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鈑金件常用設(shè)計技巧

 孫鳳明 2020-06-21

       鈑金件在汽車表面覆蓋件和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件上有廣泛的應(yīng)用,以控制器結(jié)構(gòu)工程師為主業(yè)的我,時刻承擔(dān)著降本的壓力。在調(diào)研了各種方案后,發(fā)現(xiàn)同行們已有將控制器上蓋改成了鈑金沖壓件的成功案例,為了自己在設(shè)計過程中不犯低級錯誤,我查閱資料,將鈑金件設(shè)計常用技巧陳列于此,與所有同行的朋友們共同溫習(xí)一番。

 
                                 
 

 
                                 
正  文
       鈑金加工主要有四大工藝:沖裁、折彎、拉伸、成形。每一種工藝對設(shè)計上均有各自的規(guī)范要求,下面我們就從這四個方面,分別進行簡單的闡述。
一、沖裁
       沖裁分為普通沖裁和精密沖裁,由于加工方法的不同,沖裁件的加工工藝性也有所不同。電機控制器上蓋等結(jié)構(gòu)件一般只用到普通沖裁。下面就只介紹我們能用到的普通沖裁的結(jié)構(gòu)工藝性。
技巧 1.1
沖裁件的形狀和尺寸盡可能簡單對稱,使排樣時廢料最少。

沖裁件的排樣
技巧 1.2
沖裁件的外形及內(nèi)孔應(yīng)避免尖角。在直線或曲線的連接處要有圓弧連接,圓弧半徑R≥0.5t。(t為材料壁厚)

沖裁件圓角半徑的最小值
技巧 1.3
沖裁件應(yīng)避免窄長的懸臂與狹槽
沖裁件的凸出或凹入部分的深度和寬度,一般情況下,應(yīng)不小于1.5t(t為料厚),同時應(yīng)該避免窄長的切口與和過窄的切槽,以便增大模具相應(yīng)部位的刃口強度。

避免窄長的懸臂和凹槽
技巧 1.4
沖孔優(yōu)先選用圓形孔,沖孔有最小尺寸要求
沖孔優(yōu)先選用圓形孔,沖孔最小尺寸與孔的形狀、材料機械性能和材料厚度有關(guān)。

沖孔形狀示例

材料
圓孔直徑b
矩形孔短邊寬b
高碳鋼
1.3t
1.0t
低碳鋼、黃銅
1.0t
0.7t

0.8t
0.5t
*t為材料厚度,沖孔最小尺寸一般不小于0.3mm
技巧 1.5
沖裁的孔間距與孔邊距。
零件的沖孔邊緣離外形的最小距離隨零件與孔的形狀不同有一定的限制,見下圖。當(dāng)沖孔邊緣與零件外形邊緣不平行時,該最小距離應(yīng)不小于材料厚度t;平行時,應(yīng)不小于1.5t。

沖裁件孔邊距、孔間距示意圖
技巧 1.6
折彎件及拉深件沖孔時,其孔壁與直壁之間應(yīng)保持一定的距離。

折彎件、拉伸件孔壁與工件直壁間的距離
技巧 1.7
螺釘、螺栓的過孔和沉頭座。
螺釘、螺栓過孔和沉頭座的結(jié)構(gòu)尺寸按下表選取。對于沉頭螺釘?shù)某令^座,如果板 材太薄難以同時保證過孔d2和沉孔D,應(yīng)優(yōu)先保證過孔d2。

用于螺釘、螺栓的過孔

用于沉頭螺釘?shù)某令^座及過孔

用于沉頭鉚釘?shù)某令^座及過孔

技巧 1.8
沖裁件毛刺的極限值及設(shè)計標(biāo)注
沖裁件毛刺超過一定的高度是不允許的,沖壓件毛刺高度的極限值(mm)見下表。


二、折彎

技巧 2.1
折彎件的最小彎曲半徑材料彎曲時,其圓角區(qū)上,外層收到拉伸,內(nèi)層則受到壓縮。當(dāng)材料厚度一定時,內(nèi)r越小,材料的拉伸和壓縮就越嚴重;當(dāng)外層圓角的拉伸應(yīng)力超過材料的極限強度時,就會產(chǎn)生裂縫和折斷,因此,彎曲零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計,應(yīng)避免過小的彎曲圓角半徑。公司常用材料的最小彎曲半徑見下表。

常用金屬材料最小折彎半徑列表
技巧 2.2
彎曲件的直邊高度不宜太小,最小高度按(下圖)要求:h>2t。

彎曲件的直邊高度最小值
如果設(shè)計需要彎曲件的直邊高度h≤2t,,則首先要加大彎邊高度,彎好后再加工到需要尺寸;或者在彎曲變形區(qū)內(nèi)加工淺槽后,再折彎(如下圖所示)。

