冰箱钣金智能CNC模具折弯工艺

冰箱钣金智能CNC模具折弯工艺

宋林

江苏星星冷链科技有限公司 江苏省徐州市 221200

摘要：随着我国经济的发展、人们生活水平的提高和气候变暖，全球对冰箱设备的需求越来越大，市场规模也在逐年增长。相比其它行业，冰箱行业中钣金件的使用更为普遍，应用场合更为广泛，如冰箱设备外部覆盖件、电控柜、底座、支架等。钣金件作为冰箱设备的重要组成部分，在整个冰箱系统中起着重要的作用，直接影响着产品的外观、性能及成本等。在激烈的市场竞争下，为提升产品质量和市场竞争力，对钣金件设计和工艺进行探究有着十分重要的意义。因此，笔者将从设计及工艺优化两个方面来进行探讨与研究，为冰箱设备钣金件的设计及生产制造提供参考。

关键词：冰箱；钣金；智能CNC模具折弯

1 钣金件设计流程

设计人员接到设计任务后，为使钣金件具备某种功能，首先通过项目需求书、标准、技术文档等设计文件，明确设计要求。然后基于自身已有产品、市场竞争对手的产品、客户反馈的需求等，进一步明确概念设计。在概念设计的基础上，筛选最终设计方案，进行细节设计。在此之后，可采用制作样件、模拟仿真和实验测试的方式来进行设计验证。

对于冰箱设备钣金件而言，大多数情况下是起到支撑、连接、覆盖作用，主要验证是否满足功能以及制造、装配的可行性。在细节设计和验证阶段，一旦出现需要调整的情况，则须返回到上一步骤，重新进行设计，直至验证合格，才能最终完成设计。整个过程是逐步推进，既前后衔接紧密，同时又保证变更调整的灵活性。

2 钣金件设计要点

为实现设计规范化、统一化，同时便于生产与加工，笔者总结了冰箱设备钣金件设计过程中常用的一些设计要点。由于钣金件加工的成型特征与材料、机床、模具等相关，因此以下所列举的数值仅供相关人员作为设计参考。

2.1 冲孔规则

在钣金件上进行冲孔时，若孔边缘距离智能CNC模具折弯边很近时，容易导致孔变形，故对于直径小于25 mm的孔，孔边缘距智能CNC模具折弯内壁的最小距离h一般建议是h=2T+R,其中T为板厚，R为智能CNC模具折弯半径。对于直径大于25 mm的孔，孔边缘距智能CNC模具折弯内壁的的最小距离一般建议是h=2.5T+R。

对于两个冲孔的间隙L,一般建议不小于2T。对于冲孔的最小直径，一般建议孔直径D不小于T。

2.2 智能CNC模具折弯规则

智能CNC模具折弯时最小的智能CNC模具折弯半径R通常与板厚T相等，若R值偏小，则很可能在智能CNC模具折弯内壁出现皱褶、外壁出现裂纹。此外，若智能CNC模具折弯边高度偏小，可能导致无法智能CNC模具折弯。由于各家加工厂商的智能CNC模具折弯工具及模具不同，针对该值，各加工厂商可能会有稍许不同，建议最小智能CNC模具折弯边高度l=3T+R。

2.3 拉拔孔设计

在冰箱设备钣金件中拉拔孔的应用比较多，例如冷凝器中翅片盘管的管板，空气末端产品中的风机盘管侧立板等。为保证拉拔孔特征的实现，关键尺寸设计需遵循相关的准则。由于加工厂商的工艺及模具的差异性，具体数值存在一定差异。一般建议拉拔孔高度H不小于2T,并且不大于0.4D,拉拔孔距P1不小于5+D+2T。

2.4 钣金件加强设计

钣金件多为薄平板，不能为了提高钣金件的强度和刚度，一味地增大钣金件厚度，可以在产品表面上设计一些加强筋，有助于增加产品结构的刚性和强度，减小变形，如凹凸加强筋、三角筋、智能CNC模具折弯、翻边等。

3 钣金件设计应注意问题

合理的设计能减少后续过程中因设计原因而造成的返工、材料报废、交货期延迟等问题，以及运行过程中因设计缺陷而出现的产品质量及售后问题，从源头上改善钣金件质量，降低成本，缩短设计及生产周期。在设计阶段需综合考虑各种因素的影响，有关常见问题探讨如下。

