(完整版)鈑金設計手冊

1、1引言薄板指板厚和其長寬相比小得多的鋼板.它的橫向抗彎水平差,不宜用丁受橫向 彎曲載荷作用的場合.薄板就其材料而言是金屆,但因其特殊的幾何形狀厚度很 小,所以薄板構件的加工工藝有其特殊性.和薄板構件有關的加工工藝有三類：(1) 下料：它包括剪切和沖裁.(2)成形：它包括彎曲、折疊、卷邊和深拉.(3)連接：它包括焊接、粘接等.薄板構件的結(jié)構設計主要應考慮加工工藝的要求和 特點.此外,要注意構件的批量大小.薄板構件之所以被廣泛采用是由于薄板有以下優(yōu)點：(1) 易變形,這樣可用簡單的加工工藝制造多種形式的構件.(2) 薄板構件重量輕.(3) 加工量小,由丁薄板外表質(zhì)量高,厚度方向尺寸公差小,板面不需

2、加工.(4) 易丁裁剪、焊接,可制造大而復雜的構件.(5) 形狀標準,便丁自動加工.2結(jié)構設計準那么在設計產(chǎn)品零件時,必須考慮到容易制造的問題.盡量想一些方法既能使加工容 易,乂能使材料節(jié)約,還能使強度增加,乂不出廢品.為此設計人員應該注意以 下制造方面事項.飯金件的工藝性是指零件在沖切、彎曲、拉伸加工中的難易程度.良好的工藝應 保證材料消耗少,工序數(shù)目少,模具結(jié)構簡單,使用壽命高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定.在 一般情況下,對飯金件工藝性影響最大的是材料的性能、零件的幾何形狀、尺寸 和精度要求.如何在薄板構件結(jié)構設計時充分考慮加工工藝的要求和特點,這里推薦幾條設計準那么.2.1 簡單形狀準那么切割面幾何形

3、狀越簡單,切割下料越方便、簡單、切割的路徑越短,切割量也越 小.如直線比曲線簡單,圓比橢圓及其它高階曲線簡單, 規(guī)那么圖形比不規(guī)那么圖形簡單(見圖1).圖2a的結(jié)構只有在批量大時方有意義,否那么沖裁時,切割麻煩,因此,小批量 生產(chǎn)時,宜用圖b所示結(jié)構.a不合理結(jié)構b改進結(jié)構2.2 節(jié)省原料準那么沖切件的構型準那么節(jié)省原材料意味著減少制造本錢.零碎的下角料常作廢料處理,因此在薄板構件 的設計中,要盡量減少下腳料.沖切棄料最少以減少料的浪費.特別在批量大的 構件下料時效果顯著,減少下角料的途徑有： 減少相鄰兩構件之間的距離見圖3.a不合理結(jié)構 b改進結(jié)構2巧妙排列見圖4a不合理結(jié)構 b改進結(jié)構3將

4、大平面處的材料取出用丁更小的構件見圖5(a)不合理結(jié)構(b)改進結(jié)構2.3 足夠強度剛度準那么、帶斜邊的折彎邊應避開變形區(qū).兩孔之間的距離假設太小,那么在切割時有產(chǎn)生裂紋的可能.零件上沖孔設計應考慮留有適宜的孔邊距和孔間距以免沖裂. 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.當沖孔邊緣與零件外形邊緣不平行時,該最小距離應不小丁材料厚度 t ;平行時,應不小丁 1.5t.最小 孔邊距和孔間距見表.C 2iC Jl模具制作上以圓孔最穩(wěn)固好制造維修,唯開孔率較低.以正方形孔開孔率最高,但因是 90度角,角邊容易磨損崩塌,造成要修模而停線.而六角形的開孔其大丁 90度的120度

5、角比正方形孔開孔更穩(wěn)固但開孔率在 邊緣比正方形孔差一點.細長的板條剛度低,也易在剪裁時產(chǎn)生裂紋,特別是對刀具的磨損嚴重.沖裁件的凸出或凹入局部的深度和寬度,一般情況下,應不小丁1.5t(t 為料厚),同時應該預防窄長的切口與和過窄的切槽,以便增大模具相應部位的刃口 強度.見圖3.3.1 .(b)改進結(jié)構對一般鋼AX.5t ;對合金鋼AA2t ;對黃銅、鋁AA 1.2t ; t -材料厚度.2.4 可靠沖裁準那么圖9a所示的半圓切線結(jié)構沖裁加工很難.由于這要求準確地確定刀具和工件之間的相對位置.準確測量定位不僅費時,更重要的是,刀具由可磨損和安裝的誤差,精度通常達不到這么高的要求. 這樣的結(jié)構一

