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大卫逊工业设计基础工艺知识—钣金加工篇

大卫逊工业设计基础工艺知识—钣金加工篇

一、钣金加工定义:
  钣金加工是针对金属薄板(通常在6mm以下)一种综合冷加工工艺,包括剪切,冲裁,折弯,焊接,铆接,模具成型及表面处理等。其显著的特征就是同一零件厚度一致。根据加工方式不同,通常分为两类:
1.非模具加工:
  通过NCT ,镭射,折床,铆钉机等加工工具对钣金进行加工的工艺方式,一般用于样品制作,成本较高.
2.模具加工:
  通过固定的模具,对钣金进行加工,一般有下料模,成型模,主要用于批量生产,成本较低.

二、钣金加工流程介绍:



三、常见加工方法介绍:

NCT(数控机床)加工
数控机床加工原理:
    数控机床是一种能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床,加工过程所需的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代号来表示,通过控制介质(如纸带或磁盘)将数字信息送入专用的或通用的计算器,计算器对输入的信息进行处理和运算,发出各种指令来控制机床的伺服系统或其它执行组件,使机床自动加工出所需要的工件或产品.
数控机床常见用途:
   下料,冲网孔,冲凸包,切边,打凸点,压筋,压线,抽孔
数控机床的加工精度: +/- 0.1mm

NCT(数控冲床)加工的工艺处理及注意事项:
1.在距边缘的距离小于料厚时,冲方孔会导致边缘被翻起,方孔越大翻边越明显,此时常常考虑LASER二次切割.
2.NCT冲压的孔与孔之间,孔与边缘之间的距离不应过小,其允许值如表;


NCT冲压的最小孔径如表:


注:T表示料厚

3.抽孔:NCT抽孔离边缘最小距离为3T,两个抽孔之间的最小距离为6T,抽孔离折弯边(内)的最小安全距离为3T+R,如偏小则须压线处理.
4.经现场测试,NCT冲半剪凸点的高度不超过0.6T,如大于0.6T则极易脱落.

镭射加工
镭射加工原理:
    Laser是由Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的前缀缩写而成.原意为光线受激发放大,一般译为激光(也称激光).激光切割是由电子放电作为供给能源,通过He、N2、 CO2等混合气体为激发媒介,利用反射镜组聚焦产生激光光束,从而对材料进行切割.在由程控的伺服电机驱动下,切割头按照预定路线运动,从而切割出各种形状的工件。

镭射机常见用途:
下料,割外形,二次切割,割线,割异形孔
镭射机的加工精度:+/- 0.1mm

LASER加工的工艺处理及注意事项:
   1.在割五金件底孔时,必须加大0.05mm. 因为在切割起点与终点时会留有微小的接点.
例 : 底孔为Φ5.4应割成Φ5.45(注:五金件的底通常用NCT或模具加工,以保证加工精度.)
   2.割工艺孔时宽度一般大于0.5mm, 越小毛刺越明显.
   3.在从平面到凸包的斜面作二次切割时,速度必须很慢,实际上与 切割等厚材料类似.
   4.LASER为热加工,割网孔及薄材受热影响, 容易使工件变形.
   5.所有工件的锐角如没有特别要求在LASER加工时,必须按R0.5mm倒圆角.

折床加工
折床加工原理:
将上、下模分别固定于折床的上、下工作台,利用液压传输驱动工作台的相对运动,结合上、下模的形状,从而实现对板材的折弯成形. 一般分为上动式和下动式. 折弯加工顺序的基本原则:由内到外进行折弯.由小到大进行折弯.先折弯特殊形状,再折弯一般形状. 前工序成型后对后继工序不产生影响或干涉.

折床常见用途:
成型,抽凸包,压垫脚,压线,压印字,铆钉,铆静电导轨,压接地符,抽孔,铆合,压平,压三角补强等.
折床的加工精度:
一折: +/- 0.1mm
二折: +/- 0.2mm
二折以上: +/- 0.3mm

常见折刀形状:



常见V槽形状:


注意:选用什么样的V槽与材料的厚度和折弯的形状有关系

孔到折弯边的最小距离


以上尺寸是孔到内折弯边的距离,如果超过这个距离则折弯会引起孔变形,在这种情况下,可以通过其他加工方式来解决变形问题,如先折弯,后用镭射割孔,或者压线割线处理,或者直接开模具生产,担这样会增加加工成本,在条件允许的情况下,设计的时候尽量满足这些最小距离


