钣金设计制造
探索的材料、制造工艺、设计注意事项,完成选择金属板原型和小批量生产零件
而不是从一块材料,其中大部分将机加工,钣金让你买你需要的东西,并使用您所需要的。金属板的剩余部分仍然是可用的,而swarf-the刨花移除machining-must被回收。
和许多现代制造技术一样,金属板制造可以自动从CAD模型直接和部分生产。技术使用的各种材料和一系列工艺塑造组件和成品。也许最重要的是,在这样一个世界的大规模生产,金属板制造是高度可伸缩的。虽然第一块设置可以是昂贵的,每件价格下降很快随着体积的增加。当然,这是真正的许多过程,但cost-per-piece为钣金普遍大幅下降,比减色法像加工。
金属板是如何被使用?
金属板材切割,印花、穿孔、剪切,形成弯曲,焊接,滚,铆接,钻,挖掘和加工。硬件可以插入金属板组件。组件可以刷镀,阳极氧化,粉末涂层,喷漆,丝绸甄别或标记。当然,部分可以铆接,螺纹或焊接到复杂的组件。
像大多数其他技术今天,钣金制造发展。材料、设备和工具已经变得比以往任何时候都更专业。充分利用金属板的,关键是你利用正确的供应商和制造零部件和他们的应用程序的方法。沿着这些线路,这个白皮书探讨金属板制造的关键组件:
- 材料
- 生产流程
- 设计注意事项
- 完成选择
金属板制造技术
金属板,根据定义,开始平可以在许多不同的方式塑造了吗以满足不同需求。而本文侧重于技术,板料的弯曲形状它沿着一个轴,各种技术向多轴成形材料形式存在,并非由平面或沿着一个轴弯曲。这些包括冷热成形拉深技术,液压成形,旋转和冲压。这些类型的流程创建现代车辆的车身壁板,形成复杂的对象,如金属水槽和铝饮料罐。在许多情况下,这些技术迭代,塑造金属通过重复这个过程几次改变金属的形状的增量。
冷成型过程解决以下:
切割
- 剪切长减少钢板的主要方式,但现在已经被取代,更快、更精确的方法。
- 一个冲床可用于打孔和切割金属模具。这是特别有效的切割相对简单的部分比用激光将削减或排水。因为它可以运行在每分钟数百名中风,冲床可以迅速做出合适的部分。冲也可以用来制造漏洞或其他零件的图样。结合潘趣和激光切割允许创建一个复杂的平面模式与size-limited印功能。
- 数控激光切割适用于飞机的氧、氮、氦或二氧化碳去除金属和产生一个干净的,完成了优势。这一过程的速度与金属的厚度不同,但削减可能相当复杂,在公差+ / - 0.005。或更好,相当精确。因为没有联系,工具不磨损机械刀具。两种类型的激光用于钣金制造。光纤激光器用于薄和反光材料提供精确的削减。此外,公司2激光更强大,适合厚指标。
- 光化加工是一个控制腐蚀的过程使用CAD-generated模板离开化学激活模式,删除不需要的金属。
弯曲。大多数金属可以沿直线弯曲的轴使用各种印刷机。弯曲的形状的范围可以从柔和的曲线,像那些沿着纵轴的钢,在角上面的尖角,下面,或者在90度。按刹车用于创建这些相对急剧弯曲。滚动和成形方法生产开放或封闭的单轴弯曲曲线连续操作。
卷边。这包括轧制金属形状提供一个平滑的边缘,更强的优势。褶可以打开,使空气空间弯曲,或关闭,折叠金属压紧对本身。卷曲产生一个圆形的边缘一块金属,也称为桶边。这可以简单地消除尖锐边缘或为一个特定的服务操作的函数作为一个门铰链,它拥有铰链旋转销。
| 金属板简史 |
|---|
金属板已经使用了几千年,据报道出现在古埃及首饰。中世纪盔甲的支柱,金属加工仍然是一个昂贵的手动过程。发生爆炸的钣金工作开始工业革命的时候。今天,在我们的汽车和家电,可以找到几乎任何房间里在家里或办公室,它包围计算机硬件,周游世界在飞机和在太空火箭和卫星。 经过几个世纪的hammer-forming第一轧钢厂出现在16th世纪生产金属板股票,至少在一个情况下使用一个设计是列奥纳多·达·芬奇。17th世纪工业化的钣金制造业创造的第一个冷轧工厂在英格兰。工业革命的18岁th世纪的到来,流水线生产,按刹车,液压机。在19th世纪,介绍了铝,钢的酸性转炉允许大规模生产,和汽锤也介绍了。发展影响钣金生产和使用仍以日益增长的速度到20th和21圣世纪今天做钣金行业价值数百亿美元。 |
什么类型的金属板?
