什麼是鈑金加工？

精密鈑金折彎

鈑金加工是將金屬板材進行成型、切割、彎曲和連接，最終製成各種零件和功能部件的過程。鈑金加工的例子包括建築裝飾板和飛機側面的大型鉚接板，這些都體現了鈑金的客製化應用。 

雖然鈑金加工看起來很簡單， 鈑金製造商 点讚 Proleantech 提供材料指導、先進的鈑金加工技術、針對大批量鈑金生產的 DFM 支持，以及使用頂級鈑金加工設備的通路。了解更多：精密鈑金製造

 

鈑金製造工藝

設計

良好的鈑金加工始於實用的設計。遵循基本的設計準則有助於避免生產問題，並提高生產效率。 鈑金成型 更簡便、更精準。以下是需要考慮的關鍵設計參數。

材料厚度均勻性

鈑金加工製程要求板材厚度分佈均勻，因為不同的厚度會導致板材成形過程中變形不均勻。材料的標準厚度範圍為0.5毫米至6毫米，但任何超過5%的偏差都會導致彎曲斷裂。

彎曲半徑和餘量

鈑金彎曲應力

在鈑金加工中，最小內彎半徑通常等於材料厚度 (1t)。這有助於減少裂縫和過度彎曲。 金屬薄板拉伸 彎曲過程中。高強度鋼可能需要更大的彎曲半徑以避免材料失效。 K 係數（通常） 0.33然後使用該值，透過以下公式計算彎曲補償：

容許量 = π/180 × 彎曲角度 × (半徑 + K × 厚度)

對於 K 值為 0.40 的 2 毫米鋁材，90° 彎曲的計算結果為 3.5 毫米。

孔和切口位置

精密彎曲部件

在鈑金加工中，孔之間的距離（由…形成） 鈑金加工沖壓為防止形狀變形，折彎線的寬度應至少為材料厚度的兩倍。此外，應在這些位置添加半徑為 0.5 毫米的減壓槽。沖壓的最小直徑應為 1 毫米，但對於較小的孔，則需要使用雷射或鑽孔方法。

角度和公差

彎曲幾何參數

在鈑金加工中，空氣彎曲的最大彎曲角度應保持在 165° 以下，因為這有助於控制回彈，這需要在鈑金彎曲過程中透過過度彎曲進行 0.5-3° 的補償。 

標準角度公差為±1°，但使用者可透過沖壓操作實現±0.5°的精度。整體零件公差系統ISO 2768-m規定，長度小於100毫米的零件公差為±0.1毫米。

特徵對稱性與嵌套

設計過程中應創建相互鏡像的特徵，因為這種方法可以減少刀具旋轉的需求。設計應包含便於高效嵌套的凸耳，同時力求在嵌套展開圖中實現超過 85% 的材料利用率。

材料選擇和準備

在鈑金加工中，鈑金材料的選擇取決於其機械性能，包括屈服強度、延展性和耐腐蝕性，同時也要考慮環境因素和載重條件。準備工作首先是開捲和捲取，然後進行矯平和清潔，以去除可能導致成形失敗的表面缺陷。

• 低碳鋼： 低碳鋼軋製後需在 650°C 下進行退火處理，才能在維持 250 MPa 屈服強度的同時，獲得 20% 以上的延伸率。
• 不鏽鋼 304： 304不鏽鋼需要用硝酸鈍化去除遊離鐵，才能達到耐腐蝕性，同時提供205兆帕的屈服強度。
• 鋁 5052： 成型過程需要用鹼性增溶劑潤滑鋁 5052 材料，以防止其黏著，同時其屈服強度達到 193 MPa。
• 鍍鋅鋼： 鍍鋅鋼塗層含有 60-100 克/平方公尺的鋅，需要用鹽酸酸洗去除鋅，才能獲得均勻的焊接效果。
• 銅 C110： C110 需要氫氣中的光亮退火才能維持其高導電性，其導電性超過 100% IACS。
• 黃銅 260： 这 鈑金工程圖 過程 黃銅薄板加工 黃銅 260 在 300°C 下進行應力消除處理時，不易開裂，同時保持其屈服強度在 100 至 150 MPa 之間。

相關： 鈑金設計

 