特殊情況下的直邊高度要求
彎邊側(cè)邊帶有斜角的直邊高度。
當(dāng)彎邊側(cè)邊帶有斜角的彎曲件時(下圖),側(cè)面的最小高度為:h=(2~4)t>3mm

彎邊側(cè)邊帶有斜角的直邊高度
技巧 2.3
折彎件上的孔邊距
孔邊距:先沖孔后折彎,孔的位置應(yīng)處于彎曲變形區(qū)外,避免彎曲時孔會產(chǎn)生變形。孔壁至彎邊的距離見表下表。

彎邊側(cè)邊帶有斜角的直邊高度
技巧 2.4
局部彎曲的工藝切口
局部彎曲某一段邊緣時,為了防止尖角處應(yīng)力集中產(chǎn)生彎裂,可將彎曲線移動一定距離,以離開尺寸突變處(圖 a),或開工藝槽(圖b),或沖工藝孔(圖c) 。注意圖中的尺寸要求:S≥R ;槽寬k≥t;槽深L≥ t+R+k/2。

局部彎曲的設(shè)計處理方法
當(dāng)孔在折彎變形區(qū)內(nèi)時,采用的切口形式示例。

切口形式示例
技巧 2.5
帶斜邊的折彎邊應(yīng)避開變形區(qū)

帶斜邊的折彎邊應(yīng)避開變形區(qū)
技巧 2.6
打死邊的設(shè)計要求 打死邊的死邊長度與材料的厚度有關(guān)。如下圖所示,一般死邊最小長度L≥3.5t+R。其中t為材料壁厚,R為打死邊前道工序(如下圖右所示)的最小內(nèi)折彎半徑。

死邊的最小長度L
技巧 2.7
設(shè)計時添加的工藝定位孔 為保證毛坯在模具中準(zhǔn)確定位,防止彎曲時毛坯偏移而產(chǎn)生廢品,應(yīng)預(yù)先在設(shè)計時添加工藝定 位孔,如下圖所示。特別是多次彎曲成形的零件,均必須以工藝孔為定位基準(zhǔn),以減少累計誤差, 保證產(chǎn)品質(zhì)量。

多次折彎時添加的工藝定位孔
技巧 2.8
標(biāo)注彎曲件相關(guān)尺寸時,要考慮工藝性

彎曲件標(biāo)注示例
如上圖所示所示, a)先沖孔后折彎,L尺寸精度容易保證,加工方便。b)和c)如果尺寸L 精度要求高,則需要先折彎后加工孔,加工麻煩。
技巧 2.9
彎曲件的回彈影響回彈的因素很多,包括:材料的機械性能、壁厚、彎曲半徑以及彎曲時的正壓力等。折彎件的內(nèi)圓角半徑與板厚之比越大,回彈就越大。 
從設(shè)計上抑制回彈的方法示例彎曲件的回彈,目前主要是由生產(chǎn)廠家在模具設(shè)計時,采取一定的措施進行規(guī)避。同時,從設(shè)計上改進某些結(jié)構(gòu)促使回彈角簡少如下圖所示:在彎曲區(qū)壓制加強筋,不僅可以提高工件的剛度, 也有利于抑制回彈。

設(shè)計上抑制回彈的方法示例
三、拉 伸

技巧 3.1
拉伸件底部與直壁之間的圓角半徑大小要求如下圖所示,拉伸件底部與直壁之間的圓角半徑應(yīng)大于板厚,即r1≥t 。為了使拉伸進行得更 順利,一般取r1=(3~5)t,最大圓角半徑應(yīng)小于或等于板厚的8倍,即r1≤8t。

彎曲件標(biāo)注示例
技巧 3.2
拉伸件凸緣與壁之間的圓角半徑拉伸件凸緣與壁之間的圓角半徑應(yīng)大于板厚的2倍,即r2≥2t,為了使拉伸進行得更順利, 一般取r2=(5~10)t,最大凸緣半徑應(yīng)小于或等于板厚的8倍,即r2≤8t。(參見上圖)
技巧 3.3
圓形拉伸件的內(nèi)腔直徑
圓形拉伸件的內(nèi)腔直徑應(yīng)取D ≥d+10t,以便在拉伸時壓板壓緊不致起皺。(參見上圖)
技巧 3.4
矩形拉伸件相鄰兩壁間的圓角半徑矩形拉伸件相鄰兩壁間的圓角半徑應(yīng)取r3 ≥3t,為了減少拉伸次數(shù)應(yīng)盡可能取r3 ≥H/5,以便一次拉出來。