可以形成不同的金属和金属合金表和用于制造钣金零件。的选择的材料取决于应用程序的需求,在材料选择和因素包括成形性、可焊性、耐蚀性、强度、重量和成本。受欢迎的钣金材料包括:
不锈钢。两个家庭的不锈钢、手板和spring-like-are用于钣金制造。
- 标准的不锈钢可以non-magnetic-any 300系列,是最常用的类型的不锈钢。它不需要热加工或其他生产过程中减压。316级是最耐腐蚀的不锈钢等级和维护它的强度在高温下。304级是使用最广泛的,虽然有点不耐腐蚀,提供良好的成形性和可焊性。
- 标准类型磁性不锈钢钣金制造400系列。410级提供了更少的耐蚀性,但热治疗。430级是一种廉价的替代其他不锈钢应用程序中使用选项和耐蚀性并不是一个主要要求如brush-finished设备表面。因为这些材料比塑性变形趋向elastic-rather,他们必须在弯曲达到最终形式。
- 弹簧状钢很快就会加工硬化,必须加热到形成时缓解压力。以成绩包括:301年,1095年和1075年。春天不锈钢通常需要专门的设备和工艺,必须大大超过弯曲达到最终形式。
冷轧钢材(CRS)。冷轧钢板的过程用于热轧钢的顺利完成以及更严格的公差时形成。CRS可用在1008年和1018年合金。
使用钢。这种金属板材料热浸镀锌钢或galvanealed钢,镀锌然后退火。
铝。价格适中的材料,铝的特征在几个成绩来满足应用需求。1100级提供强度相对较低但耐化学和天气,可焊和韧性,使拉深。3003级强大有力,焊接,耐蚀,负担得起的。5052级仍然更强而有力,焊接,耐腐蚀。6061级是一种结构合金耐蚀和强大,但不是有力的。可焊,焊接时虽然牺牲一些力量。
铜/铜。设计师和工程师们想要一个“红色”金属通常会选择以电解韧(ETP)铜、C110或C101。在频繁的情况下,弹壳黄铜作为另一种选择。
设计考虑钣金制造吗?
钣金加工是一个非附加,non-subtractive过程。它始于平面材料,根据定义,在一部分保持常数材料厚度。在某些情况下,可以选择性地增厚部分领域多个金属板焊接在一起,但这是一个昂贵的和不寻常的实践。
钣金设计制造有自己的标准,不同于其他生产过程。已知的早期设计阶段的更多部分的特性和功能,可制造的设计将完成得越快。但是如果设计有问题的特性,制造供应商应该能够指出这一点并建议解决它们的方法。在某些情况下,供应商甚至可能设计分析软件,可以快速设计的突出问题改善。一些设计考虑:
- 钣金加工是最经济的使用配置的“通用”工具而不是part-specific工具。如果一个部分变得太复杂,考虑焊接或铆接在一起的部分可以使用通用工具。
- 因为弯曲拉伸金属特性必须站远离弯曲以避免失真。一个有用的会议材料厚度是4 t 4倍。
- 按金属板材折弯机创建一个弯曲成一个死一个线性穿孔,所以设计不允许封闭几何图形的创建。
- 金属板比加工公差更慷慨或3 d印刷公差。厚度公差影响因素包括材料,机器使用,部分生产数量的步骤。供应商通常会提供详细的关于公差的信息。
- 0.030等统一的弯曲半径。(行业标准)应该使用在一个部分减少机器设置的数量,加快生产。
- 在可能的情况下,维持一个标准的距离从弯曲边缘材料厚度的4倍。这将消除需要删除多余的材料应弯曲。
- 焊接薄材料可能导致开裂或扭曲。其他装配方法是可取的。
- 使用PEM硬件时,总是考虑制造商的最低要求的安装位置和材料厚度。
如何完成板料冲压吗?