钳加工
钳加工的常见种类:
1.铆钉机用途:
铆螺母
铆导向销
铆螺柱
铆防静电手腕座
铆螺钉
所用模具:
铆合模

钳加工的常见种类:
2.攻牙机用途:
攻丝(攻牙)
所用模具:
丝锥

钳加工的常见种类:
3.抽孔机用途:
翻边抽孔
所用模具:
上模 ,冲子, 凹模

钳加工的常见种类:
4.拉丝机用途:
表面拉丝
所用模具:
砂带(不同规格)


钳加工的常见种类:
4.整平机,

钳加工的常见种类:
5.钻孔机用途:
钻孔
所用模具:
钻头

模具加工
模具加工的特点:
1.快捷
2.精度高
3.适用于大批量生产
4.成本低
5.尺寸管控好

模具的分类:
1.落料模
2.成型模
3.整平模
4.压铆模
5.连续模

一般模具示意图,一般零件都由好几套模具连续生产而成型.

表面处理
1.电镀:
通过化学反应,在材料表面附上一层其他金属,用来增加金属的防腐蚀性能,且能达到一定的美化外观作用,是常用的一种表面处理方式,如:电镀锌,电镀镍等.

2.烤漆:
通过喷涂,高温烘烤等方式,在材料表面喷上一层各种颜色的涂料,用来美化外观,且能增加材料的防腐蚀性能.是常用的表面处理方式,一般有液体烤漆和粉体烤漆两种,其中粉体烤漆最常见.如烤华为蓝,华为黑等,烤漆表面是不导电的.有EMC要求的区域不允许烤漆.

3.丝印:
在材料表面丝印上各种标识的工艺,一般有平板丝印和移印两种方式,主要原理与照相机菲林成像原理一样,也是一个曝光的过程.平板丝印主要用于一般平面上,但如果遇上有较深的凹坑的地方,就需要用到移印.

4.表面拉丝
将材料放在拉丝机的上下绲轮之间,绲轮上附着有砂带,通过电机带动,让材料通过上下砂带,在材料表面拉出一道道痕迹,根据砂带的不同,痕迹粗细也不相同,主要作用是美化外观.一般都是铝材才考虑用拉丝的表面处理方式.

5.喷砂:
通过喷砂机的风力将砂粒打到工件表面上,在工件表面形成一层密布的凹坑,主要作用是去除工件表面的脏污,增加工件表面的附着力,为后续表面处理方式做准备,在我们公司不常用.

6.氧化:
将工件表面的金属氧化,在工件表面形成一层致密的保护膜,增加工件的防腐蚀性.一般有化学氧化和阳极氧化两种方式,是一种常用的表面处理方式,如散热器表面的阳极氧化发黑.

钣金连接方式
常见钣金连接方式:

1.铆钉铆合:
这种铆钉常称为拉钉,将两块板材通过拉钉铆合在一起称之为拉铆,.常见铆合形状如图:

2.点焊:
工件组合后通过电极施加压力利用电流接头的接触面及附近区域产生电阻热进行焊接,点焊的总厚度不得超过8mm.

3.抽孔铆合:
其中的一零件为抽孔,另一零件为沉孔,通过铆合模使之成为不可拆卸的连接体.优越性:抽孔与其相配合的沉孔的本身具有定位功能.铆合强度高,通过模具铆合效率也比较高.

4.TOX铆合:
定义:通过简单的凸模将被连接件压进凹模.在进一步的压力作用下,使凹模内的材料向外”流动”.结果产生一个既无棱角,又无毛刺的圆连接点,而且不会影响其抗腐蚀性,即使对表面 有镀层或喷漆层的板件也同样能保留原有的防锈防腐特性,因为镀层和漆层也是随之一起变形流动.材料被挤向两边,挤进靠凹模侧的板件中, 从而形成TOX连接圆点.
如下页图所示:


小结:
  钣金加工的好坏,不仅仅是与设备有关系,也与操作人员的经验,工艺顺序的制作有很大的关系.
  钣金加工的概念与机加工的概念有很大的差别,机加工主要是指: “钻铣刨磨镗”,一般来说,机加工的精度比钣金加工的精度要高很多,所以不能用机加工的标准来要求钣金加工,目前业界的钣金加工的精度的经验值是+/-0.2mm.对特别的加工精度要求,可以用比较特殊的方式来加工,比如模具来加工.
  钣金的加工精度跟我们的设计紧密相关,如果在设计的时候不考虑加工精度的问题,产品回来后难免会发生干涉,难装配等缺陷。大卫逊工业设计公司一致贯彻从产品设计到产品生产最终实现,与总部的紧密合作,致力于产品的不断创新,为海内外各类制造商提供无数新产品方案。


常见加工设备的加工范围



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