钣金加工组焊工艺分析

杨晓龙+李冰

摘 要：我国的钣金行业产值在世界上名列前茅，不断推动着国家从装备制造业大国向强国转变。

关键词：展开计算；折弯工艺；钣金焊接；钣金喷涂

中图分类号： V261.2+9 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）04-179-2

1 概述

钣金加工在机械行业生产中非常普遍，是机械生产的重要组成部分，在汽车、航天等领域有着广泛的应用。其直接决定着机械外观，也反映着机械的成熟程度，随着机械制造行业的迅速发展，钣金件的形状越来越复杂，金属材料展开的计算、折弯、焊接、喷涂等一系列处理的工艺，直接决定了钣金件能否具有良好的外观、足够的强度和必需的精度。所以准确计算其展开尺寸就成为钣金设计的首要任务，而钣金折弯是钣金加工过程中非常重要的一个工序，折弯工序的好坏直接影响着零件的尺寸及外观，尤其影响后续组焊工序的质量。文章从工艺角度并结合实际生产过程对钣金展开计算、折弯过程及焊接、喷涂等工序进行了分析，对出现的问题给出了一定的解决方案。

2 板料展开长度计算

在折弯工作开始之前，必须要精确的计算出各种零件展开之后的尺寸和其缺口或者孔位在图纸上的具体位置，这样做就是为了解决激光切割导致的孔位和外形尺寸的差异不合公差的问题。外层材料会以内钣金的弯矩作用而伸长，但是在拉伸和压缩之间，中性层的长度不会因此而产生变化。所以普遍来说，计算钣金部件的展开长度就是计算其中中性层的长度。钣金部件展开的实际长度就是其直线的长度和以及中性层的长度和。其中性层的长度与其本身用料的种类、厚度、模具都有很大的关系。但是在实际加工中，由于钣金部件的模具和折弯半径的都一样，在没有特殊要求的情况下，对其折弯半径的计算是采用简便算法，对于实际折弯半径的大小基本不予考虑。下面给出了90°折弯件的简化计算方法。

简便计算公式如下：

L=d1+d2-a

其中，L为展开长度，d1、d2为90°折弯时，零件的两条直角边就是其外形尺寸，a就是其的折弯补偿值。这种算法适用于大部分钣金加工时的薄板折弯件，尤其是在其折弯半径在0.5mm到2mm之间，板的厚度小于2.5mm是，计算起来相当方便。

但是在实际生产生活当中，大部分情况对于钣金部件的折弯补偿值都是不知道的，这时候就需要用“测试折弯”的方法来获取其的折弯补偿值。具体操作如下：首先，用机床从将要测试的材料商裁剪下两块尺寸相等的正方形材料，再精确测量两个方向的尺寸，然后再对其在平行方向和垂直方向上进行折弯，之后再测量出折弯之后两个直角边的长度，这个时候折弯补偿值就等于两个直角边的长度和减去其原来的正方形材料的边长，用此种方法便可或者原材料各个方向上的补偿值。

3 折弯工艺

对钣金部件弯曲变形的整个过程的了解是很重要的。在钣金材料被弯曲时，它主要承受三个作用：弯矩作用、剪切作用和局部压力作用。弯矩作用就是在钣金材料弯曲和变形是主要受到的力矩。在钣金材料变形是，其必然受到外力的影响，在其受到外力的作用下，内部必然会产生与其相抵抗的里，这时的外力与内力应该是相等的，此时若是外力相应变大，其内部的应力也会随之变大，致使其弯曲程度也随之变大。但是钣金材料都有一个弹性极限，在达到弹性极限之前，钣金材料处于弹性变形状态，外力若是消失，钣金材料即会恢复受力之前的形状，但是若在钣金材料达到弹性极限之时继续增加外力，其塑性变形就变成永久的，就是说在撤掉外力自后，钣金材料也不会恢复原来的形状，会产生永久性的形变。这个过程就是我们主要研究的钣金材料变形过程，在外力过大的情况下，钣金材料会因为其永久性的变形而产生一些破裂，这种情况下钣金材料就会失去其使用价值，在其折弯的过程中也会有一些其他因素会影响到钣金的折弯工艺。