金屬的切割和成型（切割和成型技術小標題）

激光切割

雷射切割作業

鈑金加工中的雷射切割利用高功率激光，雷射光束穿過光學系統產生熱量，熔化、燃燒或汽化材料，使材料表面變得粗糙。 客製化切割金屬板材 部分。 

氣體輔助裝置隨後清除切割路徑上的熔融碎屑。切割過程採用二氧化碳光束切割厚度達 20 毫米的鋼材，並以光纖光束切割厚度達 25 毫米的鋼材，同時更能控制反射面。切割過程可產生 0.1 毫米至 0.3 毫米的切縫寬度，切割速度為 50 至 200 公尺/分鐘（切割 1 毫米厚的鋁板時速度為 100 公尺/分鐘）。此系統可維持 ±0.05 毫米的精確度，同時產生的熱影響區寬度為 0.2 毫米至 0.5 毫米。

此工藝允許零件嵌套，從而將材料浪費降低到5%以下。該工藝還允許用戶在薄層材料內創建複雜的形狀。

等離子切割

等離子切割工藝

等離子切割利用導電等離子弧產生極高溫度的電弧來切割材料，同時壓縮氣體清除熔渣。等離子弧溫度可達 20,000°C 至 30,000°C，能夠切割厚度達 50 毫米的導電金屬。切割 10 毫米厚的低碳鋼材料，​​切割速度為 0.5 毫米/分鐘，邊緣倒角角度為 1 至 3 度，表面粗糙度 Ra 為 12 至 25 微米。

等離子切割設備的成本仍然低於雷射系統所需的設備成本。 該工藝在切割厚度超過 25 毫米的厚板時表現出卓越的性能。

水射流切割

加砂水刀切割

水刀切割製程利用含有磨料顆粒的水流，透過噴嘴切割材料，且不產生熱量。該系統在300至600兆帕的壓力下運行，使用石榴石磨料（80-120目），可切割厚度達200毫米的材料。切割10毫米厚的鋼材時，切割速度為0.5毫米/分鐘，精度可達±0.1毫米，錐度為0.1-0.5度，需進行CAD補償。

此製程不會產生熱影響區，從而保持材料的原始特性。 此系統適用於不能耐熱的敏感材料以及非金屬物質。

打洞器

轉塔沖壓作業

鈑金加工中的沖孔製程利用壓力機內的模具和沖頭組剪切材料，產生孔和沖頭。 鈑金沖裁 高速運轉。液壓和伺服壓力機以每分鐘 500 次沖程的速度運行，可製造出厚度達材料六倍的孔，同時產生的毛刺小於 0.05 毫米，使用硬質合金刀具可承受 10,000 至 500,000 次衝擊。

在鈑金加工中，鈑金沖壓製程在執行大量相同任務時，在大規模鈑金生產中以最高速度運作。 此工藝使用戶能夠在每次操作週期內創建多個成型零件。

成型和彎曲

折彎機折彎

折彎機彎曲製程利用噸位將板材推入沖頭和模具之間，透過空氣彎曲、底部彎曲和壓印等技術形成角度。該設備的工作範圍為 50-100 毫米，可加工長度為 3-4 公尺的板材，彎曲半徑從材料厚度的 0.5 倍起步。加工鋁材時，回彈效應會導致角度偏差 0.5-3 度，但為了在底部彎曲時達到 ±0.5 度的精度，此製程需要 1-3 度的過彎。

該工藝使用戶能夠透過空氣彎曲操作，創建半徑超過材料厚度兩倍的彎曲。 該系統使用戶能夠對生產複雜多彎零件的序列進行編程。

滾壓成型

輥壓成型工藝

輥壓成型製程利用一系列連續的輥輪工位，將帶材加工成最終的型材形狀。生產系統以10-30米/分鐘的速度運行，最多可處理20個工位的捲材，從而生產出橫截面公差為±0.5毫米、寬度最大可達1,500毫米的槽型材和定制型材。

該製程使製造商能夠在連續生產過程中生產超過 10 公尺長的超長產品。 此製程可在生產過程中使用最少的原料，同時獲得均勻的型材。

沖壓

鈑金加工中的沖壓製程使用高噸位壓力機配合級進模或傳送模，實現同步切割、成形和沖壓。 修整過程 操作。該製程以每分鐘 1,000 次沖程的速度運行，每小時生產 1,000 個零件，用於支架生產。透過使用潤滑劑，在厚度為 0.5 至 6 毫米的材料上，以高達 2:1 的拉拔比，保持摩擦係數低於 0.1。

