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　　内容提示：浅谈钣金的设计制造与成本核算 李秋伟 伟创力 (上海) 金属件有限公司 2001 31 【 摘要】 钣金生产涉及制造行业各方面， 如汽车， 航空等， 使用范围 广泛 ， 在制造业 有着举足 轻重的地位 。目前钣金 行业的产值年均增 速高于 1 O ％， 其中 模具及配件行业产值增幅预计达到24％， 因此分析钣金的设计制 遗 以及成本之 间的关系对钣金 行业的发展 显得至关重要。 阐述了 钣 金设计 制造过程中的设计方式、 材料选取及定额、 工艺流程及其相应的成本核算 分析。 为钣金制造 企业提供一定的参考和 借鉴。 【 关键词l 钣金； 设计制造； CAD； 成本核算； 工艺流程； 软模加工...

　　浅谈钣金的设计制造与成本核算 李秋伟 伟创力 (上海) 金属件有限公司 2001 31 【 摘要】 钣金生产涉及制造行业各方面， 如汽车， 航空等， 使用范围 广泛 ， 在制造业 有着举足 轻重的地位 。目前钣金 行业的产值年均增 速高于 1 O ％， 其中 模具及配件行业产值增幅预计达到24％， 因此分析钣金的设计制 遗 以及成本之 间的关系对钣金 行业的发展 显得至关重要。 阐述了 钣 金设计 制造过程中的设计方式、 材料选取及定额、 工艺流程及其相应的成本核算 分析。 为钣金制造 企业提供一定的参考和 借鉴。 【 关键词l 钣金； 设计制造； CAD； 成本核算； 工艺流程； 软模加工 引曹 近年来我国制造行业发展迅猛， 作为制造业基础行业之一的钣金 行业取得了空前的发展。 钣金是一种针对金属薄板 (通常在6mm以下) 的综合冷加工工艺， 包括剪、 冲／ 切／ 复合、 折弯、 焊接、 铆接、 拼接、 成型 等， 被广泛应用于机电， 石油、 轻工、 汽车， 电力等行业中。 钣金零件指 金属薄板经过钣金加工后生成的零件， 钣金零件的一个显著特点就是， 无论最终的造型多么复杂， 都是从一块厚度一致的平板板料开始， 经过 复杂的冲压、 折弯等钣金)JO T 制造而成。 目前全国从事钣金行业的企业 已逾3万家， 超过180万的相关从业人员， 年生产钣金件约4200万吨， 销 售总额达5O OO TL 元人民币。 这充分说明对钣金的设计制造和成本分析 方面的研究意义重大。 钣金件的制造要经历两个重要阶段， 一是钣金件 的设计， 设计决定了钣金加工完成后的最终形态和功能， 另一个阶段就 是钣金件的加工制造。 钣金件的设计制造不仅与它的实用性有关， 与成 本销售也有着莫大的关系。 钣金零件的成本构成主要有： 材料费用、 人 工费用、 制造费用。 本文将通过论述钣金设计制造过程中的设计方式、 材料选取及定额、 工艺流程等及其相应的成本分析来说明钣金的设计 制造与成本核算的关系， 以期为从事钣金制造业的人员提供一定的参 考和借鉴。 1． 钣金件的设计及其成本核算 钣金件的传统设计方法一般是直接在平面图纸上手工绘制出来。 设计人员使用几何画法原理， 通过图解法和解析法在平面图纸中将模 型的主要信息表达出来。 目前随着计算机技术的普及和发展， 钣金制造 行业使用计算机及相应设计软件进行设计已经得到应用推f -, 如利用 CAD 、 CAPP等系统基于参数化模型进行设计。 利用CAD系统进行钣金 设计已成为主流， 越来越多的钣金CAD 系统或者模块在工业界不断涌 现。 利用计算机进行钣金工程设计能大大降低工作量， 提高设计效率和 正确率， 合理利用材料， 从而节约成本。 钣金件设计时首先考虑的是构件本身的功能是否满足要求， 制造 是否容易。 对于功能性， 在设计时已经有严格的要求或者规定， 但在构 件的加工性方面的差异很明显， 优化的空间比较大。 钣金件的工艺性是 指零件在冲切、 弯曲、 拉伸an： l ： 中的难易程度。 良好的工艺应保证材料 消耗少， 工序数目 少， 模具结构简单， 使用寿命高， 产品质量稳定。 在钣 金件设计时需要工程师重视几条设计准则： 1) 简单形状准则， 一般切割 面几何形状简单， 方便切割下料， 切割的路径相应越短， 切割量小， 从而 提高制造效率， 降低成本- 2) 节省原料准则， 尽量减少下脚料， 以节约 成本， 3) 足够强度刚度准则， 这也是保证功能性的要求， 4) 可靠冲裁准 则， 如果冲裁结构复杂， 准确测量定位费时， 由于刀具的磨损和安装误 差， 加工精度通常达不到要求， 质量难以保证， 废品率高； 5) 避免粘刀 准则， 在冲裁时容易出现刀具与构件粘接的问题， 需要保证切割面连通 并留有一定的坡度来解决此问题。 