钣金制造提供了一种廉价且高效的电子外壳生产方法。
通常情况下，这些金属外壳的材料成本与 CNC加工 类型。
本指南探讨了您需要了解的有关钣金外壳制造工艺的所有信息。
继续阅读。
钣金外壳制造工具和设备
钣金外壳
钣金外壳制造过程中涉及许多工具和设备。一些常用的机器和工具包括：
- CAD 设计软件
- 激光切割机
- 数控冲床
- 激光/冲压组合机械
- 机器人焊工
- 折叠机械，例如自动机器人折叠机、自动面板折弯机和手动折弯机。
- 数控机床
- 精密车削零件机械
- 坐标测量机 (CMM)
- 粉末涂料厂
钣金外壳的制造工艺
步骤 1：钣金外壳的概念和设计
这构成了金属板外壳制造过程的一个完整阶段。
它可以决定影响制造过程的成本效率和最佳生产方法。
该阶段涉及根据您的设计确定金属板外壳的规格。
将绘制粗略的草图来了解制造过程的程度。
确定所有细节后，工程团队将制作最终的钣金外壳图纸。
在这里，我们进行了彻底的计算来确定外壳各个部分的应力水平。
该评估和计算将决定金属板外壳的后续工艺。
第 2 步：切割
任何 钣金制造工艺 正在切割。在此过程中，您应确保所有图纸尺寸均准确切割成所需尺寸。
这是最重要的步骤之一，因为如果测量不准确，整个金属外壳就无法正确制造。
切割金属板的过程需要使用多种从简单到先进的切割工具。
例如，剪切是切割电子外壳金属板的常用技术。
尽管如此，最先进的激光机仍可用于切割特殊硬质材料、特殊合金和贵金属。
1. 用剪切机切割
这里，剪切力由两个工具施加，一个在金属板上方，另一个在金属板下方。无论是顶部和底部刀片还是冲头和模具，工具上方都会对位于下方工具上的金属板施加快速向下的力。
通常，您会在顶部和底部工具的边缘之间留出小间隙。
这有助于外壳材料的分离。间隙尺寸通常为金属板厚度的 2% 到 10%。
切割金属板的工艺有多种，这些工艺利用剪切力以各种方式将材料从金属板块中分离出来。
通过同时应用多种操作，您可以制造具有任何 2D 几何形状的轮廓和切口的金属板外壳。
金属板制造过程中常用的剪切切割技术包括：
2. 剪切
术语 剪切 本身表示一种独特的切割程序，通过线性切割来分割金属板以用于电子外壳制造。
通常，您使用剪切来切割与保持方形的现有轮廓对齐的金属板。
尽管如此，您也可以进行角度切割。
就此而言，剪切主要用于将金属板切割成更小的尺寸，以准备进行其他金属外壳制造工艺。
剪切操作使用剪切机进行，通常称为动力剪切机或方形剪切机。
您可以手动操作该设备，也可以通过气动、液压或电动操作。
普通剪切机的组成包括：
- 具有用于支撑金属板的支撑臂的桌子
- 用于固定纸张的导轨或止动件
- 顶部和底部直边刀片
- 测量工具可精确定位金属板
将金属片放在顶部和底部刀片之间。然后，用力将刀片压在金属片上，将其切割成所需尺寸。
在大多数剪切机中，底部刀片保持静止，而顶部刀片被向下压。
3. 消隐
消隐 指的是通过施加足够的剪切力将一块金属片从较大的原料中取出的切割过程。
被拆除的部分称为毛坯，它并不是废料，而是所需的金属板外壳部件。
金属板冲裁
您可以将消隐应用于几乎任何 2D 形状的切割电子外壳部件。
然而，这种方法用于切割具有简单几何形状的部件，这些部件将在后续的金属板外壳制造过程中经过额外的成型。
冲裁操作需要冲裁压力机、冲裁模具和冲裁冲头。将金属板放置在冲裁压力机内的模具上方。
模具没有空腔，而是有一个具有所需金属外壳部件形状的切口。
除非要形成标准形状，否则必须定制模具。
金属板上方是落料冲头，它是具有所需外壳部件形状的工具。
冲头和模具通常都采用工具碳化物或钢制成。
液压机以高速将冲头向下推入金属板。
模具和冲头之间存在一个小的间隙，通常为板料厚度的 10% 到 20%。
当落料凸模重击材料时，间隙内的板料迅速弯曲然后分离。
从金属板上剪切下来的毛坯自由落入模具的型腔中。