金属板可以以几种不同的方式完成,出于不同的原因。有完成保护脆弱的材料生锈或腐蚀和其他申请审美的原因。在某些情况下完成有两个目的。一些治疗仅仅是改变金属表面本身;其他由另一个应用于金属材料或过程。完成治疗方法包括:
- 喷砂,它由射击飞机的研磨材料的金属表面变粗糙和清洁。通常使用喷砂不锈钢和碳钢通常是用作之前的初步步骤画去除杂质,提高附着力。
- 刷牙在功能上类似于喷砂,但是使用磨料刷来清洁和金属表面。它可以作为一个最终完成铝和不锈钢等材料,通常用作设备完成。
- 抛光产生一个光滑的表面,使用不锈钢等金属,铝和铜。它可以作为最后的完成或准备其他完成电镀等过程。一般不适合金属画的因为它不提高附着力。
- 粉末涂料静电应用干powder-typically热塑性或热固性聚合物金属表面,然后用热治疗它。过程的结果比传统的油漆表面,更加耐用,但可能没有油漆的审美品质。
- 电镀可以做以电解或化学各种目的。它可以抑制腐蚀,提高可焊性,表面硬化,防止磨损,减少摩擦,或援助油漆附着力。对金属板电镀过程包括:
- 钝化清洗过程,防止腐蚀不锈钢通过消除自由铁的表面材料
- 铬酸盐涂层使用导电涂层铝来防止腐蚀。
- 阳极氧化,一个电化学过程用于铝和其他有色金属提供绝缘,防止腐蚀
- 锌,一个自我牺牲的防腐涂料(采用镀锌或galvanealing)钢,通常结合锌铬酸盐涂层
- 镍,通常表面涂层,可以作为衬底给定金属电镀过程,不能坚持
- 锡一个焊,导电涂层
最终的想法选择钣金制造吗?
决定使用或简单consider-sheet金属为应用程序的第一步是一个过程。过程开始,当然,函数,进而决定设计。选择材料和评估是至关重要的步骤,包括平衡力量等因素,体重,和成本。这不是一个简单的过程,但这可以简化使用CAD模型和有限元分析(FEA)工具。然而,真正的考验是原型。
虽然今天的工程工具是强大的,只有当你可以看到和处理部分的设计是否符合预期。它是足够强大吗?光线足够了吗?它看起来、感觉和平衡它应该的方式吗?影响其他组件吗?甚至相对简单的组件受益于一个真实的预赛之前成百上千的部分。在某些情况下,它可能需要几个原型迭代得到金属板部分,在这种情况下的速度部分生产和测试速度市场成为一个主要因素。
但即使一旦创建,设计原型,和测试,可以有许多选择少量的原型转化为容量最终用途生产部分。相同的部分往往是由几个不同的方法在不同的成本。选择很容易如果所有金属商店提供同样的一系列功能。不幸的是他们没有,因此寻求来自多个供应商的报价是每个将自己的专业知识和能力。
| 常见的金属板应用程序 |
|---|
金属板是当今世界上最通用的材料和流程。设计师和工程师开发组件的洗衣机和整个屋顶一样大。它出现在商品在高度专业化的独一无二的产品和应用程序。产品利用金属板的可能性:
|