富士康钣金制造技术手册Word格式文档下载.docx
《富士康钣金制造技术手册Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《富士康钣金制造技术手册Word格式文档下载.docx（100页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
4.3抽孔铆合
4.4拉钉铆合
5第五章﹕表面处理
5.1拉丝
5.2喷丸和喷砂
5.3金属镀覆和化学处理
5.3.1镀覆方法
5.3.2镀前处理和镀后处理
5.3.3金属镀覆和化学处理表示方法﹕
5.3.4电镀与化学镀工艺
5.3.5金属的化学处理
5.3.6铝的表面处理
5.3.7钣金制造中的金属镀覆和化学处理
5.4涂装（烤漆）
5.5丝印和移印
5.6抛光
5.7研磨处理
如何做一名优秀的钣金制造工程师
科技的发展日新月异﹐伴随着新产品的不断推出﹐作为构造各类产品基础架构的钣金件也得到了广泛的应用。
并且由於人们对产品的外观要求越来越高﹐钣金件的结构工艺性也在不断的提升。
作为一名从事钣金件加工制造的工艺人员﹐应该如何适应行业的发展﹐使自己更具有竞争力﹐值得大家深思。
一个优秀的,称职的钣金制造工程师至少应具备以下几种能力:
1.了解产品,零件功能和装配流程,掌握零件的关键及重要尺寸.
首先应了解零件用在什麽产品上,出给什麽客户,此客户对产品品质的严厉程度（如有些客户偏重於功能,对产品外形要求不是太苛刻,而有些客户除了对产品功能有严格要求外,对产品外观要求也很严格）,每年订单量大概是多少,首批订单于何时交货,等.了解这些对于选用什么样的工艺很有必要.
其次应该了解零件在产品上起什麽作用,后面还有哪些制程（如电镀,热处理等）,对尺寸及功能是否会有不良影响（如电镀常使轴尺寸变大,孔尺寸变小,热处理常使零件变形等）.
第三,应该了解产品的装配流程,零件之间的相互配合关系,掌握零件的关键及重要尺寸,这些尺寸常常会影响到产品的功能（如插拔力,抓扳力,寿命等）及与其它相关零件的配合（如与塑胶的配合等,公母产品的配合）,还要掌握这些关键及重要尺寸在装配流程中是否会产生变异,这些尺寸应该在制作中得到绝对的保证.因而在设计中必须有一些措施来保证这些尺寸符合图面
2.应具备机械制图及识图能力.
机械制图及识图能力,这是对于一个工程师最起码的基本要求,假如一个对三视图,第三角画法,尺寸公差与配合,形状与位置公差都搞不懂,工程图面都看不透的人,如何来搞设计因而,机械制图及识图是个基础.另外应该了解一些不同国家及不同地区的不同画法及不同标准,并能运用自如.
3.应具备使用工程电脑及相关工程软件的能力.
社会在进步,,现在很多工厂企业,都已丢掉了画板及铅笔,采用CAD/CAM系统.CAD系统不仅工作效率高,劳动强度低,而且图面清晰,不易出错.正在被越来越多的企业采用和推广.如果不会使用工程电脑和相关工程软件,正如一个在现代化农场里使用锄头的农民一样岂不成了不求上进,不学无术,终将会被社会淘汰的老古董因此一位合格称职的工程师除了会使用电脑和相关工程软件外,还应具有一定的外文能力,否则这个信息时代且不成了新一代的文盲,无法接受新信息的现代文盲
4.具备工艺分析能力.
由于零件是产品设计工程师设计出来的,加工并非他们的专长,他们设计时往偏重于零件功能,对于零件的加工工艺性考虑得往往就少了些,也就是说,有些零件的工艺性可能会较差.如冲圆孔的孔径和材料比值不能太小,否则会影响冲子强度;
要有适当的圆角,以免应力集中;
圆孔离折弯线不能太近,以免折弯时圆孔被拉长;
折弯高度不能太小,以免会弯不起来;
冲切的毛刺避免在外侧,以免引起侧龟裂;
抽引高度不能超出材料的抽引极限,以免无法抽引;
抽引圆角不能太小,避免无法达到或制程能力极低等.作为一名制造工程师,当你拿到零件图时,你首先头脑里一定要有个概念,这个零件最难保证的尺寸或功能在哪里,其加工工艺性如何是不是能较理想地用目前通用的模式生产出来制程稳定吗如果不好,在不影响功能的前提下,如何修改才较合理只有对加工工艺性十分了解,才能提出合理,理想的改善方案,并与相关产品设计工程师协调解决有关问题.
