第1章 鈑金加工技術(shù)基礎(chǔ)

1.1 鈑金加工技術(shù)的特點(diǎn)及工藝流程

鈑金加工是對(duì)金屬板材、型材和管材進(jìn)行冷、熱態(tài)成形，裝配，并以焊接、鉚接及螺栓連接等連接方式制造金屬構(gòu)件的方法，主要涉及鉗工、沖壓、金屬切削、焊接、熱處理、表面處理、鉚接、裝配等多種專(zhuān)業(yè)工種。

1．鈑金加工技術(shù)的特點(diǎn)

鈑金加工大多是在基本不改變金屬板材、型材和管材等斷面特征的情況下，對(duì)原材料進(jìn)行冷、熱態(tài)分離及成形的沖壓加工，與切削加工方法相比較，沖壓加工是被加工金屬在再結(jié)晶溫度以下產(chǎn)生塑性變形，不產(chǎn)生切屑，但在變形金屬內(nèi)會(huì)產(chǎn)生加工硬化。鈑金加工的原材料多為塑性好的金屬板材及型材，以及膠木板、橡膠板和塑料板等非金屬板料。所用的設(shè)備多為壓力機(jī)，所用的工具主要是各種形式的沖模，是依靠沖模對(duì)材料塑性變形加以約束，并直接使材料變成所需的零件。因此，鈑金加工具有以下特點(diǎn)：

1）在材料消耗不大的前提下，制造出的零件重量輕、剛度好、精度高。由于在沖壓過(guò)程中材料的表面不受破壞，使得制件的表面質(zhì)量較好，外觀光滑美觀，并且經(jīng)過(guò)塑性變形后，金屬內(nèi)部的組織得到改善，機(jī)械強(qiáng)度有所提高。

2）在壓力機(jī)的簡(jiǎn)單沖擊下，一次工序即可完成由其他加工方法所不能或難以制造完成的較復(fù)雜形狀零件的加工，生產(chǎn)率高，每分鐘一臺(tái)沖壓設(shè)備可生產(chǎn)零件從幾件到幾十件，高速壓力機(jī)的生產(chǎn)率每分鐘可高達(dá)數(shù)百件甚至一千件以上。

3）制件的精度較高，且能保證零件尺寸的均一性和互換性，不需進(jìn)一步的機(jī)械加工即可以滿足一般的裝配和使用要求。

4）原材料是冶金廠大量生產(chǎn)的廉價(jià)的軋制板材或帶材，可以實(shí)現(xiàn)零件的少切屑和無(wú)切屑加工，材料利用率一般可達(dá)75%～85%，可大量節(jié)約金屬材料，制件的成本相應(yīng)地比較低。

5）節(jié)省能源。沖壓時(shí)可不需加熱，也不像切削加工那樣將金屬切成碎屑而需要消耗很大的能量。

6）在大批量的生產(chǎn)中，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

7）操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員的技術(shù)要求不高。當(dāng)生產(chǎn)發(fā)展需要時(shí)，新手通過(guò)短期培訓(xùn)即可上崗操作。

8）沖壓加工一般需要有專(zhuān)用的模具。模具制造周期長(zhǎng)、費(fèi)用高，因此，只有在大批量生產(chǎn)條件下，沖壓加工的優(yōu)越性才能更好地顯示出來(lái)。

由于在鈑金結(jié)構(gòu)制造過(guò)程中，需將組成結(jié)構(gòu)的各個(gè)零件按照一定的位置、尺寸關(guān)系和精度要求，采用焊接、鉚接、咬接或膠接等連接方法組合裝配成構(gòu)件，因此，鈑金加工又具有以下特點(diǎn)：

1）相對(duì)于鍛、鑄件的生產(chǎn)加工，鈑金構(gòu)件具有重量輕，能節(jié)省金屬材料，加工工藝簡(jiǎn)單，能降低生產(chǎn)成本，節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。

2）經(jīng)過(guò)焊接加工的鈑金構(gòu)件，大多加工精度低，且焊接變形大，因此，焊后變形與矯正量較大。

3）由于焊接件為不可拆卸連接，難以返修，因此，需采取合理的裝配方法與裝配程序，以避免或減少?gòu)U品。對(duì)大型或特大型常要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配的產(chǎn)品，出廠前應(yīng)先在廠內(nèi)試裝，且試裝時(shí)宜用可拆卸連接臨時(shí)代替不可拆卸連接。

4）裝配過(guò)程中，常需經(jīng)選配、調(diào)整與多次測(cè)量、檢驗(yàn)才可保證產(chǎn)品質(zhì)量。

2．鈑金加工的應(yīng)用

由于鈑金加工具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此，在機(jī)械、汽車(chē)、飛機(jī)、輕工、國(guó)防、電機(jī)電器、家用電器以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用十分廣泛，占有非常重要的地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車(chē)中鈑金件占整個(gè)汽車(chē)制造件的60%～70%；飛機(jī)中鈑金件占整個(gè)飛機(jī)零件總數(shù)的40%以上；機(jī)電及儀器、儀表中鈑金件占生產(chǎn)零件總數(shù)的60%～70%；市場(chǎng)上日用品的鈑金件占到全部金屬制品的90%以上。

