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技術信息

流線型不鏽鋼機櫃的生産工藝

發布日期:2015年8月25日

關鍵詞:流線型機櫃  設計方法  工藝方法 
  引 言
  科學技術的飛速發展,産品外觀美觀性的要求日益增多、複雜性程度也在同步提高,産品推陳出新速度加快。然而,産品外形的設計加工,尤其是小批量機械産品如機箱、機櫃類的傳統钣金加工,則顯得力不從心,跟不上時代發展的需要。目前,各種面向大衆的智能終端設備日益遍布街頭巷尾,這些優美的流線型設備完全跟上了城市的現代化節奏,同現代化的城市融為一體,而這些設備多數為尺寸大、批量小的不鏽鋼外殼,無法作為可以投入較大的模具成本而進行大批量生産的項目來對待。為此,作者在閱讀了大量文獻的基礎上,概括總結了國内外不鏽鋼機櫃設計和加工的發展趨勢。
正文
流線型不鏽鋼機櫃因表面要求高、加工難度大,一直是钣金加工行業的難題。小批量大型不鏽鋼機櫃的加工,因不能投入較高的模具費用,造型獨特的機櫃加工很難保證機櫃外表面的不被破壞。根據目前國内外設計學者進行機械産品外形設計所用方法的主要特征,将小批量流線型不鏽鋼機櫃的加工工藝方法概括為下述五大類型。
1. 簡單成型彎曲法
平整的薄闆通過适當的切割形成折彎止裂槽,再通過凹凸刀具的壓制,形成各種角度的折彎面,将各個折彎面圍成不同的箱體,接縫采用滿焊、點焊、角焊或搭邊焊的方法進行連接。這是钣金加工最傳統的方法。
由于該方法不需要特殊的工裝、模具,所以最傳統的钣金加工方法具有以下優點:1》加工成本低,适合小批量生産;2》規則的幾何體箱體容易實現,不需要專用模具及專用工裝和夾具;3》材料在加工過程中貼有保護膜,所以不鏽鋼材料表面在加工過程中不易損壞。
它的缺點是較為複雜的曲面、流線型造型難以實現。
簡單成型彎曲法常見的零件截面如下圖1:
 
圖1:簡單成型彎曲法基本截面形狀

圖1:簡單成型彎曲法基本截面形狀
2. 模具沖壓法
對于複雜結構的加工,最傳統的加工方法和工藝已經無法實現,這就需要制造五金模具,通過落料模下料、成型模沖壓成型。形狀簡單、體積小的機櫃可一次沖壓成型;形狀複雜、體積大的箱體,可分割成若幹個零件分别沖壓成型,再通過拼焊或螺栓連接、裝配等方法來實現。
模具沖壓法具有以下優點:1》加工成本低。2》複雜的、流線型的箱體容易實現。
它的缺點是:1》模具、工裝成本高,不适合小批量生産。2》不鏽鋼材料表面在加工過程中容易損壞,需進行深度補拉絲修補外觀表面質量。
工藝工藝實例如下圖2:

圖2:模具沖壓法工件形狀示例
 
圖2:模具沖壓法工件形狀示例

3. 分塊拼焊補絲法
對于體積大、形狀複雜的機櫃,采用分塊加工、最後再拼焊、補絲的加方法是節省加工成本的最佳方法。
分塊加工注意分割的工藝原則,保證分割加工後拼接後的美觀性和強度,主要的分割的原則有:
a) 大分小的分割原則:就是将體積(面積)較大的零件分割成若幹體積(面積)較小的零件,進行
拼接而成。
b) 不同形狀特征的分割原則:就是接照不同的形狀特征的構成單元,分割成若幹零件,分别加工,
最後拼接而成。
工藝實例如下:沿圖3中虛線方向将機櫃分割成7件分别加工,最後再組合成整體機櫃。

