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一文教你读懂钣金结构设计冲切与折弯很直不雅观

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钣金是针对金属薄板(常日在6mm以下)一种综合冷加工工艺,包括剪、冲/切/复合、折、铆接、拼接、拉伸、成型(如汽车车身)等。
其显著的特色便是同一零件厚度同等。

【二】构造设计准则

在设计产品零件时,必须考虑到随意马虎制造的问题。
只管即便想一些方法既能使加工随意马虎,又能使材料节约,还能使强度增加,又不出废品。
为此设计职员该当把稳以下制造方面事变。

钣金件的工艺性是指零件在冲切、波折、拉伸加工中的难易程度。
良好的工艺应担保材料花费少,工序数目少,模具构造大略,利用寿命高,产品质量稳定。

在一样平常情形下,对钣金件工艺性影响最大的是材料的性能、零件的几何形状、尺寸和精度哀求。
如何在薄板构件构造设计时充分考虑加工工艺的哀求和特点,这里推举几条设计准则。

1,大略形状准则

切割面几何形状越大略,切割下料越方便、大略、切割的路径越短,切割量也越小。
如直线比曲线大略,圆比椭圆及其它高阶曲线大略,规则图形比不规则图形大略,见下图。

(a)不合理构造 (b)改进构造

图a的构造只有在批量大时方故意义,否则冲裁时,切割麻烦,因此,小批量生产时,宜用图b所示构造。

(a)不合理构造 (b)改进构造

2,节省质料准则(冲切件的构型准则)

节省原材料意味着减少制造本钱。
零星的下角料常作废物处理,因此在薄板构件的设计中,要只管即便减少下脚料。
冲切弃料最少以减少料的摧残浪费蹂躏。
特殊在批量大的构件下料时效果显著,减少下角料的路子有:

(1)减少相邻两构件之间的间隔

(a)不合理构造 (b)改进构造

(2)奥妙排列

(a)不合理构造 (b)改进构造

(3)将大平面处的材料取出用于更小的构件

(a)不合理构造 (b)改进构造

3,足够强度刚度准则

⑴、带斜边的折弯边应避开变形区

⑵.两孔之间的间隔若太小,则在切割时有产生裂纹的可能。

零件上冲孔设计应考虑留有得当的孔边距和孔间距以免冲裂。
零件的冲孔边缘离形状的最小间隔随零件与孔的形状不同有一定的限定。
当冲孔边缘与零件形状边缘不平行时,该最小间隔应不小于材料厚度t;平行时,应不小于1.5t。
最小孔边距和孔间距见表。

模具制作上以圆孔最坚固好制造维修,唯开孔率较低。

以正方形孔开孔率最高,但因是90度角,角边随意马虎磨损崩塌,造成要修模而停线.而六角形的开孔其大于90度的120度角比正方形孔开孔更坚固但开孔率在边缘比正方形孔差一点。

⑶.苗条的板条刚度低,也易在剪裁时产生裂纹,特殊是对刀具的磨损严重。

冲裁件的凸出或凹入部分的深度和宽度,一样平常情形下,应不小于1.5t(t为料厚),同时该当避免窄长的切口与和过窄的切槽,以便增大模具相应部位的刃口强度。
见下图

对一样平常钢A≥1.5t;对合金钢A≥2t;对黄铜、铝A≥1.2t;t—材料厚度。

4,可靠冲裁准则

图a所示的半圆切线构造冲裁加工很难。
由于这哀求准确地确定刀具和工件之间的相对位置。
准确丈量定位不仅费时,更主要的是,刀具由可磨损和安装的偏差,精度常日达不到这么高的哀求。
这样的构造一旦加工稍有偏差,质量很难担保,且切割外不雅观差。
以是应采取图b所示的构造,它可担保可靠的冲裁加工质量。

(a)不合理构造 (b)改进构造

5,避免粘刀准则(穿破件的构型准则)

在构件中间冲裁切割时会涌现刀具和构件粘接交紧的问题。

办理的办法:

(1)留有一定的坡度;

(2)切割面连通见下图。

(a)不合理构造 (b)改进构造

(a)不合理构造 (b)改进构造

当搭接在一道工序中用冲切法制成90°的弯边时,选材要把稳材质不宜太硬,否则易在直角弯折处分裂。
应在弯边位置设计工艺切口,防止折角处分裂。

6,波折件的构造准则

⑴、板件最小波折半径

材料波折时,其圆角区上,外层收到拉伸,内层则受到压缩。
当材料厚度一定时,内半径r越小,材料的拉伸和压缩就越严重;当外层圆角的拉伸应力超过材料的极限强度时,就会产生裂痕和折断,因此,波折零件的构造设计,应避免过小的波折圆角半径。
为此规定最小波折半径。