隨著科技的發(fā)展及加工技術(shù)的進(jìn)步，一大批鈑金計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAE）等新技術(shù)及大量的數(shù)控下料、成形、焊接等新設(shè)備（如激光切割、等離子切割、水切割、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)及數(shù)控折彎、焊接機(jī)械手、焊接機(jī)器人等）在各行業(yè)得到廣泛運(yùn)用。目前，鈑金加工技術(shù)正努力朝著高速、自動(dòng)、精密、安全等方向發(fā)展，各種高速壓力機(jī)，具備自動(dòng)加工、自動(dòng)搬運(yùn)和儲(chǔ)料等功能的沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS），以及各種數(shù)控鈑金加工用壓力機(jī)相繼得到開(kāi)發(fā)與發(fā)展。可以預(yù)見(jiàn)，鈑金加工技術(shù)水平將會(huì)得到進(jìn)一步地提高，鈑金構(gòu)件的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣泛，應(yīng)用數(shù)量將會(huì)越來(lái)越多。

3．鈑金加工的工藝流程

鈑金加工的工藝流程是指生產(chǎn)過(guò)程中，按一定順序逐漸改變零件形狀、尺寸、材料性能，直至制造出合乎形狀及尺寸要求的鈑金件所進(jìn)行的加工全過(guò)程。對(duì)于一個(gè)較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，其生產(chǎn)加工一般要經(jīng)過(guò)材料準(zhǔn)備、展開(kāi)放樣、切割坯料、成形及裝配等諸多工序才能完成。鈑金加工的工藝流程如圖1-1所示。

工藝流程是指導(dǎo)整個(gè)零部件加工流程，組織和管理生產(chǎn)加工的重要技術(shù)文件。對(duì)于不在一個(gè)車(chē)間甚至一個(gè)工廠內(nèi)完成加工的零件，它又是各車(chē)間工序流轉(zhuǎn)、分工協(xié)作、相互銜接配合的重要依據(jù)。由于工藝流程是對(duì)構(gòu)件中的每一個(gè)零部件從原材料到整個(gè)構(gòu)件完成所規(guī)定通過(guò)的整個(gè)路線，所以也稱(chēng)為工藝路線。

4．鈑金加工的工藝規(guī)程

工藝流程規(guī)定了零件的加工流程，而具體的加工內(nèi)容則是由工藝規(guī)程進(jìn)行指導(dǎo)和控制的。

通常，鈑金加工的基本工序有原材料矯正、放樣、下料、切割、成形、連接裝配（包括焊接、鉚接、咬接及螺紋連接等）等，按工序性質(zhì)可分為備料、放樣、加工成形和裝配連接四大部分。工藝規(guī)程是工藝技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品圖樣的要求和該工件的特點(diǎn)、生產(chǎn)批量以及本企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備和生產(chǎn)能力等，在擬訂出的幾種可能工藝方案中進(jìn)行周密的綜合分析與比較之后，優(yōu)選出的一種技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的最佳工藝方案，它是指導(dǎo)零件生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)文件。在技術(shù)文件中，明確了該零件所用的毛坯和它的加工方式、具體的加工尺寸，各道工序的性質(zhì)、數(shù)量、順序和質(zhì)量要求，各工序所用的設(shè)備型號(hào)、規(guī)格，各工序所用的加工工具（如輔具、刀具、模具等）形式，各工序的質(zhì)量要求和檢驗(yàn)方法等。一般說(shuō)來(lái)，一個(gè)大型復(fù)雜的鈑金結(jié)構(gòu)件，鈑金工往往需要在電焊工、起重工等專(zhuān)業(yè)工種的配合下來(lái)完成。對(duì)于采用壓力加工（如壓力機(jī)、油壓機(jī)等）直接完成的加工工藝，往往稱(chēng)為沖壓工藝；對(duì)于采用焊接進(jìn)行構(gòu)件組裝的加工工藝，往往稱(chēng)為焊接工藝；對(duì)于組裝加工中既要進(jìn)行機(jī)械加工，又需要焊接、鉚接等加工工藝組成時(shí)，則直接稱(chēng)為裝配工藝。

需要注意的是，工藝規(guī)程不是一成不變的，在生產(chǎn)實(shí)踐中要不斷改進(jìn)和完善，針對(duì)不同的企業(yè)、不同的生產(chǎn)工況，甚至不同的操作工人技術(shù)水平，其合理性也是不同的。但一個(gè)總的原則是，編制工藝規(guī)程應(yīng)保證技術(shù)上的先進(jìn)性、工藝上的可行性、經(jīng)濟(jì)上的合理性，同時(shí)保持良好的勞動(dòng)條件。