钣金设计知识

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1、1　引言薄板指板厚和其长宽相比小得多的钢板。它的横向抗弯能力差，不宜用于受横向弯曲载荷作用的场合。薄板就其材料而言是金属，但因其特殊的几何形状厚度很小，所以薄板构件的加工工艺有其特殊性。和薄板构件有关的加工工艺有三类：(1)下料：它包括剪切和冲裁。(2)成形：它包括弯曲、折叠、卷边和深拉。(3)连接：它包括焊接、粘接等。薄板构件的结构设计主要应考虑加工工艺的要求和特点。此外，要注意构件的批量大小。薄板构件之所以被广泛采用是因为薄板有下列优点： (1)易变形，这样可用简单的加工工艺制造多种形式的构件。 (2)薄板构件重量轻。 (3

2、)加工量小，由于薄板表面质量高，厚度方向尺寸公差小，板面不需加工。 (4)易于裁剪、焊接，可制造大而复杂的构件。 (5)形状规范，便于自动加工。2　结构设计准则在设计产品零件时，必须考虑到容易制造的问题。尽量想一些方法既能使加工容易，又能使材料节约，还能使强度增加，又不出废品。为此设计人员应该注意以下制造方面事项。钣金件的工艺性是指零件在冲切、弯曲、拉伸加工中的难易程度。良好的工艺应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单，使用寿命高，产品质量稳定。在一般情况下，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、尺寸和精度要

3、求。如何在薄板构件结构设计时充分考虑加工工艺的要求和特点，这里推荐几条设计准则。2.1　简单形状准则切割面几何形状越简单，切割下料越方便、简单、切割的路径越短，切割量也越小。如直线比曲线简单，圆比椭圆及其它高阶曲线简单，规则图形比不规则图形简单(见图1)。(a)不合理结构　　　(b)改进结构图1图2a的结构只有在批量大时方有意义，否则冲裁时，切割麻烦，因此，小批量生产时，宜用图b所示结构。(a)不合理结构　　　(b)改进结构图22.2　节省原料准则（冲切件的构型准则）节省原材料意味着减少制造成本。零碎的下角料常作废料处理，因此在

4、薄板构件的设计中，要尽量减少下脚料。冲切弃料最少以减少料的浪费。特别在批量大的构件下料时效果显著，减少下角料的途径有：(1)减少相邻两构件之间的距离(见图3)。(a)不合理结构　　(b)改进结构图3(2)巧妙排列(见图4)。(a)不合理结构　　(b)改进结构图4(3)将大平面处的材料取出用于更小的构件(见图5)。(a)不合理结构　　　　(b)改进结构图52.3　足够强度刚度准则⑴、带斜边的折弯边应避开变形区⑵.两孔之间的距离若太小，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合适的孔边距和孔间距以免冲裂。零件的冲孔边缘离

5、外形的最小距离随零件与孔的形状不同有一定的限制。当冲孔边缘与零件外形边缘不平行时，该最小距离应不小于材料厚度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，角边容易磨损崩塌,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.细长的板条刚度低，也易在剪裁时产生裂纹，特别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，一般情况下，应不小于1.5t(t为料厚)，同时应该避免窄

6、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。见图3.3.1。对一般钢A≥1.5t；对合金钢A≥2t；对黄铜、铝A≥1.2t；t—材料厚度。2.4　可靠冲裁准则图9a所示的半圆切线结构冲裁加工很难。因为这要求准确地确定刀具和工件之间的相对位置。准确测量定位不仅费时，更重要的是，刀具由可磨损和安装的误差，精度通常达不到这么高的要求。这样的结构一旦加工稍有偏差，质量很难保证，且切割外观差。所以应采用图b所示的结构，它可保证可靠的冲裁加工质量。(a)不合理结构　　　　　(b)改进结构图92.5　避免粘刀准则(穿破件的构型准则

7、)在构件中间冲裁切割时会出现刀具和构件粘接交紧的问题。解决的办法：(1)留有一定的坡度；(2)切割面连通(见图10和图11)。          (a)不合理结构　　　　　(b)改进结构             (a)不合理结构　　　(b)改进结构图10                                          图11当搭接在一道工序中用冲切法制成90°的弯边时，选材要注意材质不宜太硬，否则易在直角弯折处破裂。应在弯边位置设计工艺切口，防止折角处破裂。2.6　弯曲棱边垂直切割面准则薄板在切割加工以后，一般

8、还要进一步进行成形加工，比如弯曲。弯曲棱边应垂直于切割面，否则交汇处产生裂纹的危险升高。若因其它限制垂直要求不能满足时，应在切割面和弯曲棱边交汇处设计一个圆角，其半径大于板厚的两倍。2.7　平缓弯曲准则陡峭的弯曲需特殊的工具，且成本高。此外，过小的弯曲半径易产生