鈑金件的用途、材料、加工工序

發布日期: 2023-09-12

鈑金件在我們的生活中以各種形式被廣泛應用,例如工業產品、日用品、個人電腦、電視機等電器設備的內部、建筑物、工藝品、汽車車體等。這次介紹一下通過切割、折彎一張板而制成立體形狀的鈑金件相關的用途、種類、加工工序等基本事項。

 

 

何謂鈑金?

鈑金加工是對金屬薄板施力使之變形的加工技術。當對金屬材料施力時,材料會一點點地變形,但由于最初,金屬會試圖恢復到其原始狀態,因此如果在中途停止施力,金屬會恢復原狀。這就叫做彈性變形。而且當繼續施加載荷而超過某個點(屈服點)時,金屬無法恢復原狀。這種狀態叫做塑性變形。鈑金加工是為了能夠在塑性變形的狀態下獲得所需形狀而加工的技術。如果施力過度,則材料破裂,因此會使用模具、擋板等工具、彎板機等設備一邊調整一邊加工。

 

鈑金件的用途

鈑金件的應用范圍廣泛且多樣。尤其被廣泛應用于工業產品、工廠生產設備、食品制造設備等,鈑金件被用作托架、蓋板、底盤、導軌等各種大小的零件。另外,配電盤、盒子等箱形部件也使用鈑金件。鈑金件,可以利用通用設備和通用模具靈活制造,易于小批量多品種的制造,是FA設備設計中不可或缺的一部分。

 

鈑金加工的種類

工業產品中說到鈑金加工,是指機械鈑金。此外,還有傳統工藝品、汽車維修所使用的手工鈑金,以及使用這兩種加工技術的建筑鈑金領域。

? 機械鈑金

在機械鈑金成形中,金屬板是通過模具借助液壓等力量來成形的,而包括成形的前后工序在內的整個工序都叫做“鈑金加工”。機械鈑金因為需要工廠設備,因此也被稱為“工廠鈑金”,因為能夠進行精密加工,也會被稱為“精密鈑金”。

? 手工鈑金

手工鈑金顧名思義就是手工加工,使用錘子等工具來形成所需形狀的加工法。手工鈑金除了用于傳統工藝品等加工的“錘擊鈑金”外,還有敲打汽車外部的凹痕進行修復的“汽車鈑金”等。

? 建筑鈑金

建筑物的屋頂、導水管、外墻、裝飾品、廚房設備、管道等,加工建設物所需金屬件的“建筑鈑金”也是鈑金的一個領域。建筑鈑金通常是根據每個建筑物定制的。很少多次使用相同的產品,因此通常使用手工鈑金、機械鈑金這兩種技術進行加工。
這次將機械鈑金作為“鈑金加工”,將使用鈑金制作的零件作為“鈑金件”,對設計人員想知道的鈑金的基礎知識進行了總結。

 

鈑金加工的工序

鈑金件的加工主要分為8道工序。各工序的作業內容在以下報道中詳細解說。
還介紹鈑金加工的基礎知識——優點、缺點、降低成本的方法
這里介紹鈑金加工主要的3道工序。
? 沖裁加工
也叫做落料工序。主要是區分使用激光切割機的切割加工、剪板機的剪切加工、轉塔沖床的沖壓加工,將材料板材加工成需要的形狀。

鈑金加工的工序之沖裁加工

? 折彎加工
將模具安裝于彎板機這種設備上,對切斷了的板材施加壓力而進行折彎就是折彎加工。需要說明的是,“彎板機”還叫做“折彎機”“彎曲機”等,都是指相同的機械。

鈑金加工的工序之折彎加工

? 焊接加工
對金屬加熱,使之熔融,并進行冷卻,由此接合金屬就是焊接加工,鈑金加工中主要使用TIG焊接和激光焊接。使用鎢電極的TIG焊接由于使用氬氣作為保護氣體,因此有時也稱為“氬弧焊”。

鈑金加工的工序之焊接加工

 

鈑金件的材料

鈑金件所使用的材料有不銹鋼、碳鋼(SPCC、SECC)、鋁合金等種類。板厚也因材料而異,為t0.1~22mm。請考慮零件的用途、加工特性進行選擇。

? 不銹鋼

不銹鋼是多用于有耐腐蝕性、清潔度需求的產品上的材料。鈑金用的代表性材料為SUS304,具有因市面上常見易于采購,耐腐蝕性優異,易于切割、折彎、焊接等加工的特征。SUS304中一般使用2B材料,需要表面光澤的情況下,可以指定名為“鏡面材料”的“單面4K鏡面”。另外,SUS430多被用于用水部位,在廚房設備、建筑鈑金中常用。

? 碳鋼

鈑金加工中的碳鋼通常會根據加工性、表面處理的狀態而區分使用。最流行的SPCC是價格低廉且容易加工的材料,但容易生銹,因此加工后需要實施噴涂、電鍍等某種表面處理。電鍍鋅鋼板的SECC有時還叫做“bonde”。容易噴涂且上色效果佳,是控制面板等在下一道工序中進行噴涂的情況下便于使用的材料。熱鍍鋅鋼板的SGCC具有較高的防銹性能,因此建議用于戶外使用等需要防銹的產品。

