什么是钣金制造？ 将金属转化为优质零件

在选择使用新的制造工艺之前，了解该技术的基本原理非常重要。 也就是说，您需要熟悉它是什么、它是如何工作的以及它的各种优点。 在本文中，我们将介绍钣金制造的基础知识。 我们的目标是通过在许多行业的众多应用来阐明这种金属生产技术。

什么是 S热 M等人 F删节?

钣金加工是指将平板金属板材加工成金属产品和结构。 通常，此技术涉及转换不同的 钣金的种类 成零部件。 这也是一种多功能工艺，可以制造各种由铝、钢、不锈钢、铜和黄铜制成的金属部件。

在钣金制造中，通常结合不同的技术来生产所需的零件。 基本工艺包括切割、弯曲、冲孔、冲压、焊接和精加工。 这些技术相互补充，在项目的成功完成中发挥着至关重要的作用。

更重要的是，您不可能每天都遇到钣金产品。 因此，无论您是在家、工作还是外出，很可能随处可见这些产品。 这证明了金属制造的耐用性、多功能性和普遍性。

创建钣金零件的过程

对于许多人来说，钣金制造可能很复杂且难以理解，从而导致对项目的期望和要求不切实际。 重要的是要注意，创建金属零件的过程包括从开始到结束的几个步骤。

想法

每个快速原型制作过程都始于一个想法，并且 钣金设计 也不例外。 它从您作为设计师想要什么的基本概念开始。 你可以把这些想法粗略地写下来，为你的项目提供现实的需求。 它还可能涉及设计所需组件的 3D 模型。 该模型通常包括对壁厚、弯曲半径、孔方向、弯曲余量等的要求。

创建工程图

3D模型制作完成后，需要制作图纸进行制造。 在开始任何工作之前，工程师需要制定蓝图。 这些蓝图将确定制作初始图纸所需的钣金规格。

图纸将被发送到机加工车间。 图纸通常包括所有制造信息，例如材料选择、表面处理等。

可制造性分析

连同其他相关计算，将重新检查图纸以确保它们符合要求和规范。 继 DfM策略 有助于专注于简化设计并可能减少零件数量。 此类分析建议针对各种应用对零件进行标准化。

此外，工程师将深入了解开发易于制造的设计。 可制造性分析完成后，将生成最终施工图，其中对应力/应变水平和负载限制进行了深入计算。 其中可用的信息将决定钣金制造工艺。

原型开发

一旦有了钣金设计模型，工程师就会执行几个过程来保持组件的几何形状。这些方法包括切割、弯曲、冲孔、压印和焊接。对于需要快速原型制作的项目，这些过程对于确保原型保持精度和功能至关重要。表面处理也有助于改善所创建原型的美观性。逐一执行这些步骤非常重要。匆忙完成该过程或跳过一个步骤可能会损害最终产品的质量和完整性。

原型测试

开发原型后，客户会评估原型以确保它满足他们的要求。 测试还可能涉及在现实生活条件下使用此类组件。 此外，可以通过用户对产品提供反馈来进行评估。

全面生产

通过测试并满足所需规格的原型将进入完整的零件生产。   

常见的钣金加工工艺类型

然后，每个部件都必须经过必要的金属制造工艺，才能将设计转化为三维功能部件。 下面介绍最常见的。

切割

切割通常是钣金制造的第一步。 它涉及使用专用工具，如剪刀或激光切割机，将金属板切割成所需的形状。

具体来说，可以使用剪切机切割金属板，剪切机使用剪切力来切割金属。 这种类型的切割涉及三种选择——剪切、冲压和冲裁。 另一方面，钣金制造商也进行无剪切割。 这是需要精密切割和更快交货时间的工业项目的理想工艺。

此外，激光切割是实现高质量切割的首选方法。 因此，我们建议您去专业的 钣金激光切割服务. 我们认为这个过程更适合工业应用。 激光切割可实现高精度（+/- 0.1 毫米）并且省时。

打弯

弯曲可以创建各种形状和角度，从简单的弯曲到需要多次弯曲的复杂形状。 此外，弯曲是一种具有成本效益的工艺，可以制造质量稳定的大批量零件。

该过程涉及使用折弯机将金属板弯曲成所需的角度或形状。 尽管弯曲在未经训练的人看来是多么简单，但这是一个相当复杂的过程，需要高技能的制造商。 这主要是由于“回弹”的发生，这是指金属在弯曲后不可避免地试图恢复其原始平面结构的术语。 为了克服这个问题，操作员必须过度弯曲零件，使其回弹角度达到所需角度。

冲孔

冲压是一种适用于各种金属板材的宝贵技术。 在冲孔过程中，制造商将冲头压入金属板，形成所需形状和尺寸的孔。 并将模具放在金属板下方，以收集从孔中产生的废料。 除了打孔之外，冲压还可以在金属板上打出凹痕，并创建凹坑或埋头孔等特征。

在 RapidDirect，我们提供 CNC 冲孔功能，可以打出直径达 50 毫米的孔。 该技术可实现精确高效的打孔，确保最终产品符合所有要求的规格和标准。

焊接

焊接是钣金制造中的一个基本过程，涉及将金属件连接在一起以创建单个零件。 有各种各样的 焊接技术 可用，包括棒焊， MIG 和 TIG 焊接.