此外，该过程非常快，某些落料压力机每分钟可以执行超过 1000 次冲程。
4. 精冲
精冲是指一种特殊的冲裁，通过施加三种不同的力将毛坯从金属板上剪切下来。
该技术生产的金属外壳部件边缘更光滑，毛刺最少，平整度更好，公差严格为±0.0003。
就此而言，您可以空白不需要任何额外处理的高质量电子外壳部件。
然而，额外的工具和设备确实会增加初始成本，使得精冲成为大批量金属板外壳制造的首选。
精冲所用的大部分设备和工具与传统冲裁相同。
即便如此，如前所述，精冲涉及三种力的施加。
第一种是向下夹紧力，作用于金属板的上表面。夹紧机构将导板牢牢地夹在金属板上，并通过冲击环将其固定到位。
冲击环有时被称为刺环，它围绕着消隐位置的周边。
精冲工艺在金属板下方通过“缓冲垫”施加第二个力，直接作用于冲头。
缓冲垫的作用是在整个冲裁操作过程中提供反作用力，随后释放毛坯。
这两种力可最大程度地减少金属板的弯曲并提高毛坯的平整度。
第三个力是由落料凸模施加于金属板料并在凹模开口处切割毛坯而产生的。
在金属板外壳制造过程中应用精冲时，模具和冲头之间的间隙较小。
间隙约为0.001英寸，并且冲裁过程以较低的速度进行。
因此，不是金属板断裂释放毛坯，而是产生的毛坯流动并从金属板上挤出。这会产生更光滑的边缘。
5. 冲孔
冲压是指切割金属板的过程，通过施加足够的剪切力来去除一块材料。
冲孔与落料相同，只是切割件是废料。
废弃的材料（称为废料）会在金属板上留下所需的内部特征轮廓，例如槽或孔。
您可以使用冲孔来创建不同形状和大小的切口和孔。
通常，打孔具有简单的几何形状（矩形、正方形、圆形等）或它们的混合。
这些冲压钣金外壳零件的边缘由于剪切会产生一些毛刺，但质量相当好。
通常，您需要执行额外的完成操作才能获得更光滑的边缘。
在钣金外壳制造过程中应用冲压需要冲床、模具和冲头。
将金属板放置在冲床的冲头和模具的中间。
模具位于金属板下方，具有一个切口，其形状与所需的外壳部件相同。
在板材上方，压力机抓住同样成型为所需部件的冲头。
冲床以高速将冲头向下推向金属板并推向下方的模具。
凹模与冲头边缘之间存在间隙，导致金属板料快速弯曲和断裂。
从金属板上冲压出的块料通过锥形模具开口自由落下。您可以使用手动冲床执行此金属板外壳制造过程，尽管如今 CNC 冲床很常见。
钣金外壳冲孔
典型的冲孔工艺需要使用圆柱形冲头刺穿金属板，形成一个孔。
尽管如此，您可以采用多种流程来创建不同的功能。
以下是您可以在钣金外壳制造过程中使用的其他冲压技术：
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6. 无剪切切割
在这里，切割过程使用其他机制，例如磨蚀或热能。
这种切割形式应用于工业钣金外壳制造工艺，要求精度高且加工时间短。
在制造金属板外壳过程中采用的一些流行的无剪切切割技术包括：
7.激光切割
激光切割 采用高功率激光束切割金属板。
一串透镜和镜子将高能光束引导并集中到要切割的板材表面上。
当光束照射到表面时，其能量会融化并蒸发下面的金属板。
使用气流吹走切口处残留的蒸汽或熔融金属。
您精确控制与金属板相对应的激光束位置，以使激光采取所需的切割路径。
该切割技术是在激光切割机上进行的。
功率约为 1000-2000 瓦的二氧化碳激光器是金属板切割中最常见的激光器类型。
尽管如此，Nd-YAG 和 Nd 有时会用于高功率的金属板外壳制造工艺。
8.等离子切割
等离子切割 利用集中的电离气体（等离子）流切割金属板材料。
等离子流以极高的速度和温度流动，喷嘴将其导向切割点。
当等离子撞击到金属板下方的表面时，金属板会熔化。然后，来自喷嘴的离子化气流会将熔化的金属从切口处吹走。
需要精确控制等离子流相对于金属板的位置。这样才能使其遵循所需的切割路径。
