工艺技术_钣金工艺学课件

2020 2 18 1 钣金工艺 2020 2 18 2 一 钣金的定义 钣金至今为止尚未有一个比较完整的定义 根据国外某专业期刊上的一则定义可以将其定义为 钣金是针对金属薄板 通常在6mm以下 一种综合冷加工工艺 包括剪 冲 切 复合 折 焊接 铆接 拼接 成型 如汽车车身 等 其显著的特征就是同一零件厚度一致 钣金 钣 即板 薄板之意 就是对薄的金属板材进行系列加工之意 包含折 剪 冲 焊 铆 拼接等工艺钣金工厂一般来说基本设备包括剪板机 ShearMachine 数控冲床 CNCPunchingMachine 激光 等离子 水射流切割机 Laser Plasma WaterjetCuttingMachine 复合机 CombinationMachine 折弯机 BendingMachine 以及各种辅助设备如 开卷机 校平机 去毛刺机 点焊机等 通常 钣金工厂最重要的三个步骤是剪 冲 切 折 2020 2 18 3 二 加工设备 2020 2 18 4 常用钣金材料种类钢板铝板铜板不锈钢板 三 钣金材料的选择与下料 钣金材料 2020 2 18 5 钣金材料 钢板的种类及规格 按厚度分类 薄板 中板 厚板 特厚板 按生产方法分类 热轧钢板 冷轧钢板 按表面特征分类 热镀锌板 电镀锌板 镀锡板 彩色涂层钢板 2020 2 18 6 钣金材料 热轧板 HOTROLLINGSTEEL 代号表示为 SPHC S Steel P Plate H Heat C ommercial 整体表示一般用热轧钢板及钢带 SPHD 表示冲压用热轧钢板及钢带 SPHE 表示深冲用热轧钢板及钢带 机械性能 硬度HRB1 2H 74 891 4H 65 801 8H 50 71H 89以上 抗拉强度41 52kgf mm以上 2020 2 18 7 钣金材料 规格范围 厚度1 4 6 0mm 宽度最大值1524mm 一般为1250mm或1220mm 材料长度可依需要裁切任意尺寸 一般为2500mm或2440mm 材料特性 材料表面呈黑灰色光泽 不易刮伤 但易生锈 加工时须注意去除 不适宜做电镀 镀五彩锌 镀白锌 镀镍 镀锡等 适宜做烤漆 喷粉等结构件 2020 2 18 8 钣金材料 冷轧板 COLDROLLINGSTEEL 代号表示为 SPCC 其中第三个字母C为冷Cold的缩写 SPCD表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带 SPCE表示深冲用冷轧碳素钢薄板及钢带 冷轧碳素钢薄板及钢带调质代号 退火状态为A 标准调质为S 机械性能 抗拉強度最小值270MPa 屈服极限最大值210MPa 硬度HRB 1H 85以上1 2H 74 891 4H 65 801 8H 50 70 2020 2 18 9 钣金材料 规格范围 厚度0 25 3 0mm 3 0mm以上材料必须訂制 寬度有1220mm和1250mm两种规格 長度可依需要裁切任意尺寸 一般为2440mm和2500mm 材料特性 表面呈铁灰色光泽 表面易刮伤 生锈 加工时须注意保护并快速转序 適宜做電鍍 鍍五彩鋅 鍍白鋅 鍍鎳 鍍錫 烤漆 噴粉 等工件 2020 2 18 10 钣金材料 电解板 代号SECC E Electroplate 其基材为SPCC 化学成份和机械性能与冷轧板一样 