5.具备专业加工知识。
良好工艺的建立﹐需要对各种加工设备有详细的认知。
6.具备方案论证能力
方案论证能力,这对于钣金制造工程师来讲,最能反应一个设计工程师的功底,能力,实践作战经验,细心度以及其改善问题的全面性及其深度.作为一名钣金制造工程师,当它开始排工艺时,他应该考虑到这个零件是怎样一步一步地被成型出来其成型步骤如何定位孔置在哪里形状如何如何排配关键及重要尺寸如何来保证需要有哪些工站操作是否方便
“条条道路通罗马”但最简单快捷的道路也许只有一条,你只有根据你的条件,如财力,时间,目的以及各种主客观因素进行权衡比较,扬长避短,方案论证,你也许永远也找不到一条通往罗马的最佳路径,但至少可以找到一条适合于你的合适路径.同理作为一名冷冲模工程师,你只有根据现有条件,如各种机台吨数,参数,零件每月产量,交期,成本,现有加工能力等等主客观条件,进行方案论证,才能达到最佳组合,提供优秀的产品以满足客户
假如由于设计人员能力不足,经验不足,考虑不周,排样不科学所引发出来的异常,其给生产单位带来的后果往往是致命的
7.处理异常的能力。
异常处理可以反映一个人的综合技能素质和协调沟通能力。
并且通过处理异常﹐吸取经验﹐使自身的能力进一步提升。
第一章﹕下料
第一节﹕LASER
一﹕LASER机床加工原理
●Laser切割的原理:
Laser是由LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadition的字首缩写而成.原意为光线受激发放大,一般译为镭射（也称激光）.激光切割是由电子放电作为供给能源,通过He、N2、CO2等混合气体为激发媒介,利用反射镜组聚焦产生激光光束,从而对材料进行切割.
激光切割的过程:
在NC程序的激发和驱动下,激光发生器内产生出特定模式和类型的激光,经过光路系统传送到切割头,并聚焦于工件表面,将金属熔化;
同时,喷嘴从与光束平行的方向喷出辅助气体将熔渣吹走;
在由程式控制的伺服电机驱动下,切割头按照预定路线运动,从而切割出各种形状的工件.
●机床结构:
1）床身全部光路安置在机床的床身上,床身上装有横梁,切割头支架和切割头工具.通过特殊的设计,消除在加工期间由於轴的加速带来的振动.机床底部分成几个排气腔室.当切割头位於某个排气室上部时,阀门打开,废气被排出.通过支架隔架,小工件和料渣落在废物箱内.
2）工作台在平面切割时,带有嵌入式支架的工作台用於支撑材料.
3）传感器良好的切割质量与喷嘴和工件的间距有关.有接触式机械传感器和电容感应式传感器两种.前者用於加工不导电材料,后者用於导电材料.
4）切割头它是光路的最后器件.其内置的透镜将激光光束聚焦.标准切割头焦距有5英寸和英寸（主要用于割厚板）两种.
5）CNC控制器转换切割方案（工件组合排料的式样）和轴运动的加工参数.通过横梁、支架和旋转轴的组合移动,该控制器控制光束在工件上的运动轨迹,自动调整切割速度和激光功率.
6）激光控制柜控制和检查激光器的功能,并显示系统的压力、功率、放电电流和激光器的运行模式.
7）激光器其心脏是谐振腔,激光束就在这里产生,激光气体是由二氧化碳﹑氮气﹑氦气的混合气体,通过涡轮机使气体沿谐振腔的轴向高速运动,气体在前后两个热交换器中冷却,以利于高压单元将能量传给气体
8）冷却设备冷却激光器、激光气体和光路系统.
9）吸尘器清除加工时产生大多数粉尘.
10）自动上下料系统.