尽管焊接技术在方法上有所不同，但它们都用于通过熔化零件边缘和添加填充材料将金属件连接在一起的相同目的。 这个过程在零件之间形成冶金结合，将它们牢固地融合在一起。 当然，只有在产品带有两个或多个独立组件时才需要焊接。

组装

组装是金属制造过程的最后一步，可以创建复杂的金属结构和组件。 通过使用正确的方法和技术，钣金制造商可以制造出满足所有规格和标准要求的高质量产品。

包括机械紧固、焊接和粘合剂结合在内的多种方法可以完成组装。 机械紧固使用螺栓、螺钉或其他紧固件将金属部件固定在一起。 焊接在部件之间形成永久粘合，确保最终产品坚固耐用。 粘合剂适用于临时和永久组件，通常用于创建轻型结构或用于焊接不可行的应用。

组装可能是一个复杂的过程，需要高度的技能和专业知识。 正确且安全地组装所有部件以避免最终产品出现任何问题至关重要。

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钣金制造的材料选择

选择合适的材料是制造过程中的一个关键方面，因为它会影响最终产品的质量、耐用性和性能。由于材料种类繁多，每种材料都有其独特的优点和局限性，因此选择最佳材料需要仔细考虑几个因素，包括：

• 成本权衡： 不同金属的价格差异很大，钢通常比铝便宜，而铜或钛等特殊金属则更贵。
• 材料厚度： 金属板的厚度（以规格为单位）直接影响材料的强度、柔韧性以及对特定制造方法（例如弯曲、切割或焊接）的适用性。
• 耐腐蚀性能： 对于户外或恶劣环境，不锈钢或镀锌钢等材料因其耐锈蚀和耐腐蚀性而更受青睐。
• 强度和耐用性： 根据应用情况，金属的抗拉强度应与承载要求一致。高应力应用可能需要更坚韧的金属，如钢合金。
• 重量： 铝等轻金属对于航空航天或汽车等以减轻重量为关键的行业至关重要。

本节深入介绍一些最常见的金属零件材料。

• 不锈钢 - 有几种不锈钢类型可供选择。它们可以是奥氏体不锈钢。这些是镍和铬含量高的非磁性金属。它们因其耐腐蚀和可成形性而被广泛使用。另一方面，铁素体不锈钢是磁性的。它们适用于非结构或装饰应用。马氏体不锈钢也能提供坚固耐腐蚀的产品。
• 热轧钢 – 一系列轧制工艺（超过 1700 华氏度）生产钢材时生产的一种钢材。 由于它们的柔韧性，您可以轻松地将这种钢制成大块。
• 冷轧钢 – 这本质上是 热轧钢 随着进一步的处理。 它们更光滑并且具有更好的公差。
• 预镀钢 – 这些也被称为 镀锌金属板 材料。 它们带有保护涂层，以防止生锈。 由于延展性提高，它们还支持简单的钣金加工方法。
• 铝 - 制造业的另一个流行选择。 它具有出色的强度重量比。 它还具有许多特性，可帮助它满足许多应用需求。
• 铜/黄铜 – 由于锌含量较低，在黄铜上加工很容易。 铜金属还带有保护性氧化层以防止腐蚀。 这两种材料在建筑产品中都是理想的，以获得美观​​的外观。

为了帮助您比较这些常见金属板材料的特性和适用性，我们编制了下表：

钣金加工的表面处理选择

正确的表面处理可以大大提高最终产品的外观、耐用性和功能性。 无论您是想改善产品的外观还是提高其性能，了解各种 金属表面处理选项 可用对于实现您想要的结果至关重要。

您可以在钣金上应用的一些表面处理包括：

• 喷砂 – 这种方法涉及高速向金属板上喷射沙子或其他磨料。 因此，它赋予金属部件哑光质感，为涂层做好准备。
• 抛光抛光 – 在这种方法中，布轮用于抛光金属表面，使其看起来有光泽。
• 粉末涂料 - 这涉及将粉末涂料直接喷涂到金属部件上。 然后在烤箱中烘烤零件以形成耐磨层。
• 阳极氧化 – 阳极氧化有助于使组件具有出色的防锈性能。 它还可以提高表面的硬度和耐用性。
• 化学薄膜 – 这些饰面具有良好的导电性和耐腐蚀性。 这种涂层工艺最适合作为油漆的基础，并提供金色的表面光洁度。

