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摘要：高压成套厂家钣金加工最重要的三个步骤是剪、冲/切、折，有条件的厂家也配备了数控激光切割。该文系统的论述了高压柜体钣金加工工艺对高压柜柜体结构配合精度、外观的影响及对结构设计者重要意义。
关键词：加工设备;钣金展开;结构设计
0.引言
钣金加工是每个成套设备厂家柜体一次设计后的第一道工序，设计人员只有在现有的加工设备、现有模具的配置条件下设计零件，才能更好的指导下道工序加工。好的钣金加工工艺既能保证柜体的美观、结构紧凑，还能使现场装配人员更好的安装，减少返工，更能节省板材、节约成本。那么如何选择加工设备、采取何种加工工艺、合适的钣金展开系數、零部件如何拼装就成为当下高压柜体设计人员的首要工作。
1.常见钣金加工设备及选型
1.1数控剪板机
数控剪板机顾名思义事先输入数据利用剪板机用一个刀片相对另一刀片作往复直线运动剪切板材的机器，是对各种厚度的金属板材施加剪切力，使板材按所需要的尺寸断裂分离，下料人员事先需要根据现有板材大小计算出最高利用率。选择剪板机时需考虑是否有前定位功能及适合本企业生产的剪切模具。
1.2数控冲床
数控冲床是用来对各类金属薄板零件的加工，通常加工3毫米以下的板材，它利用数控转塔多个模具组合实现复杂零件的加工。相对普通冲床的单一性及高昂模具费用，它具有更好的灵活性和更多加工范围，它可以按设计要求一次性加工出不同的形状、浅度成型、沉孔、百叶窗等。选择好的数控冲床对加工精度的保证至关重要，目前市场上国外进口的有通快、普玛宝、阿马达等，国内较有名气的如金方圆。各个厂家可以根据精度需要、加工的板材的厚度、加工零件的大小等选择适合自己的设备。
1.3数控折弯机
数控折弯机是对剪板机、数控冲床等设备加工后的成型加工。数控折弯机的模具、吨位是根据零件的长度、厚度、折弯角度选择的，一般高压柜体工厂至少要三台设备：（1）折边弯曲成30度后压平用，吨位建议250吨;（2）双层重折用，吨位建议100吨;（3）小零件快速成型用，一般长度尺寸在1200毫米以内，吨位建议50吨。
1.4数控激光切割机
数控激光切割机是比较烧钱的设备，它能加工图形复杂的、板材较厚、数控冲床不能加工的零件。由于设备的成本、维护成本及激光发生器气体的高昂费用让我们对激光切割机的选型极为重要，各个柜体厂家可以根据平时需要此设备加工的板材厚度及类型选择激光切割机的功率，功率的大小决定着后期的维护成本和加工成本。一般情况下，板厚在0.5-10毫米的建议选择功率3000W以上。目前市场上较多的激光切割机采用光纤发生器，CO2激光切割机越来越少，如采用光纤式切割机建议采用6000W以上的机型。
2.钣金展开系数的确定及相关折弯机模具的配合
2.1简单零件展开计算
对于从事数控编程的人员来说，钣金件的展开系数确定是首要工作。首先我们解释下什么叫展开系数，展开系数是指平板在折弯机等成型设备加工后根据预期要求而对平板的一特定补偿值。影响展开系数的因数大致有以下几点：材料类型、材料厚度、材料热处理、加工的状况及折弯的角度，下面就以单层折弯90的为例。
展开后展开长度为L=A1+B1+C/360*2*∏*R*P
L=展开长度 C=折弯角度 ∏=3.1416 R=折弯内R角 T=板材厚度 P=折弯展开系数
折弯展开系数是用来确定中性层R1的.为计算方便通常R1=1.5R即P=1.5 ，P值可查相关手册。
