李丽佳
航空工业哈尔滨飞机工业集团有限公司责任公司-工程技术部零件工装室 黑龙江 哈尔滨 150060
摘要：我国现代工业发展迅速，在工业产品设计和加工上的要求越来越高，钣金工艺作为工业技术的重要构成之一，其工艺水准高低决定了生产产品质量的好坏。本文探讨了钣金工艺优化目标下的钣金件结构设计问题，首先阐述钣金工艺的特点和重要性，进而指出钣金件结构设计当中存在的误区，并就如何实现结构设计的优化提出相应的策略以供参考。
关键词：钣金件；结构设计；工艺优化；折弯；焊接工艺
一、钣金件结构设计概述
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1.1钣金结构设计工艺性的概念
钣金结构设计的工艺性，主要是使得设计结构满足电子设备的要求的基础上保证整个结构满足生产的需要。具体来说，它是指进行对制造产品难易程度和经济的综合指标。评估钣金结构的技术性有三个要点。一个是产品的种类和生产的复杂性。再有就是生产现场和生产的类型。最后，在现有的生产条件下以及产品设计的过程中，应提出更高的对生产的可制造性的要求。只有当产品符合工艺性时，它才更漂亮和实用。相反，有些产品用工艺性不高就很难达到设计标准。
1.2钣金工艺特点及重要性
钣金技术可分为多种类型，一般可分为三种类型，它们分别为冲压工艺、焊接工艺以及折弯工艺。根据金属薄板部件的具体要求，切割、连接、成型等加工技术对应于对应的钣金工艺的类型。与传统的加工工艺相比，三种加工工艺和方法是不同的，并且具有不同的优点。根据不同的处理类型和钣金的特性，钣金工艺在加工过程中不使用工具，但选择相应的处理方法以处理不同的部分。冲压加工和折弯加工使用冲压模具和折弯模具来处理，而焊接工艺则以焊接设备作为处理工具来焊接的部件。从传统的加工技术切换到这三种处理技术，传统的结构设计的思想和方向应首先改变，并且相应的设计应根据在钣金加工技术施加的设备和模具进行修改，以避免设计结果受到加工技术的限制。当使用钣金技术进行处理时，设备和模具的影响应当澄清，钣金零件的结构设计应加强，以提高整体的加工工艺。
二、钣金结构设计的内容
2.1钣金件的强度设计
在强度设计中，设计师经常受到传统观念的影响和束缚，在对钣金零件材料的选择上，经常通过增加钣金件的厚度，以保证钣金件的设计强度。但是这么做不仅浪费了材料，也在无形之中增加了钣金件的重量，在对钣金件的强度进行设计的过程中，可以通过相关公式进行计算，或者通过ANSYS等有限元仿真软件进行仿真验证，在保证结构强度的前提下，尽量实现轻量化的设计目标。设计人员需要搞清楚钣金结构件的载荷分布与应力集中的基本特点，在受力较大的位置，可以采用设计加强筋的方法，以保证钣金件的结构强度，也可利用折弯压平的方法，实现进一步提高钣金件的强度。
2.2钣金件的折弯边设计
在钣金折弯边的设计中，根据技术要求和折弯边的特性，执行相应的工艺优化措施，需要明确折弯边的最短边缘限制的存在，确定弯曲模具开口的设计和弯曲程度。与此同时，设计人员还应该根据当前工厂弯曲模具规格进行相应的设计优化，提高相关设备和模具的原始利用率。必须注意限制折弯边之间的距离，避免距离太近，防止折弯边和弯曲模具之间发生碰撞。
2.3钣金件结构设计中方孔内直角设计优化
方孔内直角的设计是钣金件结构设计中很重要的部分。方孔内直角的形成是在钣金件加工过程中，通过长方形或者正方形的模具冲压形成。方孔内直角的设计要依靠钣金加工工厂的模具规格进行优化设计，根据模具的尺寸和实际状况，确定钣金件方孔内直角的各项参数，实现设计和实际加工的相互契合，确保钣金件的加工符合规定的标准要求，满足钣金产品的功能需求。
