第一节 产品定义、性能及应用特点

钣金至今为止尚未有一个比较完整的定义，根据国外某专业期刊上的一则定义可以将其定义为：钣金是针对金属薄板（通常在6mm以下）一种综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、折、焊接、铆接、拼接、成型（如汽车车身）等。其显著的特征就是同一零件厚度一致。

钣金加工机械就是用于铁板，钢板，不锈钢板，铝板等板材；钢筋铁线等线材；方管，角铁等型材的切离〔断〕，整平分条，冷弯冲压成形等加工的机械。

广泛应用于：板材加工，机械制造，汽车制造，物流设备，电力电器设备，不锈钢装璜装饰，门业，家用电器，通风管道，集装箱，五金，造船等行业。

具体有以下种类：剪板机、折弯机、校平机、分条机、罗拉机〔滚压成形〕、压力机〔冲床〕、转塔冲、折边机、辘骨机〔咬口机〕、联合冲剪机、卷板机、母排折弯机、剪角机、辘线压筋机、纵剪生产线、横剪生产线、油压机、等离子切割机、火焰切割机、激光切割机、角铁卷元机、型材冷弯成形机、水射流切割机和板材柔性生产线。

第二节 行业概况

一、行业类别

根据《国民经济行业分类与代码》（GB/T4754－2011），钣金机械行业属于“通用设备制造业”之“金属加工机械制造”，产品分别归属于“金属成形机床制造”和“金属切割及焊接设备制造”。详细分类情况如下：

二、行业管理体制

机械制造业目前的行业主管部门是国家发展和改革委员会。中国机床工具工业协会作为机床工具工业的行业自律组织在国内同行企业之间发挥自律性协调的作用。略……

第三节 产品、技术发展现状

由于钣金机械行业在制造业中的基础性地位，其产品广泛运用于通讯设备、精密机床、汽车、飞机制造等行业，钣金机械行业的总体水平高低直接影响了我国制造业水平的提高，钣金机械制造行业的技术基本已经实现了数控。

一、数控剪板机

先进的CNC剪板机摒弃了一般剪板机的人工操作，由板料自动进给支承、卸除和堆垛系统组成，除可定位、送料和切断工件外，还可自动分选、收集剪下的碎片。对加工大量恒定尺寸的零件来说，效率甚高，且大大减轻工人的劳动强度。CNC设备的一次性投资虽然贵一些，但可通过连续、大量的加工来弥补，最终使每个零件的加工成本降低。近年来，国内不同规模的钣金企业已意识到上述先进技术设备无论在性能与经济上，还是从加工方式的发展方向上，都是明智的选择，因而相继引进，使钣材加工水平大大提高，对于产品与世界接轨，走向世界起了关键的作用，同时，也标志着我国钣金生产的加工技术和装备水平已跨入世界先进行列。

二、数控旋压设备

在近10年的时间里，我国的旋压设备完成了由液压仿行到全数字控制的转变。20纪60年代中期至90年代中期，我国设计制造的旋压机床基本上是液压仿行，控制精度较低，所采用的电器和液压控制元件性能差，机床的整体性能及可靠性低。对于一些形状复杂、加工工序道次多、走刀轨迹复杂的零件，液压仿行旋压机床就暴露出加工效率低和其他一些功能上的缺陷。但这类机床经久耐用，抗冲击震动、抗负荷过载能力强，能够适用各种恶劣的工况。经过不断地维修整改，这些机床现在仍有不少在承担着大量的科研生产任务，30多年来为我国的航空航天事业做出了突出贡献。

90年代末期，随着计算机技术的发展，各种进口元器件的大量采用，在综合吸收已经研制开发旋压设备的基础上，设计制造出集国际上最先进的数控系统、液压系统、机械及各种元器件于一身的完全代表了国际先进水平的旋压设备。