●切割方法
1）激光熔融切割在激光熔融切割中,工件材料局部熔化,液态材料被气体吹走,形成切缝.切割仅在液态下进行,故称为熔融切割.切割时在与激光同轴的方向供给高纯度的不活泼气体,辅助气体仅将熔融金属吹出切缝.不与金属反应.
2）激光火焰切割与激光熔融切割不同,激光火焰切割使用活泼的氧气作为辅助气体.由於氧与已经炽热了的金属发生化学反应,释放出大量的热,结果是材料进一步被加热.
3）激光气化切割 在激光气化切割中,依靠极高的能量密度将切缝处的材料气化.这种方法切割时金属很快蒸发,可避免熔滴飞溅.
选择切割方法,需考虑它们的特点和板件的材料,有时也要考虑切割的形状.
由于气化相对熔化需要更多的热量,因此激光熔融切割的速度比激光气化切割的速度快,激光火焰切割则借助氧气与金属的反应热使速度更快;
同时,火焰切割的切缝宽,粗糙度高,热影响区大因此切缝质量相对较差,而熔融切割割缝平整,表面质量高,气化切割因没有熔滴飞溅,切割质量最好.另外,熔融切割和气化切割可获得无氧化切缝,对于有特殊要求的切割有重要意义.
一般的材料可用火焰切割完成,如果要求表面无氧化,则须选择熔融切割,气化切割一般用于对尺寸精度和表面光洁度要求很高的情况,故其速度也最低.另外,切割的形状也影响切割方法,在加工精细的工件和尖锐的角时,火焰切割可能是危险的,因为过热会使细小部位烧损.
●LASER气体
在实际的Laser切割过程中,还要有辅助气体的参与.辅助气体不但可以将熔渣及时吹走,还起到冷却工件和清洁透镜的作用.选用不同的辅助气体,更能够改变切割的速度及割缝表面质量,对特殊金属的切割具有重大意义.
1）激光气体
激光气体是由氦气,氮气,二氧化碳气体按照一定比例混合,这个比例在工厂预定好,确保最佳性能,不要随便调整,比例不当,可能会造成激光系统的失效和高压电源的损害.
二氧化碳CO2:
是激活物质,通过电荷放电,它被激发,然后电能转换成红外线
氮气N2:
氮气将电荷放电产生的能量传给二氧化碳,提高激光的输出功率
氦气He:
氦气能帮助保持气体中的电荷放电,并使二氧化碳易冷却
2）切割气体：
主要是N2或O2.N2切割的切割面比较光亮.O2切割的切割面由於材料被氧化而发黑.
注:
LASER所用气体均为高纯度（均在%以上）.
3）气体参数的控制
影响气体参数包括气体类型、气体压力和喷嘴直径.
（1）辅助气体类型辅助气体类型有氧气、空气、氮气和氩气.氧气适合於厚板切割、高速切割和极薄板切割;
空气适合於铝板、非金属及镀锌钢板的切割,在一定程度上它可以减少氧化膜且节省成本;
氮气作为切割时的保护气体可防氧化膜发生,防止燃烧（在板料较厚时容易发生）;
氩气用於钛金属切割.
（2）气体压力气体压力分高压和低压两种,根据Laser机的技术参数,高压最大为20兆帕,低压最大为5兆帕.选择压力的依据有板料厚度、切割速度、熔化金属的粘度和激光功率.当料厚较大,切速较快,金属液体的粘度较高时,可选用高一些的压力;
相反,对于薄料、慢速切割或液态粘度小的金属,则可选择适当的低压.功率较大时适当增加气体压力对冷却周围材料是有益的,它适用于有特殊要求的场合.不管选用怎样的压力,其原则都是在保证吹渣效果的前提下尽可能经济.
（3）喷嘴直径 喷嘴直径的选取与气体压力的选择原则上是一样的,但它还与切割方法有关.对于以氧气作为辅助气体的切割,由于金属的燃烧,割缝较宽,要想迅速有效地吹走熔渣,得选用大直径的喷嘴才行,对于采用脉冲切割的场合,割缝较小,不宜选用太大的喷嘴.有时喷嘴大小的选择会与压力选择相矛盾,在不能两全的情况下,通过调节喷嘴与切缝的距离也能起到一定的作用.