6、旦加工稍有偏差,質(zhì)量很難保證,且切割外觀差.所以應采用圖b所示的結(jié)構,它可保證可靠的沖裁加工質(zhì)量.(a)不合理結(jié)構(b)改進結(jié)構2.5 預防粘刀準那么(穿破件的構型準那么)在構件中間沖裁切割時會出現(xiàn)刀具和構件粘接交緊的問題.解決的方法：(1)留有一定的坡度；(2)切割面連通(見圖10和圖11).3(a)不合理結(jié)構不合理結(jié)構(a)(b)改進結(jié)構圖10圖11當搭接在一道工序中用沖切法制成 90的彎邊時,選材要注意材質(zhì)不宜太硬,否那么易在直角彎折處破裂.應在彎邊位置設計工藝切口,預防折角處破裂.I；K 212.6 彎曲棱邊垂直切割面準那么比方彎曲.彎曲棱邊應垂薄板在切割加工以后,一般還要進一步進行成

7、形加工,直丁切割面,否那么交匯處產(chǎn)生裂紋的危險升高.假設因其它限制垂直要求不能滿足 時,應在切割面和彎曲棱邊交匯處設計一個圓角,其半徑大丁板厚的兩倍.2.7 平緩彎曲準那么陡峭的彎曲需特殊的工具,且本錢高.此外,過小的彎曲半徑易產(chǎn)生裂紋,在內(nèi) 側(cè)面上還會出現(xiàn)皺折見圖16、圖17.圖16a不合理結(jié)構b改進結(jié)構圖172.8 預防小圓形卷邊準那么薄板構件的棱邊常用卷邊結(jié)構,這有多項好處.(1)增強了剛度；(2)預防了鋒利 的棱邊;(3)美觀.但卷邊應注意兩點,一是半徑應大丁 1.5倍的板厚；二是不要完全的圓形,這樣加工起來困難,圖18b所示的卷邊比各自a所示的卷邊易加工.(a)不合理結(jié)構(b)改進結(jié)

8、構圖182.9 槽邊不彎曲準那么彎曲棱邊和槽孔棱邊要相距一定的距離,推薦值是彎曲半徑加上2倍的壁厚.彎曲區(qū)受力狀態(tài)復雜,且強度較低.有缺口效應的槽孔也應排除在這個區(qū)域以外.既可以將整個槽孔遠離彎曲棱邊,也可以讓槽孔橫跨整個彎曲棱邊(見圖19).(a)不合理結(jié)構(b)改進結(jié)構圖192.10 復雜結(jié)構組合制造準那么空間結(jié)構過丁復雜的構件,完全靠彎曲成形比較困難.因此盡量將結(jié)構設計得簡 單一些,在非復雜不可的情況下,可用組合構件,即將多個簡單的薄板構件用焊 接,螺栓連接等方式組合在一起.圖 20b的結(jié)構比其圖20a的結(jié)構易加工.圖202.11 預防直線貫穿準那么薄板結(jié)構有橫向彎曲剛度較差的缺點. 大

9、平板結(jié)構易屈曲失穩(wěn).進一步還會彎曲 斷裂.通常用壓槽來提升其剛度.壓槽的排列方式對提升剛度的效果影響很大 壓槽排列根本原那么是預防無壓槽區(qū)域直線貫穿.貫穿的低剛度窄帶易成為整個板 面屈曲失穩(wěn)的慣性軸.失穩(wěn)總要圍繞一個慣性軸 ,因此,壓槽的排列要切斷這種慣性軸,使它越短越好.圖21a所示的結(jié)構,無壓槽區(qū)域形成多條貫穿的窄條.圍繞這些軸,整個板的彎曲剛度沒有改進.圖21b所示結(jié)構沒有潛在的連通失穩(wěn) 慣性軸,圖22列出了常見的壓槽形狀和排列方式,從左到右剛度增強效果逐漸加大,不規(guī)那么排列是預防直線貫穿的有效方法.(a)不合理結(jié)構圖21圖222.12 壓槽連通排列準那么 壓槽的終點疲勞強度低是薄弱環(huán)節(jié)

10、,如果壓槽連通,其局部終點將消滅.圖23是一個卡車上的電瓶箱,它受動載作用,圖23a結(jié)構在壓槽端都產(chǎn)生了疲勞破壞.而圖23b結(jié)構就不存在這一問題.陡峭的壓槽端面應預防,可能的情況下壓槽延至邊界(見圖24).壓槽的貫穿消除了薄弱的端部.但壓槽的交匯處要有足夠大的空間,使得各壓槽之間的相互影響減少(見圖25)(a)不合理結(jié)構(b)改進結(jié)構圖23(a)不合理結(jié)構(b)改進結(jié)構圖24(a)不合理結(jié)構(b)改進結(jié)構圖252.13 空間壓槽準那么空間結(jié)構的失穩(wěn)不只限丁某一方面,因此,只在一個平面上設置壓槽不能到達提高整個結(jié)構抗失穩(wěn)水平的效果.例如圖26所示的U型和Z型結(jié)構,它們的失穩(wěn)會發(fā)生在棱邊附近.解決