3.1 钣金件厚度选取

一般而言，在同一产品中，尽可能减少材料品种和厚度规格，原因是规格类型少，钣金生产车间的生产组织会更方便，不必频繁更换原材料，造成生产节拍不紧凑，工时增加，从而导致成本增加。

另外，目前市场供应的板材厚度偏差大约为公称厚度的±10%左右。例如，厚度为1 mm 的不锈钢板，根据GB/T 3280—2015要求，其厚度值是1±0.1 mm。材料生产商出于成本的考虑，会将材料的实际厚度尽量控制在公差的下限范围，这就造成1 mm 厚度材料的实测厚度一般不会超过1 mm, 甚至部分厂商会将板厚进一步控制在0.90～0.95 mm之间。因此，在选用合适的材料厚度时，要特别注意选用材料的强度在公差下限范围内时能否满足设计强度要求。

3.2 展开图干涉检查

冰箱设备钣金件基本都是直接设计为成型零件，很少有先做展平零件，再智能CNC模具折弯成型，因此可能会忽视一个问题，即设计的这个零件能不能展平，可能出现展开后材料重叠干涉的情况，

钣金件展开设计是钣金成形加工中极为重要的一部分，在设计过程中，为有效避免此类情况的出现，设计人员需进行展开后干涉问题的专项检查。

3.3 隔热密封

由于节能环保意识的加强，市场越来越注重产品能耗。冰箱设备存在内外冷热能量的传递，为减少能量流失，钣金件之间的连接密封性及隔热性能要做好，从而阻断能量向外传递，减少不必要的能耗。比如，空气末端产品中的风机盘管单元，其内部与外部环境存在明显的温度差，在顶板位置粘贴聚酯类保温棉，可减少能量损失，提升产品的能效。

3.4 噪声问题

近年来人们更加关注冰箱的声品质，对噪声方面要求越来越高。冰箱产品中的运动部件主要是电机、风机及压缩机。它们自身运动会产生振动和噪声，同时这些运动部件激发相连部件产生机械振动，并向外辐射噪声。而钣金件通常具有表面积大、厚度小的结构特点，结构刚性一般较差。针对这种情况，一方面通过提高钣金件的结构刚性，如在平板上冲压出凸起的筋，可以有效地提高结构刚性；另一方面提高尺寸精度，保证与相邻部件间能够贴合紧密，连接牢固。再者，可通过在相关钣金件上贴隔音海绵或双层发泡板等方式，阻断噪声传播路径，从而起到隔声降噪效果。

3.5 防呆设计

为追求精益化生产，减少制造过程中人为操作失误所导致的装配错误，在钣金件开发过程中，可进行防呆设计，灵活运用如限位结构、非对称安装孔、定位销等多种防错方法，避免钣金件安装错误，从而提高产品质量，减少浪费。

4 钣金件设计评判规则

通过遵循一定的设计要求，吸收以往的设计经验和参考现有成熟的产品等方式，往往可以顺利完成钣金件的设计。对于钣金件设计的合理性，则需要从各个方面来综合评判，一般而言，评判规则如下：

(1) 功能要求，即每个钣金件都是要具备一定的功能；

(2) 力学性能，如强度、刚度是否符合要求；

(3) 成本，影响成本的因素包括用料、零件复杂程度、制造工艺；

(4) 安全，即零件棱边或尖角位置要进行倒角或倒圆设计；

(5) 材料供应，钣金的材料种类、厚度规格不宜过多，便于集中采购、生产备货；

(6) 制造工艺，具有较好的可加工性；

结束语

钣金件的设计往往与工艺紧密相连，作为钣金件设计人员，除了要遵循相关设计要点，同时也必须熟悉钣金材料和工艺方面的知识，因为这些内容是钣金件设计的基础。钣金件在冰箱设备中占相当大的比重，如何合理设计钣金件，简化设计流程，有效优化钣金件工艺，对于缩短生产周期、提升产品质量、降低生产成本等具有十分重要的意义，是一个值得长期深入探讨与研究的问题。

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