●切割头的使用范围:
透镜焦距
[inch]
光斑直径
[um]
焦深长度[mm]
使用范围
材料类型
料厚范围[mm]
气体类型
气体压力[bar]
130
结构钢
镀锌板
不锈钢
合金
≦8
≦5
≦10
O2
N2
N2
≦12
8~16
190
≦20
8~20
喷嘴分为HK及K两种,如HK15表示高压感应式,孔径为Φ.
下图为切割头的结构图:
图表1
●材料特性与Laser加工的关系
工件切割的结果可能是切缝干净,也可能相反,切缝底部挂渣或切缝上带有烧痕,其中很大的一部分是由材料引起的.影响切割质量的因素有:
合金成分、材料显微结构、表面质量、表面处理、反射率、热导率、熔点及沸点.
通常合金成分影响材料的强度﹑可焊性﹑搞氧化性和耐腐蚀性,所以含碳量越高越难切割;
晶粒细小切缝质量好;
如果材料表面有锈蚀,或有氧化层,熔化时因氧化层与金属的性质不同,使表面产生难熔的氧化物,也增加了熔渣,切缝会呈不规则状;
表面粗造减少了反光度,提高热效率,经喷丸处理后切割质量要好许多.导热率低则热量集中,效率高.因此晶粒细小,表面粗糙、无锈蚀、导热率低的材料容易加工.
含碳量高、表面有镀层或涂漆、反光率高的材料较难切割.含碳量高的金属多属于熔点比较高的金属,由于难以熔化,增加了切穿的时间.一方面,它使得割缝加宽,表面热影响区扩大,造成切割质量的不稳定;
另一方面,合金成分含量高,使液态金属的粘度增加,使飞溅和挂渣的比率提高,加工时对激光功率、气吹压力的调节都提出了更高的要求.镀层和涂漆加强的光的反射,使熔融因难;
同时,也增加了熔渣的产生.
下表为LASER切割不同材料时的切割时间﹕
材质
料厚
（mm）
切割速度
（mm/min）
穿孔时间
辅助气体
连续
脉冲
热浸镀锌钢板镀铝冷轧钢板电镀锌板
冷轧钢板
7000
—
6000
5000
4800
3500
1
4500
热轧板
300
8000
5500
3200
3000
2200
●常用工程材料的激光切割
1﹕金属材料的激光切割:
几乎所有的金属材料在室温对红外波能量有很高的反射率,但反射处于远红外波段μm光束的CO2激光器还是成功应用于许多金属的激光切割,金属对μm激光束的超始吸收率仅有—10%,但具有功率密度超过106w/cm2的聚焦激光照射在金属表面时却能在微秒级时间内很快使表面开始熔化,处于熔融态的大多数金属的吸收率急剧上升,一般可提高到60%--80%.
:
碳钢
现代激光切割系统可以切割碳钢板的最大厚度已可接近20mm,利用氧化熔化切割机制切割碳钢的切缝可控制在满意的宽度范围对于低碳钢:
切割热影响区可不予考,虑且切缝平整,光滑,垂直度好,磷,硫偏析区容易产生切边熔蚀.
高碳钢:
切边质量略有改善,但其热影响区也稍扩大.
不锈钢:
不锈钢激光切割过程中氧化放热反应没有碳钢那样炽烈,因此与同样厚度的普通钢比,其切割速度稍慢利用惰性气体辅助气体切割不锈钢,可获得无氧化切边,直接用来焊接,但切割速度与氧作辅助气体要损失50%左右.
合金钢:
在激光功率在可能切割的范围内,只要工艺参数控制得当,获得平直无粘渣切边并不十分困难,但对含钨的高速工具钢和热模钢,激光切割时会有熔烛粘渣现象发生.
