金屬板材彎曲具有重量輕、強度高、導電(可用于電磁屏蔽)、成本低、批量生產性能好等優點,已成為金屬制造業的重要組成部分。目前,它已廣泛應用于電子、通信、汽車工業、醫療器械等領域。例如,在計算機中,手機、MP3、鈑金是必不可少的一部分。隨著鈑金應用的日益增多,鈑金的設計已成為產品開發過程中的一個非常重要的環節。機械工程師必須掌握鈑金零件的設計技巧。所設計的板材不僅能滿足產品的功能和外觀要求,而且加工制造簡單、成本低。
鈑金加工是鈑金技術人員需要掌握的關鍵技術,也是鈑金制品成形的重要工序。它不僅包括傳統的切割、沖裁、彎曲成形等方法和工藝參數,還包括各種冷沖壓模具的結構和工藝參數、各種設備的工作原理和操作方法,還包括新的沖壓工藝和新工藝。
金屬板材加工稱為板材加工。如用金屬板制作煙囪、筒體、油箱、通風管、彎管、天邊、漏斗形等,其主要工序是剪邊、彎邊、彎邊、焊接、鉚接等,需要一定的幾何知識。鈑金件是指可以通過沖壓、彎曲、拉伸等方式加工的鈑金件。一般定義為加工過程中厚度恒定的零件。
鈑金零件的表面處理是鈑金加工過程中一個非常重要的環節,它可以防止零件生銹,美化產品外觀。鈑金零件表面預處理的作用主要是去除油、氧化物、銹等。用于表面后處理,然后主要是噴涂(烤)漆,噴涂塑料和鍍防銹層等。
近年來,隨著我國經濟的快速發展,我國鈑金加工業蓬勃發展。然而,與國外先進的鈑金加工模式相比,由于我國鈑金加工起步較晚,仍存在一些技術缺陷。
由于鈑金制造涉及制造業的許多方面,可以說是數量眾多,所以不同的企業采用不同的鈑金加工模式,但與國外高度自動化、信息化的鈑金加工模式相比,我國的鈑金加工模式和技術還很落后。
目前,西方發達國家的板料加工自動化生產模式主要采用閉環控制。這種自動化生產技術更便于整條生產線的維護,大大提高了整條生產線的安全性和可靠性。先進的信息管理技術也加強了對鈑金加工制造的管理。目前,美國,包括亞洲、日本等許多發達國家在鈑金加工過程中都采用這種模式。
近年來,我國五金制造業蓬勃發展,鈑金加工也抓住了前所未有的發展機遇,2009年全國鈑金加工業總產值已達4200億元。板料工業是激光加工最重要的應用市場之一。蓬勃發展的巨大市場為激光加工(激光OEM)機床在鈑金業的大規模應用提供了廣闊的空間。
激光加工技術的最大特點是無需模具即可加工。采用激光加工可以節省大量模具,縮短生產時間,降低產品成本,在市場上取得更好的優勢。它非常有利于生產各種小批量的產品,以后批量生產。
1.激光加工技術的特點及優勢
激光本身屬于高亮度、定向準確、單色、平行的相干光源,能量密度很高。當聚焦激光束在被輻照的材料上產生高溫時。在數萬度高溫的作用下,材料無論多么堅硬,都會瞬間融化、蒸發,產生沖擊波,使材料熔化、析出。在激光材料加工過程中,它基本上會引起局部加熱和熔化,形成蒸發的材料。
激光加工技術可用于加工傳統方法難以實現的零件。例如,對于箱體較大的鋼零件,需要加工許多不同尺寸的孔,這在傳統的加工方法中是不可能的,而激光加工技術即使對相同的零件進行加工,也能達到這些要求。激光加工技術也具有較高的精度和較短的時間,使產品具有較強的市場競爭力。
激光加工在二維平面上具有很強的柔性。激光切割機使用時,工件的切削頭處于運動狀態,不會造成加工死角,從而提高加工材料的利用率。它還可以節省設備的微觀連接,使激光加工設備更加簡潔。激光加工設備的整個控制系統不需要控制零件、模具的設置和加工路線的設計。因此,可以大大縮短激光加工工藝的制備時間。該激光加工設備具有加工速度快、加工時間短、生產效率高等優點。
2.采用激光加工技術的鈑金車間
鈑金車間加工零件的加工步驟為:產品預試、產品加工試生產和產品批量生產。在產品加工試驗生產階段,應及時與客戶溝通,得到相應的加工評價,然后進行產品批量生產。
