CNC 钣金制造：平板金属如何变成可用零件

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  CNC 钣金制造的实际过程
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  切割方法及其留下的切缝
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  折弯、回弹与折弯半径规则
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  连接钣金而不使其变形
• 5
  何时 CNC 加工件优于成形件
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  材料选择改变每一个下游工序
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  成形与机加工：各自的能力边界

钣金加工从平板毛坯和一组 2D 轮廓开始。激光或转塔冲床切出外形、孔和工艺切口。然后折弯机沿编程线折弯毛坯。金属不会以均匀方式变软或变韧；每条切割边和折弯区的晶粒方向、加工硬化状态和残余应力分布都不同。

这一点很重要，因为你画的展开图并不是最终得到的零件。折弯拉伸半径外侧、压缩内侧。中性层位于两者之间，其位置取决于折弯半径与板厚的比值。忽略这一点，成品法兰会短或长零点几毫米，并在连续折弯中累积。

CNC 体现在控制层。机床读取由 CAD 文件生成的 G 代码，定位切割头或冲头，设定折弯机行程深度，并重复同一动作数千次。动作重复性很高。变化来自材料、模具磨损和回弹。

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  先切割，后成形折弯线附近的孔和槽应在成形前切出，否则会变形。
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  晶粒方向决定折弯垂直于轧制方向折弯时，比沿轧制方向折弯更容易在较小半径处开裂。
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  回弹不是缺陷它是弹性回复。折弯机通过过弯来补偿。

光纤激光切割是大多数板材的默认选择，碳钢约 20 mm 以内、不锈钢 12 mm 以内。它产生窄切缝、小热影响区，切边通常足够垂直，可直接焊接或攻丝而无需二次加工。薄板切割速度快，单件成本低。

等离子切割适合更厚板材和更低预算，但切缝更宽，边缘有明显锥度和挂渣。如果边缘后续要机加工或焊接覆盖，可以接受。如果是可见外边缘，则需要打磨。水刀切割完全不产生热影响区，这对钛合金和后续要淬火的零件很重要，但速度较慢，磨料成本会体现在价格中。

选择不在于哪种工艺更好，而在于下一道工序需要什么样的边缘状态。

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  激光切缝窄、边缘干净，最适合薄板到中厚板以及冲切特征。
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  等离子厚板、切缝较宽，边缘通常需要清理。
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  水刀无热输入，适合钛合金和预硬材料。

空气折弯是常用方法。冲头将板材压入下模开口但不压到底。最终角度取决于滑块行程，因此控制器根据目标角度、下模宽度、材料和厚度计算深度。一个实用的车间规则是：内侧折弯半径至少等于板厚。低于此值，外表面应变会超过许多合金的承受能力。

回弹随屈服强度增大。碳钢回弹较小。304 不锈钢回弹更大。7075 铝或淬火态 17-4PH 回弹很大，可能需要更大半径或去应力工序。碳钢通常过弯 1° 到 3°；高强度合金可能需要更多，操作员在首件后调整。

折弯让位常在 CAD 模型中被忽略，然后在现场引发争议。折弯线末端的小缺口可防止两条折弯相交时撕裂。没有它，角部会开裂或法兰变形。

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  最小内侧半径碳钢约为板厚的 1 倍，高强度合金更大。
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  回弹补偿碳钢过弯 1°–3°；用首件验证。
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  折弯让位在两条折弯线相交处加缺口。

点焊快速且便宜，但两面都留痕，且只适用于搭接接头。TIG 焊焊缝干净，适用于薄板，但热输入可能使面板翘曲。激光焊集中热量、减少变形，适合装配后检查平面度的壳体。

铆钉和压铆紧固件完全避免热量。自 clinch 螺母和螺柱压入板材，提供可承受反复装配的螺纹接口。它们需要按紧固件规格加工的孔，以及面板背面足够的压铆工具空间。

对于必须气密或输送流体的零件，焊接通常是唯一选择。此时平面度标注必须考虑焊接收缩，顺序应先焊最长焊缝，让面板有移动余地。

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  点焊快速，两面留痕，仅限搭接接头。
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  TIG 焊焊缝干净，热量较大，注意薄板变形。
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  压铆紧固件无需加热，螺纹可重复使用，但需要正确的孔径。

成形适合薄壁、大面积平坦且几何形状简单的零件。支架、机箱面板、安装板：材料成本低，加工节拍短。当零件需要厚度过渡、型腔、严格的孔位或成形无法保证的表面处理时，加工更合适。

分界点大致在公差收紧到超出回弹允许范围时，或特征数量使连续折弯不切实际时。一个有 12 处折弯和 ±0.1 mm 孔位的零件很难成形，而从板材加工则很容易。

钜亮五金（GreatLight）在同一车间运行两种工艺，因此可以在同一张图纸上比较两条路线。加工的关键特征公差下限为 ±0.005 mm（±0.0002 in），典型加工表面处理为 Ra 0.8–1.6 μm。成形能保持的角度和孔位公差宽松得多，随着公差收紧，其成本优势会消失。

常见的混合方案效果很好：成形外壳，加工承载轴承内孔或配合面的接口板。这样大面积低精度表面保持低成本，把钱花在需要精度的地方。

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  选择成形薄板、大面积平板、宽松公差、大批量。
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  选择加工型腔、厚度台阶、严格孔位、精细表面。
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  混合成形外壳加加工接口板，降低成本。

5052 铝折弯干净，是需阳极氧化壳体的常用选择。6061 强度更高，但小半径折弯会开裂，除非在退火状态下折弯后再时效。7075 是加工合金，不适合冷成形。

304 不锈钢在切割和折弯时会加工硬化，因此在第一道折弯附近再做第二道折弯会增加开裂风险。316L 表现类似，但因其耐腐蚀性而被选用。17-4PH 在固溶处理状态下可以成形，然后时效到高强度，这就是它出现在航空航天支架中的原因。

1018 低碳钢和 A36 易于成形且焊接性好。4130 和 4140 因强度而被选用，通常焊后需要去应力以避免开裂。钛和 Inconel 在室温下成形性差，更多采用加工而非折弯。

厚度对方法的影响不亚于合金。薄板切割快、易折弯，但在装夹下会变形。厚板能更好地保持公差，但需要更高的吨位和更大的半径。

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  可成形5052 铝、304 不锈钢、1018 低碳钢。
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  优先加工7075 铝、钛、Inconel。
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  先成形后热处理6061-T6 和 17-4PH，需正确的顺序。