鈑金知識大全

2016-08-26 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1 引言

薄板指板厚和其長寬相比小得多的鋼板。它的橫向抗彎能力差,不宜用于受橫向彎曲載荷作用的場合。薄板就其材料而言是金屬,但因其特殊的幾何形狀厚度很小,所以薄板構(gòu)件的加工工藝有其特殊性。和薄板構(gòu)件有關(guān)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(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要應(yīng)考慮加工工藝的要求和特點。此外,要注意構(gòu)件的批量大小。

薄板構(gòu)件之所以被廣泛采用是因為薄板有下列優(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(gòu)件。

(2)薄板構(gòu)件重量輕。

(3)加工量小,由于薄板表面質(zhì)量高,厚度方向尺寸公差小,板面不需加工。

(4)易于裁剪、焊接,可制造大而復(fù)雜的構(gòu)件。

(5)形狀規(guī)范,便于自動加工。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則

在設(shè)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,又能使材料節(jié)約,還能使強度增加,又不出廢品。為此設(shè)計人員應(yīng)該注意以下制造方面事項。

鈑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(yīng)保證材料消耗少,工序數(shù)目少,模具結(jié)構(gòu)簡單,使用壽命高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。在一般情況下,對鈑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(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計時充分考慮加工工藝的要求和特點,這里推薦幾條設(shè)計準(zhǔn)則。

2.1 簡單形狀準(zhǔn)則

切割面幾何形狀越簡單,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)則圖形比不規(guī)則圖形簡單(見圖1)。

(a)不合理結(jié)構(gòu) (b)改進結(jié)構(gòu)

圖1

圖2a的結(jié)構(gòu)只有在批量大時方有意義,否則沖裁時,切割麻煩,因此,小批量生產(chǎn)時,宜用圖b所示結(jié)構(gòu)。

(a)不合理結(jié)構(gòu) (b)改進結(jié)構(gòu)

圖2

2.2 節(jié)省原料準(zhǔn)則(沖切件的構(gòu)型準(zhǔn)則)

節(jié)省原材料意味著減少制造成本。零碎的下角料常作廢料處理,因此在薄板構(gòu)件的設(shè)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(gòu)件下料時效果顯著,減少下角料的途徑有:

(1)減少相鄰兩構(gòu)件之間的距離(見圖3)。

(a)不合理結(jié)構(gòu) (b)改進結(jié)構(gòu)

圖3

(2)巧妙排列(見圖4)。

(a)不合理結(jié)構(gòu) (b)改進結(jié)構(gòu)

圖4

(3)將大平面處的材料取出用于更小的構(gòu)件(見圖5)。

(a)不合理結(jié)構(gòu) (b)改進結(jié)構(gòu)

圖5

2.3 足夠強度剛度準(zhǔn)則

⑴、帶斜邊的折彎邊應(yīng)避開變形區(qū)

⑵.兩孔之間的距離若太小,則在切割時有產(chǎn)生裂紋的可能。

零件上沖孔設(shè)計應(yīng)考慮留有合適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(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。最小孔邊距和孔間距見表。

模具制作上以圓孔最堅固好制造維修,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于90度的120度角比正方形孔開孔更堅固但開孔率在邊緣比正方形孔差一點。

⑶.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。見圖3.3.1。

對一般鋼A≥1.5t;對合金鋼A≥2t;對黃銅、鋁A≥1.2t;t—材料厚度。

2.4 可靠沖裁準(zhǔn)則

圖9a所示的半圓切線結(jié)構(gòu)沖裁加工很難。因為這要求準(zhǔn)確地確定刀具和工件之間的相對位置。準(zhǔn)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(gòu)一旦加工稍有偏差,質(zhì)量很難保證,且切割外觀差。所以應(yīng)采用圖b所示的結(jié)構(gòu),它可保證可靠的沖裁加工質(zhì)量。

(a)不合理結(jié)構(gòu) (b)改進結(jié)構(gòu)

圖9

2.5 避免粘刀準(zhǔn)則(穿破件的構(gòu)型準(zhǔn)則)

在構(gòu)件中間沖裁切割時會出現(xiàn)刀具和構(gòu)件粘接交緊的問題。解決的辦法:(1)留有一定的坡度;(2)切割面連通(見圖10和圖11)。

(a)不合理結(jié)構(gòu) (b)改進結(jié)構(gòu) (a)不合理結(jié)構(gòu) (b)改進結(jié)構(gòu)

圖10圖11

當(dāng)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,否則易在直角彎折處破裂。應(yīng)在彎邊位置設(shè)計工藝切口,防止折角處破裂。

2.6 彎曲棱邊垂直切割面準(zhǔn)則

薄板在切割加工以后,一般還要進一步進行成形加工,比如彎曲。彎曲棱邊應(yīng)垂直于切割面,否則交匯處產(chǎn)生裂紋的危險升高。若因其它限制垂直要求不能滿足時,應(yīng)在切割面和彎曲棱邊交匯處設(shè)計一個圓角,其半徑大于板厚的兩倍。

2.7 平緩彎曲準(zhǔn)則

陡峭的彎曲需特殊的工具,且成本高。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)。

(a)不合理結(jié)構(gòu) (b)改進結(jié)構(gòu)

圖16

(a)不合理結(jié)構(gòu) (b)改進結(jié)構(gòu)

圖17

2.8 避免小圓形卷邊準(zhǔn)則

薄板構(gòu)件的棱邊常用卷邊結(jié)構(gòu),這有多項好處。(1)加強了剛度;(2)避免了鋒利的棱邊;(3)美觀。但卷邊應(yīng)注意兩點,一是半徑應(yīng)大于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(gòu) (b)改進結(jié)構(gòu)

圖18

2.9 槽邊不彎曲準(zhǔn)則

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(fù)雜,且強度較低。有缺口效應(yīng)的槽孔也應(yīng)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(gòu) (b)改進結(jié)構(gòu)

圖19

2.10 復(fù)雜結(jié)構(gòu)組合制造準(zhǔn)則

空間結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜的構(gòu)件,完全靠彎曲成形比較困難。因此盡量將結(jié)構(gòu)設(shè)計得簡單一些,在非復(fù)雜不可的情況下,可用組合構(gòu)件,即將多個簡單的薄板構(gòu)件用焊接,螺栓連接等方式組合在一起。圖20b的結(jié)構(gòu)比其圖20a的結(jié)構(gòu)易加工。