鈑金車間應及時與客戶溝通,確定產品要求的技術目標、技術機密內容的合同以及產品專利、設計方案和圖紙的管理等內容。處理相關技術和交付產品的具體截止日期。并制定了相應的合同,明確了技術權限和各自的權利。在加工過程中,應對客戶的技術內容進行保密,使其產品不受侵權損害。
當收到批試或委托生產時,技術人員應按照合同要求進行加工。為保證鈑金車間技術人員的專業素質,應以快速的工作方式完成工作,以滿足客戶的需求。
鈑金車間技術人員應熟悉激光加工設備的特點,了解激光加工設備的狀態,做好設備的維護工作。這是設備進行的最佳條件,在激光加工過程中應及時進行目視檢查。觀察了激光切割的截面形狀,并記錄了相關信息。
在激光發生器、激光切割區、計算機控制區、原材料進料區、成品進料區和激光加工中心的材料轉換裝置工作區,需要在原材料進料區和成品進料區安排技術人員,其他工作區可由計算機自動控制。實現自動化。
3.板料車間激光加工技術
3.1激光切割技術的應用
激光切割采用CO2激光或YAC激光進行二維和三維切削加工,具有切削精度高的特點。激振光源功率為5W~90 kW系列產品,板料激光切割主要采用100 W~1500 W功率激光器。當激光源輸出功率小于1500 W時,激光源處于單模振蕩模式,寬度為0.2mm.當激光源的輸出功率大于1500 W時,激光源處于多模振蕩模式,可切割1mm寬度,但切斷電源后會產生少量污垢。切厚板時,應使用輔助氣體,如空氣、氧氣和氮氣。在切削過程中,氮氣可以防止切割面的氧化,而氧氣則適用于厚板的高速切削。
激光切割可以利用CAD或CAM技術為加工工件模型和激光提供加工信息和加工參數。能快速準確地完成生產,實現自動切割。激光切割特別需要更換模具,可以縮短生產準備周期,降低生產成本。
3.2激光焊接技術
激光焊接可分為脈沖焊和大功率連續焊。激光焊接可以使單焊縫獲得較大的激光源密度能量,而高速焊接的特點是焊縫受熱變形影響較小,焊接接頭質量高,焊縫尺寸可控制。在激光焊接中,激光透鏡的焦面和焊接材料的位置在相同的功率、速度和透鏡的配合下,會影響加熱效率,因此通常采用高于激光透鏡焦面的焊接方法。
板料車間激光焊接可焊接厚度為0.1mm~10 mm的鐵、不銹鋼、鋁、銅、鈦等金屬板材。應采用(MIG)和(TIG)混合焊接方法,鈑金車間技術人員應與客戶單位的技術人員密切配合。
3.3激光鉆孔技術
激光鉆削技術是激光材料加工技術中最早實用的激光技術。在板料車間中,激光鉆孔一般采用脈沖激光,能量密度高,時間短,可加工1μm孔,特別是具有一定角度和較薄材料的孔。也適用于強度和硬度較高或脆性和柔軟性較高的零件的深孔和小孔。
激光可用于燃氣輪機燃燒器零件的穿孔,鉆孔效果可在三維方向實現,可達數千個。穿孔材料包括不銹鋼、鎳鉻鐵和Hastaloy(Hastelloy)基合金。激光鉆削技術不受材料力學性能的影響,易于自動化。
3.4激光成形技術
板料車間激光成形技術包括激光沖擊成形技術和激光彎曲成形技術,可實現板料、半球體、球體及特殊截面零件的彎曲加工。它還可以處理復雜管件上的凸凹形狀。
激光沖擊成形技術是利用激光光源對鈑金零件進行照明,并對其進行加熱以產生塑性變形的激光沖擊成形技術。激光彎曲技術是利用激光光源對工件需要彎曲的部分進行照明,加熱后冷卻,造成彎曲變形。激光彎曲成形技術尤其適用于板材零件彎曲成形的批量生產。
4、結論
隨著我國對外開放程度的提高,鈑金加工業必然順應國際市場的發展趨勢,加工技術的變革是必然的。激光加工技術作為一種新技術,是現代科學發展的產物。激光切割技術、激光焊接技術、激光鉆削技術和激光成形技術在鈑金加工中的應用越來越廣泛。同時,自動化生產模式也被西方發達國家證實為一種科學可靠的加工模式。因此,鈑金制造技術正朝著數字化、集成化和智能化的方向發展。它體現在鈑金加工設備由單機型向數控多機復合式的轉變,由多工序加工和人工輔助操作向全過程一體化加工模式的轉變。從一般的過程自動化控制到網絡化、智能化的自治管理方向。