常用金属材料最小折弯半径列表

波折半径是指波折件的内侧半径,t是材料的壁厚。
t为材料壁厚,M为退火状态,Y为硬状态,Y2为1/2硬状态。

对付如下图所示封闭式弯边零件,其弯边高度h最大不得超过40㎜,若需大于40㎜者,须经校核后方能利用。

⑵、波折的最小直边高度

波折的直边高度不宜过小,否则不易成形足够的弯矩,很难得到形状准确的零件。
其值h≥R+2t方可。

①一样平常情形下的最小直边高度哀求

波折件的直边高度不宜太小,最小高度按图哀求:h>2t。

波折件的直边高度最小值

②分外哀求的直边高度

如果设计须要波折件的直边高度h≤2t,,则首先要加大弯边高度,弯好后再加工到须要尺寸;或者在波折变形区内加工浅槽后,再折弯。

分外情形下的直边高度哀求

③弯边侧边带有斜角的直边高度

当弯边侧边带有斜角的波折件时,侧面的最小高度为:h=(2~4)t>3mm

弯边侧边带有斜角的直边高度

⑶、波折的直边变形处理

①、当a<R时,波折后,b面靠a处仍旧有一段残余圆弧,为了避免残余圆弧,必须使a≥R。

②、在U形波折件上,两波折边最好等长,以免波折时产生向一边移位。
如不许可,可设一工艺定位孔。

③、防止侧面(梯形)波折时产生裂纹或畸形。
应设计预留切槽,或将根部改为阶梯形。
槽宽K≥2t,槽深L≥t+R+K/2。

④、防止圆角在波折时受压产生挤料后起皱,应设计预留切口。
如室外机侧板(上端、下端)圆角处切口形式。

B 与盖板厚度(t)相等

⑤、防止波折后,直角的两侧平面产生褶皱,应设计预留切口。

⑥、防止波折后,产生回弹的切口形式。

a≥1.5t(t—材料厚度)

⑦、防止冲孔后,波折产生裂纹的切口形式。

⑧、防止波折时,一边向内产生紧缩。
可设计工艺定位孔,或两边同时折弯,还可用增加幅宽的办法来办理紧缩问题。

⑨、弯成直角的搭接形式。

⑷、凸部的波折

若象a图那样波折线和阶梯线同等,有时会在根部开裂变形。
以是使波折线让开阶梯线如图b,或设计切口如c、d那样。

⑸、折弯件上的孔边距

孔边距:先冲孔后折弯,孔的位置应处于波折变形区外,避免波折时孔会产生变形。
孔壁至弯边的间隔见表。

表折弯件上的孔边距

①、防止波折时,波折面上的孔受力后会变形,孔边距(至底根部)其值A≥4方可。

②、波折边冲孔时,孔边到波折半径R中央的间隔L不得过小,以免波折成型后会使孔变形。
其值L≥2t方可。

⑹、局部波折的工艺切口

①折弯件的波折线应避开尺寸突变的位置

局部波折某一段边缘时,为了防止尖角处应力集中产生弯裂,可将波折线移动一定间隔,以离开尺寸突变处(图a),或开工艺槽(图b),或冲工艺孔(图c) 。
把稳图中的尺寸哀求:S≥R ;槽宽k≥t;槽深L≥t+R+k/2。

②当孔位于折弯变形区内,所采纳的切口形式

当孔在折弯变形区内时,采取的切口形式示例

⑺、打去世边的设计哀求

打去世边的去世边长度与材料的厚度有关。
如下图所示,一样平常去世边最小长度L≥3.5t+R。

个中t为材料壁厚,R为打去世边前道工序的最小内折弯半径。

⑻、设计时添加的工艺定位孔

为担保毛坯在模具中准确定位,防止波折时毛坯偏移而产生废品,应预先在设计时添加工艺定位孔,如下图所示。
特殊是多次波折成形的零件,均必须以工艺孔为定位基准,以减少累计偏差,担保产品质量。

⑼、标注波折件干系尺寸时,要考虑工艺性

⑽、波折件的回弹

影响回弹的成分很多,包括:材料的机器性能、壁厚、波折半径以及波折时的正压力等。

⑴折弯件的内圆角半径与板厚之比越大,回弹就越大。

⑵从设计上抑制回弹的方法示例。

波折件的回弹,目前紧张是由生产厂家在模具设计时,采纳一定的方法进行规避。
同时,从设计上改进某些构造匆匆使回弹角减小如下图所示:在波折区压制加强筋,不仅可以提高工件的刚度,也有利于抑制回弹。