• 沖壓製程使用戶能夠在單一生產工位上執行沖孔、成型和修邊操作。
• 當鈑金製造商生產超過 10,000 件產品時，該製程就具有成本效益。

焊接和裝配 

MIG焊接組件

MIG焊接

MIG焊接的工作原理是：將焊絲穿過焊槍，同時惰性保護氣體在焊絲連續沉積過程中保護焊縫。該製程沉積 5–10公斤/小時 的材料 200–300 安 送絲速度為 5–15 米/分鐘, 達到 2–5毫米 使用搭接接頭進行穿透 Ar/CO₂ 保護氣體。它廣泛用於… 鈑金組件 因為它能為各種金屬零件提供快速、穩定的焊接。

• 此工藝能夠快速焊接厚度為 1 至 20 毫米的鋼結構。
• 焊接技術可實現接縫的自動化生產，從而獲得一致的結果。

氬弧焊

氬弧焊（TIG焊）製程採用非消耗性鎢電極，使用單獨的填充材料，並在惰性氣體保護下進行焊接。焊接電流為50-200 A，使用與母材成分相符的填充材料（例如ER316L），並在純氬氣保護下，形成寬度小於1 mm的熱影響區。

• 此工藝在加工薄型不銹鋼或鋁材料時，可形成變形最小、表面光滑的焊接。
• 此製程可在需要高精度的應用中保持防腐蝕性能。

點焊

點焊製程透過電極電阻加熱將金屬薄片連接起來，在特定點形成微小焊點。此焊接製程使用5-10 kA的電流，持續0.1-0.5秒，在2-5 kN的力作用下形成直徑4-6 mm的焊點，從而獲得剝離強度高於3 kN的焊接接頭。

• 此工藝可實現汽車製造作業中大量零件的快速組裝。
• 此工藝無需填充材料，因為它能產生乾淨的重疊接縫。

銅焊

釬焊製程使用熔融的填充材料，透過毛細作用流入微小縫隙，在不達到母材熔點的情況下連接零件。釬焊製程使用銀合金，需要在 600–800°C 的溫度下進行，才能在 0.05–0.2 mm 的間隙範圍內形成剪切強度為 100–200 MPa 的接頭，同時也需要使用助焊劑來防止氧化物的形成。

• 該工藝能夠將不同的金屬材料連接起來，同時保持它們原有的形狀。
• 這種連接製程最適合承受剪切力的搭接或對接接頭。

結束

表面處理過程既能提升表面品質和防護性能，又能賦予表面更美觀的外觀。該工藝需要根據基材的不同進行特定的調整。

去毛邊過程可去除尺寸大於 0.1 毫米的毛邊。此製程需要採用滾筒研磨或電化學方法。 此製程可形成半徑為 0.2 毫米的邊緣。粉末塗裝製程透過靜電作用形成厚度為 50 至 100 微米的薄膜。固化溫度介於 180°C 至 200°C 之間。 

鋁金屬的陽極氧化表面可承受超過1000小時的鹽霧試驗。鋁的陽極氧化過程是在硫酸溶液中進行的。在此過程中，氧化層厚度在10至25微米之間。材料的硬度可達300 HV。

不鏽鋼材質需經過電拋光處理。此製程可去除表面材料至5-10微米的深度。此製程可使表面粗糙度低於0.4微米，適用於醫療植入物應用。 （閱讀我們的指南，了解 14） 鈑金精加工方法 （用於定制零件）

 

客製化金屬加工工藝： 設計和原型製作

原型製作的設計規則著重於製造能力。當彎曲角度超過 180° 時，材料會承受反向彎曲應力；因此，設計人員必須控制在這個範圍內。透過 CAD 展開模擬平面圖時，使用鋼材來計算鋼材的彎曲損耗，損耗值介於 0.4 到 0.5 噸之間。

在混合原型製作過程中，Proleantech 的工程師利用 3D 列印模具進行初始彎曲，從而測試回彈性能。有限元素分析 (FEA) 驗證了這一結果，網格尺寸為 1 毫米或更小。在軟模具開發的每個迭代中，原型公差均保持在 ±0.05 毫米以內。

 