矩形拉伸件相鄰兩壁間的圓角半徑
技巧 3.5
圓形無凸緣拉伸件一次成形時,高度H和直徑d之比應(yīng)小于或等于0.4,即H/d ≤0.4,如下圖所示。

圓形無凸緣拉伸件一次成形時,高度與直徑的尺寸關(guān)系
技巧 3.6
拉伸件設(shè)計圖紙上尺寸標(biāo)注的注意事項
拉伸件由于各處所受應(yīng)力大小各不相同,使拉伸后的材料厚度發(fā)生變化。一般來說,底部中央保 持原來的厚度,底部圓角處材料變薄,頂部靠近凸緣處材料變厚,矩形拉伸件四周圓角處材料變厚。
1、在設(shè)計拉伸產(chǎn)品時,對產(chǎn)品圖上的尺寸應(yīng)明確注明必須保證外部尺寸或內(nèi)部尺寸,不能同時標(biāo) 注內(nèi)外尺寸。
2、拉伸件凹凸圓弧的內(nèi)半徑以及一次成形的圓筒形拉伸件的高度尺寸公差為雙面對稱偏差,其偏差值為國標(biāo)(GB)16級精度公差絕對值的一半,并冠以±號。

四、成 形

技巧 4.1
在板狀金屬零件上壓筋,有助于增加結(jié)構(gòu)剛性,加強筋結(jié)構(gòu)及其尺寸選擇參見下圖。

加強筋結(jié)構(gòu)及尺寸選擇
技巧 4.2
打凸間距和凸邊距的極限尺寸按下表選取。

百葉窗的結(jié)構(gòu)

百葉窗尺寸要求:a≥4t;b≥6t;h≤5t;L≥24t;r≥0.5t。

技巧 4.3
百葉窗通常用于各種罩殼或機殼上起通風(fēng)散熱作用,其成型方法是借凸模的一邊刃口將材料切開,而凸模的其余部分將材料同時作拉伸變形,形成一邊開口的起伏形狀。百葉窗的典型結(jié)構(gòu)參見下圖。

百葉窗的結(jié)構(gòu)
百葉窗尺寸要求:a≥4t;b≥6t;h≤5t;L≥24t;r≥0.5t。
技巧 4.4
加工螺紋的內(nèi)孔翻邊

帶螺紋孔的內(nèi)孔翻邊結(jié)構(gòu)示意圖
螺紋
材料厚度t
翻邊內(nèi)孔D1
翻邊外孔d2
凸緣高度h
預(yù)沖孔直徑D0
凸緣圓角半徑R
M3
0.8
2.553.38
1.61.9
0.6
1
3.25
1.6
2.2
0.5
3.38
1.8
1.9
3.5
2
2
1.2
3.38
1.92
2
0.6
3.5
2.16
1.5
1.5
3.5
2.4
1.7
0.75
M4
1
3.35
4.46
2
2.3
0.5
1.2
4.35
1.92
2.7
0.6
4.5
2.16
2.3
4.65
2.4
1.5
1.5
4.46
2.4
2.5
0.75
4.65
2.7
1.8
2
4.56
2.2
2.4
1
M5
1.2
4.25
5.6
2.4
3
0.6
1.5
5.46
2.4
2.5
0.75
5.6
2.7
3
5.75
3
2.5
2
5.53
3.2
2.4
1
5.75
3.6
2.7
2.5
5.75
4
3.1
1.25
M6
1.5
5.1
7
3
3.6
0.75
2
6.7
3.2
4.2
1
7
3.63.6
7.3
4
2.5
2.5
7
4
2.8
1.25
7.3
4.53
3
7
4.8
3.4
1.5
帶螺紋孔的內(nèi)孔翻邊尺寸參數(shù)

五、總 結(jié)

      我們不可能記得所有學(xué)過的知識,在工作中遇到問題,知道上哪里找答案并找到答案,就是能力。希望“電動新視界”就是你們尋找答案的平臺,伴隨您走過春夏秋冬,伴隨您度過一個又一個工作中難熬的夜晚。我會努力將他逐步完善,讓他成為所有新能源汽車從業(yè)者信賴的“朋友”。路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索。我和我的伙伴們以培養(yǎng)中國新能源汽車從業(yè)人才為己任,踐行一個普通汽車工程師“傳道、受業(yè)、解惑”的本能職責(zé),讓更多的新能源汽車從業(yè)者能從平臺上獲取想要的知識,快速的成長起來,這就是我們的:中國夢?。?!

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