? 鋁合金

鋁合金具有比重小、容易導熱等特點,使它成為需要輕質或需要良好散熱的產品的理想選擇。鈑金零件中,常用的鋁合金是A5052,但與其他材料相比,鈑金加工的難度更大。例如,鋁合金不容易吸收激光,因此激光切割需要比不銹鋼或碳鋼更高的激光功率。具體來說,如果是碳鋼,3kw的光纖激光設備可以加工到22mm的板厚,但是鋁合金要加工相同厚度的材料,就需要6kW的光纖激光設備。
另外,板材越厚,折彎時越容易斷裂,導熱系數越高,對焊接的技術要求也越高。材料和加工成本可能很高,所以最好是將材料用在真正需要的地方。

 

鈑金件的表面處理

鈑金件的表面處理根據用途實施增加耐腐蝕性的電鍍、增加顏色和功能的噴涂、增加信息的激光打標等。

? 噴涂

噴涂是通過將涂料涂在零件表面并使其干燥來增加顏色、耐用性和耐腐蝕性等功能的表面處理。根據產品的用途和所需功能,有多種涂料和噴涂方法,因此在增加高級功能時,建議咨詢噴涂專家。在控制面板、機械設備的蓋板等鈑金件上增加顏色、耐候性、耐腐蝕性時,一般選擇“粉末噴涂”,即均勻噴涂粉末涂料。 輸入噴涂指示時,請參照一般社團法人日本涂料工業會發行的色樣手冊,用“馬歇爾值”指定。

? 電鍍

鈑金件的電鍍處理是為了增加耐腐蝕性、耐磨性以及裝飾性等。電鍍處理的類型因材料而異。首先,在SPCC電鍍加工中代表性的無電解鍍鎳,具有優良的耐腐蝕性和耐磨性,且容易保持恒定的膜厚,因此常用于精密設備。四氧化三鐵保護膜,俗稱“發黑”,因為膜薄,尺寸變化小而適用于精密儀器零件,但油用完后會加速生銹過程,所以必須注意使用部位。
三價鉻酸鹽有白色和黑色之分,是一種環保電鍍方式,白色鉻酸鹽表面發白,黑色鉻酸鹽表面是黑色。有時考慮到一定程度的耐腐蝕性,而選擇了不銹鋼,不銹鋼鈑金件很少在后續工序中進行電鍍。由于它是一種難以電鍍的材料,如果確實想提高耐腐蝕性,可以咨詢專業的表面處理公司。

? 陽極氧化

陽極氧化是一種表面處理,在鋁合金的表面人為地產生一層氧化膜,只有當材料是鋁合金時,才可以應用陽極氧化來提高耐腐蝕性和耐磨性。通常為白色陽極氧化和黑色陽極氧化,但專業供應商也可以添加藍色、綠色和紅色等顏色。

? 激光打標

激光打標除了可以通過在表面照射較弱的激光來進行裝飾,還可以添加產品編號和條形碼等信息。在激光加工的流派中,它被歸類為“表面改性”,由于信息直接寫在材料表面,除非通過拋光擦除,否則不會消失。近年來,對零件的可追溯性、制造批號等識別信息的需求不斷增加,需要這些信息的情況也越來越多。

 

鈑金件的設計技巧

在設計鈑金件時,必須考慮到可加工性,包括加工的可能性。設計時要考慮的因素很多,這里我們主要談3個注意事項。

? 如果無法展開成一張板,就無法加工

鈑金件是通過切割或折彎一張板制成的,因此如果圖紙原本不是一張板,就無法形成零件。因此,在鈑金加工廠,在加工的準備工序中,會實施“展開”作業,也就是將圖紙的折彎、焊接等加工解除,將其恢復為原來的一張板。如果使用 3D CAD 進行設計,會很難注意到這些,因此建議在最終確定圖紙之前在腦海中進行展開。

設計鈑金件時的注意事項之如果無法展開成一張板,就無法加工

? 考慮加工極限

由于鈑金件是將一張板材折彎成形的,因此可以加工的范圍可能會受到折彎部分和距離產品端面的尺寸的限制。例如,對靠近折彎部分的孔加工、孔距端面的最小距離、折彎處距端面的最小距離、最大折彎角度等也會因設備而受到限制。也有即使在CAD上可以實現但實際無法加工的情況。最好事先確認加工加工廠的加工限制進行設計,避免因訂購后無法加工而返工。

設計鈑金件時的注意事項之考慮加工極限

? 折彎加工中有時產品會與模具干涉,請注意

在由于U形折彎或箱形折彎而長邊比短邊長的情況下,加工品在依次折彎時可能會與模具干涉。如果有干涉,可能無法加工,所以在設計階段要注意。
米思米的meviy 可以對鈑金件進行即時報價和加工,具有分析折彎加工時的干涉的功能。如果分析后發現與模具等發生干涉,報價畫面上會顯示消息,可以通過雙擊檢查干涉部位。通過充分利用這些功能,可以高效地進行鈑金設計。

設計鈑金件時的注意事項之折彎加工中有時產品會與模具干涉,請注意

 

總結

鈑金件是通過從一張板上切割或折彎而制成的立體零件。設計時請先了解鈑金加工的獨特特性,例如材料的伸縮、表面處理和折彎過程中的干涉等。

米思米meviy能夠進行鈑金件的即時報價和加工。其特點是,即使是米思米不經銷的圖紙加工品,只需將 3D CAD 數據上傳到 meviy,即可立即報價。如果有米思米帳戶,現在就可以立即獲得免費報價。

 

 

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