3钣金件结构设计及工艺优化分析
3.1钣金件结构设计存在的误区
在对钣金件进行结构设计时，设计人员应该确定所选择的加工工艺的特点和可行性，还需要明确钣金件在加工的过程中所消耗的人力成本和时间成本。但是在实际应用的过程中，很多设计人员没有明确不同钣金工艺对应的特征，这就导致了加工效率不高、钣金件质量不合格等问题的出现。在采用焊接工艺时需要特别注意焊接的可行性，例如在对钣金箱体的内部进行焊接过程中，要考虑箱体内部空间是否能够放入焊枪，以及焊接人员的可操作性和方便性，这直接影响到钣金件能否最终完成和焊接的速度与方便性。目前，很多钣金件设计人员的专业素质仍有待进一步提高，相关企业没有重视对员工的培训和技术升级，这也会导致加工效率不高、质量不过关等问题的出现。设计人员也应该不断总结钣金件的加工经验，走出设计的思维误区，不断对结构设计进行优化，保证设计出的钣金件具有较强的可加工性和较好的工艺性能。
3.2钣金件结构设计中方孔内直角设计优化
方孔内直角的设计是钣金件结构设计中很重要的部分。方孔内直角的形成是在钣金件加工过程中，通过长方形或者正方形的模具冲压形成。方孔内直角设计作为一个重要的设计要点，对其进行优化十分必要。方孔内直角的设计要依靠钣金加工工厂的模具规格进行优化设计，根据模具的尺寸和实际状况，确定钣金件方孔内直角的各项参数，实现设计和实际加工的相互契合，确保钣金件的加工符合规定的标准要求，满足钣金产品的功能需求。
3.3钣金件的强度设计
设计者无法摆脱机械零件的设计思想，为提高钣金件的设计强度，不从钣金件的冲压工艺和弯曲工艺中提高设计强度，会出现盲目增加钣金件厚度的情况。对于同一钣金件设计，应尽量使用具有相同厚度的材料，从而保证生产、制备、加工、焊接过程的顺利进行。通过冲压凸包、滚筋，可大大提高钣金件的强度，对钣金件进行结构设计时，可以对结构件进行应力分析，计算零件的应力集中点和危险部位，从而有效承受应力。对弯曲平模压平，使钣金件局部厚度增加双倍，而其强度会远比双倍厚度的钣金件材料强度大得多。
3.4钣金件的折弯边设计
在钣金折弯边的设计中，根据技术要求和折弯边的特性，执行相应的工艺优化措施，需要明确折弯边的最短边缘限制的存在，确定弯曲模具开口的设计和弯曲程度。与此同时，设计人员还应该根据当前工厂弯曲模具规格进行相应的设计优化，提高相关设备和模具的原始利用率。必须注意限制折弯边之间的距离，避免距离太近，防止折弯边和弯曲模具之间发生碰撞。
3.5折弯边设计
钣金折弯边设计当中，应依据折弯边的工艺要求和特点进行对应的工艺设计优化。明确折弯边最短边限制的存在，进而在折弯模具的开口和折弯度设计上进行标准确定，明确具体的数值。同时，根据工厂当前折弯下模的规格，进行对应的设计优化，保证模具所使用原材料对接设计，提升原来的使用率。此外，应当重视折弯边和折弯边之间的距离限制问题，避免相互之间距离过近，防止出现折弯边和折弯模具相互冲突的问题。
结语
综上所述，随着现代工业化的发展，钣金工艺获得了大幅提升，但是钣金件结构设计依然存在很多问题，严重阻碍了钣金产品的生产。钣金件结构设计应当基于钣金工艺的实际情况进行设计，才能保障钣金件的结构稳定，促使钣金产品能够满足其功能需求。
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