优化钣金件结构的多种方法

■ 苗彦民，刘江军，罗玉华

1. 概述

烟草设备上的钣金件比较复杂，需要进行焊接，不可避免地存在焊接变形。为了提高钣金件的焊接质量和精度，特别是不锈钢罩壳的质量，首先要优化钣金件的结构，其次是提高加工人员的技术。因为结构不合理，均会给加工人员带来很多的工作量，如难于组装、焊接变形、加工人员修整时间成倍增加等现象。因此，在无数次的实践中，我们总结了多种方法，按照“精度不减、强度不降、减少变形”原则，优化钣金件的结构。下面，是我们在优化钣金件的结构方面探索出了多种方法。

2. 钣金件结构优化工艺

（1）借用中间衬板，减少焊接变形。例如：Y11FBF4010301捕丝器罩，如图1所示。

结构：捕丝器罩是采用壁厚1.5mm的不锈钢罩壳类零件，该零件上面焊接子件有10多种，包括焊接螺柱、气缸座、密封条等。由于焊接子件过多，焊接成形后外表面严重变形，不能修复。

优化方法：在保证子件和焊接螺柱坚固情况下，尽可能减少外表面的焊接位置，同时合并子件能折的尽可能不焊。

具体方法如下：

图1 捕丝器罩

第一，在原设计基础上优化内部子件结构，减少子零件数量，通过“能折不焊”减少焊接变形，本零件共缩减6种子件。如图2所示。

第二，制作一个壁厚为1mm的中间衬板，把螺柱和气缸支座以及其他零件都焊接在中间衬板上；同时把捕丝器端部密封条都用折弯的方式连接在一起，如图3所示。

第三，如图4所示，把加工合格的中间衬板组件和外罩壳焊接在一起。焊接时，焊缝尽可能和外罩焊缝在一起，减少焊接区，同时在折弯硬化区，增加无痕碰焊点，防止内外零件出现内空缺陷，同时把件3零件如图压住中间衬板组件，增加端部的焊接强度，保证中间衬板组件和外罩壳焊接牢固，减少焊接变形。

图2 优化内部子件结构

图3 中间衬板

图4 组焊示意

（2）将焊接结构更改为折弯结构，并利用折死边方式，增加工件强度。例如：Y11FAF5111200 消音板，如图5所示。

结构：该零件原结构如图有近10种子零件折弯后组焊而成，焊缝多达几十处。由于板材厚度只有1mm，焊接后工件呈扭曲状变形，几乎不能修整合格。

优化方法：改变工件的折弯结构，把焊接缝改为折弯缝，减少焊接变形。同时增加打死边结构，增加强度。

（3）对于折弯干涉的钣金件，在难于折弯的地方切割出断点，方便折弯，然后补焊相应断点。例如：Y4FAF51500200 左吸风盒，如图6所示。

图5 消音板

图6 左吸风盒

结构：局部U形结构，由于折弯干涉，不能如原设计结构折弯成形，只能焊接成形，焊接后变形严重。

优化方法：采用间断线法。如图6所示，在激光切割机上对折弯线处切割出断点，待在折弯机上折好后，再人为折弯。由于折弯线处，增加了间断切割线，所以用手一折就能制作成形。然后在边缝处点焊成形，就满足了强度要求，同时也达到了图样设计的装配需求。

（4）在外观零件中，使用统一焊接方式，提高外观质量。例如：Y11FBF5048211刀头罩，如图7所示。

结构：图样要求在同一条边上既有折弯缝，又有搭接焊缝，修整后的罩壳，外部R圆弧不协调，直接影响零件的外观质量。

优化方法：使用统一的平齐焊缝，将两侧板焊接（见图8）在罩壳上，保证拉丝方向一致，同时保证外部R圆弧的一致性，如图8所示。

图7 刀头罩

（5）在门板类钣金件上焊接轴套类零件，优先使用台阶套，然后进行折弯，增加焊接轴套类零件的精度，减少因焊接此类零件的变形。例如：门板，如图9所示。

结构：在该工件上，由4种机加套类零件焊接在1.5mm厚的不锈钢罩板上，由于焊接不均匀，热变形系数也不同，所以变形无规律。

图8 焊接位置

图9 门板

优化方法：采用台阶套的结构，使用台阶面限制套的平面方向自由度，然后在背面用小电流焊接就能把套即准确又牢固的焊接到位，等到焊接好套后，再折弯四周，通过折边来修复焊接引起的微量变形，效果很好（见图10）。

（6）充分使用塞焊，提高零件强度和焊接外观质量。例如：框架，如图11所示。

结构：这类零件是内置框架结构，两面用1.5mm厚的板材和框架焊接一起；第一面可以很容易和框架焊接，但第二面就无法完成焊接，只能在周边和框架焊接在一起。由于无有效支撑，面板底部出现波浪状变形，油漆后更加明显，返修率很高，所以返修劳动强度很大，如图12所示。

优化方法：在外罩大平面对应于内框架处预制塞焊孔，然后塞焊，这样外罩壳就和内框架紧密连接在一起，塞焊位置如图13所示。通过局部塞焊增加强度，减少成形工件的缺陷。

图10 焊接台阶套

图11 门框

（7）利用插接结构，提高焊接定位精度。例如： 翅片，如图14所示。

结构：该零件是烟草设备上的一个翅片，工作时翅片和基准板连接处要承受很强的扭力矩，在目前市场反应有焊接断裂的纪录。

优化方法：为了提高焊接强度，又要控制其变形最小，保证外观要求，根据产品结构和功能对产品零件焊接区做合理的改进。如图15所示，首先设计出件1和件2插接尺寸，其次将件1插入件2中，然后在背部焊接，正面加焊点，不仅保证了零件的强度要求，而且外观又非常美观。

3. 结语

以上是我们在制作钣金件时总结的一些技巧，大家不妨在实践中试用一下，希望起到抛砖引玉的效果。

图12 门框变形区域

图13 门框塞焊位置

图14 翅片

图15 翅片组焊