所以展开尺寸可以用中性层的方式算出即L=A1+B1+W 我们以C=90度，板厚T为2毫米，A=100，B=100为例：A1=A-2R=96，B1=B-2R=96 L=96+96+ 90/360*2*3.1416*2*1.5=196.71即可得出展开系数K为200-196.71=3.29。展开尺寸简单算法为L=A+B-K。
这里我们要声明下由于展开系数受材料类型、材料厚度、材料热处理及加工的状况及折弯的角度再加上折弯下模具V槽等因数决定，一般情况下折弯下模V槽宽度为6～8倍的板厚。各个厂家的系数都是不一样的，只有根据现有的设备、材料等因数才能得出适合本企业的展开系数。目前的3D软件中，SolidWorks、UG、Pro/E等都有钣金件一项，主要是通过对3D图形的编辑而得到板金件加工所需的钣金展开等数据，设计人员只有输入适合本企业的展开系数才能得到正确的展开尺寸。
2.2复杂零件展开计算及折弯步骤
展开尺寸：L=①+②+③+④-A-B-C=50+30+28+28-0.9-3.5-4.2=127.4
注明：以上ABC系数适用于本公司，不同厂家可以用来参考，具体数据可参照自己内部实际情况进行修正。折弯步骤为：
2.2.1专用压平折弯
2.2.2成型折弯
2.2.3其他展开方法如下图均可参照2.2.2
3.结构设计时需考虑的因数
①对于四边折弯成盒子状时需考虑最大折弯尺寸L，该尺寸受折弯机上模具限制。由于受折弯机上模具限制结构，设计人员往往采用拼装的方式，但此方法增加了装配工作量，也影响了柜体的整体美观。（见图6a）
②U型折弯时需注意U型零件A尺寸一般不能大于B尺寸。请大家注意这不是绝对的，当B尺寸大于一定值时是不成立的，因为各个厂家的模具配置不一样，具体数值由折弯上模具决定。（见图6b）
③L型折弯是需考虑最小折弯尺寸，一般来说L（MIN）=6-8倍板厚/2+板厚，如2个厚的最小折弯尺寸为6*2/2+2=8， 3个厚的最小折弯尺寸为8*3/2+3=15，大小受折弯下模V槽宽度影响。以上方法是适用90度折弯，其他角度时L值可以适当减小。 ④压平折弯时尺寸最小为12毫米。（见图6c）
⑤对于非标大型柜体设计时需考虑零件展开后是否超过机床的加工范围及市场上现有的板材的大小。
⑥对于配合精度有要求的零件需考虑机床的加工误差。数控冲床的加工误差为20丝，激光切割的加工误差由切割头的割嘴直径及伺服系统传动精度决定，它可以经过编程人员通过编程软件进行补偿，精度可以控制在几丝之内。
⑦对于数控冲床加工的零件，图形因数尽可能按现有模具库的模具设计。合理的模具搭配可以减少冲压时间，也可以避免步冲带来零件表面毛刺及尺寸的偏差。
⑧对需冲床加工浅度成型时需考虑两成型孔间的距离，有折弯成型的还需考虑拉鼓包到折弯边的距离，避免与折弯上模有干涉。
⑨需激光切割的零件圆孔的直径不能小于板厚，容易造成爆孔影响切割尺寸，应注明此孔不割需转下道工序钻孔。
4.不同装配方式的高压柜体对高压柜结构的影响
目前国内成套厂家的柜型大致分为以下几种：
①焊接连接方式，典型的有充气柜。结构设计要围绕箱体的密封性，如何保证箱体密封性需要从下料开始，这里我们又要提到数控激光切割机了，因为切割机的切割质量好坏对焊接影响很大。
②拉铆螺母和高强度螺栓连接方式，典型的有KYN28-12中置柜。此柜的特点是柜体质量较轻，机械强度高、外形美观。但缺点是精度一般，特别是螺栓连接存在误差，影响手车于触头盒的配合及手车在导轨中的运行。改善的地方在于配合的地方尽可能不要用腰孔及大小孔安装，对加工要求稍高。
③铆钉连接方式，典型的有西电三菱KYN36-12中置柜。此柜的特点是外形美观、结构配合紧凑、精度高。由于拉铆钉连接方式间隙只有30丝对加工和装配要求都很高，机械强度也没螺栓连接高。
