搜索
论文题目：钣金下料工艺的优化探讨2015年2月18日单位：大连兆和科技发展有限公司姓名：林洪柱工作岗位：工艺工程师职称评审申报论文-II-摘要钣金行业涉及生产和生活的诸多领域，随着经济的发展和科学技术的不断进步，在钣金行业也面临了诸多的变革和创新。首先，随着精益化生产在企业应用和推广，对企业运营成本和产品质量都提出了新的竞争要求；其次，随着科技进步，出现了诸多新式加工设备和机械，效率和重量都有大幅度的提升；再次，随着全球化的能源紧缺和节能环保的行业趋势，都对企业提出了新的生存要求。本文结合实践工作经验，对钣金设计和加工工艺进行分析和优化，以期望能够为企业的制造工艺改进起到抛砖引玉的作用。关键词：钣金设计；钣金下料；工艺改进职称评审申报论文-III-AbstractThesheetmetalindustryrelatestomanyfieldsofproductionandlife,withthecontinuousprogressofthedevelopmentofeconomyandscienceandtechnology,inthesheetmetalindustryisalsofacingalotofchangeandinnovation.Firstofall,withthepopularizationandapplicationofleanproductionintheenterprises,haveputforwardthenewrequirementsofthecompetitiononthecostofenterpriseoperationsandthequalityofproducts;second,withtheprogressofscienceandtechnology,theemergenceofmanynewprocessingequipmentandmachinery,efficiencyandweighthavegreatlyimproved;thirdly,alongwiththeglobalenergyshortageandenergysavingandenvironmentalprotectiontrendsintheindustry,haveputforwardnewrequirementsfortheenterprisesurvival.Inthispaper,combinedwithpracticalworkexperience,analysisandoptimizationofthesheetmetaldesignandprocessingtechnology,inhopetoplaytheroleinordertoimprovethemanufacturingprocessoftheenterprise.Keyword：Sheetmetaldesign;Sheetmetalblanking;processimprovement职称评审申报论文-IV-目录摘要………………………………………………………………….…..….........Ⅱ绪论……………………………………………………………………………….1一、钣金设计中的工艺改进………….…………………………………..…………21.材料的选用………………..……………………………………………………..22.设计改进………………..………………………………………………………..3二、钣金下料工艺优化……….…………………………..………………………..61.板材切割…..……………………………………………………………………..62.板材冲切………………………………………………………………………..73.板材的最大化利用……………………………………………………………….8结语………………….……………………………………………………………..11致谢………………………………………………………………………………..12参考文献……………….