电解板也有拉伸料如SECD SECE 电解板的厚度规格为0 3 2 0mm 针对SECC不同的处理方式 材料的应用特点也不一样 具体见下表 2020 2 18 11 钣金材料 2020 2 18 12 钣金材料 热镀锌板 HOTROLLINGSTEELL 代号为SPGC 其基材也是SPCC 厚度规格0 3 3 0mm 表面锌花种类有 正常锌花 Z 光整锌花 G 小锌花 X 光整小锌花 GX 零锌花 N 锌铁合金 R 镀锡板 俗称马口铁 主要用在抗腐蚀和超深冲的包装材料 厚度范围从0 2 0 6mm 2020 2 18 13 钣金材料 铝板 作为板材用的铝材主要有以下2种即工业纯铝和防锈铝 这两种材料的可塑性好高 焊接性好 耐腐蚀性高 但切削加工能力差 铝板有以下几种状态 O 完全退火状态 H 加工硬化状态 后面必须跟两位阿拉伯数字表示附加的热处理方式 HXX状态代号中第1位数字表示获得该状态的基本处理程序 第2位数字表示产品的加工硬化程度 2020 2 18 14 钣金材料 H1 单纯加工硬化状态 适用于未经附加热处理 只经加工硬化即获得所需强度的状态 H2 加工硬化及不完全退火的状态 适用于加工硬化程度超过成品规定要求后 经不完全退火 使强度降低到规定指标的产品 H2与对应的H1具有相同的最小极限抗拉强度值 但伸长率比H1稍高 H3 加工硬化及稳定化处理的状态 适用于加工硬化后经低温热处理或由于加工过程中的受热作用致使其力学性能达到稳定的产品 H4 加工硬化及涂漆处理的合金 适用于加工硬化后 经涂漆处理导致了不完全退火的产品 2020 2 18 15 钣金材料 工业纯铝的铝含量大于99 00 通常有以下牌号 1050 1060 1070 1100 1200 板材规格多为1250X2500或1000X2000 厚度从0 3 7 0mm 防锈铝主要有3003 3A21 5052 5A02 5A03 5A05 5A06 3字头的铝合金是以锰为主要的合金元素 5字头的铝合金是以镁为主要的合金元素 板材规格与硬铝基本一至 2020 2 18 16 钣金材料 不锈钢板 不锈钢板主要有SUS300系列和400系列两种 其中300系列为奥氏体不锈钢 400系列为铁素体不锈钢 有磁性 也易腐蚀 其规格以2mX1m较为常见 铜板 常用的铜板有纯铜板黄铜板 纯铜板有良好的导电 导热 耐蚀和加工性能 其Cu的含量大于99 95 黄铜板的强度比纯铜板稍高 有良好的塑性 其规格以1500mmX600mm较为常见 2020 2 18 17 四 钣金加工 下料 钣金下料加工所使用的设备及工作原理 工作范围 目前钣金下料加工所使用的设备主要有 数控冲床 普通冲床 LASER切割机等 数控冲床工作原理 上下模位置固定 板材用夹爪固定在工作台上 依靠工作台移动带动板材移动加工出所需要的工件形状 工作范围 2500X1250X5 0mm 加工特点 精度高 加工灵活 缺点 受模具限制 数控机床的设备主要有 TRUMPF系列 FINN POWER系列 TAILIFT系列 AMADA系列等等 2020 2 18 18 下料加工 普通冲床 硬模 下料 普通冲床 硬模 下料必须与剪床配合 剪床剪出工件的最大外形 冲床才能加工出所需工件之形状 剪冲下料的特点 效率高适合大批量生产之产品 缺点是模具开发需一定前置时间和费用 剪冲床的设备主要有 数控剪床系列 