數控加工（鈑金加工）

數控激光切割

CNC雷射切割使用G代碼控制雷射光束路徑，同時透過功率調製來調整切割參數以適應不同的材料厚度。它的運行速度為 50–200 毫米/分鐘 - 2–6 kW 光纖雷射器 以及自動對焦控制，保持 ±0.1毫米 焦距精度高。這可以產生精確的輪廓。 0.1毫米切縫寬度超過 築巢效率90%且失真極小。它被廣泛用於 鈑金切割 在需要精確度和複雜設定檔的情況下， 金屬板材剪切 對於簡單的直線切割，通常是首選。

CNC彎曲

數控折彎機採用伺服電動壓力機執行預先設定的角度序列。該系統保持… ±0.01毫米 後擋料定位精度和支撐 8軸操作 在工具更換方面 1 分鐘它可以生產深度達 10 mm 同時保持 ±0.25° 角度精度。這些特性使其適用於 快速週轉製造 複雜的鈑金零件。

CNC沖孔

數控沖壓採用轉塔刀具，一次裝夾即可完成多個特徵加工。該系統運行速度為 每分鐘 800 次點擊 - 20-40 種工具生產百葉窗、沉頭孔和各種材質的零件，最大可達 6 mm 濃稠 360°自動刀具分度它還支援小批量生產，可實現不同的孔型，同時減少二次加工。

 

鈑金加工材料

Different 金屬板材的類型 根據所需的強度、耐腐蝕性和成型性能進行選擇。

低碳鋼（1018）的屈服強度為 250 MPa，具有良好的延展性，延伸率為 25%，但由於其在建築框架中的成本效益，需要防銹保護塗層。 304和316不銹鋼因其耐腐蝕性而被廣泛應用。 16–18％鉻 該成分可防止生鏽，而316也含有 2-3%鉬 為了在氯化物環境中獲得更好的性能。它們的抗拉強度範圍為 515-620兆帕鋁5052的密度為 2.7克/厘米3 1噸最小彎曲半徑以及疲勞強度 160兆帕因此，它是成型作業的理想選擇，包括 金屬板壓花。

鍍鋅鋼上的保護性鋅塗層厚度為 20-100 克/平方米，可提供 500-1000 小時的耐鹽霧性能，但在焊接作業期間需要進行煙霧抽排。 銅 C110 的材料特性包括 400 W/mK 的熱導率和抗菌性能；然而，它在 200°C 時會軟化，這限制了熱影響區的操作。

黃銅 260 在 100% 加工條件下表現出優異的可加工性，同時具有防水性，其 8.5 g/cm³ 的密度使其適用於組裝應用。

材料	密度g /cm³	拉伸強度（MPa）	屈服強度（MPa）	伸長率（％）	常用厚度（mm）	關鍵應用
低碳鋼	7.85	400-550	250	20-25	0.5-6	外殼、支架
不銹鋼304	8.00	515-620	205	40-60	0.4-3	醫療器材、排氣系統
鋁5052	2.70	228-310	193	12-25	0.6-6.3	航空航天面板
鍍鋅鋼	7.85	350-500	200	20	0.5-4	暖通空調管道
銅C110	8.96	220-280	70	45	0.3-3	換熱器
黃銅260	8.53	300-400	100-150	65	0.5-2	電連接器

常見鈑金零件及應用

空氣彎曲操作

汽車產業

車身面板和底盤框架由沖壓鋼製成，可在保持厚度在 0.7 至 1.2 毫米之間時吸收碰撞能量。 排氣系統中的 304 不銹鋼消音器能夠承受高達 800°C 的溫度。 引擎零件採用 6061 鋁合金支架和安裝件，與鑄鐵零件相比，重量減輕了 40%。

航空航天業

機身蒙皮由 2024 鋁板構成，透過鉚接來確保結構完整性，同時保持 450 MPa 的抗拉強度。 機翼肋條由鈦合金 5 級成型梁構成，其密度為 1.8 克/立方厘米，實現了最大的強度重量比。 採用 Inconel 625 材料製成的渦輪機殼體可在高達 1000°C 的溫度下運作。

醫療行業

手術器械採用 316L 不鏽鋼製成，這種材料經過電拋光處理，可達到 Ra 0.2 µm 的表面光潔度。 影像設備和生物相容性醫療器材採用符合 ISO 10993 生物相容性標準的陽極氧化鋁外殼。 體溫使鎳鈦諾薄片能夠作為植入式支架材料發揮作用。