④自攻钉连接方式，典型的有XGN15-12环网柜。此柜柜型体积小、强度要求不高、安装方便。该柜对折弯及数冲编程工艺要求较高，特别是低压室柜壳和门板，影响柜体的精度及整体美观。
⑤激光焊接方式，典型的如SF6充气柜箱体，整个箱体用不锈钢拼接并利用机械人满焊，密封要求高，要求变形量少，广泛用于配网系统中。
5.典型运用
北京四方要求我公司为他们生产KYN28-12型中置柜，柜体要求：
①采用拉铆钉连接，配合间隙为30丝，即误差为15丝;
②柜体各零件组装时需控制柜体前后垂直度和对角度在两个毫米以内;
③柜体宽度要求在799-800毫米之间;
④柜体全部采用不锈钢设计;
⑤拉铆螺母配合孔要求圆孔与方孔对中。
鉴于以上几点要求我们先对折弯模具进行了修整，针对折弯机压平后两端误差太大，我们重新购买了上模具，考虑折弯后有明显的压痕，我们对下模进行了修磨。由于数控冲床加工误差有20丝，我们采取的措施是：重新布置了模具库，避免了因个别模具打击深度太深而导致板料变形;提高了模具的刃磨次數避免了模具带料影响精度。另对零件展开系数进行了调整，经验证展开零件成型后误差为10丝左右。最终经北京四方验证通过并获得好评。
6.结束语
在市场竞争日益激烈的今天，如何做到让顾客满意，除了保证质量的前提下，我们更注重的是细节。所以选择更合理的装配方式、选择适宜的设备、接近实际的展开系数、精湛的工艺要求、人性化的设计是我们不断的追求。由于本人能力有限，希望通过此文章能给新入门的结构设计者些许帮助，恳请各位专家能给本人指出不足点并提出宝贵的意见。
作者简介
薛振干（1981-09-）性别：男，民族：汉，籍贯：浙江温州，学历：本科，职称：中级工程师，研究方向：高压开关柜钣金加工工艺设计.
李举伟（1989-06-）性别：男，民族：汉，籍贯：湖南衡阳，学历：大专，职称：助理工程师，研究方向：高压开关柜钣金加工工艺设计.
关键词：加工设备;钣金展开;结构设计
0.引言
钣金加工是每个成套设备厂家柜体一次设计后的第一道工序，设计人员只有在现有的加工设备、现有模具的配置条件下设计零件，才能更好的指导下道工序加工。好的钣金加工工艺既能保证柜体的美观、结构紧凑，还能使现场装配人员更好的安装，减少返工，更能节省板材、节约成本。那么如何选择加工设备、采取何种加工工艺、合适的钣金展开系數、零部件如何拼装就成为当下高压柜体设计人员的首要工作。
1.常见钣金加工设备及选型
1.1数控剪板机
数控剪板机顾名思义事先输入数据利用剪板机用一个刀片相对另一刀片作往复直线运动剪切板材的机器，是对各种厚度的金属板材施加剪切力，使板材按所需要的尺寸断裂分离，下料人员事先需要根据现有板材大小计算出最高利用率。选择剪板机时需考虑是否有前定位功能及适合本企业生产的剪切模具。
1.2数控冲床
数控冲床是用来对各类金属薄板零件的加工，通常加工3毫米以下的板材，它利用数控转塔多个模具组合实现复杂零件的加工。相对普通冲床的单一性及高昂模具费用，它具有更好的灵活性和更多加工范围，它可以按设计要求一次性加工出不同的形状、浅度成型、沉孔、百叶窗等。选择好的数控冲床对加工精度的保证至关重要，目前市场上国外进口的有通快、普玛宝、阿马达等，国内较有名气的如金方圆。各个厂家可以根据精度需要、加工的板材的厚度、加工零件的大小等选择适合自己的设备。
1.3数控折弯机
