第1章 钣金操作基础

1.1　钣金加工的工作内容及过程

钣金加工是对金属板材、型材和管材进行冷、热态分离，变形，装配，并以焊接、铆接及螺栓连接等连接方式制造金属构件的加工。从其加工方式来看，大多是在基本不改变金属板材、型材和管材等断面特征的情况下，对原材料进行的冷热态分离、成形的冲压加工；从其加工技术来说，主要涉及钳工、冲压、金属切削、焊接、热处理、表面处理、铆接、装配等专业工种或加工技术。

1.1.1　钣金加工的特点及工作内容

（1）钣金加工的特点

由于钣金零件主要运用了冲压加工技术，而冲压加工是借助于冲压设备提供的压力，通过冲压模具，使金属板料发生塑性变形，生产出所需要的具有一定形状、尺寸零件的加工方式，因此，钣金加工具有以下特点。

①可以加工出形状复杂的零件，且生产过程中产生的废料较少。

②产品具有足够的形状、尺寸精度，互换性能好，产品表面质量较好。

③能获得质量轻、材料消耗少、强度和刚度较高的零件。

④加工大多依赖专用的模具，而模具制造复杂，成本高，因此，只有在大批量生产条件下，其生产的零件成本才能显著降低。

又由于钣金零部件的装配连接主要运用了焊接加工技术，而焊接加工是利用热能或压力，或者两者并用，并且用或不用填充材料等方式，通过利用两个物体原子间产生的结合实现永久性连接的加工方式，因此，钣金加工又具有以下特点。

①相对于锻、铸件的生产加工，钣金构件具有重量轻、能节省金属材料，加工工艺简单、能降低生产成本，节省生产费用等优点。

②经过焊接加工的钣金构件，大多加工精度低，且焊接变形大，因此，焊后变形与矫正量较大。

③由于焊接件为不可拆连接，难以返修，因此，需采取合理的装配方法与装配程序，以减少或避免废品，对大型或特大型产品常要进行现场装配，故应先在厂内试装，试装中宜用可拆卸连接临时代替不可拆卸连接。

④装配过程中，常需经选配、调整与多次测量、检验才可保证产品质量。

冷作钣金加工是围绕着板材、型材和管材等原材料而进行的下料、切割、成形、连接等工序的加工，具有其自身的加工特色及特点，因此，形成了自身独特的加工工作内容和生产流程与操作规范。

（2）钣金加工的工作内容

①看懂钣金零件图　看懂零件图是钣金加工的前提，只有看懂零件图，才能进一步分析清楚零件的结构，了解构件的形状、组成部分、尺寸和有关技术要求等，从而进行后续的加工。钣金零件图既是加工的基础，也是产品检验的依据，是生产中的重要技术文件。

②展开放样　在看懂钣金零件图的基础上，应根据钣金构件的材料种类、结构特点、形状及尺寸要求，在分析和选择制造工艺的基础上，通过对所加工构件进行适当工艺处理（如加放加工余量、确定弯曲构件中性层的弯曲半径等）后进行必要的计算（对于计算过于复杂的零件，生产中也可通过试验决定）和展开，从而获得产品制造过程中所需要的用1∶1比例准确绘制的零件全部或部分的展开图（该展开图即为放样图）、展开数据、划线或检验样板等。展开放样是钣金加工的第一道工序，从本质上说也是制定工艺规程（规定钣金构件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件）工作内容之一。

工艺规程的编制属于钣金构件的生产技术准备，一般由工程技术人员负责完成。但在不同的行业、不同规模的企业，根据构件复杂程度的不同，工艺规程的编制也可能略有不同，或出现由冷作钣金技师、高级冷作钣金工负责完成的情况。通常普通冷作钣金工对展开放样往往仅需根据相关的展开放样图等技术文件，完成对所加工构件展开放样图的划线（号料）、负责制作样杆、样板等任务。

③生产加工　根据相关的钣金加工技术文件，利用各种钣金加工设备和工具，采用各种加工方法（包括热处理、表面处理等），制造出符合钣金零件图要求的产品。

通常，钣金加工的基本工序有矫正、放样、下料、切割、成形、连接装配（包括焊接、铆接、咬接及螺纹连接等）等。按工序性质可分为备料、放样、加工成形和装配连接四大部分。而切割、成形加工方式中运用最多的为冲压加工。

冲压加工根据其加工过程中变形性质的不同，可划分为分离类工序和变形类工序两大类。分离类工序是使冲压件与板料沿要求的轮廓线相互分离，并获得一定断面质量的冲压加工方法；变形类工序是使冲压毛坯在不产生破坏的前提下发生塑性变形，以获得所要求的形状、尺寸和精度的冲压加工方法。

