈活應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)變更。另外，能夠通過“沖裁”、“折彎”和“焊接”的組合從一張板中制作出形狀復(fù)雜的產(chǎn)品也是其一大優(yōu)點(diǎn)。

另一方面，其缺點(diǎn)是零件是一個(gè)一個(gè)加工的，因此如果制作大量相同的零件，就需要很多時(shí)間來生產(chǎn)。尤其是焊接等，還有很大一部分是靠匠人技藝，不是每個(gè)人都能加工的，所以不適合量產(chǎn)。

　鈑金加工的降低成本的方法

下面介紹一下四種用于在鈑金加工中降低成本的方法。

?　根據(jù)加工制造商的擅長(zhǎng)領(lǐng)域訂購(gòu)

雖然都叫“鈑金加工制造商”，但每個(gè)公司的設(shè)備也各式各樣。有可能僅根據(jù)加工設(shè)備的特性下單就可以降低成本。例如，如上所述，激光切割機(jī)擅長(zhǎng)全周和腰形孔的高速加工，轉(zhuǎn)塔沖床擅長(zhǎng)大量的孔加工和成形加工。如果您向主要用激光切割機(jī)加工落料工序的制造商訂購(gòu)以孔加工和成形為中心的產(chǎn)品，則加工成本會(huì)增加，如果向主要使用轉(zhuǎn)塔沖床的加工商訂購(gòu)大尺寸的外周切割，加工成本也往往會(huì)增加。只需了解加工制造商的擅長(zhǎng)領(lǐng)域來下單，就很有可能降低成本。

?　減少焊接，能折彎的地方折彎

如“ＴＩＧ焊接”一節(jié)所述，小批量、多品種的焊接很多地方都必須依靠工匠的熟練技術(shù)，加工成本往往較高。例如，當(dāng)兩張板９０度對(duì)齊時(shí)，如果可以折彎，則折彎加工的單價(jià)往往會(huì)更低?！〗ㄗh根據(jù)折彎加工的特性（材料、與模具等的干涉等）進(jìn)行選擇。除了折彎加工外，鉚接也能降低成本，但需要在圖紙中設(shè)定為全部無焊接。

?　重新審視去毛刺的要求

在圖紙中明確標(biāo)注“全周無毛刺”的要求，而加工廠家在去毛刺上也花費(fèi)了相當(dāng)多的設(shè)備和人工成本。通過將去毛刺要求縮小到真正需要的部分，工廠有可能減少去毛刺的人工成本。另外，不是胡亂地要求高精度，而是針對(duì)加工方實(shí)際能達(dá)到多少精度、訂貨方對(duì)去毛刺質(zhì)量的容忍度如何等進(jìn)行討論，由此可能會(huì)找到降低成本的途徑。

?　重新審視堆焊的必要性

在方形接頭焊接等中，通常會(huì)要求堆焊以確保強(qiáng)度，但激光焊接可以輕松實(shí)現(xiàn)薄板的低應(yīng)變焊接，卻不擅長(zhǎng)堆焊。近年來，即使是光纖激光焊接等母材焊接也能確保足夠強(qiáng)度的加工方法普及起來，因此可以通過考慮轉(zhuǎn)換加工方法來降低成本，而不是為了確保強(qiáng)度而堅(jiān)持堆焊。

　總結(jié)

鈑金加工是一種可以靈活處理小批量、多品種加工的加工技術(shù)，但由于仍有許多部分需要依靠工匠的直覺，因此可以說是一個(gè)較難的加工領(lǐng)域?！〈送?，制造成本會(huì)因加工設(shè)備和加工方法的選擇而變化，所以一定要了解鈑金加工的特點(diǎn)，才能有效地進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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