……………………………………………………………..13职称评审申报论文-1-绪论由于钣金制品应用非常广泛，形状也多种多样，因此在钣金零件的加工过程当中,面临着诸多下料和成型的工艺问题，这些零件大小不一，形状各异，板厚不同，下料和制作工艺当然也因实际情况而定。如何才能高效、节省、高品质的完成我们想要得到的合格产品，这和加工工艺息息相关，可以说，有一套合理的产品加工工艺，是高效率、低成本制造合格产品的必要条件。一方面，在产品的设计过程中充分考虑工件的可加工性和易加工性，从源头杜绝不合理的加工工艺；另一方面，就钣金加工工艺来讲，包括下料、成型、焊接、铆接等等，本文重点从下料环节入手，确定不合理的设计和加工工艺，同时寻求优化方案，以降低生产成本，提高生产效率。职称评审申报论文-2-一、钣金设计中的工艺改进钣金件的工艺性是指零件在冲切、弯曲、拉伸加工中的难易程度。良好的工艺应保证材料消耗少，工序数量少，模具结构简单，使用寿命高，产品质量稳定。在一般情况下，对钣金件工艺性影响最大的是材料的性能、零件的几何形状、尺寸和精度要求。一件合格的产品离不开好的设计方案和合理的制作工艺，而设计往往很大程度上决定了一个工件的工艺方案，因此在产品的整个研发及生产过程中，设计环节至关重要，设计人员在设计时需要考虑的是：首先是满足生产安全，即让工人在操作时，不会出现危险；其次是提高效率和优化成本，包括产品的易加工性，结构的合理性等等。1.材料的选用对钣金产品的制作首先是要了解材料的综合性能，正确的选材，对产品成本、产品性能、产品质量、加工工艺性都有重要的影响。一般来讲应优先选用常见的金属材料，在同一产品中，尽可能的减少材料的品种和板材厚度规格，在保证零件的功能的前提下，尽量选用廉价的材料品种，除此之外还必须考虑材料的冲压或弯曲性能是否满足加工工艺要求。比较常用的板材有冷轧薄板、镀锌板、镀铝板、铝合金板和不锈钢板等。当选用冲裁的加工方式时，板材应具有足够的塑性，以保证冲裁时板材不开裂。软材料（如纯铝、、黄铜、低碳钢等）具有良好的冲裁性能，板材冲裁后断面光滑，倾斜度也很小；硬材料（如高碳钢、不锈钢、硬铝等）冲裁后质量不好，断面不平整，厚板料尤为严重。对于脆性材料，在冲裁后易产生撕裂现象，特别是宽度很小的情况下，容易产生撕裂。因此设计选材应合理，易于加工。钣金的成型加工主要包括弯曲、拉伸、落料和卷圆等。需要弯曲成形的板材，应有足够的塑性、较低的屈服极限。塑性高的板材，弯曲时不易开裂，较低屈服极限和较低弹性模量的板料，弯曲后回弹变形小，容易得到尺寸准确的的弯曲形状。很多脆性材料，折弯会造成外圆角开裂甚至折弯断裂，还有一些含碳量较高的钢板，如果选择硬质状态，折弯也会造成外圆角开裂甚至折弯断裂，这些材料在设计之初都应该尽量避免选用弯曲工艺板材的拉伸要求材料有较好的塑性，否则，非常容易引起零件整体扭曲变形、甚至开裂。材料的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比，板料的屈强比职称评审申报论文-3-σs/σb越小，冲压性能就越好，一次变形的极限程度就越大，如冷轧碳钢板，纯铝等。落料环节一般有冲孔、切边或压型等，主要特点是利用模具加工，效率高，适合批量制作，但形状不能太复杂。板材硬度太高会使冲裁力变大，对冲头和精度都有不好的影响；硬度太低，使冲裁时变形严重，精度受到很大的限制；韧性太高则使冲裁后反弹严重，也会影响精度。数控冲一般适合冲裁T=3.0mm以下的冷轧板、镀锌板、铝板等；不锈钢板虽然也可以冲裁，但对刀具的要求较高，需要硬度更高的不锈钢专用刀具，一般不锈钢板不推荐用数控冲床加工。另外，冲孔形状尽可能简单、统一；冲孔时用的刀具直径或宽度必须大于板材的厚度，比如φ2.0的刀具不能冲2.5mm的板材。2.设计改进在设计产品零件时，必须考虑到容易制造的问题，又能使材料节约，又不出废品。为此我们在设计过程中应该多注意对产品细节的调整，往往细节的改变能带动局部乃至整体的优化。