基于鈑金工藝優(yōu)化的鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計探討

邵燕 李超

1.東軟集團股份有限公司 遼寧沈陽 110000；2.沈陽斯麥爾科技有限公司 遼寧沈陽 110000

在鈑金件的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，鈑金技術(shù)起著重要的作用。它可以對鈑金產(chǎn)品制定相應(yīng)的設(shè)計方案，有效地優(yōu)化鈑金件的結(jié)構(gòu)，提高成品的工藝水平，從質(zhì)量性能和市場表現(xiàn)上滿足市場需求。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，對板金件結(jié)構(gòu)的要求越來越高。為了實現(xiàn)以鈑金工藝優(yōu)化為目標的鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，必須對設(shè)計中的每一個細節(jié)進行處理。

1 鈑金件的概述

鈑金件指的是薄板通過手工或借助模具沖壓得到需要的形狀單件，再通過焊接和機械加工等形成復(fù)雜成品零件。由于其特殊的幾何形狀和厚度小、體積小、重量輕、易切削等特點，可用于制造生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低的大型復(fù)雜零件，并廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。鈑金件的加工在性能和結(jié)構(gòu)形式上可以滿足各種機械生產(chǎn)的需要，從而完成最終產(chǎn)品。進入21世紀，隨著制造工藝要求的不斷提高，為了優(yōu)化鈑金件，有必要將優(yōu)化設(shè)計問題集中于解決，并將其應(yīng)用于鈑金件的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。

2 鈑金工藝特點概述

鈑金工藝可分為許多種類型，一般包括沖壓工藝、焊接工藝和彎曲工藝。根據(jù)鈑金件的不同，切割、連接、成形等加工工藝對應(yīng)相應(yīng)的鈑金工藝類型。與傳統(tǒng)的加工工藝相比，鈑金加工不使用刀具加工零件，而是根據(jù)不同的工藝類型和特點選擇相應(yīng)的加工方法。例如，沖壓工藝和彎曲工藝采用沖壓模和彎曲模進行加工，焊接工藝采用焊接設(shè)備作為加工工具。不同的加工方法和工具決定了加工過程的巨大差異。在板料加工過程中，應(yīng)明確設(shè)備和模具的影響，加強板料零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高整體加工工藝水平[1]。

3 鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計誤區(qū)與優(yōu)化策略

在鈑金零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，根據(jù)鈑金工藝的特點，應(yīng)注意設(shè)計中的有關(guān)事項和問題，特別是加工的成本和耗時效率。根據(jù)加工件的批量要求，優(yōu)化鈑金件的結(jié)構(gòu)。然而，在實際問題中，許多鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計人員專業(yè)性不強，缺乏實踐知識。在傳統(tǒng)加工結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響下，很容易產(chǎn)生設(shè)計誤差。只有認清錯誤，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，才能保證鈑金結(jié)構(gòu)達到工藝標準。

3.1 強度設(shè)計

在強度設(shè)計中，設(shè)計師往往受到傳統(tǒng)觀念的影響和束縛。為了提高鈑金件的設(shè)計強度，他們通常在鈑金材料上下功夫，通過增加厚度來保證強度，這并不能從根本上保證強度提高目標的實現(xiàn)。在最新技術(shù)要求下，從沖壓和彎曲工藝入手，在保證原材料基本厚度的同時，全面改進加工工藝，確保焊接過程中的工藝標準。通過沖壓凸包和滾筋，使結(jié)構(gòu)件的受力狀態(tài)清晰，并在應(yīng)力集中點的基礎(chǔ)上進行加固，保證了其強度的全面提高。同時，還可以采用彎曲和壓扁的方法，實現(xiàn)鈑金件厚度和強度的同步增長。

3.2 折彎邊設(shè)計

鈑金折彎邊設(shè)計當中，應(yīng)依據(jù)折彎邊的工藝要求和特點進行對應(yīng)的工藝設(shè)計優(yōu)化。明確折彎邊最短邊限制的存在，進而在折彎模具的開口和折彎度設(shè)計上進行標準確定，明確具體的數(shù)值。同時，根據(jù)工廠現(xiàn)有彎曲模規(guī)格，進行相應(yīng)的設(shè)計優(yōu)化，確保模具所用原材料的對接設(shè)計，提高原利用率。此外，還應(yīng)注意彎曲邊與彎曲邊的距離限制，避免它們之間的距離過近，防止彎曲邊與彎曲模之間的沖突[2]。