圖3:不同形狀特征分割示 
圖3:不同形狀特征分割示
c) 封閉形狀特征的分割原則:對于封閉形狀特征的零件,主要從展開缺料邊緣處分割,也可從中
部分割。
  工藝實例如下:
圖4:封閉形狀特征的分割示例 
圖4:封閉形狀特征的分割示例
d) 相交特征的分割原則:對于相交特征的零件,盡量沿相交線進行分割,加工接接後,除焊接方式
聯接外,還有多種不同的聯接方式,接縫因與分割線重合而美觀,看不出分割缺陷。
工藝實例如下:
 
圖5:相交形狀特征的分割示例 
圖5:相交形狀特征的分割示例
4. 綜合連接法
主要運用在變截面的钣金工件的加工,特别是一些曲面的钣金加工。一般變截面的钣金加工,首先需要将曲面分割成不同特征的曲面零件,再分别對不同特征的曲面零件進行分類加工,如需要開具沖壓模具加工的單元、制做簡易的加工工裝加工的單元、簡單折彎加工的單元、曲線下料拼焊加工的單元等等,再将這些單元拼接成為整體。
組裝的方法有以下幾種工藝:
a) 無縫對接滿焊補絲法:将等厚度的件1和件2自動焊滿焊,再将焊縫打磨後補拉絲,絲經紋粗細程度同原闆狀态相同或相近。
 示意圖
b) 無縫對接螺栓聯接法:将等厚度的件1和件2點焊上角件,通過螺釘、螺母等将件1和件連接在一起,并能夠保證接縫間隙極小。如下圖:

聯接法示意圖
 
c) 無縫對接粘接法:主要運用于表面外敷材料的連接。外敷材料可以是裝飾性金屬材料,也可以是非金屬材料。
d) 留縫對接粘接法:主要運用于表面外敷材料的連接。為降低外敷材料的加工精度,外敷件的外形加工得略小些,粘接時外敷件同基體周邊留有幾毫米的縫隙,用以包容所有的裝配誤差各加工偏差,外觀美觀。
e) 種釘螺栓聯接法
種釘螺栓聯接法主要是運用在不能深度焊接、或弧焊會造成表面缺陷的連接位置。薄闆類的連接十分忌諱深度焊接,這樣會造成嚴重的變形、疤痕、穿孔、氧化變色等加工缺陷。這種情況下,采用物理性連接不失為一個好辦法——種釘連接法。
種釘就是通過點焊機将帶有熔化錐的螺釘通過瞬間的高電流,将種釘法蘭中心的熔化錐和焊接體局部熔化,從而将螺釘同焊接在一起。種釘的方法可以有效減小薄闆的焊接變形、疤痕、穿孔等缺陷,焊接牢固,而且應用場所靈活,聯接方式可靠,沒有明顯加工變形等缺陷。
工藝實例:通過種釘和螺栓将件1、件2連接在一起。如下圖:
圖6:種釘螺栓聯接法示意圖 
圖6:種釘螺栓聯接法示意圖
以上這些加工工藝其實是将钣金加工的基本方法綜合起來,從最容易實現的、适應從工廠加工能力的角度出發,采取科學的方法進行工藝編排,從而将無法直接加工的流線型複雜機箱分塊加工、組合出來。以上圖3為例,件1通過簡單折彎、組焊加工;件2、件3件4和通過簡單折彎、無縫對接滿焊補絲加工;件5通過簡單折彎加工;件6通過簡單折彎、成型後彎曲加工;件7通過簡單折彎加工;組裝方法:件3、4同件1采用局部焊接法組合,件2、5同件3、4采用種釘螺栓聯接法組合,件6、7同件3、4采用滿焊補絲法組合。
基本的钣金加工工藝是機加工行業十分成熟的工藝方法,對設備要求低、加工方法簡單,加工精度高,在實際運用中隻要結合機櫃的結構特點和要求,靈活掌握、靈活運用各種工藝方法。随着加工技術的提高和機加設備的不斷進步,機加行業能夠加工出來結構越來越複雜、精度越來越高的機器設備,為工業産品的發展奠定堅實的基礎。

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