铝及合金
铝切割属于熔化切割机制,所用辅助气体主要用以从切割区吹起熔融产物,通常获得较好的切面质量,有时熔渣也会沿着切边粘附在切缝背面,对某些铝合金来说,注意预防切缝表面晶间微裂缝的产生铝激光切割需要很高的功率密度,人击破它对μm波长光束高反射率的阻碍形成初始孔洞,一旦这种气化洞生成,它将象钢一样极大地提高对光束的吸收率
铜及合金
纯铜（紫铜）由于太高的反射率,基本上不能用CO2激光束切割黄铜（铜合金）使用较高激光功率,辅助气体用空气或氧气,可以对较薄的板材进行切割,切缝背面有时会粘附少许粘渣
钛及合金
纯钛能很好耦合聚焦激光束转化热能,辅助气体采用氧时化学反应激烈,切割速度快,但易在切割边生成氧化层,不小心还会引起过烧,为稳妥起见,采用空气作为辅助气体为好.
镍合金:
镍基合金也称超级合金,品种很多,其中大多数可实离氧化熔化切割
2﹕非金属材料的激光切割:
μm波长的CO2激光束很容易被非金属材料所吸收,导热性不好和低的蒸发温度又使吸收的光束能几乎整个传输入材料内部,并在光斑照射处瞬间汽化,形成起始孔洞,进入切割,过程的良性循环
有机材料:
2.1.1塑料（聚合物）:
激光切割对塑料加工有较大的吸引力,因为激光可以对任何形状复杂形状工件进行无接触的高速切割,激光作为一种高功率密度强热源,很快蒸发胶合剂,破坏材料的聚合链,实施切割.
低熔塑料,在正确控制工艺下,可获无毛刺,气泡的底部切边,切缝光滑平整.
高强塑料,为了破坏其强的连接链,需要较强的光束功率密度,切割时由此产生燃烧,切边形成不同程度碳化.
切割聚氯:
乙稀类材料注意防止切割过程中产生有害气体.
2.1.2橡胶:
切割时与工件无接触,橡胶激光切割无需担心工件的延伸和变形,防止切边发粘.
2.1.3木材:
激光能有效切割木材,层压板,木屑板,无锯悄.
无机材料
2.2.1石英:
热膨胀系数较低的石英材料比较适宜激光切割切边质量好,切面光滑.
2.2.2玻璃:
对大多数破璃来说,受激光热冲击后产生裂纹.
2.2.3陶瓷:
陶瓷激光切割机制是可控向断裂,聚焦光点,引起定向加热梯度和高的机械应力,使陶瓷这类几首没有塑料的材料生成小裂缝,裂缝沿着光点移动方向不断生成,最后把陶瓷切断,采用连续波CO2激光束切勿使用高功率,否则将会出现龟裂导致切割失败.
2.2.4石头:
不同类型引石材料中含有水份,湿气由于激光束瞬间快速加热引起爆炸导致开裂.
3﹕复合材料的激光切割:
新型轻质加强绗维聚合体复合材料很难用常规方法进行加工,利用激光无接触加工特点可以对固化前的层选薄片高速进行切割修剪定尺,在激光束加热下薄片边缘被融合,避免绗维屑生成.
对完全固化后的厚工件,尤其绷绗维和碳绗维合成材料,激光切割要注意防止切边可能会有碳化,分层和热损伤发生.
●Laser切割应注意的问题
前面分析了Laser切割最主要的几个技术参数,它们决定了切割工艺的主要方面.但并不是只要把握了这就一定能加工出高质量的产品,还有几个问题是特别需要引起注意的;
1）切速的选择
激光切割的速度最大可达200~300mm/s,实际加工时往往只有最大速的1/3~1/2,因为速度越高,伺服机构的动态精度就越低,直接影响切割质量.有实验表明,切割圆孔时,切速越高,孔径越小,加工的孔圆度就越差.只有在长边直线切割时才可以使用最大速切割以提高效率.
2）切割的引线和尾线
在切割操作中,为了使割缝衔接良好,防止始端和终点烧伤,常常在切割开始和结束处各引一段过渡线,分别称作引线和尾线.引线和尾线对工件本身是没有用的,因此要安排在工件范围之外,同时注意不能将引线设置在尖角等不易散热处.引线与割缝的连接尽量采用圆弧过渡,使机器运动平稳并避免转角停顿造成烧伤.