其特点如下：

1)广泛采用国际上最先进、最流行数控系统如西门子840D，控制轴数多，控制精度高，性能稳定可靠。

2)液压系统采用伺服阀或比例伺服阀，频响高，全闭环控制。尤其是比例伺服阀，集比例阀和伺服阀的优点，是数控旋压机床电-液转换最理想的控制元件。

3)主轴系统采用交流变频或直流调速，变频器采用进口，能够做到恒线速度。

4)采用进口主轴轴承、进口滚动导轨等旋转传动部件，提高了整个设备的精度和可靠性。

5)光栅尺、位移传感器、旋压编码器等多种位移，及位置反馈元件也采用进口元件。

由于采用了国际上最先进的数控系统、液压系统、机械传动及控制元件，结合自身的机械加工优势，国产旋压机床的整体水平已经达到国外21世纪初的水平。国产旋压机床的这种制造模式与国外其他旋压机生产厂商是一致的，与进口旋压设备相比，具有价格优势、维修及售后服务优势、工艺服务优势。

90年代末至今，我国共设计制造各类数控旋压机床70余台，其中包括单旋轮普通旋压机床、双旋轮普通-强力旋压机床、三旋轮强力旋压机床；各类专用旋压机床如立式皮带轮旋压机床、铝合金气瓶和钢质气瓶收口专用旋压机床、封头成形旋压机床、风机零件成形和翻边专用旋压机床；还有内旋压专用机床、滚珠旋压机床。机床的加工范围从50～2000mm，可成形零件高度最大达3000mm。就旋压机床的最重要参数径向旋压力来讲，单个旋轮的最大推力已经达到600kN。

三、伺服和异步电动机联合拖动机械压力机

采用交流异步电动机和交流伺服电动机联合拖动机械压力机是目前研究的热点问题。国内某单位在现有J84—250精压机结构的基础上，开发研制了一种双曲轴并联驱动肘杆式精压机JB84—250。
主要技术参数：

公称力2500kN

滑块行程80～120mm

滑块行程次数25～45次/min

主电机功率22kW

伺服电机功率11kW

机器的驱动部分增加了一台可控伺服电动机作辅助驱动，用五杆机构完成输入运动合成。主电动机通过主曲轴L1驱动连杆a1，再驱动肘杆a2、a3，使压力机滑块运动的同时，改变伺服电动机的控制参数(如匀速转动、变速转动及在一定的相角内摆动等)就可实现对滑块运动速度、下死点位置及滑块保压时间(保压时间可达1/5周期)的调节。

新型JB84—250精压机的主要特点是采用双曲轴双电动机协调配合并联驱动，兼容了J84—250精压机机构的高精度、高效率、高承载力的特点，增加了伺服电动机驱动机构柔性可调节的优点，可在一定范围内灵活调节冲压滑块的位置和速度，以适应不同零件加工工艺折弯单元，缩短折弯工序辅助时间，提高工件加工效率。该机代表了国内数控液压板料折弯机的最高水平。

四、板料折弯机

近年来，数控板料折弯机出现了由液压驱动向机械传动回归的动向。这种回归不是机械传动简单地替代液压驱动，而是采用伺服电动机带动滚珠丝杠直接驱动折弯滑块，形成新型数控板料折弯机。上海冲剪机床厂生产的ME50/2550型数控板料折弯机、江苏扬力集团有限公司生产的EB3512型数控板料折弯机和湖北三环锻压机床有限公司生产的PPH35/13型数控板料折弯机，折弯滑块由两台伺服电动机同步驱动，在滑块平衡快速运行的同时，滑块挠度得到有效补偿。伺服电动机直接驱动的优点在于能耗、噪声、污染和制造维修成本大为降低，机床的可靠性、工作速度和效率得以提高。该类数控板料折弯机滑块空程速度可达100mm/s，折弯速度10～15mm/s，空程速度70mm/s；滑块定位精度为0.035mm，重复定位精度为0.01mm。

至此，我国数控液压板料折弯机在技术层面上已具备了网络化的条件，并开始出现向网络化和单元化发展的趋势。

第四节 产品工艺特点或流程

金属板材加工就叫钣金加工。主要工序是剪切、折弯扣边、弯曲成型、焊接、铆接等，需要一定几何知识。

钣金机械中，冲压是一种主要的加工方式，占有重要地位。随着数控技术和计算机辅助制造技术的发展，传统的手工加工方式已逐步被淘汰，取而代之的是板材数控高速冲压加工，甚至是计算机辅助自动加工的方式。随着数控冲压设备的发展，饭金冲裁加工工艺向多元化方向发展。

