机床钣金零件基础构造与其工艺

摘要：机床钣金零件在制造和加工过程中具有一定的特殊性，加工出来的钣金零件与机床的外观、加工设备和加工工艺要求有直接关系，本文结合机床钣金零件的设计特点对加工机床外观进行研究分析，探析在设计机床钣金零件時要注意哪些问题，针对这些问题提出建议，从而完善机床钣金零件基础构造与工艺。

关键词：机床钣金；零件；基础构造；工艺

前言

机床钣金零件制造主要分为三个步骤：第一步是对饭料进行控剪、切割、折弯；第二步是对切割好的零件焊接成型；第三步是对焊接好的零件进行喷涂。在整个机床钣金零件的加工与制造过程中，由于没有固定的模具，在生产过程中无法实现大量的生产，一般都是少量的生产加工[1]。本文通过研究机床钣金零件机构与工艺，为机床钣金零件的加工提出参考建议。

1.机床的外观对钣金零件设计要求

科学技术的发展进步，对机床钣金零件加工工艺的进步产生极大影响。为了满足机床外观的要求，在设计机床钣金零件时应该采用隐蔽的设计方法，可采用内折边的方法将相邻的钣金件的边缘朝着里面进行折边，再进行包边处理。这样能够提高钣金零件的强度，提升钣金零件防尘防水的效果[2]。例如：钣金上下壳的防水设计、气象预警发布机的防水外壳设计等，都采用了隐蔽的设计方法。在传统的设计方法上，通过使用计算机完成对钣金零件的计算，这就是最常见的CAD法，这种方法运作高效、操作可靠，是值得推广的方法。机床的外观要求钣金零件棱边要光滑，接缝要求整齐均匀，并且钣金零件的棱边和接缝不能出现重叠的现象。圆弧面在焊接时也不能出现接缝，在处理时要采用斜接缝的方法。

以CAD和CAM进行辅助设计能够提高设计过程的智能化和数字化，从而加快设计的进程，同时还能够为钣金类零件的更新提供更加科学严谨的设计方案[3]。基于现阶段钣金类零件的设计特点可将其分为2D造型和3D造型，两种方法比较起来，2D造型仅需要三种设计方法即可实现，其中包括面素拼正法、编码法和尺寸输入法；而3D造型则相对复杂，其中以体素拼正法为主要设计方法。由于在设计中采用不同的CAD和CAM设计系统，其功能体现和实现方式间均存在一定的差异性，同时在参数设定过程中也可以根据目标函数的算法进行调节，另外还能够对参数的变化范围进行限制，比如说，在采用目标函数优化法进行排样时，通过对X轴参数移动的范围和Y轴参数移动的范围进行限定，之后在对模块类型进行选择即可通过算法得出函数的关系式，进而对钣金零件的规格进行设定。

在参数设计过程中，设计中所采用的三种算法分别为计算法、查表法和公式计算法，其中第一种和第三种算法是通过自行设计而得出零件的规格和三维模型，而查表法则是将工具书中给定的参数直接按照要求输入软件生成零件的模型，可通过调节参数值改变零件的规格。

综上分析能够看出，在钣金零件的设计过程中，简单的设计方法通常也能够实现零件的设计，但是零件的规格则很难控制，若设计人员经验相对不足则很有可能导致零件规格不合乎实际要求，造成设计失败。故在设计过程中一定要多借鉴前人的设计经验，以实现快速优质的钣金零件设计。

2.机床的加工能力对钣金类零件构造的影响

机床钣金零件在设计时，零件的构造一定要在机床设备的加工能力范围之内，如模具的最大抗压力、折弯的最大值等，因为如果钣金零件的构造超出了机床设备的承受范围，就会损坏机床和模具[5]。一般情况下，制作钣金零件的材料厚度相同时，折边的最小长度一般要保持在折弯开口允许的最小范围内。如果加工的钣金零件在折边上有孔，在折弯时出现孔拉伸变形的问题，那就要注意了在

调整尺寸时把握好大小，这对钣金零件的制造有着重要的影响。因此，在对钣金零件弯折过程中不能对下模有任何影响，可以利用下模的V形槽，实现了钣金零件加工范围的扩大，满足了对一些特殊钣金零件加工的需要。

2.1如何计算折弯时的压力

我们以C620型号的钣金零件为例，按照折弯压力计算方法，我们用A代表折弯过程中承受压力的大小，L表示需要进行折弯的板料的宽度，用C表示钣金零件折弯过程中V形模具开口的尺寸，得出的折弯压力公式是A=2*650LC。在对板料进行折弯处理时，施加的压力不能大于折弯设备所能承受的压力，如果在折弯过程中超出了设备所都能承受的压力范围，那会对机床减少机床的使用寿命，严重的还会直接破坏机床，影响生产的进行[6]。

2.2 V形开口于折边尺寸的关系

我们还是以C620型号的钣金零件为例，在对板料进行折弯处理时，模具的V形开口一般情况要比需要加工的板料厚7倍左右，以此我们可以得出模具V形开口与钣金零件的折边尺度B的关系，我们用C表示V形开口的尺寸，如果钣金零件板料的厚度不一样，它的折边尺寸也会不一样，通常情况如果钣金零件的板料厚度相同，那么就会选择使用最小允许范围的折弯V形开口能够使用的长度[7]。

通过对C620型号钣金零件的分析能够看出，在制造过程中，机床的加工能力直接决定了其对设计元素的表现力，若机床的加工能力不能够满足设计的需求则会导致设计虽然成功但制造失败，进而造成产品生产失败。这就需要在设计的过程中充分考虑到机床的加工能力，避免设计与制造的对接出现问题。