11、這個問題的方法是將壓槽設計成空間的(見圖26b結(jié)構.)圖262.14 局部松馳準那么薄板上局部變形受到嚴重阻礙時會出現(xiàn)皺折.解決的方法是在皺折附近設置幾個 小的壓槽,這樣減低局部剛度,減少變形阻礙見圖28.a不合理結(jié)構b改進結(jié)構圖282.15 沖裁件的構型準那么.最小沖孔直徑或方孔的最小邊長沖孔時,應受到?jīng)_頭強度的限制,沖孔的尺寸不能太小,否那么容易損壞沖頭.最 小沖孔直徑及最小邊長見表.Ld 1. Utd+ Kt* t為材料厚度,沖孔最小尺寸一般不小丁 0.3mm.沖切缺口原那么沖切缺口應盡量預防尖角,如a圖所示.尖角形式容易減短模具使用壽命,且尖角處容易產(chǎn)生裂紋.應改為如b圖所示.R 0.

12、5tt 一材料厚度沖裁件的外形及內(nèi)孔應預防尖角. 在直線或曲線的連接處要有圓弧連接, 圓弧半 徑RA 0.5t.t為材料壁厚2.16、彎曲件的結(jié)構準那么、板件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)層那么受到壓縮.當材料厚度一定時, 內(nèi)半徑r越小,材料的拉伸和壓縮就越嚴重；當外層圓角的拉伸應力超過材料的 極限強度時,就會產(chǎn)生裂縫和折斷,因此,彎曲零件的結(jié)構設計,應預防過小的 彎曲圓角半徑.為此規(guī)定最小彎曲半徑.常用金屆材料最小折彎半徑列表廠號材料最小彎曲 半徑108、08F、10、10F、DX2 SPCC E1-T52、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、11

13、00-H24、T20.4t215、20、Q235 Q235A 150.5t325、30、Q2550.6t41Cr13、H62M Y、Y2、冷軋銅0.8t545、501.0t655、601.5t765Mn 60SiMn 1Cr17Ni7、1Cr17Ni7-Y、1Cr17Ni7-DY、SUS2.0t 301、0Cr18Ni9、SUS302l彎曲半徑是指彎曲件的內(nèi)側(cè)半徑,t是材料的壁厚l t為材料壁厚,M為退火狀態(tài),Y為硬狀態(tài),Y2為1/2硬狀態(tài).對丁如以下列圖所示封閉式彎邊零件,其彎邊高度h最大不得超過40 mm,假設需大于40 mmR+2t方可.D 一般情況下的最小直邊高度要求彎曲件的直邊高度不

14、宜太小,最小高度按圖要求：h 2t.彎曲件的直邊高度最小值 特殊要求的直邊高度 如果設計需要彎曲件的直邊高度 h3mm彎邊側(cè)邊帶有斜角的直邊高度、彎曲的直邊變形處理 、當aR0 、在U形彎曲件上,兩彎曲邊最好等長,以免彎曲時產(chǎn)生向一邊移位.如不 允許,可設一工藝定位孔. 、預防側(cè)面(梯形)彎曲時產(chǎn)生裂紋或畸形.應設計預留切槽,或?qū)⒏扛?為階梯形.槽寬KA2t,槽深Lt+R+K/2. 、預防圓角在彎曲時受壓產(chǎn)生擠料后起皺,應設計預留切口.如室外機側(cè)板 上端、下端圓角處切口形式.B與蓋板厚度t相等 、預防彎曲后,直角的兩側(cè)平面產(chǎn)生褶皺,應設計預留切口 、預防彎曲后,廣生回彈的切口形式a 1.5t

15、 t料厚度 、預防沖孔后,彎曲產(chǎn)生裂紋的切口形式 、預防彎曲時,一邊向內(nèi)產(chǎn)生收縮.可設計工藝定位孔,或兩邊同時折彎, 還可用增加幅寬的方法來解決收縮問題、凸部的彎曲 假設象a圖那樣彎曲線和階梯線一致,有時會在根部開裂變形.所以使彎曲線讓開階梯線如圖b,或設計切口如c、d那樣.ri=r、折彎件上的孔邊距 孔邊距：先沖孔后折彎,孔的位置應處丁彎曲變形區(qū)外, 預防彎曲時孔會產(chǎn)生變 形.孔壁至彎邊的距離見表.表折彎件上的孔邊距Mg 燃K2l*rP？sr*r電550A4、預防彎曲時,彎曲面上的孔受力后會變形,孔邊距至底根部其值 方可.、彎曲邊沖孔時,孔邊到彎曲半徑 R中央的距離L不得過小,以免彎曲成型后