一、折弯工艺

折弯工艺常与切割及焊接工艺组合运用，即切割+折弯+焊接工艺。在这组工艺中，折弯是核心工艺，而切割和焊接可认为是辅助工艺。

1）折弯工艺基本原理

折弯工艺也呈弯曲工艺，是将板材、型材或管材等弯成一定曲度和角度，形成一定形状的工序。

折弯工艺原理示意图

2）采用折弯工艺的产品造型特征

很明显，折弯后，产品仍是以平面构成，只是在折弯处形成了一个圆角R,此圆角取值较大时实际就是一个曲面，只向一个方向弯曲的曲面，可称之为单曲面。折弯工艺成本低廉，无须使用模具，非常适合小批量生产。当生产批量很高时，则更适合采取精度更高的模具进行生产了。

一些自身重量较大，或者要求壳体必须有较高强度，或者需要屏蔽电磁辐射的产品，必须采用金属外壳。目前市场上的此类产品普遍采用了切割加折弯加焊接。

设计此类产品造型时，需要十分重视产品的节奏感，或者要防止整个外观造型中只有安全平行的和垂直的平面，如此极易造成死板生硬的局面，可设法形成小范围的斜面或者利用折弯半径形成的单曲面来对生硬的整体进行调和，以达到刚柔相济之功效。

二、数控钣金机械加工工艺

数控冲剪复合机床是钣金加工工艺的一个新的突破，在饭金加工方面开创了一个崭新的领域，特别适合中小批量生产和柔性加工。

电脑刺绣机面钣零件

1）冼下料，后加工

先用剪板机将板材按照零件外形尺寸下料，而后编辑数控程序进行加工将裁剪好尺寸的板材用数控冲床的夹钳夹持进行加工，此种加工工艺在下料时要进行修边，并要保证4边的垂直度，按照理想状态在一张1250x2500的板材上能加工18块410mmx400mm的矩形板料，通常按照宽度小于smm的板条为废料，材料利用率小于9%，平均每个零件的下料按照30秒计算，耗时9分钟要1个人工:将下料后的板材到数控冲床上加工，每个工件加工所需6种模具，共冲压93次完成此工件的加工，加上装夹和卸下工件的过程，每个工件完成耗时1分钟，需要1个人工。

2）冲压套裁

在整张板材上排料18个零件，用数控冲床中SOxs的长方模具以切断的方式把每个零件分开，同时还要预留微连接，防止零件脱落，保证板材的整体性，一次装夹后完成，由于模具在切断时每两个零件之间有smm的间隙为长方模具的尺寸，材料利用率小于94%，工件加工所需7种模具，其中较第一种生产工艺增加了一套长方模具的使用，在这一次切断零件之间连接的加工中长方模具冲压了360次，共冲压93xl8+360=2034次完成此1件的加工，整个过程耗时12分钟，需要1个人工，由于整张板只有微连接维持其板材的整体性，板材刚度变得非常低，加工零件的精度相对降低，在以Y方向迁回加工时，极有可能使得板料与机床的上下转盘发生碰撞发生卷料或拉料故障，构成极不安全的隐患，所以在加工切断零件时不宜高速。对于数控冲床加工后的零件还被微连接连在一起，要将微连接打断取下零件，并将零件微连接处毛刺磨掉，需1个人工耗时6分钟。略……

第五节 钣金机械产品产值分析及预测

2003-2011年上半年我国钣金机械工业总产值及增长分析（单位：亿元）



2011-2015年我国钣金机械工业总产值预测（单位：亿元）

第六节 钣金机械需求结构分析

一、交通运输装备行业

集装箱制造业、道路运输专用汽车制造业、能源、化工装备、空港设备制造业需要大量的钢材成形加工机械，不赘述。

二、汽车制造业

汽车工业是机床、数控机床的最主要用户，若轿车产量每提高1%，数控机床市场消费量就将扩大0.5％，而且汽车行业对机床的精度要求高。

汽车产业对数控机床的基本要求，可以归纳为：高效柔性、精密可靠、环保成套。汽车产业发展对机床行业有着巨大影响。汽车生产按工艺流程，大致可分为十几条生产线，如发动机(缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆等)、变速箱、底盘零件、冲压、焊接、涂装、总装及铸造、锻造、热处理等生产线。