3.加工工艺对机床钣金零件结构的影响

加工工艺对机床钣金零件基础构造有非常重要的影响，在零件基础构造的设计阶段就应该对加工工艺考虑充分认真研究，使零件达到能够加工的效果[8]。例如，在加工某一腔型结构的钣金零件时，在处理零件表面时为了避免槽液造成的污染，在对零件的溢水孔设计时就要认真研究。悬挂喷涂零件表面的过程中需要对零件已有孔加以利用，但是对于比较重的钣金零件来说，使用已有孔并不适合，还需要加设工艺孔以满足吊装的需要。同时还要充分考虑到零件的重心位置，以免因重心偏移引起零件倾斜、磕碰影响加工质量。为了减小零件焊接引起的变形，对于薄板类钣金零件的加工，最好选择点焊或者气体保护焊这两种方式进行焊接。

而对于零件制造过程中切削工艺来说，我国目前的实际制造过程中，最常用的一种方法仍是直接用切削，但是现代工艺制造中，对于产品的表面粗糙程度以及产品整体的精确度有着极高的要求，因此在实际操作中就必须要排除机器、工件以及外界种种因素的影響[9]。比如说要想提高机床的加工精度，就必须要保证机床在刚度上符合要求，同时不会受到温度的影响而产生变形现象，还要具备良好的抗震性。想要满足这些要求，要从两方面着手：一是在具体切削中要提高机床主轴的转速，能够达到每分钟几万转；二是要采用更加先进的技术，比如空气静压轴承技术、精密控制技术等来达到要求[10]。

通过以上理论的分析能够看出，在钣金零件的制作过程中，若加工工艺不能够达到实际生产的需求，则会造成零件设计过程中的所有高水准设计很难实现，进而导致在实际生产中不能够符合设计的初衷，造成钣金零件的制造失败。

4.机床钣金类零件设计中应注意的问题

机床钣金零件在基础构造和工艺的设计中要注意以下问题：

4.1提高钣金零件的强度

可以把钣金零件的折边尺寸加大或者增加钣金零件的尺寸，也可以采用增加槽钢或增加筋板的加工方法，达到钣金零件强度和硬度的提高[11]。但是，在这个过程中要注意不能为了提高钣金零件的强度，把钣金零件的材料厚度增高，虽然这样能够提高钣金零件的强度，但是会使钣金零件的重量增加。这就需要在未来的钣金零件设计过程中进行新材料的开发，通过开发新型材料提高钣金零件的强度，避免为提高零件强度而增加其厚度的情况出现，从而提高零件的适用性。

4.2控制切割和研磨

在对钣金零件进行拆解时，应该注意要在材料上直接将孔给出，避免人工进行材料的配孔，这样就避免在数控冲床或者切割过程中，出现不能对板料直接进行切割的情况[12]。同时在超精密研磨技术中，要使加工物体的表面粗糙度能够达到1～2um，并进行原子级的研磨抛光硅片。传统方法中的磨削、研磨和抛光等工艺已经无法满足时代的要求。在切割的过程中则需要采用现代的制造工艺，以提高产品的整体精确度，在这一过程中首先应该提高机床的加工精度，通过计算机辅助制造系统进行精度调节，同时以先进的精度修正技术将误差控制在极小的范围之内，尽最大可能提高钣金零件的制造精度，以提高零件的整体质量。

4.3了解折弯加工能力

在进行折弯的零件的设计的时候，要对现有设备所具有的折弯加工能力进行了解，清楚现有的设备加工能力是否能够满足板材直接折弯成形的需要[13]。注意不能人为的对零件进行拆分，然后再将各分件进行拼装接焊。了解折弯加工能力，对提高钣金零件的韧性和韧性的应用有直接关系，在零件设计过程中，材料的选择对零件最终的折弯加工有着极其重要的意义，同时对现有的设备加工能力要有一个充分的了解，使其能够满足设计中对零件折弯成形的需求。换言之则是需要在设计的过程中充分考虑设备的加工能力，避免因设计要求较高而导致生产失败。

4.4以制造能力调整设计方案

在进行机床钣金零件设计的时候，可以根据实际情况的需要对零件的结构适当的进行调整，对于某些零件的加工，因为对零件结构进行了合理的调整，即使加工时间增加了一些，但是材料利用率却有了大幅度的提高，整体算下来成本节约了很多[14]。单纯追求设计的先进性而不考虑制造能力，会造成设计出来的图纸在实际制造过程中无法应用的情况，这就是设计人员对制造能力了解的不够充分。故在零件的设计过程中应充分考虑实际制造能力，以制造能力为基础，对设计方案进行修改，从而使设计出来的图纸能够满足实际的需求，同时制造机床也能够满足零件的生产需求，从而保证零件制造过程的顺利进行。

5.结论

综上所述，机床钣金零件的基础构造及其工艺受机床外观、设备加工能力以及加工工艺等多方面的影响。钣金零件在设计的阶段就要对其结构的影响因素加以充分的考虑，使得零件设计具有可加工性。工艺师们在实际的工作中要善于总结问题，积极分析，找到解决方案，不断的对钣金零件的加工进行优化，使得机床钣金零件的结构和工艺不断完善，创造更高的价值。本文针对机床钣金类零件的结构特点，对其零件的加工设计以及生产工艺进行了分析，总结出了设计中应注意的问题，对机床钣金类零件的设计生产有着一定的理论支持。帮助进一步完善机床钣金类零件的设计生产工艺。

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作者简介：周海鑫（1979-），工程师，现从事电力行业机械结构设计及制造工艺方面的研究工作。