 

鈑金加工成本

因素/方法	鈑金加工（以零件計，1000 件）	數控加工（單件，1000 件）	主要差異
材料費用	0.50美元至2.00美元（鋼/鋁）	1.00美元至5.00美元（塊狀股票）	片材可最大限度地減少浪費（5-10% 對比 50-70%）
設定/工具	500-2000美元（模具可重複使用）	200-1000美元（銑刀，一次性費用）	金屬板材的初始成本較高，但對於500件以上的批量來說經濟實惠。
人工/機器時間	每分鐘 0.20 至 0.50 美元（雷射/打孔）	每分鐘 0.50 美元至 1.50 美元（研磨）	對於薄片零件，數控加工速度較慢。
每部分總計（簡單括號）	$ 3- $ 8	$ 5- $ 15	大規模生產成本降低 30-50%。
公差影響	標準精度為±0.1毫米（精度越高，成本增加10%）	±0.01 毫米標準	精密CNC切割會增加成本

 

如何提高鈑金加工的成本效益

設計優化

使用 0.8 毫米至 1.6 毫米之間的標準厚度，避免因使用客製化庫存材料而產生額外成本。設計應包含多種功能，以減少零件數量，從而縮短 20% 至 30% 的生產時間。應採用可製造性設計 (DFM) 方法，在確保每個零件折彎次數不超過八次的前提下，實現 85% 以上的材料利用率，以進一步縮短生產時間。

材料和採購策略

大量採購卷材可享 10% 至 15% 的價格折扣，並選擇預塗層材料，無需額外的表面處理工序。有限元素分析有助於確定合適的材料強度等級，從而在耐腐蝕性要求允許的情況下，可以使用 304 不銹鋼代替 316 不銹鋼，進而降低 15% 至 25% 的成本。

製程和設備效率

多功能數控系統的應用使操作人員能夠同時進行切割和折彎操作，從而減少40%的零件搬運次數。該系統應進行預測性維護，以實現低於5%的停機時間，並遵循從內部特徵開始的加工順序，以減少設定需求。小批量生產中使用軟模具和3D列印夾具可降低50%的初始成本。

品質和減少浪費

模擬驗證流程有助於將返工率降低至 2% 以下，同時實現 90% 的廢料回收率。 Proleantech 擁有訓練有素的員工，並採用精益流程優化技術，從而降低了倉儲成本。

公司應在不同的項目中使用相同的組件，以將模具費用分攤到更大的生產批次中。 重複性操作的自動化系統應用可將生產速度提高 25-35%。 該系統應追蹤兩個關鍵績效指標，包括廢棄物產生率低於 5% 和運作可用性高於 95%。

 

金屬加工中的重要技能

鈑金加工專家需要將技術知識與實務技能結合才能達到熟練程度。透過閱讀藍圖，使用者可以理解幾何尺寸和公差 (GD&T) 符號，從而將特徵對齊精度控制在 ±0.05 毫米的位置公差範圍內。由於鋁的熔點較低（660°C），焊工必須將氬弧焊電流控制在 150 安培以下，以防止氣孔的產生。

焊接技術包括選擇合適的MIG焊絲（例如鋼材用ER70S-6焊絲）以及透過45度坡口進行適當的接頭準備，以確保完全熔透。 CAD建模軟體SolidWorks和AutoCAD使用戶能夠添加K係數，從而產生精確的展開圖。三坐標測量系統（CMM）使用戶能夠以0.01毫米的精度驗證尺寸。 2000 CFM的煙塵抽排系統作為安全措施，用於保護工人免受六價鉻的危害。

解決問題的能力和協作能力是回彈補償的關鍵軟技能，尤其是在壓印技術和組裝順序管理方面。運用G代碼嵌套程式設計等數控程式設計技能，可使生產速度提高20%至30%。

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結語

鈑金加工利用先進的數控技術和氣動彎管機，為各行各業生產精密耐用的零件。鈑金加工還包括鉚接和焊接等連接和緊固技術。 

 

常見問題

什麼是鈑金加工？

鈑金加工是一種加工技術，包括切割、彎曲、成型和焊接薄金屬板，製成成品零件、組件和外殼。