等离子切割是使用等离子炬进行的，该炬可以是手持的，或者更流行的是，由计算机控制。
数控等离子切割机使您能够在金属板外壳制造过程中进行复杂而精确的切割。
与激光切割不同，该技术不需要任何物理工具。
因此，等离子切割降低了初始成本并有利于节省小批量金属板外壳制造的成本。
此外，等离子切割能力与激光切割略有不同。
虽然这两种方法都可以从金属板上切割出几乎任何 2D 形状，但等离子切割无法达到类似的精度和光洁度水平。
您可能会遇到粗糙的边缘，特别是在使用较厚的金属板制造外壳时。
而且材料表面会形成一层氧化层，可以通过二次加工消除。
然而，与激光切割相比，等离子切割能够切割更厚的金属板。
这使得它除了金属板之外还可用于外壳制造。
9.水射流切割
水射流切割 使用高速水流切割金属板。
通常情况下，水由磨损材料所必需的磨料颗粒组成，并以较快的速度（约 2000 英尺/秒）流动。
因此，水射流会在金属板的切割点处产生极高的压力（约 60,000 psi），从而快速侵蚀材料。
通常情况下，水射流的位置由计算机控制，使其沿着所需的切割路径移动。
您可以使用水射流切割从金属板上切割几乎任何二维形状。
切割宽度通常在 0.002 到 0.06 英寸之间，并且可以产生质量良好的边缘。
此外，由于水射流切割不会形成毛刺，因此无需进行二次精加工。
此外，水射流切割金属板时热变形不是问题。
这是因为它不像等离子切割和激光切割那样施加热量来熔化材料。
步骤 3：弯曲金属板
弯曲是指对金属板施加力，使其以特定角度弯曲并形成所需的外壳形状。
折弯金属板 操作会导致沿单轴的变形。
但是，您可以执行一系列不同的程序来形成复杂的外壳部件。
金属板外壳折弯可以具有几个不同的参数，如下图所示。
钣金外壳折弯
弯曲操作会导致金属板内部产生压缩和拉伸。此外，材料的外部部分将受到拉伸并延伸到相当大的长度。
此外，弯曲动作会导致金属板产生拉伸和压缩，而内部部分则会受到压缩和收缩。
中性轴表示金属板内的边界线，该边界线不存在压缩力或拉伸力。
由于这个事实，该轴的长度保持不变。
您可以通过 2 个参数将内表面和外表面的长度调整与初始平面长度关联起来。
这两个变量是弯曲扣除和弯曲余量，如下图所示。
弯曲中性轴
K 系数表示金属板中的中性轴。您可以将其计算为中性轴与材料厚度的比率。
K 系数取决于许多参数，例如材料、弯曲角度、弯曲操作等。通常，它大于 0.25，但不能超过 0.50。
在金属板弯曲过程中，材料内残留的应力将使其在弯曲过程之后适度回弹。
由于这种弹性恢复，您应该将金属板过度弯曲一定量以达到所需的弯曲角度和半径。
与最初形成的形状相比，最终的弯曲半径会更大，此外最终的弯曲角度也会更小。
回弹系数，K年代 是终止弯曲角度与起始弯曲角度的比率。
回弹程度取决于各种变量，包括材料、弯曲工艺以及起始弯曲半径和角度。
金属板料弯曲回弹
通常，金属板外壳制造过程中的弯曲操作是在称为折弯机的机器上完成的。
设备操作可手动或自动。
折弯机由底部工具（称为模具）和顶部工具（称为冲头）组成。在折弯过程中，您将金属板放置在这两个工具之间。
你小心地将金属板放在模具上方，并用后挡料将其夹紧到位。然后冲头下降并迫使材料弯曲。
使用自动折弯机，液压冲压动力将冲头压入金属板。
冲头将金属板推入模具的深度决定了所达到的弯曲角度。
冲模和冲头通常使用标准工具。但是，您可以使用定制工具进行专门的弯曲工艺，但会产生额外费用。
折弯机
不过，在钣金制造过程中，还有其他几种技术可用于弯曲。
V 形弯曲
在这种弯曲金属板的方法中，模具和冲头呈“V”形。
冲头将金属板推入 V 型模具内的“V”形通道中，使其弯曲。
如果冲头没有将材料推至模腔底部，而下方留有空气或空间，则称为“空气弯曲”。
因此，V 形槽应具有比您在金属板上形成的角度更尖锐的角度。
当冲头将板料推至模腔底部时，称为“压底”。
