第1章 鈑金加工技術基礎

1.1 鈑金加工技術的特點及工藝流程

鈑金加工是對金屬板材、型材和管材進行冷、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、裝配等多種專業(yè)工種。

1．鈑金加工技術的特點

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，對原材料進行冷、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晶溫度以下產生塑性變形，不產生切屑，但在變形金屬內會產生加工硬化。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。所用的設備多為壓力機，所用的工具主要是各種形式的沖模，是依靠沖模對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：

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。由于在沖壓過程中材料的表面不受破壞，使得制件的表面質量較好，外觀光滑美觀，并且經過塑性變形后，金屬內部的組織得到改善，機械強度有所提高。

2）在壓力機的簡單沖擊下，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雜形狀零件的加工，生產率高，每分鐘一臺沖壓設備可生產零件從幾件到幾十件，高速壓力機的生產率每分鐘可高達數(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，不需進一步的機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的廉價的軋制板材或帶材，可以實現(xiàn)零件的少切屑和無切屑加工，材料利用率一般可達75%～85%，可大量節(jié)約金屬材料，制件的成本相應地比較低。

5）節(jié)省能源。沖壓時可不需加熱，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）在大批量的生產中，易于實現(xiàn)機械化和自動化，進一步提高勞動生產率。

7）操作簡單，對操作人員的技術要求不高。當生產發(fā)展需要時，新手通過短期培訓即可上崗操作。

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

由于在鈑金結構制造過程中，需將組成結構的各個零件按照一定的位置、尺寸關系和精度要求，采用焊接、鉚接、咬接或膠接等連接方法組合裝配成構件，因此，鈑金加工又具有以下特點：

1）相對于鍛、鑄件的生產加工，鈑金構件具有重量輕，能節(jié)省金屬材料，加工工藝簡單，能降低生產成本，節(jié)省生產費用等優(yōu)點。

2）經過焊接加工的鈑金構件，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，以避免或減少廢品。對大型或特大型常要進行現(xiàn)場裝配的產品，出廠前應先在廠內試裝，且試裝時宜用可拆卸連接臨時代替不可拆卸連接。

4）裝配過程中，常需經選配、調整與多次測量、檢驗才可保證產品質量。

2．鈑金加工的應用

由于鈑金加工具有生產效率高、質量穩(wěn)定、成本低及可加工復雜形狀工件等一系列優(yōu)點，因此，在機械、汽車、飛機、輕工、國防、電機電器、家用電器以及日常生活用品等行業(yè)應用十分廣泛，占有非常重要的地位。據(jù)統(tǒng)計，汽車中鈑金件占整個汽車制造件的60%～70%；飛機中鈑金件占整個飛機零件總數(shù)的40%以上；機電及儀器、儀表中鈑金件占生產零件總數(shù)的60%～70%；市場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)展及加工技術的進步，一大批鈑金計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助工藝設計（CAE）等新技術及大量的數(shù)控下料、成形、焊接等新設備（如激光切割、等離子切割、水切割、數(shù)控回轉頭壓力機及數(shù)控折彎、焊接機械手、焊接機器人等）在各行業(yè)得到廣泛運用。目前，鈑金加工技術正努力朝著高速、自動、精密、安全等方向發(fā)展，各種高速壓力機，具備自動加工、自動搬運和儲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相繼得到開發(fā)與發(fā)展。可以預見，鈑金加工技術水平將會得到進一步地提高，鈑金構件的應用領域將會越來越廣泛，應用數(shù)量將會越來越多。

3．鈑金加工的工藝流程

鈑金加工的工藝流程是指生產過程中，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行的加工全過程。對于一個較復雜的結構件，其生產加工一般要經過材料準備、展開放樣、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。

工藝流程是指導整個零部件加工流程，組織和管理生產加工的重要技術文件。對于不在一個車間甚至一個工廠內完成加工的零件，它又是各車間工序流轉、分工協(xié)作、相互銜接配合的重要依據(jù)。由于工藝流程是對構件中的每一個零部件從原材料到整個構件完成所規(guī)定通過的整個路線，所以也稱為工藝路線。

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，而具體的加工內容則是由工藝規(guī)程進行指導和控制的。

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)程是工藝技術人員根據(jù)產品圖樣的要求和該工件的特點、生產批量以及本企業(yè)現(xiàn)有設備和生產能力等，在擬訂出的幾種可能工藝方案中進行周密的綜合分析與比較之后，優(yōu)選出的一種技術上可行、經濟上合理的最佳工藝方案，它是指導零件生產過程的技術文件。在技術文件中，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、數(shù)量、順序和質量要求，各工序所用的設備型號、規(guī)格，各工序所用的加工工具（如輔具、刀具、模具等）形式，各工序的質量要求和檢驗方法等。一般說來，一個大型復雜的鈑金結構件，鈑金工往往需要在電焊工、起重工等專業(yè)工種的配合下來完成。對于采用壓力加工（如壓力機、油壓機等）直接完成的加工工藝，往往稱為沖壓工藝；對于采用焊接進行構件組裝的加工工藝，往往稱為焊接工藝；對于組裝加工中既要進行機械加工，又需要焊接、鉚接等加工工藝組成時，則直接稱為裝配工藝。

需要注意的是，工藝規(guī)程不是一成不變的，在生產實踐中要不斷改進和完善，針對不同的企業(yè)、不同的生產工況，甚至不同的操作工人技術水平，其合理性也是不同的。但一個總的原則是，編制工藝規(guī)程應保證技術上的先進性、工藝上的可行性、經濟上的合理性，同時保持良好的勞動條件。