数控折弯机是对剪板机、数控冲床等设备加工后的成型加工。数控折弯机的模具、吨位是根据零件的长度、厚度、折弯角度选择的，一般高压柜体工厂至少要三台设备：（1）折边弯曲成30度后压平用，吨位建议250吨;（2）双层重折用，吨位建议100吨;（3）小零件快速成型用，一般长度尺寸在1200毫米以内，吨位建议50吨。
1.4数控激光切割机
数控激光切割机是比较烧钱的设备，它能加工图形复杂的、板材较厚、数控冲床不能加工的零件。由于设备的成本、维护成本及激光发生器气体的高昂费用让我们对激光切割机的选型极为重要，各个柜体厂家可以根据平时需要此设备加工的板材厚度及类型选择激光切割机的功率，功率的大小决定着后期的维护成本和加工成本。一般情况下，板厚在0.5-10毫米的建议选择功率3000W以上。目前市场上较多的激光切割机采用光纤发生器，CO2激光切割机越来越少，如采用光纤式切割机建议采用6000W以上的机型。
2.钣金展开系数的确定及相关折弯机模具的配合
2.1简单零件展开计算
对于从事数控编程的人员来说，钣金件的展开系数确定是首要工作。首先我们解释下什么叫展开系数，展开系数是指平板在折弯机等成型设备加工后根据预期要求而对平板的一特定补偿值。影响展开系数的因数大致有以下几点：材料类型、材料厚度、材料热处理、加工的状况及折弯的角度，下面就以单层折弯90的为例。
展开后展开长度为L=A1+B1+C/360*2*∏*R*P
L=展开长度 C=折弯角度 ∏=3.1416 R=折弯内R角 T=板材厚度 P=折弯展开系数
折弯展开系数是用来确定中性层R1的.为计算方便通常R1=1.5R即P=1.5 ，P值可查相关手册。
所以展开尺寸可以用中性层的方式算出即L=A1+B1+W 我们以C=90度，板厚T为2毫米，A=100，B=100为例：A1=A-2R=96，B1=B-2R=96 L=96+96+ 90/360*2*3.1416*2*1.5=196.71即可得出展开系数K为200-196.71=3.29。展开尺寸简单算法为L=A+B-K。
这里我们要声明下由于展开系数受材料类型、材料厚度、材料热处理及加工的状况及折弯的角度再加上折弯下模具V槽等因数决定，一般情况下折弯下模V槽宽度为6～8倍的板厚。各个厂家的系数都是不一样的，只有根据现有的设备、材料等因数才能得出适合本企业的展开系数。目前的3D软件中，SolidWorks、UG、Pro/E等都有钣金件一项，主要是通过对3D图形的编辑而得到板金件加工所需的钣金展开等数据，设计人员只有输入适合本企业的展开系数才能得到正确的展开尺寸。
2.2复杂零件展开计算及折弯步骤
展开尺寸：L=①+②+③+④-A-B-C=50+30+28+28-0.9-3.5-4.2=127.4
注明：以上ABC系数适用于本公司，不同厂家可以用来参考，具体数据可参照自己内部实际情况进行修正。折弯步骤为：
2.2.1专用压平折弯
2.2.2成型折弯
2.2.3其他展开方法如下图均可参照2.2.2
3.结构设计时需考虑的因数
①对于四边折弯成盒子状时需考虑最大折弯尺寸L，该尺寸受折弯机上模具限制。由于受折弯机上模具限制结构，设计人员往往采用拼装的方式，但此方法增加了装配工作量，也影响了柜体的整体美观。（见图6a）
②U型折弯时需注意U型零件A尺寸一般不能大于B尺寸。请大家注意这不是绝对的，当B尺寸大于一定值时是不成立的，因为各个厂家的模具配置不一样，具体数值由折弯上模具决定。（见图6b）
③L型折弯是需考虑最小折弯尺寸，一般来说L（MIN）=6-8倍板厚/2+板厚，如2个厚的最小折弯尺寸为6*2/2+2=8， 3个厚的最小折弯尺寸为8*3/2+3=15，大小受折弯下模V槽宽度影响。以上方法是适用90度折弯，其他角度时L值可以适当减小。 ④压平折弯时尺寸最小为12毫米。（见图6c）
