行业科普：钣金加工工艺

钣金

一种加工工艺，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、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。

工艺特点

钣金具有重量轻、强度高、导电（能够用于电磁屏蔽）、成本低、大规模量产性能好等特点，在电子电器、通信、汽车工业、医疗器械等领域得到了广泛应用，例如在电脑机箱、手机、MP3中，钣金是必不可少的组成部分。　随着钣金的应用越来越广泛，钣金件的设计变成了产品开发过程中很重要的一环，机械工程师必须熟练掌握钣金件的设计技巧，使得设计的钣金既满足产品的功能和外观等要求，又能使得冲压模具制造简单、成本低。

主要用途

适合于冲压加工的钣金材料非常多，广泛应用于电子电器行业的钣金材料包括：

⒈ 普通冷轧板 SPCC　SPCC是指钢锭经过冷轧机连续轧制成要求厚度的钢板卷料或片料。SPCC表面没有任何的防护，暴露在空气中极易被氧化，特别是在潮湿的环境中氧化速度加快，出现暗红色的铁锈，在使用时表面要喷漆、电镀或者其它防护。

⒉ 镀锌钢板SECC　SECC的底材为一般的冷轧钢卷，在连续电镀锌产线经过脱脂、酸洗、电镀及各种后处理制程后，即成为电镀锌产品。SECC不但具有一般冷轧钢片的机械性能及近似的加工性，而且具有优越的耐蚀性及装饰性外观。在电子产品、家电及家具的市场上具有很大的竞争性及取代性。例如电脑机箱普遍使用的就是SECC。

⒊ 热浸镀锌钢板SGCC　热浸镀锌钢卷是指将热轧酸洗或冷轧后之半成品，经过清洗、退火，浸入温度约460°C的溶融锌槽中，而使钢片镀上锌层，再经调质整平及化学处理而成。SGCC材料比SECC材料硬、延展性差（避免深抽设计）、锌层较厚、电焊性差。

⒋ 不锈钢SUS301　Cr（铬）的含量较SUS304低，耐蚀性较差，但经过冷加工能获得很好的拉力和硬度，弹性较好，多用于弹片弹簧以及防EMI。

⒌ 不锈钢SUS304　使用最广泛的不锈钢之一，因含Ni（镍）故比含Cr（铬）的钢较富有耐蚀性、耐热性，拥有非常好的机械性能，无热处理硬化现象，没有弹性。

钣金工艺

钣金工艺一般来说基本设备包括剪板机（Shear Machine）、数控冲床（CNC Punching Machine）/激光、等离子、水射流切割机（Cutting Machine）、折弯机（Bending Machine）、钻床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，钣金工艺最重要的四个步骤是剪、冲/切/、折/卷，焊接，表面处理等。

钣金有时也作扳金，这个词来源于英文platemetal，一般是将一些金属薄板通过手工或模具冲压使其产生塑性变形，形成所希望的形状和尺寸，并可进一步通过焊接或少量的机械加工形成更复杂的零件，比如家庭中常用的烟囱，铁皮炉，还有汽车外壳都是钣金件。

金属板材加工就叫钣金加工。具体譬如利用板材制作烟囱、铁桶、油箱油壶、通风管道、弯头大小头、天圆地方、漏斗形等，主要工序是剪切、折弯扣边、弯曲成型、焊接、铆接等，需要一定几何知识。

钣金件就是薄板五金件，也就是可以通过冲压，弯曲，拉伸等手段来加工的零件，一个大体的定义就是-在加工过程中厚度不变的零件. 相对应的是铸造件，锻压件，机械加工零件等，比如说汽车的外面的铁壳就是钣金件，不锈钢做的一些橱具也是钣金件。

现代钣金工艺包括：灯丝电源绕组、激光切割、重型加工、金属粘结、金属拉拔、等离子切割、精密焊接、辊轧成型、金属板材弯曲成型、模锻、水喷射切割、精密焊接等。

钣金件的表面处理也是钣金加工过程非常重要的一环，因为它有防止零件生锈，美化产品的外观等作用。钣金件的表面前处理的作用主要是去油污，氧化皮，铁锈等，它为表面后处理作准备，而后处理主要是喷（烤）漆，喷塑以及镀防锈层等。

3D软件中，SolidWorks、UG、Pro/E、SolidEdge、TopSolid、CATIA等都有钣金件一项，主要是通过对3D图形的编辑而得到板金件加工所需的数据（如展开图，折弯线等）以及为数控冲床（CNC Punching Machine）/激光、等离子、水射流切割机（Laser,Plasma,Waterjet Cutting Machine)/复合机（Combination Machine）以及数控折弯机（CNC　Bending Machine）等提供数据。

工艺设计

在满足产品的功能、外观等要求下，钣金的设计应当保证冲压工序简单、冲压模具制作容易、钣金冲压质量高、尺寸稳定等。详细的钣金设计指南可参考机械工业出版社出版的《零件结构设计工艺性》和《面向制造和装配的产品设计指南》。

过程

图纸到手后，根据展开图及批量的不同选择不同落料方式，其中有激光，数控冲床，剪板，模具等方式，然后根据图纸做出相应的展开。数控冲床受刀具方面的影响，对于一些异形工件和不规则孔的加工，在边缘会出现较大的毛刺，要进行后期去毛刺的处理，同时对工件的精度有一定的影响；激光加工无刀具限制，断面平整，适合异形工件的加工，但对于小工件加工耗时较长。在数控和激光旁放置工作台，利于板料放置在机器上进行加工，减少抬板的工作量。

