机床钣金模块设计及其工艺研究程卉芳

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【摘 要】在科技高速发展的今天，数控机床已经被广泛应用于各类加工行业。在数控机床的构成中，钣金是非常重要的一部分，钣金的设计直接影响到机床的整体效果。文章重点针对机床造型设计的钣金分块进行了分析和研究。

【关键词】机床；钣金；设计；研究

钣金零部件是数控机床整体结构中非常重要的一部分，机床钣金零件的加工与其他零件不同，它是一种综合性的冷加工工艺，该工艺是在金属薄板上进行的。它的一个显著特征是对于同一个零部件在它的加工厚度上的要求是一致的，通常不采用特定的模具，而且也很少有大批量的加工，多以小批量生产为主，在加工工艺上也具有一定的特殊性。数控机床对钣金零部件的结构要求也相对比较严格，不但外观要漂亮，还要绿色环保、防水、防灰尘、焊接口不能有毛边等，钣金的加工工艺不但可以提高生产过程中的安全性，还可以有效的对废料进行回收，从而提高企业的经济效益。

1 钣金加工工序及分块分析

钣金加工工序是剪切、折弯扣边、弯曲成型、焊接、铆接等，需要一定几何知识。钣金件就是薄板五金件，也就是可以通过冲压，弯曲，拉伸等手段来加工的零件，一个大体的定义就是在加工过程中厚度不变的零件.相对应的是铸造件，锻压件，机械加工零件等，天园地方、漏斗形等，主要工序是剪切、折弯扣边、弯曲成型、焊接、铆接等，需要一定几何知识。钣金件就是薄板五金件，也就是可以通过冲压，弯曲，拉伸等手段来加工的零件，一个大体的定义就是在钣金加工过程中厚度不变的零件.相对应的是铸造件，锻压件，机械加工零件等。

1.1 钣金零件结构对分块的影响

为了便于安装和拆卸，数控机床防护罩广泛采用螺纹连接。但螺钉外露将破坏机床造型的整体效果。因此第一条原则是螺钉不外露。当然，突出坚固连接风格的机床除外。防护罩钣金零件一般采用向内折边、在折边上穿螺钉的连接方式。折边不仅提高了板材刚度，还使螺钉和板材毛边都隐藏在防护罩内。这有利于坚持第二条原则板材毛边不外露，以免产生不利影响。第三条原则与结合缝的位置设计有关：结合缝不应与棱边重合；否则在棱边处至少有一块钣金零件将不可避免地把毛边露在外面。曲面零件在装配时找正所需要的调整环节比较复杂。如果两钣金零件在曲面位置上拼合，那么要求各零件必须都具有准确一致的外形。只要零件外形稍有误差，拼合后整体形态将大受影响。这势必增大加工难度。

1.2 成型设备对分块的影响

数控机床防护罩采用的板材一般是表面质量较好的冷轧板，比如10、15、20等。防护罩钣金零件的展开尺寸不能大于现有板材的供货尺寸，并尽量避免用小尺寸板材拼焊成大尺寸板材。数控机床防护罩一般不采用模具成形，而是利用数控钣金设备并辅以必要的手工操作。最大分块尺寸要考虑设备的成型能力，如数控转塔冲的最大加工幅面、数控折弯机的最大刃口宽度等，以免零件分块过大、超出设备的加工能力。防护罩钣金零件的制造精度一般较低。过大的钣金零件分块将增加手工加工误差，其装配精度也会受到影响，导致钣金零件的结合缝宽窄不一，影响整台机床的外观效果。钣金零件的分块过小则增加零件数目，使加工和装配的累积误差增大，难以保证各钣金零件都位于设计表面内，造成防护罩表面起伏不平。

2 结合缝与机床整体结构的关系

钣金分块过程中必须要知道结合缝对机床整体结构的作用，主要有以下几点：

第一，机床形面上的完整性。结合缝的位置会对形体产生不同的分割效果。结合缝将数控机床的正立面分割成几个规则的形体，这样从形面上看就会显得更加完整。

第二，在视觉上的稳定性。防护门下方的两个钣金零部件，它们之间的结合缝从视觉上看好像要承担整个机床对其产生的弯矩作用，让人感觉不但不牢固而且不安全。如果设计成让三个钣金零部件共同起承接作用，在外型上就能与整个机床相协调，从而提高在视觉上的稳定性。

