设计师必读 一块钢板的工艺旅程.docx
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设计师必读一块钢板的工艺旅程
【设计师必读】 一块钢板的工艺旅程
作者:
N98工业设计
钢板是装备产品设计当中最为常见的材料,从原材料到完美的产品,一块钢板到底需要经过哪些工艺?
哪些流程?
一些不成熟的装备产品方案,往往追寻造型的标新立异,却无法落实到产品的生产,这是为什么?
本文以“一块钢板的工艺旅程”为主线,对钢板在装备产品中的工艺粗略归纳,抛砖引玉,希望能对大家有所启发。
【旅程开始!
】
一、钢板的预处理:
钢板不是买过来就可以直接用的!
钢板从钢厂生产出来,并销售到加工企业,在这个过程中,钢板会有形变(钢板一般都卷状运输)和锈蚀,钢材预处理工艺是指钢材在加工前(即原材料状态)进行校平、除锈并涂上一层保护底漆的加工工艺。
钢材经过预处理可以提高机械产品和金属构件的抗腐蚀能力,提高钢板的抗疲劳性能,延长其使用寿命;同时还可以优化钢材表面工艺制作状态,有利于数控切割机下料和精密落料。
钢板的预处理一般有以下几道工序:
1、钢板校平
钢板原材料表面常存在不平、弯曲、扭屈、波浪形等问题,影响了后续加工的精度,因此需要对对钢板进行矫平处理。
薄钢板通常采用多滚轴矫平机,厚钢板通常采用大型水压机在平台上矫平。
2、抛丸除锈
矫平之后,需要对钢板进行抛丸除锈。
钢材在钢厂进行热轧时,会跟空气中的氧直接发生氧化反应,在表面形成致密的氧化层。
同时,在运输、储存过程中,也会产生锈斑。
抛丸工序的作用就是对表面的锈迹进行处理。
钢材通过辊道输送系统送到封闭的抛丸清理室,利用抛丸器高速旋转的叶轮将钢丝切丸(弹丸)加速抛射至工件表面,对工件表面进行冲击、刮削以清除工件表面的铁锈和污物,然后利用横扫、滚刷、收丸螺旋和高压吹管将工件表面的积丸和浮尘吹扫干净。
在抛丸之前通常需要进行预热工序,这样会使氧化皮和铁锈更易脱落。
3、喷防锈漆
除锈后的钢材进入喷漆室,通过装在上、下喷漆小车上的高压无气喷枪将车间保养底漆喷涂在工件表面上,然后通过烘干室使材料表面漆膜达到指干状态。
二、下料:
从钢板变成零件的第一步!
经过预处理之后的钢板就可以进入到下料车间,进行下料加工。
下料是指为了制作某个零件,从整个或整批材料中取下一定形状、数量或质量的材料的操作过程。
钢板的下料方法主要是切割,切割又分为手工切割、半自动切割和数控切割:
1、手工切割
手动气焊切割,采用氧气配合切割气体丙烷、乙炔、天然气、神麒增效天然气等进行切割,是最主要的手动钢板切割方式。
在一些小的机械设备厂,由于成本的优势,这种切割方式还很常见。
2、半自动切割
小跑车切割机,是利用小跑车简易滑道进行钢板直线切割,不能进行不规则图形切割;
仿型切割机(又称靠模切割机),做简单的模型,靠着模具轨道进行简单异形切割或者直线切割。
3、数控切割
用数控的方式来控制切割过程,可根据设计图纸切割出相应的形状。
包括数控火焰切割、数控等离子切割、激光切割、水切割等。
三、钢板的成型:
从平面到立体的蜕变!
