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【兆恒機械】中厚板不銹鋼精密鈑金加工工藝分析

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  • 添加日期:2021年07月01日
四方科技主要從事食品冷凍裝置制造,以往產品的機架及結構件主要以管型材拼接為主。鈑金件由于具有敞開的形式,制造工藝簡單,制造效率高等特點,逐步在食品機械的機架及結構件中得到應用,并且成為一種行業趨勢。

中板鈑金廣泛運用在該領域,但中厚板受材料厚度、折彎工藝、焊接工序等的影響很大,通常會在成形后出現缺口相對較大的現象,導致焊接變形隨之增大,從而無法保證零件的尺寸和形位公差,甚至焊接的缺陷給產品的外觀質量帶來致命影響。其次中厚板加工具有一些工藝難點,為克服工藝難點,我公司鈑金工藝人員總結了一套行之有效的方法,解決了中厚板鈑金加工問題,在此與大家分享。

中板鈑金工藝分析

首先來看實例,圖1為我公司某產品的固定支架,材料是拉絲SUS304,厚度為4mm,接下來,我們討論它是如何實現精密加工的。

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圖1  產品固定支架

零件質量要求分析

⑴首先保證基準面A的平整度以及面A與面B1、B2的垂直度,是滿足裝配形位關系,保證機器位置精度的關鍵。

⑵強調折彎的精度,需要保證B1、B2面的橫向尺寸和固定支架隱含的相對尺寸,以及產品的尺寸精度關系。

⑶形位精度和尺寸精度與下料、校平、折彎、焊接等工藝息息相關。
鈑金工藝分析

⑴鈑金工序控制主要強調工序的正確性,該零件合理的鈑金工藝流程是:原材料(平整度較好的拉絲板)→激光切割→校平→折彎工序(關鍵工序控制)→焊接。

⑵第二步是控制焊接的變形來保證零件的精度。

1)傳統的工藝是采用SolidWorks畫法,正常展開、折彎、焊接,結果發現零件縫隙很大,焊接時填絲量很大,大家都知道不銹鋼焊接后變形會更大,從而導致零件焊接后變形無法控制,根本無法生產出滿足裝配精度要求的合格品,零件縫隙如圖2所示。

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(a)C處最大縫隙為4mm(b)D處最大縫隙為0.8mm (c)E處選擇三角形補塊填充(d) F處最大縫隙為2mm

圖2  零件折彎后縫隙

2)我們的做法是用畫圖軟件展開此零件,在C、E、F處加薄片,將焊接后的最大縫隙控制在0.2~0.3mm,在鈑金折彎前用手動倒角機或拋光機去除多余的基材,從而實現零件的精密加工。如圖3所示紅色圓圈所示。

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(a)添加薄片2mm×52mm并倒角3.5mm×22°,折彎后狀態  (b)添加薄片0.7mm×121.5mm, 折彎后狀態 (c) 添加薄片2mm×56mm并倒角   3.5mm×20°,折彎后狀態

圖3  零件縫隙消除措施

⑶結果說明。
1)零件工藝圓孔要大一點,在食品機械行業是不需焊接的,反而更有利機器的清潔。

2)使用三維柔性平臺保證工件的形位與尺寸精度,用氬弧焊打多點粘接焊接部位,待工件固定后,可以拿下零件,完成自由焊接,可有效節省時間。

3)焊接時,由于產品縫隙很小,可以不用加焊絲,而是采用自熔方式,焊接后紋理漂亮,無需打磨,不但提高效率和產品的表面質量,更為關鍵的是焊接小間隙零件不產生收縮,零件基本上無變形,無需增加整形工序,可一次性滿足技術要求。

中厚板鈑金工藝分析

在結構設計中經常會遇到折彎R角與不同材料厚度連接的焊接方式,由于R值較大,焊接填料很多,會產生較大熱量及收縮變形,一般通過修改零件結構的方式,如把直角焊接改成平面對接的方式焊接,完成中厚板精密加工,如圖4所示。

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圖4  結構優化對比

結構優劣對比:優化后容易實現焊接,焊接變形小,無需打磨工序,外觀面平整、美觀,提高效率,節省成本。

中厚板焊接工藝同樣可以通過鈑金折彎工藝來實現。板厚8mm,材料為雙面拉絲SUS304,原設計需要焊接側板,改變結構后變焊接為折彎,如圖5所示。

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圖5  中厚板工藝改進

修改后的結構對比:
1)加工工藝更簡單,效率更高,成本更低。

2)實現鈑金結構件后,要注意細節方面的處理,如焊接時,R角過渡相對較小,比較美觀,而8mm板材鈑金折彎R角太大,折彎噸位也大,所以我們經過有限元強度分析后做改善處理,見圖6。

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圖6  優化后的零件

結束語


以上工藝在公司新產品開發中已廣泛使用且成果斐然,我公司的技術工藝和加工方式明顯超越同行,解決了中厚板鈑金精密加工的難題。誠然,還需要鈑金行業與其他相關行業從業人員共同努力,推動技術廣泛使用,同時總結出更優質的問題解決方案,推動鈑金中厚板加工工藝的繼續進步。