钣金设计工程师在钣金件设计时注重钣金件的使用性和工艺加工 性 ， 对成本的考虑比较少， 这是是钣金件设计的短板。 采购工程师注重 成本预算。 而对销售来说， 钣金产品的使用工艺性和成本预算同样重 要。 因此在钣金件的初步设计时对其成本的核算显得非常重要。 2， 钣金材科与成本核算 适合钣金件的材料非常多， 一般包括镀锌钢材、 不锈钢、 弹簧钢、 200科 技 j 企 镀锡薄板和铜及铜合金。 常用的镀锌钢材有SECC (电镀锌板) $IGI (热 镀锌板) 。 电镀锌板底材是冷轧钢卷， 所以其具有冷轧钢卷的机械性能 和加工性， 并且由于电镀的锌层保护作用， 所以SE CC有良好的耐腐蚀 性和装饰性。 不锈钢有含铬量较高的铁素体型不锈钢、 马氏体不锈钢及 奥氏体不锈钢。 铁素体不锈钢材拥有优越的耐腐蚀性和高温抗氧化性 能； 马氏体不锈钢热导性好， 强度高， 拥有良好的机械性能， 常作为承 载件； 奥氏体不锈钢具有铁素体型不锈钢的耐腐蚀性和抗氧化性， 并且 有良好的塑性和焊接性能， 但屈服强度比较低， 不适合作为承压构件。 弹簧钢是指含锰铬较高的中碳合金钢， 具有良好的弹性， 所以常用于减 震构件后储能构件。 镀锡薄板俗称马口铁， 底材为低碳钢， 所以拥有良 好的塑性， 厚度非常薄， 一般小于0． 6毫米。 铜及其合金保持了铜的大部 分性能， 导电性及耐腐蚀性良好， 塑性高， 易加工， 但材料单价费用比较 高。 除了 _上 述的几种常用材料外， 在钣金件的成本核算中， 直接材料费占有很大的比例。 在选材上要 优先满足构件的性能， 再来选取经济的板材， 在价格上， 铁片 镀层铁 片 不锈钢 铝合金 铜合金。 除了钣金件的材料品种外， 钣金材料的 定额及余料库存管理也影响着成本。 如何保证采购的材料规格和数量 适宜， 材料的利用率最优化， 余料的管理和合理利用， 已经成为钣金制 造 企业必须关心的问题 。 3． 钣金翻造工艺与成本核算 钣金件的加工工艺区别于机械加工的车， 铣， 刨， 磨， 线切割等工 艺。 主要有柔性加工和冲压加工。 柔性加工是指软模加工， 冲压加工就 是硬模加工。 本文主要参照软模加工工艺对成本核算进行分析。 钣金件 的生产按照工艺分为以下 r【 工序： 下料、 折弯、 压铆、 焊接、 表面处理、 组装和包装。 可参考 《 面向制造和装配的产品设计指南》来进行钣金件 的制造 。 3． 1下料 软模加工时下料有数冲和镭射等方式。 数冲就是利用冲裁的方法 把构件未成型前的展开样式冲裁出图纸要求的孔位和尺寸形的一种工 艺方式。 这个工艺可以对厚度约0． 5cm- 5． 0cm左右的钢铁铝铜板材进 行精准而快速的线分割。 冲外部轮廓时， 可以选择长方刀和短方刀， 刀 的长度决定了加工时间， 也即决定了成本。 数冲对刀具的磨损严重， 尤其 国产的刀具的冲裁次数仅为进 口刀具的一半。 在加工不锈钢等硬度大 的板材时， 磨损是其它软板材的23倍。 这个过程中刀具费在成本核算 是也占了相当的比例。 数冲加工的产品毛刺较大， 去毛刺工艺相应增加 了 人工费。 镭射加工是指利用高能量密度的激光束照射材料表面， 使材 料汽化或颜色改变的加工工艺。 由于它是无接触加工， 对材料无直接冲 击， 因此无机械变形， 加工过程中无 “刀具” 磨损， 无 “切削力” 作用于材 料， 同时由于镭射光束能量密度高， 加工速度快， 并且是局部加工， 对非 镭射照射部位没有或影响极小。 镭射加工产生的废料比数冲少， 加工时 间短， 材料变形小， 对数冲无法加工到的产品， 可以进行二次加工。 对 于反射较大的部分铝板， 要用专用的镭射机加工， 普通的加工铁， 不锈 钢， 铜等深色金属的镭射机容易烧坏反射镜。 一般采用镭射切割下料， 间隔距离最小是0． 5T ， 数冲冲压下料， 间隔距离相对就比较大， 至少可 以放下一个数冲刀具宽度， 甚至是两个刀具宽度。 3． 2折弯 折弯既是利用折弯机把未成型的构件折弯至图纸规定的外形尺 寸， 在折弯过程中要保证产品的功能性， 此工序中一般要采用折床和预 制的折弯模具来实现折弯。 折弯时要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弓 f起变形是上模 选用的关键， 下模的选用根据板材的厚度来确定。 折弯一般规律是先内 后外， 先小后大， 先特殊后普通。 折弯工艺的成本节约主要在操作工的熟练程度和设备的自动化方 面。 如熟练工调试时间短， 节约人工费。 折弯设备自 动化高， 能保证折弯