产品设计工艺知多少——钣金加工

本文作者：胡亚设 Asher（赫兹工业设计）｜ 专注产品设计10年

产品设计工艺知多少——钣金加工

喜欢手工的朋友可能都关注过，大神手工耿，他天马行空反而创意和叹为观止的手艺，总能让人耳目一新。做为工业产品设计公司，对手工耿的加工手段，可谓是再熟悉不过了。

手工耿最常用的加工方式就是钣金，在产品设计中，一般叫做钣金加工，这种工艺对于小批量生产的产品来说，最适合不过了。这种成型工艺在产品外观设计中，一般用于医疗、汽车、家具等领域。

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今天赫兹工业设计小编给诸位介绍一下塑料成型中的钣金加工工艺的特点和优劣：

我们作为专业的工业产品外观设计公司，将从钣金加工在产品设计中 典型应用、相关工艺、加工质量、设计机遇、工艺说明、设计注意事项、适用材料、加工成本、环境影响等角度，为您介绍钣金成型工艺

钣金加工成型工艺可以使被加工板料产生光滑曲面和波状。将这种工艺与金属焊接技术相结合，通过熟练技术人员的操作，可以生产任何形状的零件。

工艺简介

钣金加工板材是通过控制被加工板材的拉伸和压缩而实现形态的制造。钣金加工包括多种技术：折弯成型、凹面加工、卷边、砂轮成型和敲击加工（锤击成型）等。这些工艺结合电弧焊几乎可生产出任何金属板材造型。通常运用在汽车、航空航天和家具行业的原型制造、预生产和小批量生产，其中汽车的底盘和车身加工是典型应用。

其中，手工钣金加工是一项对技术操作熟练程度要求较高的加工工艺。例如考文垂原型板公司需要五年以上的学徒期来学习所有必要的技能。轮毂和夹具相结合，使板材形成光滑和锐利的多向曲面、压花、圆形构件及法兰盘。

典型应用

钣金加工工艺用于汽车、家具和航空航天工业的原型制造、生产和维修。采用这种方式制造的汽车包括很多世界名牌，如世爵、劳斯莱斯、宾利、阿斯顿马丁和捷豹等。设计师罗恩·阿拉德和罗斯洛夫·格罗夫利用这些技术生产了无缝金属家具、室内装饰和雕塑。

相关工艺

其他工艺，如金属冲压、深冲和超塑成型，用于生产相似的几何形状。差异在于钣金加工是劳动密集型的，因此单位成本较高。冲压和深冲需要匹配的模具，这意味着生产成本非常高，不过会大幅降低单位成本和改进的周期时间。因此，钣金加工通常用于生产年产量小于10件的产品。如果超出这个量，则投资匹配模具或采用超塑成型更经济。

加工质量

钣金加工金属板材，是利用金属材料的延展性和强度来生产质轻与高强度的零件。。

钣金加工后的金属表面经过打磨和抛光，如果经过熟练的工人操作可以实现A级水平的表面质量。由于表面处理的要求非常高，所以这些技术可以用于宾利汽车的不锈钢抛光加工。

设计机遇

对于设计人员来说，钣金加工的优势在于几乎所有的形状都可以加工生产出来。大半径和小半径曲线对熟练的操作者来说一样容易。薄片可以压花、翻边或卷边，以提高刚度而不增加它们的重量。

最终所需要的零件尺寸不限于金属板的大小，因为多种形态的零件可以通过无缝焊接结合在一起。实际上，大多数形状都是由多个面板制成的，因为用单一板材制造复杂且比较多种材料的板材都可以采用此工艺加工，其中包括不锈钢、铝材及镁合金，由于镁合金比铝材强度高且重量轻，所以镁合金是非常重要的一种钣金加工材料。

对于中低批量生产，钣金加工可与超塑成型配合使用，相互补充。超塑成型可以获得更小的表面粗糙度，而钣金加工适用于生产小型零件，如一些进气口结构及轮毂等，因为这些有凹角，不太适合单一工件操作。。

热成型工艺详细对比

技术说明

钣金加工其实包括多种不同的操作。如凹面加工、锤击加工和砂轮成型是用来进行零件冲片光面处理。

采用沙粒和金属颗粒做成的垫击工具，可以很方便地用于某些形态加工。可用于深型型材的工艺加工中，如摩托车挡泥板。这种加工速度快，但是不能保证非常精确和完美的控制。在大部分情况下，木制的、皮革的或塑料的槌是常用的锤击金属的工具。一次次锤击砂粒或金属颗粒，并使其变形进而使贴附在其上的金属产生变形，由此可见，这需要非常高超的钣金加工技艺。

边缘过于磨损之前仅产生10个左右的零件。大圆周曲线通常由不同模具加工而成。例如，通过基本加工获得零件的基本形状，然后借助夹具形成准确的形状。工程锤把塑料或金属敲击在金属表面上。树脂工具可以加工柔和的外形和圆盘形状，金属工具则用于加工小的弯曲和尖角及平面。

砂轮成型也被称为英式旋转。它是在英国早期汽车钣金加工中发展和掌握的。金属工件在砂轮和砧座之间来回传递。砂轮上的平坦表面与砧座紧密贴合。砧座的作用是在每次重叠的过程中逐步拉伸板材。砧座可以产生更急剧的弯曲和更大的半径曲线。

敲击加工（也称为锤击成型）是拉伸和压缩金属板以达到数控加工的形状。所需要的工具为由环氧树脂制作而成的“软”质工具，或钢制的“硬”质工具。环氧树脂工具通常在

砧板刨切是一种精加工操作，通过反复在平面上锤击表面而获得加工形态，在这个过程由于锤击而出现金属略微拉伸，但一般没有大的变形。在连续用锤子敲击后，技术工人用研磨设备加工表面上的起伏，重复该过程直到达到所需的表面粗糙度。然后金属制品再经过打磨和抛光处理。

设计注意事项

该工艺最需要考虑的因素是加工成本，加工中需要大量的技术熟练工人完成高精加工表面，这意味着需要增加劳动力成本。现在采用这种工艺加工的并不多见。

软工具（环氧树脂材料）最多适合生产10个零件。硬质工具还是非常必要的，因为软工具需要频繁更换。针对加工材料而言，铝材料厚度限定在0.8～6mm，钢材则是0.8~3mm。

适用材料   

几大部分黑色金属和有色金属都可以通过这种工艺进行加工。铝、镁及各种型号的钢材是最常用的材料。

加工成本

加工用的模具成本比较低，价格根据加工的尺寸和复杂程度而定。对于单件或小批量产品而言，可以使用5轴CNC车床加工，如果是环氧树脂的话，可以加工的零件最多可达10个。对于用于大批量生产的工具而言，则需要用钢加工而成，虽然造价比较高，但是采用这种工艺也比模具冲压和超塑成型成本低很多。

加工周期的长短取决于零件的大小和复杂程度。汽车的车身与底盘从三维建模到最后完成大约需要6个星期。

这种工艺需要技术熟练的工人，劳动力费用比较高。不过与投入高昂的模具比较而言，这种工艺还是比较便宜的。

环境影响

钣金加工是一种有效使用材料和能源的加工工艺，没有废品，尽管可能会产生废品，但是一般情况下都可以在加工中随时修正而避免。