16、會使孔變形.其值LA2t方可.、局部彎曲的工藝切口 折彎件的彎曲線應避開尺寸突變的位置局部彎曲某一段邊緣時,為了預防尖角處應力集中產(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：SR;槽寬kt;槽深LAt+R+k/2 當孔位丁折彎變形區(qū)內(nèi),所采取的切口形式當孔在折彎變形區(qū)內(nèi)時,采用的切口形式例如掃 ILL、打死邊的設計要求打死邊的死邊長度與材料的厚度有關.如以下列圖所示,一般死邊最小長度L 3.5t+R.其中t為材料壁厚,R為打死邊前道工序的最小內(nèi)折彎半徑.0、設計時添加的工藝定位孔 為保證毛坯在模具中準確定位,預防彎曲時毛坯偏移而產(chǎn)

17、生廢品, 應預先在設計 時添加工藝定位孔,如以下列圖所示.特別是屢次彎曲成形的零件,均必須以工藝孔 為定位基準,以減少累計誤差,保證產(chǎn)品質(zhì)量、標注彎曲件相關尺寸時,要考慮工藝性a 涎(10)、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.從設計上抑制回彈的方法例如.彎曲件的回彈,目前主要是由生產(chǎn)廠家在模具設計時,采取一定的舉措進行躲避. 同時,從設計上改進某些結(jié)構促使回彈角減小如以下列圖所示： 在彎曲區(qū)壓制增強筋,0不僅可以提升工件的剛度,也有利丁抑制回彈2.16、拉深件的構形準那么a. 拉深件的形狀應

18、盡量簡單、對稱.b. 拉深件各局部尺寸比例要恰當,盡量預防設計寬凸緣和深度大的拉深件.D凸3d , h2d由于這類零件要較多的拉深次數(shù).c. 拉深件的圓角半徑要適宜,圓角半徑盡量取大些,以利丁成型和減少拉深次數(shù).、拉深件的圓角半徑.I型ll I42、拉深件或彎曲件沖孔的適宜位置、預防拉深時產(chǎn)生扭曲變形,A、B寬度應相等對稱即 A=BA=H、拉伸件設計圖紙上尺寸標注的本卷須知拉伸件由丁各處所受應力大小各不相同, 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.、拉伸件產(chǎn)品尺寸的標準方法在設計拉伸產(chǎn)品時,對

19、產(chǎn)品圖上的尺寸應明確注明必須保證外部尺寸或內(nèi)部尺 寸,不能同時標注內(nèi)外尺寸.、拉伸件尺寸公差的標注方法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(GB)16級精度公差絕對值的一半,并冠以 少.2.17、提升零件強度的合理構型準那么、對較長的飯金件為了提升其強度,應該設計加固筋.T倒阪肪己尺JhBrHIR2-1尚T堆小允神It7ttStfitLOt2a曲fith&r1R2:tt*33t2iSt321回冏忤軍理博,.111 .r.I；*瓦、在彎曲件的彎角處再作彎折,能起到筋條的增強作用LR.Ift11苗i；12695J-16501571264207

20、.1B-裕暈情T、增強筋在板狀金屆零件上壓筋,有助丁增加結(jié)構剛性,增強筋結(jié)構及其尺寸選擇參見表.筒Rh一F7d *初前| B 34H* ri.一4t: b6t: h24t : r 0.5t .2.18、飯金件常用螺釘?shù)卓讟嬓蜏誓敲?、孔翻?孔翻邊型式較多,本準那么只關注要加工螺紋的內(nèi)孔翻邊,如下列圖M螺紋材料厚度t翻邊內(nèi)孔以翻邊外孔d2凸緣高度h預沖孔直徑D)凸緣圓角半徑RM3 0.82.553.381.61.90.613.251.62.20.53.381.81.93.51.23.381.9220.63.52.161.51.53.52.41.70.75M4 13.354.4622.30.51.24.351.922.70.64.52.162.34.652.41.51.54.462.42.50.754.652.71.824.562.22.4M5 1.24.255.62.430.61.55.462.42.50.755.62.72.55.7525.533.22.45.753.62.72.55.7543.11.25M6 1.55.17.033.60.7526.73.24.27.03.63.67.32.52.57.042.81.257.34.5技M胳M (k i l ,g r. i.(MH0J5 05IS u2.1打1.212皿:2