工作笔记~钣金工艺（一）

钣金是大多数结构工程师设计中常见的零件，以往对于钣金的制造性往往需要等到设计完成后在工艺环节检查，工艺工程师发现不合格后需要返回到结构工程师设计调整，甚至部分不合格还有可能流到生产环节才发现无法加工，不仅浪费了时间，也浪费了成本。为了避免这种情况的发生，DFM设计准则腾空出世。

钣金工艺模型

DFM（Design for Manufacturability）其作用是改进产品的制造工艺性。当今的DFM是并行工程的核心技术，因为设计与制造是产品生命周期中最重要的两个环节，并行工程就是开始设计时就要考虑产品的可制造性和可装配性等因素。所以DFM又是并行工程中最重要的支持工具。它的关键是设计信息的工艺性分析、制造合理性评价和改进设计的建议。

遵循DFM设计原则，可以由工艺工程师制定好检查规则后，交由结构工程师在设计前期自行一键式检查，发现不合格后可以立即调整，提高了设计的有效性。应用DFM设计原则的前提是要掌握各种钣金件工艺，根据不同的工艺应用相应的DFM-钣金件的设计准则。

钣金产品

1、钣金的概念：

钣金（Sheet Metal)是针对金属薄板（厚度通常在6mm以下）的一种综合冷加工工艺，包括冲裁、折弯、拉伸、成形、锻压和铆合等，其显著的特征是同一零件厚度一致。

钣金具有重量轻、强度高、导电（能够用于电磁屏蔽）、成本低、大规模量产性能好等特点，目前在电子电器、通信、汽车工业、医疗器械等领域得到了广泛应用，例如在电脑机箱、手机、MP3中，钣金是必不可少的组成部分。

随着钣金的应用越来越广泛，钣金件的设计变成了产品开发过程中很重要的一环，产品设计工程师必须熟练掌握钣金件的设计技巧，使得设计的钣金既满足产品的功能和外观等要求，又能使得冲压模具制造简单、成本低。

2、各种钣金件的制造工艺简介

钣金的常用的工艺有：冲压（Stamping）、折弯成型（Press brake forming）、冲孔（Punching）、弯曲（Bending）、卷曲（Curling）、脱模（Decambering）、拉深（Deep drawing）、扩展（Expanding）、褶边/打死边（Hemming and seaming）、液压成形（Hydroforming）、渐进成形(Incremental sheet forming或ISF）、熨烫（Ironing）、激光切割（Laser cutting）、光化学加工（PCM或Photochemical machining）、射孔（Perforating）、滚轧成形（Roll forming）、轧制（Rolling）、旋压（Spinning）、水射流切割（Water jet cutting）、旋转（Wheeling）等。

不同于注塑件，一个复杂的钣金件常常需要不同的工艺组合，才能顺利地生产，这一点和金属切削很像。所以一个复杂钣金件常常需要多套设备和模具。

作为机械工程师，需要了解钣金件的主要制造工艺。因为每一种生产方式，对钣金都有不同要求。下面通过相关动图看看他们是如何被加工的，本章先介绍前两种：

2.1 钣金冲压（Stamping）

冲压（也称为压制）是将坯料或卷材形式的平板金属放入冲压机的过程，在冲压机中，工具和模具表面将金属制成 状。冲压包括各种钣金成型制造工艺，例如使用机器压力机或冲压机的冲孔，落料，压花，弯曲，翻边和压印。

这可以是单阶段操作，其中压力机的每个行程都会在钣金零件上产生所需的形状，或者可以通过一系列阶段进行。该过程通常在钣金上进行，但也可以用于其他材料，例如聚苯乙烯。通常级进模冲压，是从钢卷，卷轴进给，以将卷材退绕到矫直机以矫平卷材，然后进料到进料器中，进料器将材料推入压机并以预定的进料长度进给。根据零件的复杂程度，可以确定模具中的工位数量。

冲压通常在冷金属板上进行，这是钣金件最常用的制造方式。

冲压成型 1

冲压成型 2

冲压成型过程模拟

2.2 折弯成型（Press brake forming）

折弯是用于生产长而薄的钣金零件的一种弯曲形式。折弯的金属的机器被称为折弯机。机器的下部包含一个称为模具的V形凹槽。机器的上部包含一个冲头，可将金属板向下压入V形模具中，从而使其弯曲。

折弯包含很多方式，但是最常见的现代方法是“空气弯曲””air bending”。在此，模具的角度要比所需的弯曲角度更尖锐，并且上部工具的行程受到精确控制，以将金属向下推所需的量以使其弯曲90度。通常，通用机器的弯曲力约为每米长度25吨。下模具的开口宽度通常是要弯曲的金属厚度的8到10倍（例如，在40毫米的模具中可以弯曲5毫米的材料）。金属中形成的折弯的内半径不是由上工具的半径决定的，而是由下模具的宽度决定的。通常，内半径等于成型过程中使用的V宽度的1/6。

折弯成型 1

折弯成型模型图