第三，形面上的简洁性。机床两侧的结合缝影响了正立面的整体效果。如果把结合缝设置在机床的侧面，不但可以保持机床正立面的简洁，还可以把有可能出现的装配误差隐藏起来。

第四，形面上的平衡性。结合缝如果都位于机床的正立面，同时左右又不协调，这样从视觉上看就会左重右轻，或者右重左轻。如果把将结合缝设置在机床的侧面，同时把防护门下方的钣金零部件留下，这样就能让钣金分块和机床的整体结构协调统一。

3 机床外观对钣金类零件结构的要求

机床外观对钣金类零件结构的要求主要为各个钣材零件之间的端面不外漏，且要相互包边，此要求的目的为加强零件的硬度和使其防水功能更好，在某种条件下还可以有防尘的作用。具体表现为以下：各个棱面圆滑一致，之间的接缝均匀一致，相邻钣金零件之间接缝不与棱边重合。

4 加工能力对钣金类零件的要求

机床钣金类的零件的展开尺寸应小于现有设备。根据其特点，作如下说明：折弯压力计算公式为，P为折弯压力，L为折弯宽度，为板料厚度，V为折弯下模V形开口尺寸，以上均为mm。折弯下模V形开口与折边尺寸关系公式为：+Z+， V、与上式V形口相同，Z与下模V形口的倒角和板材厚度有关。模具形状与零件解构关系折弯件的各个折边受到加工模具的限制。

5 加工工艺路线对钣金类零件结构的影响

加工工艺路线也会对机床钣金类的零件解构有着很大的影响。因此对于需要进行焊接的机床钣金类的零件，在设计时还需要考虑其工艺性，以减少工作量和焊接变形的几率。优先选取的设备应该是电阻焊和气体保护焊接，同时还要考虑其折弯加工的便利性。例如，有些零件需要在设计时加入溢水孔，这样就可以防止出现在运行过程中将槽液带出已造成污染的情况。并且在进行表面喷涂工艺时，应注意尽量使用已经配有的孔洞，如果已有的孔洞不适合当时的设计与加工工艺的要求，则应该考虑到其重心的位置，尽量避免出现碰撞的情况。

6 机床钣金类零件设计中应注意的问题

机床钣金类零件在结构和工艺的设计中就应该对以下几点问题加以注意。

（1）为了将零件的刚度或者强度有效提高，可考虑采用将零件的折边增加或者尺寸加大的方式，或者采用增加筋板的方法，也可以考虑增加槽钢的方法。但是注意不能采用将钣金零件加工的板料厚度增加的方法来提高零件强度，这样虽然也能起到提高零件刚度的效果，但是也容易使零件的重量过度增加。

（2）在进行折弯的零件的设计的时候，要对现有设备所具有的折弯加工能力进行了解，清楚现有的设备加工能力是否能够满足板材直接折弯成形的需要。注意不能人为的对零件进行拆分，然后再将各分件进行拼装接焊。

（3）在进行分件拆分的过程中，对于零件上存在的孔除配作孔以外，应该注意直接在分件上将孔给出，尽量避免由人工进行配作孔，这样可以在板料加工的过程中，利用数控冲床或者激光切割机直接对板料进行切割冲压的加工操作。

（4）在进行机床钣金零件设计的时候，可以根据实际情况的需要对零件的结构适当的进行调整，对于某些零件的加工，因为对零件结构进行了合理的调整，即使加工时间增加了一些，但是材料利用率却有了大幅度的提高，整体算下来成本节约了很多。

综上所述，钣金作为数控机床整体结构中至关重要的一部分，它的分块设计直接关系到机床的整体结构。因此在对钣金分块设计过程中要遵循上文所述的几项基本原则，同时一定要考虑到结合缝对机床整体结构的影响。