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技术信息

流线型不锈钢机柜的生产工艺

发布日期:2015年8月25日

关键词:流线型机柜  设计方法  工艺方法 
  引 言
  科学技术的飞速发展,产品外观美观性的要求日益增多、复杂性程度也在同步提高,产品推陈出新速度加快。然而,产品外形的设计加工,尤其是小批量机械产品如机箱、机柜类的传统钣金加工,则显得力不从心,跟不上时代发展的需要。目前,各种面向大众的智能终端设备日益遍布街头巷尾,这些优美的流线型设备完全跟上了城市的现代化节奏,同现代化的城市融为一体,而这些设备多数为尺寸大、批量小的不锈钢外壳,无法作为可以投入较大的模具成本而进行大批量生产的项目来对待。为此,作者在阅读了大量文献的基础上,概括总结了国内外不锈钢机柜设计和加工的发展趋势。
正文
流线型不锈钢机柜因表面要求高、加工难度大,一直是钣金加工行业的难题。小批量大型不锈钢机柜的加工,因不能投入较高的模具费用,造型独特的机柜加工很难保证机柜外表面的不被破坏。根据目前国内外设计学者进行机械产品外形设计所用方法的主要特征,将小批量流线型不锈钢机柜的加工工艺方法概括为下述五大类型。
1. 简单成型弯曲法
平整的薄板通过适当的切割形成折弯止裂槽,再通过凹凸刀具的压制,形成各种角度的折弯面,将各个折弯面围成不同的箱体,接缝采用满焊、点焊、角焊或搭边焊的方法进行连接。这是钣金加工最传统的方法。
由于该方法不需要特殊的工装、模具,所以最传统的钣金加工方法具有以下优点:1》加工成本低,适合小批量生产;2》规则的几何体箱体容易实现,不需要专用模具及专用工装和夹具;3》材料在加工过程中贴有保护膜,所以不锈钢材料表面在加工过程中不易损坏。
它的缺点是较为复杂的曲面、流线型造型难以实现。
简单成型弯曲法常见的零件截面如下图1:
 
图1:简单成型弯曲法基本截面形状

图1:简单成型弯曲法基本截面形状
2. 模具冲压法
对于复杂结构的加工,最传统的加工方法和工艺已经无法实现,这就需要制造五金模具,通过落料模下料、成型模冲压成型。形状简单、体积小的机柜可一次冲压成型;形状复杂、体积大的箱体,可分割成若干个零件分别冲压成型,再通过拼焊或螺栓连接、装配等方法来实现。
模具冲压法具有以下优点:1》加工成本低。2》复杂的、流线型的箱体容易实现。
它的缺点是:1》模具、工装成本高,不适合小批量生产。2》不锈钢材料表面在加工过程中容易损坏,需进行深度补拉丝修补外观表面质量。
工艺工艺实例如下图2:

图2:模具冲压法工件形状示例
 
图2:模具冲压法工件形状示例

3. 分块拼焊补丝法
对于体积大、形状复杂的机柜,采用分块加工、最后再拼焊、补丝的加方法是节省加工成本的最佳方法。
分块加工注意分割的工艺原则,保证分割加工后拼接后的美观性和强度,主要的分割的原则有:
a) 大分小的分割原则:就是将体积(面积)较大的零件分割成若干体积(面积)较小的零件,进行
拼接而成。
b) 不同形状特征的分割原则:就是接照不同的形状特征的构成单元,分割成若干零件,分别加工,
最后拼接而成。
工艺实例如下:沿图3中虚线方向将机柜分割成7件分别加工,最后再组合成整体机柜。

图3:不同形状特征分割示 
图3:不同形状特征分割示
c) 封闭形状特征的分割原则:对于封闭形状特征的零件,主要从展开缺料边缘处分割,也可从中
部分割。
  工艺实例如下:
图4:封闭形状特征的分割示例 
图4:封闭形状特征的分割示例
d) 相交特征的分割原则:对于相交特征的零件,尽量沿相交线进行分割,加工接接后,除焊接方式
联接外,还有多种不同的联接方式,接缝因与分割线重合而美观,看不出分割缺陷。
工艺实例如下:
 
图5:相交形状特征的分割示例 
图5:相交形状特征的分割示例
4. 综合连接法
主要运用在变截面的钣金工件的加工,特别是一些曲面的钣金加工。一般变截面的钣金加工,首先需要将曲面分割成不同特征的曲面零件,再分别对不同特征的曲面零件进行分类加工,如需要开具冲压模具加工的单元、制做简易的加工工装加工的单元、简单折弯加工的单元、曲线下料拼焊加工的单元等等,再将这些单元拼接成为整体。
组装的方法有以下几种工艺:
a) 无缝对接满焊补丝法:将等厚度的件1和件2自动焊满焊,再将焊缝打磨后补拉丝,丝经纹粗细程度同原板状态相同或相近。
 示意图
b) 无缝对接螺栓联接法:将等厚度的件1和件2点焊上角件,通过螺钉、螺母等将件1和件连接在一起,并能够保证接缝间隙极小。如下图:

联接法示意图
 
c) 无缝对接粘接法:主要运用于表面外敷材料的连接。外敷材料可以是装饰性金属材料,也可以是非金属材料。
d) 留缝对接粘接法:主要运用于表面外敷材料的连接。为降低外敷材料的加工精度,外敷件的外形加工得略小些,粘接时外敷件同基体周边留有几毫米的缝隙,用以包容所有的装配误差各加工偏差,外观美观。
e) 种钉螺栓联接法
种钉螺栓联接法主要是运用在不能深度焊接、或弧焊会造成表面缺陷的连接位置。薄板类的连接十分忌讳深度焊接,这样会造成严重的变形、疤痕、穿孔、氧化变色等加工缺陷。这种情况下,采用物理性连接不失为一个好办法——种钉连接法。
种钉就是通过点焊机将带有熔化锥的螺钉通过瞬间的高电流,将种钉法兰中心的熔化锥和焊接体局部熔化,从而将螺钉同焊接在一起。种钉的方法可以有效减小薄板的焊接变形、疤痕、穿孔等缺陷,焊接牢固,而且应用场所灵活,联接方式可靠,没有明显加工变形等缺陷。
工艺实例:通过种钉和螺栓将件1、件2连接在一起。如下图:
图6:种钉螺栓联接法示意图 
图6:种钉螺栓联接法示意图
以上这些加工工艺其实是将钣金加工的基本方法综合起来,从最容易实现的、适应从工厂加工能力的角度出发,采取科学的方法进行工艺编排,从而将无法直接加工的流线型复杂机箱分块加工、组合出来。以上图3为例,件1通过简单折弯、组焊加工;件2、件3件4和通过简单折弯、无缝对接满焊补丝加工;件5通过简单折弯加工;件6通过简单折弯、成型后弯曲加工;件7通过简单折弯加工;组装方法:件3、4同件1采用局部焊接法组合,件2、5同件3、4采用种钉螺栓联接法组合,件6、7同件3、4采用满焊补丝法组合。
基本的钣金加工工艺是机加工行业十分成熟的工艺方法,对设备要求低、加工方法简单,加工精度高,在实际运用中只要结合机柜的结构特点和要求,灵活掌握、灵活运用各种工艺方法。随着加工技术的提高和机加设备的不断进步,机加行业能够加工出来结构越来越复杂、精度越来越高的机器设备,为工业产品的发展奠定坚实的基础。

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