使用此技术，您可以更好地控制角度，因为回弹减少。不过，您需要更重的按压。
在这两种方法中，模具开口或“V”形槽的宽度通常是金属板厚度的 6-18 倍。
这个数字被称为模具比，相当于模具开口除以板材厚度。
金属板 V 形弯曲
擦拭弯曲
有时被称为边缘弯曲，擦拭弯曲是金属板外壳制造过程中使用的另一种常见弯曲方法。
这种弯曲技术要求您使用压垫将板材压在擦拭模具上。
然后，冲头会推压超出垫板和模具的金属板的边缘。
金属板将沿着擦拭模具的边缘半径弯曲。
擦拭弯曲
步骤5：连接技术形成金属板外壳
如何为您的外壳选择正确的金属连接方法？
在这里，我们将帮助您决定在金属板外壳制造过程中采用的合适的连接技术：
焊接电器外壳
有几个 焊接电器外壳 您可以在钣金外壳组装过程中采用的选项。
您采用的方法取决于金属类型、材料厚度和焊接设备。
一些常见的焊接操作包括：
MIG 焊接
这是指一种电弧焊接操作，通过焊枪将无端丝状电极送入焊接池。为了防止熔池受到污染，您还需通过焊枪送入保护气。
TIG 焊接
这种焊接方法采用易熔钨基电极和电弧进行焊接。该焊接技术适用于厚度高达 8 至 10 毫米的金属板。
激光焊接
激光焊接利用高功率固体激光谐振器熔化金属板。该焊接方法可让您产生一致、高质量的焊接。
机械连接
机械连接或紧固与胶粘或焊接工艺有很大不同。这种连接程序需要各种机械硬件来将多个外壳组件紧固在一起。
金属板外壳制造操作中采用的这种连接技术中使用的常见机械硬件包括：
- 螺钉
- 螺栓
- 坚果，以及
- 铆钉
机械连接也称为螺纹紧固，与粘合剂相比，机械连接可形成更坚固的接头，尽管它们不如焊接接头那么坚韧。
机械连接可以是临时的，也可以是永久的。螺母、螺钉和螺栓等紧固件属于临时连接技术，而铆接则属于永久连接方法。
与焊接工艺不同，您可以根据需要更换或调整机械连接中使用的硬件或紧固件。
此外，与焊接技术不同，该过程中不需要加热，从而消除了金属板变形和变色的风险。
粘合剂粘接
在复杂的金属板外壳制造工艺中，大多数制造商采用机械连接和焊接方法来对结构部件进行连接。
在紧固件和焊接不应被看到的情况下，使用粘合剂来添加细节以达到美观的效果。
与机械连接类似，粘合剂连接非常适合此类连接，因为与焊接技术不同，它不会使金属褪色或变形。
此外，隐藏粘合剂粘合也十分容易。
这是因为粘合剂基本上隐藏在两种基材之间，并且比机械紧固件和焊接更具有美感。
然而，尽管粘合剂粘合能够提供很好的美观效果，但也存在一些缺点。
在金属板外壳制造过程中使用粘合剂的主要缺点是接头强度。
在讨论的三种金属板连接技术中，粘合剂连接是耐用性最差的。
此外，正确测试特定外壳上的粘合剂以防止其失效也至关重要。
此外，某些粘合剂需要具有特殊结构的设备才能正确使用。
例如，您必须使用不锈钢设备涂抹丙烯酸粘合剂。此外，虽然焊接等连接方法可以即时完成，但粘合剂需要固化时间。
总之，在钣金外壳制造过程中，您可以应用多种连接技术。大多数复杂的金属外壳设计都需要这三种技术。
步骤6：研磨
研磨是指颗粒撞击金属板的操作。大多数精密金属板制造工艺都至少采用一定程度的自动化。
打磨焊接的金属板部件是一项繁重的手工过程。
您需要以正确的角度施加足够的压力，以使砂轮颗粒在最短的时间内消除最多的金属。
同时，重要的是确保不会过早磨损磨盘或损坏研磨工具。
为了确保零件顺利流动，必须有效管理多个参数。
钣金打磨
步骤 7：打磨
打磨整个金属板外壳后，下一步是打磨，以确保在最终精加工之前表面干净且抛光。
该过程同样需要花费一些时间，并且对于金属板外壳制造过程至关重要。
步骤 8：最终完成
与材料类似，表面处理为不同用途的金属板外壳提供了不同的解决方案。
并非所有的表面处理都适合在不同条件下保护金属板。
因此，在选择用于金属板外壳制造工艺的正确表面处理时，必须考虑以下因素：