从下料车间出来的零件坯料基本都是平面的,因此还需要进一步的成型处理,将零件坯料加工成零件坯体。
在装备产品设计当中,比较常见的钢板成型方式主要有以下几种:
1、冲压成型
一块普通钢板成型为一个复杂的面要经过模具的锤炼,这个过程就叫冲压。
冲压的成型方式在汽车制造当中已经普及,装备产品的驾驶室部分一般也是用冲压成型。
冲压油热冲压和冷冲压两种。
热冲压和冷冲压的区别在于,在钢板进入模具之前,钢板是否有被加热。
没有加热直接进模具的钢板叫做冷冲压钢板,相反,则叫做热冲压钢板。
冷冲压相对热冲压的优点:
由于省去了加热环节,其成品效率以及能源利用率都要比热冲压的要高,并且其设备运营的成本要比热冲压要低。
但同时,冷冲压的缺点也较为明显,由于钢板在冷却状态下受到挤压、切割所产生的应力比在加热状态下受到的应力要大得多,冷冲压出来的成品也更容易产生龟裂和裂纹,故冷冲压需要精密的冲压设备,否则成品的不合格率会非常高。
2、折弯成型
折弯可以对钢板进行简单的线性成型,主要通过液压折弯机,将钢板零件折弯成一定的角度。
折弯成型在装备产品的零件当中非常普遍。
四、钢板的机加工:
精雕细琢
零件坯体完成之后,由于精度不够,还不能直接将零件组合起来。
机加工是机械加工的简称,是指通过机械精确加工去除材料的加工工艺。
机械加工主要有手动加工和数控加工两大类,加工方式有车、铣、钻、刨、磨、剪等。
手动加工是指通过机械工人手工操作铣床、车床、钻床和锯床等机械设备来实现对各种材料进行加工的方法。
手动加工适合进行小批量、简单的零件生产。
数控加工(CNC)是指机械工人运用数控设备来进行加工,这些数控设备包括加工中心、车铣中心、电火花线切割设备、螺纹切削机等。
数控加工以连续的方式来加工工件,适合于大批量、形状复杂的零件。
1、车削加工
车外圆及台阶、车端面、镗孔、车锥面、车螺纹、车成形面、切槽和切断等。
主要特性是加工回转体。
2、铣削加工
可以加工各种零件的平面、台阶面、沟槽、成形表面、型腔表面、螺旋表面等。
主要特性是加工槽和外形直线面,当然也可以两轴或者三轴联动加工弧面。
3、钻削加工
在钻床上以钻头的旋转作主运动,主要用于钻孔。
4、磨削加工
是在磨床上使用砂轮与工件作相对运动,对工件进行的一种多刀一种多刀刃的加工方法。
5、镗削加工
是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的内径车削工艺。
6、刨削加工
工件的往复直线运动为切削主运动,进给运动是刀具的直线间歇运动。
五、钢板的连接:
零件加工完毕后,可以组装了!
零件组合成部件,部件又组合成整体,都涉及到钢板的连接。
连接方法可分为焊接连接,螺栓连接,铆钉连接三种。
1、焊接
是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。
焊接可细分为气焊、电阻焊、电弧焊、感应焊接及激光焊接等其他特殊焊接。
人工焊接:
焊接机器人:
2、螺栓连接和铆接
铆接和螺栓连接等都属于可拆卸连接,相对焊接,工艺简单,拆装灵活,可更换易损部份,韧性强。
螺栓连接:
铆接:
【注意】:
其实三、四、五项工艺的顺序可以根据具体产品适当调整的。
六、表面油漆:
谁说表面功夫不重要!
油漆是产品的外衣,装备产品也不例外,好的油漆处理能带来产品外观品质的提升。
在做油漆之前,涂有车间底漆的钢板需要再进行一次表面处理,即二次除锈。
将车间底漆表面的水、湿气、油腻、锈、锌盐及用粉笔或油漆画下的记号和其他污垢,用清水洗净后再以溶剂擦试干净。
如果车间底漆的漆膜因储存、运输、操作、滚轧、切割、焊接等过程中受到损坏并锈蚀时,应以风动钢丝或圆盘砂轮打磨机等清理损坏和锈蚀部分,在达到除锈质量的要求后,补刷底漆。
然后就正式开始做油漆了!
做油漆的方式有烤漆、刷漆、喷漆等:
1、烤漆
在基材上打三遍底漆、四遍面漆,每上一遍漆,都送入无尘衡温烤房,烘干。
该工艺目前对油漆要求较高,显色性好。
烤漆房一般是用来喷涂和烘烤车漆的,在装备产品领域应用还较少。
2、刷漆:
用人工用刷子将油漆涂装在物体表面称为刷漆。
其特点是:
节省油漆、工具简装、施用方便、易于掌握,灵活性强。
缺点是:
劳动强度大,生产率低。
对于快干性的油漆适用性差,若操作不熟练,漆膜易产生裂痕,流挂和不均匀等缺陷。
3、喷漆
用专用喷漆枪作为工具,以压缩空气为送漆汽流,将油漆从喷枪的喷咀中喷成均匀雾状液体,均匀分散沉积在物体表面称为喷漆。
喷漆的特点是:
漆膜薄而均匀、光滑平整,各种部位都能喷到,不出死角,施工效率高,比刷漆提高工效5-10倍,适用于大面积的表面及人工不易涂刷的死角畸型表面。
缺点是:
需具备喷漆的专用设备、油漆利用率低、污染严重。
【旅程结束!
】
回到我们文章开头的问题,是否有启发呢?
在实际的设计工作当中,设计方案受工艺影响非常大,而每个甲方公司的工艺水平是不一样的,这就需要在了解甲方工艺水准的基础之上再进行方案设计,才能使设计直接服务于生产。
N98设计团队(www.98-)就曾经为一个“纯手工”工艺水准的甲方单位设计过一款隧道装备,下料是手工切割、折弯是手工敲打、焊接是手工焊接。
即使在如此的工艺条件之下,设计还是有空间,甲方产品的外观品质得到了很好的提升。
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N98工业设计-专注装备类产品设计
外观设计/结构设计/样机制作/量产支持
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