⑤对于非标大型柜体设计时需考虑零件展开后是否超过机床的加工范围及市场上现有的板材的大小。
⑥对于配合精度有要求的零件需考虑机床的加工误差。数控冲床的加工误差为20丝，激光切割的加工误差由切割头的割嘴直径及伺服系统传动精度决定，它可以经过编程人员通过编程软件进行补偿，精度可以控制在几丝之内。
⑦对于数控冲床加工的零件，图形因数尽可能按现有模具库的模具设计。合理的模具搭配可以减少冲压时间，也可以避免步冲带来零件表面毛刺及尺寸的偏差。
⑧对需冲床加工浅度成型时需考虑两成型孔间的距离，有折弯成型的还需考虑拉鼓包到折弯边的距离，避免与折弯上模有干涉。
⑨需激光切割的零件圆孔的直径不能小于板厚，容易造成爆孔影响切割尺寸，应注明此孔不割需转下道工序钻孔。
4.不同装配方式的高压柜体对高压柜结构的影响
目前国内成套厂家的柜型大致分为以下几种：
①焊接连接方式，典型的有充气柜。结构设计要围绕箱体的密封性，如何保证箱体密封性需要从下料开始，这里我们又要提到数控激光切割机了，因为切割机的切割质量好坏对焊接影响很大。
②拉铆螺母和高强度螺栓连接方式，典型的有KYN28-12中置柜。此柜的特点是柜体质量较轻，机械强度高、外形美观。但缺点是精度一般，特别是螺栓连接存在误差，影响手车于触头盒的配合及手车在导轨中的运行。改善的地方在于配合的地方尽可能不要用腰孔及大小孔安装，对加工要求稍高。
③铆钉连接方式，典型的有西电三菱KYN36-12中置柜。此柜的特点是外形美观、结构配合紧凑、精度高。由于拉铆钉连接方式间隙只有30丝对加工和装配要求都很高，机械强度也没螺栓连接高。
④自攻钉连接方式，典型的有XGN15-12环网柜。此柜柜型体积小、强度要求不高、安装方便。该柜对折弯及数冲编程工艺要求较高，特别是低压室柜壳和门板，影响柜体的精度及整体美观。
⑤激光焊接方式，典型的如SF6充气柜箱体，整个箱体用不锈钢拼接并利用机械人满焊，密封要求高，要求变形量少，广泛用于配网系统中。
5.典型运用
北京四方要求我公司为他们生产KYN28-12型中置柜，柜体要求：
①采用拉铆钉连接，配合间隙为30丝，即误差为15丝;
②柜体各零件组装时需控制柜体前后垂直度和对角度在两个毫米以内;
③柜体宽度要求在799-800毫米之间;
④柜体全部采用不锈钢设计;
⑤拉铆螺母配合孔要求圆孔与方孔对中。
鉴于以上几点要求我们先对折弯模具进行了修整，针对折弯机压平后两端误差太大，我们重新购买了上模具，考虑折弯后有明显的压痕，我们对下模进行了修磨。由于数控冲床加工误差有20丝，我们采取的措施是：重新布置了模具库，避免了因个别模具打击深度太深而导致板料变形;提高了模具的刃磨次數避免了模具带料影响精度。另对零件展开系数进行了调整，经验证展开零件成型后误差为10丝左右。最终经北京四方验证通过并获得好评。
6.结束语
在市场竞争日益激烈的今天，如何做到让顾客满意，除了保证质量的前提下，我们更注重的是细节。所以选择更合理的装配方式、选择适宜的设备、接近实际的展开系数、精湛的工艺要求、人性化的设计是我们不断的追求。由于本人能力有限，希望通过此文章能给新入门的结构设计者些许帮助，恳请各位专家能给本人指出不足点并提出宝贵的意见。
作者简介
薛振干（1981-09-）性别：男，民族：汉，籍贯：浙江温州，学历：本科，职称：中级工程师，研究方向：高压开关柜钣金加工工艺设计.
李举伟（1989-06-）性别：男，民族：汉，籍贯：湖南衡阳，学历：大专，职称：助理工程师，研究方向：高压开关柜钣金加工工艺设计.