普通剪床系列 普通冲床系列 高速冲床系列等 在冲切过程中 板材的截面大致可分以下四层 R角 5 光滑面 60 撕裂面 30 毛刺面 5 如下图 2020 2 18 19 下料加工 2020 2 18 20 下料加工 LASER切割机下料 LASER切割机的工作厚理 利用凹凸镜焦集激光发生器中光子的能量熔化金属材料 再利用高压保护气体N2或O2等辅助气体吹除熔解部分来加工 工作范围可达2500X1500X20 加工特点 精度高 加工灵活 不受模具限制 缺点 效率较低 加工成本高 激光机的设备主要有 TRUMPF系列 HANKWANG系列 AMADA系列 BYSTRONIC系列等 2020 2 18 21 钣金工艺 折弯 冲压 钳工工艺 随着机械制造业的迅速发展 也对生产第一线员工的技术水平提出越来越高的要求 从事现在的技工 不仅实际操作需要熟练 还要掌握基本的理论和相关的知识 具有分析解决问题的能力和善于创新 为了满足客户所需要 在折床 冲压 钳工方面不断的日新月异的增进其加工方法和工艺系统原理及其应用 在高效率的加工方法和设备的扩大使用等知识为一体 以现代的设备联系实际的内容 追求进一步提高操作水平及生产效率 并力求原始设计考虑到基层生产者的实际困难和解决问题方面的要求 特别提出解决难题的方案 且加工出合乎产品的要求 逐项列举研讨 并能本着实用和实效 有着相应的帮助 2020 2 18 22 折弯加工 折弯成形 折弯成形的工作原理是将上 下模分别固定于折床的上下工作台 利用伺服马达传输液压驱动工作台的相对运动 结合上下模的形状 从而实现对板材的折弯成形 折弯的成形每折一次的精度可以达到0 1mm 常见的折弯成形 通常我们用折床能完成的成形有90度折弯 非90度折弯 压死边 含小于板厚的间隙 段差等 2020 2 18 23 折弯加工 折弯成形的模具种类 2020 2 18 24 折弯加工 2020 2 18 25 折弯加工 折弯两相邻折边时 如相互间存在包边关系 在折弯边角要考虑开工艺孔 工艺孔直径不小于板材厚度 且跟据板材厚度留出合理的间隙 0 15倍板材厚度 2020 2 18 26 折弯加工 折弯零件的孔到边的最小距离 通常 我们取下模槽宽的1 2 0 5 如右图 在进行钣金零件的设计时 尽可能避免出现有折边或孔距边的距离小于该尺寸要求的情况 2020 2 18 27 折弯加工 下模槽宽根据板厚 T 来确定 如表 单位 mm 2020 2 18 28 折弯加工 跟据折弯尺寸考虑加工的可执行性及刀具的合理选配 如图示A B两尺寸 应跟据实际加工的需要考虑其让位及上模的选择 2020 2 18 29 折弯加工 折弯零件上有压铆 PEM紧固件 冲凸包 撕裂时 也要考虑其不可与折弯边距离太近 否则会与折弯刀具相互干涉 折弯死边时 对于电镀件 两死边之间的间隙公差可适当放大 这样便于电镀时死边内部的清洗 防止酸性溶液冲暂时洗不出 在隔一段时间后流出而腐蚀电镀层 2020 2 18 30 冲压加工 冲压成形 利用电机驱动飞轮产生的动力驱动上模 结合上 下模相对形状 使板材发生分离或变形 从而得到所需零件的一种加工方法 冲压工作大多在常温下进行 故又称冷冲压 冲压成形的精度依模具精度而定 一般五金模具可以达到0 1mm以上 冲床可以分为普通冲床及高速冲床 冲压加工的基本工序 冲压加工的工序很多 最常用的有落料 冲孔 