(1)发动机制造设备：主要是加工缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆等生产线设备。该类设备大多是高效、高性能、高可靠性数控机床和专用数控机床。其中：缸体、缸盖及变速箱体加上柔性生产线大多由卧式加工中心组成；变速箱加工设备基本上与缸体的加工设备类似；曲轴加工设备主要是车车拉机床、数控曲轴内铣或外铣床、数控曲轴磨床、曲轴抛光机等设备；凸轮轴加工设备是凸轮轴数控车床、凸轮轴磨床等；连杆加工大多为专用设备，如双端面磨床等。

(2)大型覆盖件冲压、涂装、焊接、总装等没备：其中冲压设备丰要是用于加工大型覆盖件，如车门、侧围、前后盖、顶盖等板材类零件，大型覆盖件多用冲压生产线加工，可分为人工上下料和自动上下料两种，也有采用大型多工位压力机代替生产线；涂装没备多采用机器人自动喷涂生产线的方法；焊接设备中部件焊接大多采用悬挂式点焊机手工焊接的方法，部分整车车身总成焊接采用焊接机器人的方法焊接；总装设备大多采用人工装配和机器人相结合的方法。

剪切、弯曲成形机械对汽车工业中超宽工件的剪切、汽车大梁的折弯压制，可以从一个侧面反映出锻压机械在汽车工业中的应用。

汽车大梁的生产制造在汽车生产中是一个重要工艺，大梁成形的直线度、折弯角度、平行度和几何形状的精度要求都非常严格。过去用大型压力机成形，但随着重型汽车越来越长的现状，大型数控折弯成为该工艺的最佳选择。

大吨位数控折弯机可对特种汽车改装中的箱体、壳体或部件进行多工位复合折弯和冲压成形。

(3)铸造、锻造、热处理设备：其中铸造没备主要是铸造发动机缸体、缸盖及变速箱等铸件，其设备大多采用气冲造型自动生产线，从上料、造型、浇注到清眇等整个过程全自动化，部分中小铸件采用压铸或其它精密铸造的方法；热处理设备主要采用高频淬火、渗碳渗氮、电镀、涂层及发蓝等方法。

(4)汽车各种零配件生产设备：汽车的零部件有几千种，需要的机床各式各样，基本上覆盖了所有的机床品种。

三、航空工业

航空工业所涉及的范围越来越大，产品越来越多，其主要产品分为军用飞机、民用飞机、机载设备、非航空设备网大类，其重点是前两类。

飞机制造所需要的机床主要用于加工发动机、机身(含机头、机翼、尾翼等)、机载设备(控制仪表、救生、通讯、战术导弹等设备)。

(1)发动机加上设备：飞机的发动机种类很多，加工方式大同小异，所需设备以高精度数控机床为主，如加工箱体的四轴以上联动卧式加工中心和立式加工中心、加工叶片的五轴联动叶片加工中心、加工主轴用数控车床、高精度数控磨床等。

(2)机身(包括机头、机翼、尾翼等)加工设备：该类零部件主要是大型框架结构，材料以铝合金、钛合金等为主。其加工工艺也是大同小异，设备以数控龙门式机床为主，如数控龙门镗铣床、数控龙门加工中心、数控落地铣镗床、数控五轴联动龙门加工中心等。

(3)机载设备加工设备：由飞机载设备种类很多，所需设备也比较复杂，一般需要规格较小的高精度、高速数控机床，如中小型高精度立式加工中心、高精度数控车床、数控磨床等。

(4)飞机起落架的加工设备：飞机起落装备所需材料比较特殊，起落支架采用高强度的钛合会等材料，加工难度大。其毛坯需要万吨压力机锻造成型，机械加工需要数控落地铣镗床、龙门五轴联动加工中心等设备。