板件结构设计也应充分考虑加工工艺的细节特点和要求。首先，钣金件的几何形状对下料环节的影响。钣金件的形状应避免过于复杂，形状越简单，切割的路径越短，切割量也越小，加工也越简单，如直线要优于曲线等，圆要优于椭圆等曲线，如图1和图2。改进前改进后图1职称评审申报论文-4-改进前改进后图2其次，在设计的过程中，对板材或工件外形应该统筹考虑，优化形状。在不影响工件性能的情况下，通过修改或调整板件的几何形状，使零件在下料时可以更加紧凑的排版，减少下脚料，从而节约原材料，如图3和图4所示的工件落料改进。改进前改进后图3改进前改进后图4职称评审申报论文-5-图5-a所示的板件，可用图5-b所示的排版方法，用凸模1冲缺口以后，再用凸模2截断落件。a)b)12图5在选用冲床加工时，还应考虑冲裁件的工艺性，对于冲床加工外圆角，需要专用的外圆刀具，如图6所示，这种情况一般需要将圆角的半径“R”和“r”统一为“r”，这样不仅减少了外圆刀具数量，也减少了冲床的换刀时间，提高单件制作的效率。如果某些工件允许，也可以取消圆角。rrR图6职称评审申报论文-6-二、钣金下料工艺优化设计的过程中，受制造工艺的影响很大，也就是说好的设计是不能脱离制造的，对制造工艺越了解，越有助于提高自身的设计水平；反之，工艺的合理性又会促使设计方案的不断优化和改进，从而不断降低产品的制造成本。1、板材切割钣金切割可大体分为热切割和机械切割，目前多数的切割方法以热切割为主，热切割是利用热源把金属局部氧化或熔化形成切口的一种板材切割方法，是实现钢材切割、破口加工、毛刺清理等工艺不可缺少的方法，近年来随着科技水平的不断提升，热切割技术也得到广泛的应用。主要的热切割方法分类如图7。图7目前应用比较广泛的有可燃气体火焰切割、等离子切割以及激光切割等。其中等离子与其他电弧切割相比，更具有生产效率高，经济效果好，切口质量相对较高的优点，而且可以切割气体火焰切割法不能切割的金属，例如当等离子弧采用的是转移型弧时，可以切割多种熔点比较高的金属如铸铁、不锈钢、铝、铜、镍、钨、钛及其合金等。热切割气体切割可燃气体火焰切割粉末切割铁粉切割熔剂切割电弧切割碳弧切割药皮焊条电弧切割惰性气体电弧切割非熔化极切割熔化极切割氧气电弧切割等离子切割特种切割激光切割职称评审申报论文-7-激光切割的主要特点是切割缝隙窄，一般在0.3mm以下，甚至达到0.1mm，切割效率高，切口平整，热影响区小，可切割多种金属材料，但由于设备功率和成本的限制，多用于薄板的精密切割或复杂形状的工件切割。另外激光也可用于非金属的切割，如木材、布匹、塑料及复合材料等。2、板材冲切板材冲切下料的设备主要有剪板机、冲床等多种机械设备，目前数控冲切设备的应用十分广泛，很多企业和工厂都有大量的应用，生产效率和产品质量都有很大幅度的提高。剪板机一般用来剪裁直线边缘的板材毛坯，也可直接下料成型，或安装分度头等辅助工装，可以剪裁斜角和其他形状。对被剪板料，应能保证剪切面的直线度和平行度的要求，并尽量减少板材的扭曲变形，以获得质量较高的制件。以上工艺要求可以通过调整剪板机的挡板位置和压料力、切刀的剪切角和剪切力等参数的调整，来保证剪切工艺的实现。数控冲床的上模和下模一般是固定不动的，通过数控系统带动工作台或夹料装置的移动带动板材的移动来冲切板材，同时通过特定的或通用的刀具加工出所需要的工件形状。需要注意的是，对于冲切的板材，其截面大致可以分为四层，R角（5％）、光滑面（60％）、撕裂面（30％）、毛刺面（5％），如图8所示，因此在冲床加工时一般要留意冲切的方向，以便更好的处理板材毛刺。数控冲床加工板厚一般在3mm以下，加工灵活，精度也比较高，但需要制作专用模具才能加工出相应的板材形状。R角光滑面撕裂面毛刺面图8职称评审申报论文-8-3、板材的最大化利用随着市场竞争的日益激烈，对板材的切割套料工艺也提出了更高的要求，不是再是简单的“可以切”，而是要切的“快、好、省”，最大化利用就是要在保证下料质量的前提下