弯角 拉延等 但从工作原理上又可归纳为两大类 即分离工序和变形工序 2020 2 18 31 冲压加工 分离工序是指毛坯材料受外力后 应力超过强度极限 产生剪切破裂的冲压工序 例如冲孔 落料 切断 切口等 在冲压工艺上通常称为 冲裁 变形工序是指毛坯材料受外力后 应力超过屈服极限 但低于强度极限 产生塑型变形的冲压工序 例如弯曲 拉延 翻边 成形等 2020 2 18 32 冲压加工 冲压加工一般要与剪床相配合 剪床剪出工件的最大外形 冲床才能加工出所需工件之形状 剪冲下料的特点 设备简单 生产效率高 适合大批量生产之产品 产品精度高 一致性好 不受加工过程中人为因素的制约 易保证品质 材料利用率高 操作简便而被现代钣金行业广泛采用 且一些复杂的成形必须要依赖冲床来完成 缺点是冲压模具开发需一定前置时间和费用 2020 2 18 33 钳工加工 钣金领域钳工的应用主要有攻牙 钻孔 沉孔 锪孔 铰孔 压铆 PEM 拉铆 整修 整形 去毛刺 剧切 型材 管材 等工序 钻孔 扩孔 锪孔和铰孔是钳工对孔进行粗加工 半精加工和精加工的三种方法 应用时根据孔的精度要求 加工的条件进行选用 钳工钻 扩 锪是在钻床上进行的 铰孔可手工铰削 也可通过钻床进行机铰 所以掌握钻 扩 锪 铰操作技术 必须熟悉钻 扩 锪 铰等刀具的切削性能 以及钻床和一些工夹具的结构性能 2020 2 18 34 钳工加工 合理选用切削用量 熟练掌握手工操作的具体方法 以保证钻 扩 锪 铰的加工质量 因其效主要靠人工操作 效率和品质都不适合现代工业生产 我们进行结构设计时尽可能减少钳工在这方面的工作 非不得已而为之 用丝锥和圆扳牙在工作内孔或外圆柱面上加工出内螺纹或外螺纹 这就是钳工平时应用较多的攻螺纹和套螺纹技术 钳工所加工的螺纹 通常都是直径较小或不适宜在机床上加工的螺纹 2020 2 18 35 钳工加工 为了使加工后的螺纹符合技术要求 除了钳工作业者熟练的掌握螺纹加工的操作要点和操作方法方 设计人员也应尽可能的让设计出来的产品符合加工 例攻牙材料厚度的选择 自攻螺钉底孔的大小等 具体一些公制螺纹的攻牙底孔及节距如表 2020 2 18 36 钳工加工 常用普通粗牙螺纹螺距如下 2020 2 18 37 钳工加工 锯切用来分割材料或在工件上锯出符合技术要求的沟槽 主要设备有型材切割机 压铆 PEM PEM紧固件有碳钢 不锈钢及铝材之区分 不锈钢和铝材都不能经过电镀 在设计时此两种紧固件必须在成形及电镀之后压铆 常用的压铆设备主要有油压机和冲床 2020 2 18 38 钣金加工 焊接 打磨 抛光工艺 抛光抛光之目的是利用砂轮 砂带 布轮及抛光腊等材料在高速转动下 将被抛光之材料抛光达到光滑 镜面之目的 2020 2 18 39 工具砂轮机砂带机布轮 抛光腊 土 打磨 抛光工艺 2020 2 18 40 打磨 抛光工艺 方法抛光对表面的切削量非常少 因此抛光布轮上严禁粘有砂粒 以破坏工件表面 本公司现以抛光铁材 SPCC 后电镀之作业方式为准 先用砂带 240 将工件表面粗抛再经压油之细抛4道完成 抛光轴之制作得以沪筛过之金刚砂 以粘剂 滚粘在布轮上使用 金刚砂之选择为硬度及形状 多角形为佳 2020 2 18 41 打磨 抛光工艺 检验抛光后之检验通常以放大镜作为检验依据 砂孔 抛光痕迹均需避免 视客户的标准而定 抛光检验之合格品 必须以EPE 