3）尖角的加工
用走圆弧加工出钝角 如有可能,避免加工没有圆弧的角.带圆弧的角有下列好处:
ａ轴运动的动态性能好.ｂ热影响区小.ｃ产生的毛刺少.对於不带圆角的边角,可以设定的最大半径是切缝宽度的一半.此时切割出来的边角是没有圆角的.
图表2
圆孔成角法加工锐角走圆弧法加工钝角
用圆孔成角法在薄板上切割尖角 当在薄板上高速切割时,建议使用圆孔成角法切割尖角,它有下列好处:
ａ切割尖角时,轴向变化均匀.ｂ切角时,切速恒定.ｃ防止了轴振动,避免毛刺生成.ｄ尖角处的热影响区小.
用延时法在厚板上切割尖角 切割厚板时,如果还使用圆孔成角法,尖角周围会过热.此时应采用参数:
“Criticalangle,dwelltime”来切割尖角.机器运动到尖角处,停顿特定的时间,然后继续转向运动.
●LASER加工特性
4）狭的直边割缝﹐最小割线宽度为,最小圆孔直径。
5）最小的邻边热影响区
6）极小的局部变形
7）工件无机械变形
8）无刀具磨损
9）切割材料无需考虑它的硬度
10）与自动化装备结合很方便,容易实现切割过程自动化
11）由于不存在对切割工件限制,激光束具有无限的仿形切割能力
12）与计算要相结合,可整张排料节省材料
二LASER加工工艺:
1.LASER加工参数﹕
1）平面加工范围﹕
LASER加工范围:
X*Y（2500*1250）,（现有钣材最大面积:
1220mm*2440mm,切割时钣材边缘必须留10mm.）
2）加工高度﹕
LASER光头在高度方向（Z方向）可抬高60~80mm﹐即其切割工件在不拆除间栅的情况下高度最多为60mm﹐工件高度超过60mm时﹐应该考虑将工件降低﹐如拆间栅﹐做连接治具等等。
3）加工厚度﹕
2512型加工料厚:
机型
SUS
SPHC
AL
CU
1800W
5mm
10mm
薄材
3000W
25mm
LASER还可以加工木板,压克力板及附有薄膜的金属材料等.
对金属切割﹐LASER机具有自动感应功能而非金属它无法感应,因此加工时必须设定在每某一高度.,同时LASER机具有将薄膜割穿后再重复割金属材料而不必设定高度的功能.
4）加工最小槽宽与孔径﹕
LASER加工最小槽宽由激光束光俓决定﹐现有激光束光俓通常为,所以最小加工槽宽为﹐即直接割线。
同理﹐由激光束光俓决定了加工最小孔径为。
2.常用镭射加工方式:
1）一次镭射切割:
一次性将工件的外形内孔完全割出.这是LASER加工的普遍方式。
由于不存在对切割工件限制,激光束具有无限的仿形切割能力﹐LASER最适合加工外形复杂的工件。
当工件所有外形内孔一次性完全割出后,而不影响后续所有工站作业,并能够保证产品品质,在工程排配时采用一次镭射切割.
2）二次加工:
二次加工的定义:
因工艺上的需要或设计变更,要求对成品或半成品进行补切割加工﹐分多次将工件的外形内孔完全割出。
当一次镭射切割影响后续工站作业,难以保证产品品质时,采取第一次切割工件的部分图元,然后经过相关工站加工后,再进行第二次镭射切割,将工件外形内孔完全割出,并经过后续工站作业加工出产品,从而满足产品的品质要求.
成型工件
避位孔
定位销
镭射头
治具板
半成品
图表3
二次加工的基本加工原理见图表3﹐其加工步骤为首先放一块治具板於机台上并固定（此板材大小不作要求﹐由现场依实际需要选用﹐比工件略大即可﹐因为我们只需要其上的定位孔﹐）﹐再调用治具程式在治具板上割出三定位孔和切割路径避位孔﹐然後放上待切割之工件﹐将三定位销把工件与治具板定位（工件上有前工站加工的三定位孔）﹐最後调用本体程式切割本体。
加工完一片後拔出定位销﹐取出工件和切下的外框废料﹐再上下一片料﹐实现批量切割。
二次加工注意事项﹕
●除开借用工件上已有孔定位外﹐定位
升级会员 