- 外壳将位于何处；室内还是室外。
- 表面处理所承受的温度
- 涂层可能接触的化学物质种类
- 对紫外线辐射的担忧
有几种表面处理方法可以增强材料的耐腐蚀性。让我们来看看在钣金外壳制造过程中应用的常见表面处理操作：
粉末涂料
粉末涂料涉及一种干燥的热塑粉末，您可以将其静电涂抹并在烤箱中粘合到金属外壳表面。
它被广泛认为是表面处理操作的行业标准，并且具有多种颜色、纹理和光泽度。
粉末涂料的优点之一是它能够提供廉价、优质、极其耐用的表面。
此外，它具有多种纹理，例如，粗糙的表面非常适合隐藏指纹，使其成为电子外壳的最佳选择。
粉末涂层将在金属外壳上增加一层额外的涂层。
请注意，图纸尺寸表示的是底层金属材料，而不是粉末涂层。
因此，建议您在切口尺寸的每一侧额外分配 0.003 英寸到 0.005 英寸。
如果不是，切口可能不够大，并且外壳组件将无法容纳。
要指定所需的粉末涂层，只需选择具有适合您需求的纹理和颜色的粉末涂层即可。
在金属板外壳制造设计中，附上关于首选粉末涂层的说明。
数码印刷和丝网印刷
这是在金属板外壳制造过程中应用的表面处理操作，可使设计具有出色的外观和感觉。
这些技术使您能够明显地标记金属外壳，以识别端口、开关、连接器等。
数字印刷也是图形（如艺术品或公司徽标）的完美选择。它已成为大多数设计师的默认选择。
然而，每种方法都有自己的优势。这使得每种方法都适合您独特的应用。
化学转化膜
这种金属外壳的表面处理也称为铬酸盐涂层或化学膜。在金属板表面涂上铬酸盐可形成耐腐蚀且持久的表面，并具有稳定的电导率。
阳极氧化
阳极氧化是指用于有色金属表面处理的电化学工艺。它通常用于铝表面，使其更坚硬、更耐腐蚀。
阳极氧化表面实际上成为金属的一部分。因此，它不会剥落、碎裂或剥落，并且在普通应用中永远不会磨损。
阳极氧化金属板外壳
镀锡
这是一种简单的浸入工艺，可将纯锡涂在金属板上。表面处理操作通常用于增强可焊性、导电性和耐腐蚀性。
裸露金属饰面
通常，BAE 金属饰面有 3 种基本形式：
没有完成
在这里，您可以去除电气外壳的毛刺，无需额外的精加工，并且可能会留下小的旋涡痕迹或划痕。这是一种节省成本的技术，但仅适用于室内使用的金属外壳。
粒面饰面
在这种表面处理中，您可以去除金属外壳表面的毛刺，然后通过拉丝赋予其独特的线性纹理方向。
滚磨饰面
在金属板外壳制造过程中使用翻滚表面处理可以使表面更加光滑，并通过在磨料介质内部翻滚提供无方向性的光洁度。
任何金属外壳的最佳材料和表面处理相互补充，有助于确保精密设备更安全、使用寿命更长。这是一种节省成本、提高性能的解决方案。
步骤9：钣金外壳质量检查
完全组装的电气外壳
完成钣金外壳制造过程后，产品需要根据其操作要求进行验证测试。
以下是金属外壳在离开制造车间之前要经过的质量检验测试：
盐雾测试
盐雾试验是一种加速测试机壳表面涂层耐大气腐蚀能力的机制。它也被称为盐雾测试。
划痕测试
划痕测试可确定金属外壳材料和涂层的耐磨性和抗磨损性。这是一种简单、快速的表征涂层的技术。
然而，有几个变量会影响结果，包括基材的机械性能、涂层厚度和界面结合强度。压头尖端半径、划痕速度和负载等测试条件也会影响结果。
跌落测试
此测试旨在检查金属外壳的结构完整性。跌落测试通常需要将物体从特定高度跌落到外壳表面。
高温拉伸试验
高温拉伸测试有助于检查金属材料在高温和拉伸混合条件下的行为。
低温试验
低温测试评估低温对金属外壳材料在使用过程中的性能、完整性和安全性的影响。该测试非常适合检查在使用寿命期间将受到低温条件影响的金属外壳。
防护等级测试
侵入保护测试通常称为 IP 测试，用于评估金属外壳防御“侵入”的能力。
即防止灰尘、水和异物的侵入。
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