纸板等材料将工件隔离 防止碰撞伤 2020 2 18 42 打磨目的利用砂轮机 砂带等研磨材料将焊道 凸出物等予以磨平 达到外观平滑的目的 打磨 抛光工艺 2020 2 18 43 打磨 抛光工艺 工具砂轮机砂轮片 百叶砂轮 弯曲砂轮及切断砂轮 2020 2 18 44 打磨 抛光工艺 砂轮片的选择打磨的材料因铁 铜 铝而有不同 因铝屑 料 铜屑材质较软易将砂轮缝隙填满 故用粗砂轮 番号较高如 60 80 100等粗磨 砂轮片的切削力因不同厂牌而有不同 一般以试用作为选择之依据 从微观来看 砂轮片上所粘住之切削材料 金刚钻等硬质材料 呈现角状而非圆滑之砂粒者 其切削力较强 而耐磨性取决于粘剂之好坏以及金刚砂的硬度及韧性 从实验得知 价廉的砂轮片不见得是符合成本的要求 在选择上必须取得多样厂牌之产品 以相同之工件做实验 以研磨最久之砂轮再除以单价 其值低于其它才属合格之产品 2020 2 18 45 打磨之方式一般打磨分粗 细磨 不要一次打磨完成 最好粗 细磨分开 由不同的人进行 连续生产是比较符合成本的作法 粗磨因切削量大 一般用弯曲砂轮片 以及5英吋的打磨机进行 其砂轮片番号通常是 60 120 细磨是整修 光滑目的 一般用150 320来打磨 细磨的切削量小 故切忌用细磨的砂轮片或百叶砂轮片来打磨 打磨 抛光工艺 2020 2 18 46 打磨 抛光工艺 打磨注意事项粉尘 会损害机器 人体健康 打磨的安全 用防火布电机 勿在密闭空间打磨易起尘灰 对外观之要求必须清楚 2020 2 18 47 目录电镀的作用电镀工艺公司镀锌工艺流程 电镀工艺 2020 2 18 48 电镀的作用 防护装饰防护特殊功能 耐磨 耐热 磁性等 2020 2 18 49 电镀工艺 镀前处理除油除锈活化电镀镀后处理钝化 2020 2 18 50 镀前处理 除油 脱脂 经过加工的工件表面会有一层油污 按化学性质可把油脂分为皂化类和非皂化类 皂化油就是能与碱发生皂化反应 如动物油 植物油 而矿物油如石蜡 润滑油等不能与碱发生皂化反应 此类统称为非皂化油 2020 2 18 51 镀前处理 根据油脂的性质 常用的除油方法有 手工擦拭除油油污较多时 可用布将工件表面的油脂擦去一些 有机物除油根据相似相溶原理 可用有机溶剂溶解油脂 达到除油的目的 化学除油用碱与皂化油反应 用乳化剂与非皂化油发生乳化反 以达到除油的目的 2020 2 18 52 镀前处理 乳化过程乳化剂的亲油基与油脂结合 同时乳化剂的亲水基也溶解在水里 在搅拌下 乳化剂把工件表面上的油脂一点一点地移除 电化学除油通电后 工件表面析出H2或O2 使油膜从工件表面脱落转变成细小的油珠 此外 电解液本身也有皂化和乳化作用 因此可以获得非常好的除油效果 2020 2 18 53 镀前处理 除锈手工除锈用打磨的方式除去工件表面的锈 化学除锈用HCl或H2SO4与锈反应 以达到除锈的目的 活化将工件表面上一层极薄的氧化膜去除 2020 2 18 54 电镀 以镀锌为例 将工件浸在含有被镀金属离子 Zn2 的电解液中作阴极 加上阳极 用铁板或不锈钢作阳 接通直流电 使工件表面沉积一层锌 这个过程中 阴极表面不但有金属锌沉积 还有H2产生 而阳极表面会产生O2 2020 2 18 55 镀后处理 锌在大气中容易氧化 被腐蚀 镀锌后再经过铬酸盐处理 使表面产生一层化学转化膜 又叫钝化膜 