为了帮助您比较这些常见的金属板表面处理的优缺点，我们编制了下表：

钣金制造的设计注意事项

以下是在为钣金零件建模时需要考虑的一些重要设计特征：

• 室壁厚度： 实现均匀的厚度对于生产高质量零件至关重要。 具有不止一种壁厚的几何形状需要不同厚度的金属板。 这可能会导致对齐和方向问题，从而导致零件不准确和生产时间延长。 因此，必须仔细考虑几何形状和材料厚度，以确保最终产品符合所需的规格和标准。
• 弯曲半径： 重要的是，金属板的内折弯半径至少应等于其厚度。这将有助于避免最终零件出现扭曲和裂纹。较大的折弯半径将有助于最大限度地减少折弯区域的应力集中，并避免最终零件出现扭曲和裂纹。在整个零件上保持一致的折弯半径可确保成本效益和良好的方向性。
• 弯曲津贴和扣除： 弯曲余量是需要添加到零件实际长度的材料，以帮助形成平面图案。 折弯扣除是需要从法兰长度上去除的材料，以帮助获得平面图案。
• K因子： K 因子是决定中性轴与材料厚度之比的关键参数。 该值不是恒定的，可能会根据制造过程中使用的材料的物理特性和厚度而变化。 了解 K 系数对于在钣金中实现准确和精确的折弯至关重要。
• 孔和槽方向： 这些因素也很重要。 孔和槽的直径应至少与金属板的厚度一样大。 此外，孔的间距应合理。 它们不应该离材料的边缘太近。
• 颗粒方向： 金属板的晶粒方向是轧制过程的结果，它显著影响弯曲性能。平行于晶粒方向的弯曲会增加开裂和失效的风险，而垂直于晶粒方向的弯曲则具有更好的柔韧性和强度。在设计过程中考虑晶粒方向很重要，以最大限度地减少缺陷并提高零件的整体质量。

其他需要考虑的附加功能包括折边、槽口、标签、卷边、圆角、埋头孔。

钣金制造的一些 DfM 技巧

重要的是要注意一些有效的 设计技巧 为了更好和快速地创建组件。

在零件设计中指定孔尺寸、对齐方式和位置。 小于金属板厚度的孔径可能会导致打磨时间长、冲头负载高和毛刺过多。 因此，孔径应大于金属厚度。

此外，孔之间的距离应至少是两倍 钣金厚度. 在边缘附近必须有孔的情况下，孔与边缘之间的间距应至少为板材厚度。

穿孔区域附近的套环和弯曲止裂槽有助于加强部件。 晶粒结构对于避免带有凸耳或凸耳的零件出现裂纹也很重要。 凸耳不应平行于纹理方向。 这可能导致裂缝的形成。 相反，它们应该垂直于或略小于 45 度朝向晶粒方向。

您还应该保持较大的冲模间隙，以避免冲头过早磨损。 此外，您倾向于通过在弯曲处放置珠子来增加刚度，并且 拐角处的倒角. 这样，您可以减少回弹效应。 钣金零件可以通过在喇叭孔周围压印来轻松保持其平整度和强度。

钣金加工零件的工业应用

钣金加工是一种多功能制造工艺，广泛应用于各个行业。它能够生产耐用、可定制且经济高效的零件，已成为钣金行业的基石，影响着从汽车到消费品等各个领域。

汽车： 车身、底盘部件、内饰板和排气系统只是使用金属加工生产的汽车部件的几个例子。这种材料重量轻但强度高，有助于提高燃油效率和车辆安全性。

航天： 从机身面板和机翼部件到发动机部件和内部结构，航空航天业都严重依赖这一工艺。这些应用通常选用铝和钛等轻质高强度材料。

电子产品： 金属外壳、底盘和面板对于容纳和保护敏感电子元件至关重要。这些部件通常需要精确的公差和特定的表面处理，以实现电磁屏蔽或散热。

建筑与建筑： 它在建筑中发挥着至关重要的作用，提供屋顶板、墙面覆盖层、暖通空调管道系统、结构支撑和建筑立面。它的耐用性、耐候性和美观性使其成为建筑应用中的热门选择。

医用器材： 医疗设备、手术器械、病床和其他设备的外壳通常采用这种材料。不锈钢的卫生性能和耐腐蚀性使其成为这些应用的理想选择。

食品加工： 储罐、输送机、储存容器和加工机械只是使用不锈钢板材制造的食品加工设备的几个例子。选择这种材料是因为其卫生且在食品接触环境中具有耐腐蚀性。

消费产品： 金属加工技术应用于各种消费品，从家电和家具到照明设备和工具。该材料的可成形性和耐用性使其适用于广泛的消费应用。

这只是钣金加工多种应用的冰山一角。其多功能性、成本效益和生产高质量零件的能力使其成为众多行业必不可少的制造工艺。

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钣金加工是一门科学，也是一门艺术。 其广泛的细微差别和技术使得熟练的金属制造商处理每个项目变得非常重要。 既然您了解钣金设计基础知识，剩下的就交给专业服务吧！

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