7,拉深件的构形准则

a. 拉深件的形状应只管即便大略、对称。

b. 拉深件各部分尺寸比例要恰当,只管即便避免设计宽凸缘和深度大的拉深件。
(D凸>3d, h≥2d)由于这类零件要较多的拉深次数。

c. 拉深件的圆角半径要得当,圆角半径只管即便取大些,以利于成型和减少拉深次数。

⑴、拉深件的圆角半径。

⑵、拉深件或波折件冲孔的得当位置。

⑶、防止拉深时产生扭曲变形,A、B宽度应相等(对称)即A=B。

⑷、拉伸件设计图纸上尺寸标注的把稳事变

拉伸件由于各处所受应力大小各不相同,使拉伸后的材料厚度发生变革。
一样平常来说,底部中心保持原来的厚度,底部圆角处材料变薄,顶部靠近凸缘处材料变厚,矩形拉伸件四周圆角处材料变厚。

⑸、拉伸件产品尺寸的标准方法

在设计拉伸产品时,对产品图上的尺寸应明确注明必须担保外部尺寸或内部尺寸,不能同时标注内外尺寸。

⑹、拉伸件尺寸公差的标注方法

拉伸件凹凸圆弧的内半径以及一次成形的圆筒形拉伸件的高度尺寸公差为双面对称偏差,其偏差值为国标(GB)16级精度公差绝对值的一半,并冠以±号。

8,提高零件强度的合理构型准则

⑴、对较长的钣金件为了提高其强度,该当设计加固筋。

⑵、在波折件的弯角处再作弯折,能起到筋条的加强浸染。

⑶、加强筋

在板状金属零件上压筋,有助于增加构造刚性,加强筋构造及其尺寸选择拜会表。

⑷、打凸间距和凸边距的极限尺寸

打凸间距和凸边距的极限尺寸按下表选取。

⑸、百叶窗

百叶窗常日用于各种罩壳或机壳上起透风散热浸染,其成型方法是借凸模的一边刃口将材料切开,而凸模的别的部分将材料同时作拉伸变形,形成一边开口的起伏形状。

百叶窗的范例构造拜会图。

百叶窗尺寸哀求:a≥4t;b≥6t;h≤5t;L≥24t;r≥0.5t。

9,钣金件常用螺钉底孔构型准则

⑴、孔翻边

孔翻边型式较多,本准则只关注要加工螺纹的内孔翻边,如图所示。

⑵、螺钉、螺栓的过孔和沉头座

螺钉、螺栓过孔和沉头座的构造尺寸按下表选取取。
对付沉头螺钉的沉头座,如果板材太薄难以同时担保过孔d2和沉孔D,应优先担保过孔d2。

用于螺钉、螺栓的过孔

用于沉头螺钉的沉头座及过孔

哀求钣材厚度t≥h。

用于沉头铆钉的沉头座及过孔

哀求钣材厚度t≥h。

【三】

钣金件的尺寸公差

公差是影响产品质量和价格的主要成分之一。
在制造零件的时候,履历见告我们,无论投入多少本钱和韶光,完备按图纸上标注的尺寸准确地加工出来险些是不可能的。
产品设计无论从性能上还是经济上都要知足用户的须要。
从企业本身来说,也必须保持正常的利润。

为此公差必须由产品的性能和经济两方面来决定。
以是设计要充分节制公差的原则。

⑴、冲切件的尺寸公差。

⑵、波折件的边高h直线尺寸公差。

注:波折边长L 直线尺寸公差按表规定。

⑶、波折件的角度公差。

⑷、拉深件的高度h尺寸公差。

注:拉深边长L 直线尺寸公差按表规定。

⑹、冲切件的断面粗糙度。

(7)、冲切件的毛刺许可高度

(8)、冲裁件毛刺的极限值

冲裁件毛刺超过一定的高度是不许可的,冲压件毛刺高度的极限值(mm)见下表。

表冲压件毛刺高度的极限值

f级(精密级)适用于较高哀求的零件;m级(中等级)适用于中等哀求的零件;g级(粗糙级)适用于一样平常哀求的零件。

(9)、设计图纸中毛刺的标注哀求

毛边方向:BURR SIDE。

须要压毛边的部位:COIN或COIN CONTINUE。
一样平常不要全体构造件断口全部压毛边,这样会增加本钱。
只管即便不才面情形利用:暴露在表面的断口;人手常常触摸到的锐边;须要过线缆的孔或槽;有相对滑动的部位。