分离类工序主要包括冲裁（冲孔、落料）、切口、切断、切边、剖切等工序，各工序主要特点如下。

a.落料。用模具沿封闭轮廓线冲切板料，切下部分是工件，其工序简图及模具简图见图1-1（a）。

b.冲孔。用模具沿封闭轮廓线冲切板料，切下部分是废料，其工序简图及模具简图见图1-1（b）。

c.切断。用剪刀或模具将板料沿不封闭轮廓线分离，其工序简图及模具简图见图1-1（c）。

d.切口。用模具沿不封闭轮廓将部分板料切开并使其下弯，其工序简图及模具简图见图1-1（d）。

e.切边。用模具将工件边缘的多余材料冲切下来，其工序简图及模具简图见图1-1（e）。

f.剖切。用模具将冲压成形的半成品切开成为两个或数个工件，其工序简图及模具简图见图1-1（f）。

变形类工序主要包括弯曲、拉深、成形（翻边、缩口、胀形、起伏成形、整形）冷挤压等工序，各工序主要特点如下。

a.弯曲。用模具将板料弯成各种角度和形状，其工序简图及模具简图见图1-2（a）。

b.拉深。用模具将板料毛坯冲制成各种开口的空心件，其工序简图及模具简图见图1-2（b）。

c.起伏成形。用模具将板料局部拉深成凸起和凹进形状，其工序简图及模具简图见图1-2（c）。

d.翻边。用模具将板料上的孔或外缘翻成直壁，其工序简图及模具简图见图1-2（d）。

e.缩口。用模具使空心件或管状毛坯的径向尺寸缩小，其工序简图及模具简图见图1-2（e）。

f.胀形。用模具使空心件或管状毛坯向外扩张，使径向尺寸增大，其工序简图及模具简图见图1-2（f）。

g.整形。将翘曲的平板件压平或将成形件不准确的地方压成正确形状，其工序简图及模具简图见1-2（g）。

h.冷挤压。使金属沿凸、凹模间隙或凹模模口流动，从而使原毛坯转变为薄壁空心件或横断面不等的半成品，其工序简图及模具简图见图1-2（h）。

其中：钣金加工应用最多的冲压加工工序主要为：冲孔、落料、切口、切断、切边等分离类工序及弯曲、拉深、翻边等成形类工序。

（3）后续涂装及检验

为提高构件表面的防腐、耐磨、装饰等功能，完成生产加工的构件常要进行后续涂装（主要有电镀、喷漆等）处理；而为保证构件各加工工序及出厂成品的质量，还必须执行严格的检验制度（包括：加工者本身的自检及专职检验人员的专检）。

1.1.2　钣金加工的工艺流程及工艺规程

冷作钣金加工是围绕着板材、型材和管材等原材料而进行的下料、切割、成形、连接等工序的加工，具有其自身的加工特色及特点，因此，形成了独特的工艺流程与操作规范。

（1）钣金加工的工艺流程

钣金加工的工艺流程指生产过程中，按一定顺序逐渐改变零件形状、尺寸、材料性能或零部件的装焊等，直至制造出合乎形状及尺寸要求的钣金件所进行的加工全过程，对于一个较复杂的结构件，其生产加工一般要经过材料准备、展开放样、切割坯料、成形及装配等诸多工序内容才能完成，又由于冷作钣金加工常与焊接、金属切削、热处理和检验等工艺结合，形成完整的产品制造过程，因此，其加工工艺流程常包含上述加工工序内容，如图1-3所示。

工艺流程是指导整个零部件加工流程、组织和管理生产加工的重要技术文件。对于不在一个车间甚至一个工厂内完成的零件加工，它又是各车间工序流转、厂际间分工协作、相互衔接配合的重要依据。

由于工艺流程是对构件中的每一个零部件从原材料到整个构件完成所规定通过的整个路线，所以也称为工艺路线。

（2）钣金加工的工艺规程

工艺流程规定了零件的加工流程，而具体的加工内容则是由工艺规程进行指导和控制的。

工艺规程是工艺技术人员根据产品图纸的要求和该工件的特点、生产批量以及本企业现有设备和生产能力等，在拟订出的几种可能工艺方案中进行周密的综合分析与比较之后，优选出的一种技术上可行、经济上合理的最佳工艺方案，它是指导零件生产过程的技术文件。在技术文件中，明确了该零件所用的毛坯和它的加工方式、具体的加工尺寸；各道工序的性质、数量、顺序和质量要求；各工序所用的设备型号、规格；各工序所用的加工工具（如辅具、刀具、模具等）形式；各工序的质量要求和检验方法和要求等。

工艺规程在具体应用时有不同的显示。一般来说，一个大型复杂钣金结构件，钣金工往往需要在电焊工、起重工等专业工种的配合下完成，而钣金件对于采用压力加工（如压力机、油压机等）直接完成的加工工艺，往往称为冲压工艺；对于采用焊接加工进行构件组装的加工工艺，则往往称为焊接工艺，而对于组装加工中既要进行机械加工，又由焊接、铆接等加工工艺组成时，则直接称为装配工艺。其中：较常用的形式是工艺过程卡片。具体格式不同的公司有所不同，但所包含的内容大致相同。主要包括产品的名称、型号，零件的名称，材料的牌号、规格、件数，工序的顺序号、名称和内容以及完成各工序所用的工艺设备等。

图1-4所示零件为某企业产品上的锅炉前管板，图1-5为该零件的工艺过程卡片。

工艺卡片中之所以对模具及量具（检具、样板）实行代号管理，目的是为便于模具及量具的生产，技术管理需要。

一般来说，具体到所有钣金件的加工工艺，它也往往不是由一个下料、冲压车间完成的，许多零件还可能穿插机械加工、热处理、表面处理等，跨车间、跨部门的作业指导由其相应的工艺规程内容控制，但在不同的行业，特别在加工专业技术要求不高、复杂程度不高的钣金构件时，也往往编制一份综合性的工艺规程便可指导生产。