3.1 钣金材料最小弯曲半径

钣金材料在弯曲时，其圆角部分的内层会受到压缩，外层就会相应的拉伸。在钣金材料厚度不变的情况下，其折弯角越小，材料受到的压缩和拉伸作用就会越大。在其拉伸力到达其拉伸极限的时候，钣金材料就会产生破裂或者折断。因此在弯曲零件的设计中，应该在最大程度上避免较小的弯曲半径。一般情况下，钣金材料使用的都是较大的弯曲半径。若是实际操作中对弯曲半径没有特别的要求，弯曲的圆角应该小于钣金材料的厚度。

3.2 钣金弯曲件孔边距离

孔应与折弯区域保持一定的距离，因为若是两者之间的距离过近，则钣金材料在弯曲时会使孔发生拉伸性兴办，从而影响零件的使用。因此，在钣金材料设计中必须保证孔边距离在折弯后与最外层的侧边距离必须大于3倍的板厚。若是无法控制距离，则在弯曲前打小孔，然后在弯曲变形后再将其扩大，从而达到要求。

3.3 钣金弯曲件直边高度

对于折弯角为90度的钣金部件，为了方便其成型使用，其高度在一般情况下必须大于其厚度的2倍。若是因为设计或者其他要求使高度小于厚度的两倍，则必须先进行折弯操作，在折弯后再根据需求来进行加工，从而达到目标尺寸。对于有斜角的钣金部件来说，则是先忽略直角边，先进行折弯操作，在折弯后再进行切割操作，从而使其变成斜边，达到目标要求。

4 钣金焊接工艺

对于钣金件的焊接常用的焊接方法有氩弧焊、电阻点焊、二氧化碳气体保护焊、手工电弧焊等，针对钣金件的结构特点应考虑整体焊接方法。在选择焊接工艺方法时首先应满足技术要求，在此前提下，尽可能选用经济效益高劳动成本低的方法，对大多数结构应优先选用CO2气体保护焊和氩弧焊。有些机床钣金外防护由于尺寸过大，母材板幅有限，下料时需要采用拼接方式才能满足要求，而这些钣金件通常为板厚在2mm以下的薄板，在拼接过程中就需要考虑到焊接变形及应力，如焊接机床关键部位如前围罩、挡水板等需要防水处理的拼接缝时，需要将两张板材完全对齐，保证没有缝隙后采用连续点焊的方式焊接，并且在焊后在拼接縫位置打上专用钣金胶进行防水处理；在焊接中厚板并且有满焊技术要求时，需调整合理的电流电压，并且采用分段满焊的方式及合理的焊接顺序，保证结构强度同时减少焊接变形；在焊接密封要求高的部件如油箱及水箱时，为避免出现焊接缺陷并保证美观，平焊位置采用开坡口的方式满焊，焊后打磨平整并做煤油实验试漏；在焊接易变形的大板时，内侧安装加强筋并尽量采用塞焊连接；当板材厚度在3mm以上并且对结构强度无过高要求时尽量采用段焊的方式以减小焊接变形；为提高生产效率焊接螺母可采用螺母焊机。焊接后的零件应进行表面打磨抛光处理，将焊渣及焊豆磨掉，有时也需将焊缝打磨平整，在圆弧板面对接处应打磨至圆角一致，同时打磨毛边飞刺，防止油漆脱落。检查焊接后的零件是否牢固美观，有无扭曲变形，外形尺寸是否符合公差要求，并进行有效修整、修型。

5 钣金喷涂工艺

钣金件的外观常常反映了最后产品的质量，所以喷涂工艺也尤为重要。常用的钣金喷涂工艺为喷塑，处理方式为将组焊好的钣金需要先进行酸洗除锈处理，待酸洗完

全后再用钢丝刷打磨掉浮锈，对于一些有表面缺陷的位置或者拼接缝位置应进行打腻子的处理，待腻子固化后用抛光机打磨平整，之后进行喷粉工序，最后将喷好的工件放置高温炉中加热至200°C后取出，放在室温环境直至冷却。

6 结论

通过一定的科学实验，加以贴合实际的加工手段和生产条件，则可探索出钣金部件相应的折弯系数补偿表。相关的研究在一定程度上加快了钣金部件的发展，也有利于其精确加工。这样就在提高零件的加工精度是也提高了钣金部件的加工效率，通过有效控制焊接变形及焊后的表面处理，保证了产品的质量及美观性，这样才能满足钣金技术不断发展的客观需要和长期发展，适应国家经济建设的需要，参与国际竞争。

参 考 文 献

[1] 黄芹.钣金加工工艺研究[J].科技创新与应用，2013（5）：34-34.

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