钣金产品在进行工业设计的时候,需要了解钣金的加工材料特性和表面处理工艺,利用有限的材料特性来设计钣金产品,与铸、锻件相比,钣金件所做成的产品有较高的强度、较轻的结构重量;加工简便,所用的设备简单;外形平整,加工余量少,可减轻重量,缩短生产周期,降低成本。比如人们常见的有机箱钣金设计、大型机械钣金设计加工,工业钣金外观设计等。
钣金的优点:1、材料利用率高;
2、劳动生产率高;
3、重量轻;
4、能够获得其他加工方法难以加工或无法加工的形状复条的零件。
通常,钣金工艺要经历图纸分析&展开,下料,加工成型,表面处理等多个步骤。
设计&图纸展开
得到需求后,首行合理的图纸设计,并根据客户要求不断完善图纸。图纸完成后,对图纸进行展开,并以确定加工方案。需要注意的是,图纸设计及展开的质量直接影响到终成品是否符合要求,所以在设计&展开时要符合各项要求,同时尽量减少消耗与材料浪费。
下料
下料是将材料根据展开切割成所需要的形状。下料的方法很多,按机床类型和工作原理可分为剪切,冲切,激光切割。
加工成型
加工成形是钣金工艺中重要的一步,可分为手工成形和机器成形两种。
手工成形往往作为补充加工或修整工作,很少采用。但在加工些形状较为复杂或易发生变形的料件时,仍离不开手工成形。手工成形是利用一些简单的工装夹具来完成。主要采用以下方法:弯曲、放边、收边拱曲、卷边以及校形等。
表面处理
表面处理对产品表面所起的装饰及防护作用被许多行业所认可。在钣金工艺中,通常采用的表面处理方式有电镀、喷涂及其它的一些表处方式。
钣金设备结构设计准则及注意问题
根据实际加工过程中所遇到的问题,从以下几个方面分别论述在钣金设备结构设计中需要注意的问题,并给出相应设计准则。
1.板材选用准则
板材钣金一般用于设备的外壳、电气电路的安装部分,因此对于板材的选择是很重要的,选择得当,不仅利于加工,并且能在强度的前提下降低成本。
(1)为材料利用率和折弯少换模次数,同一结构上的板材厚度规格多不超过三种,对于强度要求较高的结构可以采用在薄板上压筋的方式来实现;
(2)应避免零件的展开尺寸与原材料的外廓尺寸相等:市场所供板材,外形并不方正,如果展开尺寸与外廓相等或极其接近,没有给整方留出余量,直接加工后的产品尺寸有误差,会影响安装使用。
(3)对于有装饰面要求的非喷涂板材,应结合板料考虑装饰面及纹路方向,若不论何种用途,均采用有装饰面的板材并要求纹路方向,对于非外露零部件,加工过程要保护不得划伤,焊接后要处理焊缝,加工量大,因此为了材料利用率、减少不必要的加工,可以不考虑装饰面方向或采用其它无装饰面材料。
2.孔缺结构设计准则
对于孔的设计,除满足产品需求外,应满足便于加工,或加工完成后不影响后道工序、美观等要求。
(1)尽量避免在将方孔开到折弯根部:折弯后对板材的拉伸,会导致孔变形,若手工做孔,会增加加工难度。
(2)螺孔的加工方式可以通过不同的方法实现:板材上直接攻丝;翻边攻丝;铆接螺母;点焊螺母等方式,具体不同的板料厚度及螺孔大小应对应不同的方法。
钣金设计需要符合其工艺特点,一般应具备以下几个特征。
1、成本合理性:钣金设计合理性考虑是成本,产品是高、中、端的定位要清楚,这涉及选材、工艺布置、表面处理装饰等方面,做到成本的“合理”性;
2、造型的合理性,钣金有其特殊的加工艺,要与造型设计相适应,尽可能少的曲线设计;
3、选材的合理性,充分考虑产品应用场合、环境等因素,合理的选择原材料,表面处理工艺;
4、结构的合理性:钣金注重的是刚度不是强度,折弯件的截面设计要合理;
5、工艺的合理性:也就是产品的可制造性(需要下生产一线去锻炼),如折弯的避位,焊点焊缝设计不能影响焊接后变形,冲网孔数量、大小与边距合理性对平面度影响,电镀件不能压死边,工件装拆顺序、互不干涉、不能影响装配等。
钣金件结构设计主要起到三个作用,一是设备的承重件,需要承受主体的重力(包括其在运动过程中产生的力);二是设备的活动连接件,需要根据应用软件的要求进行协调性和一致性运行;三是主体外框架,需要体现柔性硬件的特点。因此,钣金设备需要结合材料学、力学、机械工程学、工业设计等多方面学科进行综合设计,方能满足其功能性和外观工艺要求。