钝化膜的外观有淡蓝色 彩虹色 金黄色 军绿色 黑色 因为r6 有剧毒 根据环保要求 六价铬钝化转向三价铬钝化是必然的趋势 而且性能与六价铬钝化膜相当 2020 2 18 56 公司镀锌工艺流程 热脱脂 初段电解 水洗 水洗 盐酸 水洗 水洗 终段电解 水洗 水洗 中和 水洗 预浸 镀锌 水洗 水洗 超音波 出光 水洗 水洗 蓝白钝化 水洗 水洗 热水洗 烘干 五彩钝化 水洗 水洗 热水洗 烘干 2020 2 18 57 目录绪论涂装工艺简介涂装工艺管理前处理工艺喷涂工艺 涂装工艺 2020 2 18 58 何谓涂装 把涂料变成涂层的操作过程称为涂装 涂料经过涂装 固化形成与被涂物结合成良好的涂层并具有某些必要的性能 以达到预期目的 就是涂装技术的主要内容 绪论 何谓涂装 2020 2 18 59 涂装工艺 涂料 可涂敷在物体表面 能够形成具有某些性能的材料都可以称为涂料 涂料的种类粉体 液体 双组份 单组份 自干型 烘烤型 反应等 2020 2 18 60 涂装工艺 涂料的几大成分树脂 一种透明的液体 涂料的主要成膜物质 用于连接颜料 使得油漆具有光泽 硬度和附着力等性能 溶剂 具有多种用途的液体 溶解树脂 使得颜料和树脂更容易混合 保证油漆具有适当的粘度以便于施工 颜料 油漆中带有颜色的粉末 不溶于水或溶剂填料 体质颜料 可降低涂料成本 增加涂层机械性能 助剂 具有多种特性的化合物 加入油漆中以获得特殊性能 2020 2 18 61 涂装工艺 涂层的作用保护作用装饰作用标志作用特殊作用制成良好的涂层依赖于涂料自身的品质 也依赖于成熟的涂装技术 两者相互依赖 2020 2 18 62 涂装工艺 涂装工艺包括 涂装方法涂装工具及设备涂装环境条件涂层固化条件等选择正确的涂装工艺是获得良好涂层的必要条件 2020 2 18 63 涂装工艺 涂装方法液体油漆采用空气压力喷涂 高压无气喷涂 静电喷涂等 粉体涂料要使用静电涂装技术 电沉积涂料要使用电泳涂装技术 2020 2 18 64 涂装工艺 2020 2 18 65 涂装工艺 图例 空气喷涂基于喷雾器相同的原理 当空气经过喷嘴时 由于口径的改变 空气流速增加 在喷口处形成真空 将油漆吸出 2020 2 18 66 涂装工艺 Paintin 传统喷枪 2020 2 18 67 机械手 涂装工艺 2020 2 18 68 涂装工艺 固定枪 2020 2 18 69 涂装工艺 涂装环境条件涂装环境条件对涂装质量有很大影响 温湿度影响涂层的流平 防尘措施影响涂层的缺陷 风向及空气流通等都会影响施工质量 2020 2 18 70 涂装工艺 涂层固化条件物理成膜 单纯地靠溶剂蒸发成膜 热塑型丙烯酸产品化学成膜 通过化学反应使得油漆或清漆固化自干 烘烤 反应 引发 2020 2 18 71 涂装工艺 涂装工艺管理良好的涂装工艺管理是保证涂装质量的首要条件 用科学的态度来组织实施涂装施工 进行涂装工艺管理 有必要掌握有关涂装施工的全部技术参数 全面掌握专业技术知识和丰富的施工经验 2020 2 18 72 涂装工艺 涂装操作人员的技术管理确认涂料 调配涂料 调试机具 涂装条件人员配置 涂装工具及设备的技术管理针对产品结构类型需求采用何种类型喷涂系统 涂装工艺的确定及组织实施质量控制管理 2020 2 18 73 涂装工艺 金属前处理工艺在产品进行涂装前 将产品在制造过程中产生的油污 氧化