钣金下料工艺优化的思考

钣金下料工艺优化的思考

赵勇

航空工业陕西飞机工业（集团）有限公司 723215

摘要：由于钣金产品被广泛使用，并且产品具有多种多样的形状，因此钣金零件的加工面临着落料和成形的许多工艺问题。这些零件的大小、形状和厚度都不同。当然，材料和生产过程也取决于实际情况，一套合理的产品处理技能是高效、低成本生产合格产品的前提。

关键词：钣金；下料；工艺优化

引言：钣金这一行业一直贯穿于人们的日常生活中，在生产和生活中占据着重要地位，尤其是在当下经济快速发展和技术水平不断进步的大背景下，钣金这一行业面临着尤为严峻的发展挑战，需要很多的时间去改革创新。基于此，在本篇综合分析和优化钣金零件的设计和落料过程的文章中，结合实际工作经验，主要目的是降低产品制造成本并进一步优化生产效率。

1.钣金设计过程的有效改进策略

所谓的钣金零件的可制造性尤其表现在难以拉伸、弯曲和冲压零件。工艺的合理性集中在减少材料消耗，简化程序，简化模具结构和延长使用寿命上。通常，材料性能、尺寸、精度和零件的立体化形状直接影响钣金零件的制造难易程度。特别要注意的是，必须是由高质量的设计计划和精细化的制造过程，才能使产品的质量达到预期的标准化要求，但是应该指出，设计对钣金工艺的制造计划有很大的影响，在整个产品开发和生产过程中必须强调设计的重要性。

（1）材料的选择与使用

在建立制造钣金产品时，最重要的是系统地了解材料的综合属性，并确保材料选择的准确性，及其对于产品的成本、质量和性能所产生一定的影响。通常，应首先使用一般的金属材料，并且在同一产品中应尽可能减少材料类型的数量和板厚规格。基于零件的功能能够符合标准化要求的事实，我们在选择材料时应该尽可能便宜，并结合综合考虑，对材料的弯曲性能和抗冲压性能进行考量，使其能够充分满足加工技术的相关要求。基于此，在选择落料处理方法时，需要能满足使用要求的板材可塑性以防止在落料过程中开裂。其中，黄铜、纯铝等软质材料的冲孔性能比较强，冲孔后的断面比较光滑，实际斜率不大，对于高碳钢、硬铝、不锈钢等硬质材料而言，其质量较差，冲孔后截面不均匀，厚板问题非常明显。

在钣金的成形加工过程方面，应着重于对落料、物理弯曲、倒圆和拉伸等多个方面进行监管。因此，片材必须被弯曲和模制，可塑性必须满足要求，并且其能够变形的阈值必须相对低。片材的塑性越高，则弯曲时的裂纹越少，屈服极限和弹性模量低的片材在弯曲后不会排斥很多，因此可以得到尺寸精度高的弯曲形状。对于大多数脆性材料而言，外角会产生弯曲或被折断。

就板料拉伸而言，所用材料的可塑性应该是理想的，以避免零件的变形，并且需要避免使用过程中发生严重的开裂。材料的屈服点与抗拉强度之比越小，实际冲压性能越理想，一次应变极限程度也越大。

在落料过程中，重点是模具的使用和加工，压制、冲压和修边，实际效率是理想的，并具有批量生产的特点，但是形状不应该太复杂。板的相对较高的硬度增加了冲孔力，这严重影响了冲孔和精度。但是，低硬度往往会在实际的落料过程中形成明显的变形，从而限制了精度。另外，如果韧性过高，则落料后的反冲度变得严重，导致精度降低。基于此，可以对不锈钢板进行冲压，但是对工具（尤其是高硬度不锈钢专用工具）有更高的要求，因此通常不将不锈钢板引入CNC冲压中。

（2）设计过程的改进

一方面，钣金零件的形状会影响切割过程，因此应尽可能避免形状的复杂性，越单一简单越好。另外，切割所经过的路径必须短，并且立足于实际切割量简化相应加工难度。另一方面，在实际设计运用过程这一方面而言，有必要综合考虑片材或工件的形状以使形状最优化。因为这样做不影响工件的性能，所以零件落料过程的布局更加紧凑，避免产生大量的废品，并且通过使用板形校正或调整方法达到了节省原材料这一最主要目标。

2.钣金落料工艺的优化路径

与制造密不可分的是，当对制造的过程所了解的越多，对于提高设计的水平这一方面帮助就越大。相反，整个过程之中的合理性有力的促进了整个设计方案的不断进行优化和改进，从而达到了不断降低产品制造环节所使用成本的目的。

（1）板材切割工艺的优化

通常，钣金切割可分为两种类型：热切割和机械切割，最常见的是热切割。所谓的热切割特别是指利用热源将金属的一部分氧化或熔化以形成切口，这是切割和破坏钢形状所需的新的板切割方法。随着技术水平的提高，热切割技术的应用也越来越广泛。

除此之外，等离子切割、易燃气体火焰切割和激光切割也很常见，与其他电弧切割相比，等离子切割效率更高，并能够提供理想的经济效果，可确保切割质量满足要求。同时，这些切割形式还可以切割在气体火焰切割中难以切割的金属。对于激光切割方法，最明显的优点是切割间隙窄至0.3毫米或更小。

（2）板材冲孔工艺优化

冲床和剪板机是最常见的钣金落料设备，现阶段数控冲床设备被广泛使用，大多数公司和工厂也很普遍，因此设备生产得到了有效的优化，效率得到了提高，产品质量也有了保证。在正常情况下，剪切机的功能是切割直边板毛坯，完成分度头的安装，还可以切割斜面和其他形状。对于裁切的板材，必须确保剪切面的平直度和平行度满足标准要求，尽可能避免板材变形和变形问题，并确保高质量的零件。通过调节板式剪切挡板的位置和按压力，上述冲孔工艺的应用可以满足剪切工艺的特定要求。

（3）最大限度地利用印版

最大限度地利用印板的目的是保证下料质量这一重要前提下提高印版的利用率。印版的利用率是指下料部分和所需采用印版的总面积，有关材料利用率的实际数据将实时反馈，对研发、设计、制造和质量等环节进行流程控制，并且在公司的整个运营过程中会定期提高材料利用率。在排版和下料过程当中，大多数的嵌套工作环节可以应用专业的计算机相关软件完成，具有排版速度快的特点，材料的利用率也能够大大的提高。

结语：钣金设计计划是影响钣金落料过程的重要因素，好的设计计划不仅可以提高生产效率和质量，而且可以节省资源并创造更多价值。其次，板的材料、排料技术、加工设备等都会影响落料过程的合理性。因此，在实际的生产项目中，有必要以高效率，运用高质量和低成本来完成各种任务，并考虑所有影响因素，最大化的凸显优势，避免劣势，以提高市场竞争力。

参考文献：

[1] 汤少征.钣金产品加工工艺研究[J].南方农机，2017（20）：80～81.

[2] 杜学金.钣金加工工艺难点及改进措施[J].自动化应用，2017（9）：35+42.