图钣金构造设计图纸中毛刺的标注示例

【四】钣金表面处理及钣金材料

⑴、压印工艺、压花工艺简介

压印、压花工艺在钣金件上运用很多,包括标签粘贴位置指示、产品编码、生产日期、版本、厂家代号、乃至图案等,都可以利用这两种工艺进行加工。

①.压印工艺

压印是使材料厚度发生变革,将挤压的材料满盈在有起伏的模腔内,使零件上形成起伏花纹或字样。

一样平常情形下是在封闭模中进行,以免金属被挤到模子型腔表面;对付比较大的零件或形状分外成形后进行切边的零件,可在洞开模中进行。
为使零件得到良好的表面质量,成形前应将毛坯进行退火、酸洗、喷砂等处理。

②.压花工艺

压花工艺与压印类似,只是变形的深度较小,所需的压力也较小。
压花的方法,深度h≤(0.3~0.4t)时,在光面凹模上进行;深度h>0.4t时,在带有与凸模合营的相应凹槽的凹模上进行,其凹模的宽度要比凸模上的大一些,深度要比凸模上的浅。

⑵、高碳钢、低碳钢对应的常用材料牌号列表

⑶、金属材料

⒈普通冷轧板 SPCC

SPCC是指钢锭经由冷轧机连续轧制成哀求厚度的钢板卷料或片料。
SPCC表面没有任何的防护,暴露在空气中极易被氧化,特殊是在湿润的环境中氧化速率加快,涌现暗赤色的铁锈,在利用时表面要喷漆、电镀或者其它防护。

⒉镀锌钢板SECC

SECC的底材为一样平常的冷轧钢卷,在连续电镀锌产线经由脱脂、酸洗、电镀及各种后处理制程后,即成为电镀锌产品。
SECC不但具有一样平常冷轧钢片的机器性能及近似的加工性,而且具有优胜的耐蚀性及装饰性外不雅观。
在电子产品、家电及家具的市场上具有很大的竞争性及取代性。
例如电脑机箱普遍利用的便是SECC。

⒊热浸镀锌钢板SGCC

热浸镀锌钢卷是指将热轧酸洗或冷轧后之半成品,经由洗濯、退火,浸入温度约460°C的溶融锌槽中,而使钢片镀上锌层,再经调质整平及化学处理而成。
SGCC材料比SECC材料硬、延展性差(避免深抽设计)、锌层较厚、电焊性差。

⒋不锈钢SUS301

Cr(铬)的含量较SUS304低,耐蚀性较差,但经由冷加工能得到很好的拉力和硬度,弹性较好,多用于弹片弹簧以及防EMI。

⒌不锈钢SUS304

利用最广泛的不锈钢之一,因含Ni(镍)故比含Cr(铬)的钢较富有耐蚀性、耐热性,拥有非常好的机器性能,无热处理硬化征象,没有弹性。

①.SECC的镀锌方法

热浸镀锌法:连续镀锌法,成卷的钢板连续浸在溶解有锌的镀槽中;板片镀锌法,剪切好的钢板浸在镀槽中,镀好后会有锌花。

电镀法: 电化学电镀,镀槽中有硫酸锌溶液,以锌为阳极,原材质钢板为阴极。

②.镀锌钢板的一样平常问题点

1.白锈---因结露或被水沾湿致迅速发生氢氧化锌为紧张身分的白色粉末状的锈。
(会导致产品质量劣化)

2.红锈---因结露或被水沾湿致迅速发生氢氧化铁为紧张身分的红茶色粉末状的锈。

3.烙酸不屈均---黄茶色的小岛形状或线形状的花纹,但耐蚀性没有问题。

4.替代堕落保护---在锌面割伤而,露出钢板基体表面的情形下,我们也不必担心镀锌钢板切边生锈问题。

③.镀锌钢板之烤漆处理

1.前处理

由于锌是一种高活性金属,在烤漆前须要适当的化学转化处理如磷酸盐处理。
磷酸盐处理剂有两种,一种是处理铁的,一种是处理锌的。

2.脱脂

采取弱碱,有机溶剂及中性乳液或洗涤剂,避免用酸或强碱脱脂剂。
可用水膜试验(Water lreakage test)来确认,不雅观察试验后的水是否受到污染,以及试品表面的水膜是否均匀。

3.烤漆

电镀锌钢片对漆的选择性比冷轧钢片为严。
利用水性底漆(Water promer)可以确保有较强的油漆附着性。

【结语】

1,确实很长很多,不用问,肯定不是原创的,都是网络整理的。

2,这么多是不是看不懂,也记不住,没紧要,后续推一版简洁版本的,此版本用于深入学习之用。

3,此篇文章对付构造设计来说,重点关注的是钣金件折弯多高才能做,是否须要做工艺孔,是否展平后会干涉,总之一句话,若何设计才能够做出你想要的产品。

4,此文若有错漏之处,希望广大知友及时指出。

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