一些可以利用的边料放置在指定的地方，为折弯时试模提供材料。在工件落料后，边角、毛刺、接点要进行必要的修整（打磨处理），在刀具接点处，用平锉刀进行修整，对于毛刺较大的工件用打磨机进行修整，小内孔接点处用相对应的小锉刀修整，以保证外观的美观，同时外形的修整也为折弯时定位作出了保证，使折弯时工件靠在折弯机上位置一致，保障同批产品尺寸的一致。

在落料完成后，进入下道工序，不同的工件根据加工的要求进入相应的工序。有折弯，压铆，翻边攻丝，点焊，打凸包，段差，有时在折弯一两道后要将螺母或螺柱压好，其中有模具打凸包和段差的地方要考虑先加工，以免其它工序先加工后会发生干涉，不能完成需要的加工。在上盖或下壳上有卡勾时，如折弯后不能碰焊要在折弯之前加工好。

折弯时首先要根据图纸上的尺寸，材料厚度确定折弯时用的刀具和刀槽，避免产品与刀具相碰撞引起变形是上模选用的关键（在同一个产品中，可能会用到不同型号的上模），下模的选用根据板材的厚度来确定。其次是确定折弯的先后顺序，折弯一般规律是先内后外，先小后大，先特殊后普通。有要压死边的工件首先将工件折弯到30°—40°，然后用整平模将工件压死。

压铆时，要考虑螺柱的高度选择相同不同的模具，然后对压力机的压力进行调整，以保证螺柱和工件表面平齐，避免螺柱没压牢或压出超过工件面，造成工件报废。

焊接有氩弧焊，点焊，二氧化碳保护焊，手工电弧焊等，点焊首先要考虑工件焊接的位置，在批量生产时考虑做定位工装保证点焊位置准确。

为了焊接牢固，在要焊接的工件上打凸点，可以使凸点在通电焊接前与平板均匀接触，以保证各点加热的一致，同时也可以确定焊接位置， 同样的，要进行焊接，要调好预压时间，保压时间，维持时间，休止时间，保证工件可以点焊牢固。点焊后在工件表面会出现焊疤，要用平磨机进行处理，氩弧焊主要用于两工件较大，又要连接在一起时，或者一个工件的边角处理，达到工件表面的平整，光滑。氩弧焊时产生的热量易使工件变形，焊接后要用打磨机和平磨机进行处理，特别是边角方面较多。

工件在折弯，压铆等工序完成后要进行表面处理，不同板材表面的处理方式不同，冷板加工后一般进行表面电镀，电镀完后不进行喷涂处理，采用的是进行磷化处理，磷化处理后要进行喷涂处理。电镀板类表面清洗，脱脂，然后进行喷涂。

不锈钢板（有镜面板，雾面板，拉丝板）是在折弯前进行可以进行拉丝处理，不用喷涂，如需喷涂要进行打毛处理；铝板一般采用氧化处理，根据喷涂不同的颜色选择不同的氧化底色，常用的有黑色和本色氧化；铝板需喷涂的进行铬酸盐氧化处理后喷涂。

表面前处理这样做可以使清洁表面，显著提高涂膜附着力，能成倍提高涂膜的耐蚀力。清洗的流程先清洗工件，先将工件挂在流水线上，首先经过清洗溶液中（合金去油粉），然后进入清水中，其次经过喷淋区，再经过烘干区，最后将工件从流水线上取下。

在表面前处理后，进入喷涂工序，在工件要求装配后喷涂时，牙或部分导电孔需保护处理，牙孔可插入软胶棒或拧入螺钉，需导电保护的要用高温胶带贴上，大批量的做定位工装来定位保护，这样喷涂时不会喷到工件内部，在工件外表面能看到的螺母（翻边）孔处用螺钉保护，以免喷涂后工件螺母（翻边）孔处需要回牙。

一些批量大的工件还用到工装保护；工件不装配喷涂时，不需要喷涂的区域用耐高温胶带和纸片挡住，一些露在外面的螺母（螺柱）孔用螺钉或耐高温橡胶保护。如工件双面喷涂，用同样方法保护螺母（螺柱）孔；小工件用铅丝或曲别针等物品窜在一起后喷涂；一些工件表面要求高，在喷涂前要进行刮灰处理；一些工件在接地符处用专用耐高温贴纸保护。在进行喷涂时，首先工件挂在流水线上，用气管吹去表面的粘上的灰尘。进入喷涂区喷涂，喷完后顺着流水线进入到烘干区，最后从流水线上取下喷涂好的工件。其中还有手工喷涂和自动喷涂两类，这样采用的工装就不同了。

在喷涂之后进入装配工序，装配前，要将原来喷涂中用的保护贴纸撕去，确定零件内螺纹孔没有被撒进漆或粉，在整个过程中，要戴上手套，避免手上灰尘附在工件上，有些工件还要用气枪吹干净。装配好之后就进入包装环节了，工件检查后装入专用的包装袋中进行保护，一些没有专用包装的工件用气泡膜等进行包装，在包装前先将气泡膜裁成可以包装工件的大小，以免一面包装一面裁，影响加工速度；批量大的可定做专用纸箱或气泡袋、胶垫、托盘、木箱等。包装好后放入纸箱，然后在纸箱上贴上相应成品或半成品标签。

钣金件的质量除在生产制程中严格要求外，就是需要独立于生产的品质检验，一是按图纸严格把关尺寸，二是严格把关外观质量，对尺寸不符者进行返修或报废处理，外观不允许碰划伤，喷涂后的色差、耐蚀性、附着力等进行检验。这样可以找到展开图错误，制程中的不良习惯，制程中的错误，如数冲编程错误，模具错误等。