中厚板不锈钢精密钣金加工工艺分析

　　四方科技主要从事食品冷冻装置制造，以往产品的机架及结构件主要以管型材拼接为主。钣金件由于具有敞开的形式，制造工艺简单，制造效率高等特点，逐步在食品机械的机架及结构件中得到应用，并且成为一种行业趋势。
　　中板钣金广泛运用在该领域，但中厚板受材料厚度、折弯工艺、焊接工序等的影响很大，通常会在成形后出现缺口相对较大的现象，导致焊接变形随之增大，从而无法保证零件的尺寸和形位公差，甚至焊接的缺陷给产品的外观质量带来致命影响。其次中厚板加工具有一些工艺难点，为克服工艺难点，我公司钣金工艺人员总结了一套行之有效的方法，解决了中厚板钣金加工问题，在此与大家分享。
　　中板钣金工艺分析
　　首先来看实例，图1为我公司某产品的固定支架，材料是拉丝SUS304，厚度为4mm，接下来，我们讨论它是如何实现精密加工的。
　　图1 产品固定支架
　　零件质量要求分析
　　⑴首先保证基准面A的平整度以及面A与面B1、B2的垂直度，是满足装配形位关系，保证机器位置精度的关键。
　　⑵强调折弯的精度，需要保证B1、B2面的横向尺寸和固定支架隐含的相对尺寸，以及产品的尺寸精度关系。
　　⑶形位精度和尺寸精度与下料、校平、折弯、焊接等工艺息息相关。
　　钣金工艺分析
　　⑴钣金工序控制主要强调工序的正确性，该零件合理的钣金工艺流程是：原材料（平整度较好的拉丝板）→激光切割→校平→折弯工序（关键工序控制）→焊接。
　　⑵第二步是控制焊接的变形来保证零件的精度。
　　1)传统的工艺是采用SolidWorks画法，正常展开、折弯、焊接，结果发现零件缝隙很大，焊接时填丝量很大，大家都知道不锈钢焊接后变形会更大，从而导致零件焊接后变形无法控制，根本无法生产出满足装配精度要求的合格品，零件缝隙如图2所示。
　　（a）C处最大缝隙为4mm（b）D处最大缝隙为0.8mm （c）E处选择三角形补块填充（d） F处最大缝隙为2mm
　　图2 零件折弯后缝隙
　　2)我们的做法是用画图软件展开此零件，在C、E、F处加薄片，将焊接后的最大缝隙控制在0.2～0.3mm，在钣金折弯前用手动倒角机或抛光机去除多余的基材，从而实现零件的精密加工。如图3所示红色圆圈所示。
　　（a）添加薄片2mm×52mm并倒角3.5mm×22°，折弯后状态 （b）添加薄片0.7mm×121.5mm， 折弯后状态 （c） 添加薄片2mm×56mm并倒角 3.5mm×20°，折弯后状态
　　图3 零件缝隙消除措施
　　⑶结果说明。
　　1)零件工艺圆孔要大一点，在食品机械行业是不需焊接的，反而更有利机器的清洁。
　　2)使用三维柔性平台保证工件的形位与尺寸精度，用氩弧焊打多点粘接焊接部位，待工件固定后，可以拿下零件，完成自由焊接，可有效节省时间。
　　3)焊接时，由于产品缝隙很小，可以不用加焊丝，而是采用自熔方式，焊接后纹理漂亮，无需打磨，不但提高效率和产品的表面质量，更为关键的是焊接小间隙零件不产生收缩，零件基本上无变形，无需增加整形工序，可一次性满足技术要求。
　　中厚板钣金工艺分析
　　在结构设计中经常会遇到折弯R角与不同材料厚度连接的焊接方式，由于R值较大，焊接填料很多，会产生较大热量及收缩变形，一般通过修改零件结构的方式，如把直角焊接改成平面对接的方式焊接，完成中厚板精密加工，如图4所示。
　　图4 结构优化对比
　　结构优劣对比：优化后容易实现焊接，焊接变形小，无需打磨工序，外观面平整、美观，提高效率，节省成本。
　　中厚板焊接工艺同样可以通过钣金折弯工艺来实现。板厚8mm，材料为双面拉丝SUS304，原设计需要焊接侧板，改变结构后变焊接为折弯，如图5所示。
　　图5 中厚板工艺改进
　　修改后的结构对比：
　　1)加工工艺更简单，效率更高，成本更低。
　　2)实现钣金结构件后，要注意细节方面的处理，如焊接时，R角过渡相对较小，比较美观，而8mm板材钣金折弯R角太大，折弯吨位也大，所以我们经过有限元强度分析后做改善处理，见图6。
　　图6 优化后的零件
　　结束语
　　以上工艺在公司新产品开发中已广泛使用且成果斐然，我公司的技术工艺和加工方式明显超越同行，解决了中厚板钣金精密加工的难题。诚然，还需要钣金行业与其他相关行业从业人员共同努力，推动技术广泛使用，同时总结出更优质的问题解决方案，推动钣金中厚板加工工艺的继续进步。