四、兵器工业

兵器工业中高新技术武器装备，坦克和装甲车发动机的五大零部件，变速箱、驱动轴等加工与大型汽车的加工没备有不少相同之处，需要大量各种高档数控机床，只是因批量较少使用单机加上的较多。此外，特殊材质厚钢板的加工，需求大量各种切割机床和板材焊接设备等。

(1)高新技术武器装备：包括精确打击、两栖突击、远程压制、防空反导、信息夜视、高效毁伤等武器，大多需要高精度数控机床，如高精度加工中心、高精度数控车床、高精度数控磨床以及精密数控齿轮加工机床等。

(2)各种大型火炮等重武器制造设备：主要需要大型立式和卧式加工中心、数控龙门镗铣床、数控车床、数控深孔钻等设备。

(3)中小型武器加工需要的设备：这类武器的特点是要求加工精度高、功能多的五轴联动机床，以及大批量高效率生产，自动化程度高的机床。

(4)其它需要的设备：如工业CT检测仪、光学镀膜机、多自由度振动台和一些分析仪器、检测仪器等。

(5)专用机床：枪炮来复线的拉线机；枪弹生产的多工位压力冲床；加工小直径长孔的深孔钻机床等。

五、船舶工业

船舶工业需要的主要有船体加工没备、焊接设备、涂装设备、机加工设备和检测设备。

(1)船体加工多为专用没备：如卷边设备、校平设备、压力机、折边机、型钢弯曲机、剪板机、刨边机、光电跟踪切割机、数控切割机、抛丸除锈设备等。

(2)船用柴油机机体制造设备：主要是重型和超重型龙门镗铣床、数控落地铣镗床、人型数控卧式镗铣中心，多轴五联动数控镗铣床、数控立式车床、大型数控成型砂轮磨齿机。

(3)曲轴等零件加工设备：主要是曲轴铣床、大型曲轴车铣中心、大型曲轴磨床等。

(4)螺旋推进器制造设备：需要大型五轴立式车铣中心、多轴五联动数控落地铣镗床、多轴五联动数控铣镗中心、大型数控立式车床等。

(5)船用机械和仪表制造设备：需要五轴立卧转换加工中心、五轴车铣中心、卧式加工中心、大型数控落地铣镗床、数控立式车床、各种规格的数控车床和车削中心等。

六、电力工业

电力工业装备土要包括两大部分，即发电设备和电网设备。其中：发电设备分为煤电、水电、核电、风电和气电等；电网设备主要为超高压输变电设备：包括变压器、断路器、电抗器、互感器、电容器、隔离开关等。总之电力工业需要的重点机床比较复杂。

(1)煤电、核电和水电等发电设备。当前，我国仍然以火力发电为丰，水力发电在快速增加，并将逐渐增加核能发电，这些发电机组的生产都需要大型、重型加工设备。加工一个重达200多t的60万kW汽轮机转子，需要同转直径3.5m-4.0m、长15m-20m的重型卧车；加工涡轮叶片需要五轴联动加上中心；加工中压缸、高压缸需20m数控立车，镗杆直径200mm-260mm的数控落地铣镗床，龙门宽7.5m-8m，长22m的数控龙门镗铣床等等。

(2)风力发电设备。近几年风力发电发展很快，内蒙古、新疆以及山东、江苏、广东等省、自治区都做了大规模发展风力发电的规划。内蒙古自治区已上报国家和自治区的风电项目规模达139万kW，获得国家和自治区核准、批复的有10项，规模约达64万kW，其中有6个风力发电项目已经开工建设，投资约40亿元。风力发电机组要求可靠、寿命周期长，因此零部件的精度、功能要求高，如变速箱中的箱体孔、轴、齿轮等的精度要求达到5级，内齿轮的精度要求达到6级，寿命不小于20年，保用期5年。目前上要采用圆柱内和圆锥齿两种，需要加工的零部件主要为变速箱体、箱盖和大型齿轮、齿圈，所需要的丰要设备为各种大型卧式加工中心、龙门加工中心和龙门镗铣床、落地铣镗床、大型立式滚齿机、插齿机等。此外，需要制作长达几十米的叶片(目前达到半径超过60m)，制作高达几十米(目前已超过80m)和直径几米(其内部具有人可以上下的装备)的大型塔柱等，需要各种大型成形加工没备。