3.3 方孔內(nèi)直角設(shè)計

在加工零件的設(shè)計中，結(jié)合加工中所使用的刀具的特點，大多是圓柱的削銑刀，經(jīng)過設(shè)計加工后會產(chǎn)生加工圓角。相應(yīng)地，沖壓加工的鈑金件則采用方孔成型模，而產(chǎn)生直角加工方孔。為了優(yōu)化鈑金件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)采用長圓孔沖頭作為沖頭，以保證加工后的長圓孔形狀。在具體設(shè)計中，還應(yīng)明確工廠生產(chǎn)中所用模具的尺寸和樣式，以便在現(xiàn)有的工藝設(shè)計中做出相應(yīng)的選擇，相互配合使用，保證在工期和成本上的有效保證。

3.4 優(yōu)化設(shè)計

在焊接過程中，鈑金件的加工方法在焊接和磨削過程中耗時較長，很難保證零件外觀的質(zhì)量水平。因此，在保證設(shè)計強度的前提下，應(yīng)優(yōu)化現(xiàn)有的焊接工藝，實現(xiàn)零件表面質(zhì)量和美觀度的同步提高。在優(yōu)化方法上，采用薄板折彎工藝和板金彎曲工藝相結(jié)合，將生產(chǎn)出來的零件組合成整個板金零件，使其能夠滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，減少加工量，降低加工成本，提高板金零件的美觀度，優(yōu)化效果對整個零件的設(shè)計和加工具有重要意義。

4 鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計準則及注意問題

鈑金構(gòu)件一般用于設(shè)備的外殼，因此鈑金件材料的選擇非常重要。正確的選擇不僅有利于加工，而且可以在保證強度的前提下降低成本。為保證板材的使用，同一零件結(jié)構(gòu)的最大厚度不得超過三種規(guī)格。同時，應(yīng)避免零件尺寸與原材料尺寸相同。一般來說，市場板塊是不方的。即使兩種形狀的尺寸非常相似，也應(yīng)避免直接使用，以免影響實際使用[3]。

對于孔的設(shè)計，除了滿足產(chǎn)品要求外，還應(yīng)滿足加工方便、不影響加工的特點，且外觀應(yīng)美觀。另外，盡量避免沖方孔到彎曲的根部，因為彎曲后，板材的拉伸會使孔變形。螺紋孔加工可以通過直接攻絲、翻邊攻絲等不同的方法來實現(xiàn)。應(yīng)注意的是，為了防止翻邊孔與板的距離過小，造成板的塑性變形，影響加工效果，設(shè)計應(yīng)以最小值為基礎(chǔ)。對于彎曲件上的孔邊距離，為防止孔的彎曲變形，孔的位置應(yīng)設(shè)置在變形區(qū)外。同時，在設(shè)計彎曲死角時，應(yīng)掌握死角長度與材料厚度的關(guān)系，通常而言，死邊最小長度L〉3.5t+R，其中，板材厚度為t，最小內(nèi)折彎半徑為R，對于板材厚度在2.5mm以上的鈑金件其寬度設(shè)計為1-1.5t的范圍。

5 結(jié)語

在鈑金件的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，只有不斷改進鈑金工藝，結(jié)合鈑金件的具體設(shè)計和生產(chǎn)要求及實際情況，才能實現(xiàn)鈑金件結(jié)構(gòu)水平的優(yōu)化，能否從效率和美觀兩方面全面提高鈑金結(jié)構(gòu)件的工藝水平。從我國板金加工技術(shù)的現(xiàn)狀來看，加工工藝仍然是多種多樣，這就要求在追求工藝升級的同時，要做好傳統(tǒng)加工技術(shù)與現(xiàn)代技術(shù)的對接，運用現(xiàn)代鈑金技術(shù)，實現(xiàn)鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化升級。大大提高鈑金件的強度和美觀性，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。