(3)电网输变电没备。输变电设备在电力行业中的作用越来越重要，为了减少在输送电过程中的损耗，电压越来越高，规格做得越来越大。所需要的相应设备主要有加工变压器矽钢片的冲压设备，钢结构加工的数控成套设备，如铁塔型钢成套加工设备，包括切断、数控角钢冲孔、钻孔、开槽复合机等，为成形机床行业提供了广阔的市场空间。

七、工程机械

工程机械的产品种类较多，主要包括挖掘机械、铲土运输机械、工程起重机械、工业车辆、压实和路向机械、桩工机械、混凝土机械、凿岩机械、军用工程机械等。

工程机械行业是机床行业的重要用户之一。需要较多的机床如各种规格的立、卧加工中心(加工壳体，变速箱)、数控车床、数控磨床、齿轮加工机床、数控专用机床等；需要大量锻压设备如大型数控剪板机、数控折弯机、数控切割机、自动上下料的各种压力机等。此外，还需要焊接机械手、机器人、喷漆与表面处理等设备。

八、重型机械

重型机械制造业主要是为矿山、能源、原材料等工业和国防工业提供重大技术装备和大型铸锻件，也属于重要基础装备业之一，主要为国家重大工程项目服务，如钢铁行业的大型冷热轧机、石油化工的钻探和加工设备、大型电站设备、地下核试验、航天发射、各种大型军工装备(如核潜艇压力壳、大型军舰等)，为汽车工业、水利建设等部门提供了大量的技术装备。为了完成如此多的重大工程项目任务，需要大量高档数控机床，如数控重型立式和卧式车床、大型立式和卧式加工中心、数控龙门加工中心(含龙门五面体加工中心)、数控重型落地铣镗床、大型深孔钻床、大型立式和卧式滚齿机、大型数控轧辊和数控导轨磨床以及大型机械压力机、大型油压机、大型水压机、锻锤等大型锻造设备。

九、农业机械和铁路行业

我国农业在人力向农业机械化和自动化发展，农机产品结构发生了很大变化，国内对农机产品的需求增加，出口也人幅度增加。而且，农机由低档产品在向大型、高效、成套及智能化等高档产品发展。

如多功能通用型高效联合收割机、大中型拖拉机和自走式联合收割机、水稻插秧机和联合收割机、玉米联合收割机、纤维作物联合收割机、大型自走式喷灌机等。所有这些自动化程度高的大型农业机械的制造，需要高水平数控机床才能完成。如生产大型拖拉机、联合收割机等所需要的设备同汽车生产的设备差不多，大多以生产自动线为主，所需设备如各种数控车床、立式和卧式加工中心、数控铣床、各种数控磨床、数控齿轮加工机床、各种组合机床等金切机床；板材加工的各种成形机床如数控剪扳机、数控折弯机、数控压力机及锻造机等。

近几年，我国铁路建设速度加快，2005年和2006年铁路行业投资大幅度增加，分别达到约1360亿元和2080亿元。从2006-2020年间，铁路建设投资将继续大幅度增加，投资总额将超过2万亿元。铁路制造业将迎来一个新的行业发展时期。

高速列车的车体和机车的制造，需要大量高档数控机床。机车主要是电动机车和内燃机下的制造，以及转向架，制动系统等的加工，需要的数控机床主要有各种大中型立式和卧式加工中心、数控铣镗床、数控立式车床、数控磨床及数控专用机床等。高速机车对车体和大型覆盖件的要求越来越高，开始采用铝合金或不锈钢等材料，表面加工要求很高，主要需要大量板材加工设备，如数控压力机、数控剪板机、数控折弯机和锻压机；高速动车组的车轮系统主要是动轮和车轮及车轴的加工，制造厂由于批量较大，多采用专用自动生产线，车轮加工多采用以数控立式车床组成，并带有自动上下料和翻转机构的自动线；车轴加工人多采用由数控卧式车床和上下料机构组成的闩动生产线组成。大修机务段加工车轮主要使用数控专用仿形车轮车床或数控不落轮对车床，加工车轴大多采用数控车轴车床。此外，铁轨的接头和道岔加工大多采用数控道岔铣床等。略……

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