產(chǎn)品五金結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、精心整理產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計一.結(jié)構(gòu)設(shè)計知識簡述二.壓鑄件設(shè)計三.鉞金件設(shè)計四.塑膠件設(shè)計一、結(jié)構(gòu)設(shè)計知識簡述結(jié)構(gòu)設(shè)計知識簡述隨著電子技術(shù)的使用范圍的推廣，燈具的功能、體積、重量、動轉(zhuǎn)可靠性以及對各種環(huán)境的適應(yīng)性等諸多問題被納入到結(jié)構(gòu)設(shè)計的范疇，使燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計逐步成為一個多學(xué)科的綜合技術(shù)，未來的燈具在光學(xué)設(shè)計、熱學(xué)設(shè)計、安全設(shè)計、機(jī)械設(shè)計與工藝設(shè)計的科學(xué)化程度將大大提高，各種專業(yè)軟件的算法已經(jīng)應(yīng)用到或是即將應(yīng)用到配光設(shè)計技術(shù)、溫度模擬分布、熱流模型的建立等方面，特別是燈具系統(tǒng)化設(shè)計的理論和技術(shù)，這些技術(shù)的應(yīng)用使得純機(jī)械技術(shù)和工藝失去意義，現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法也面臨著新的變革。目前，燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計大致包

2、含以下內(nèi)容：1、整機(jī)組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計 2、熱設(shè)計3、電磁兼容性設(shè)計4、結(jié)構(gòu)靜力計算與動態(tài)參數(shù)設(shè)計5、防腐蝕設(shè)計6、連接設(shè)計7、可靠性試驗（可靠性設(shè)計）綜合上述，結(jié)構(gòu)設(shè)計（燈具）現(xiàn)已包含著相當(dāng)廣泛的技術(shù)內(nèi)容，其范圍涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、材料學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、化學(xué)、光學(xué)、美學(xué)、環(huán)境學(xué)等，本講義不想涉入到上述的具體內(nèi)容中去，而是配合上述過程問題講述各種不同加工方式的結(jié)構(gòu)的工藝性設(shè)計：壓鑄件工藝性設(shè)計、鉞金件工藝性設(shè)計、塑膠件工藝性設(shè)計等。二、壓鑄件設(shè)計1、術(shù)語和定語流痕：指鑄件表面與金屬液流動方向一致且與金屬基體顏色不一樣的紋路。冷隔：指鑄件表面有與周邊熔接不良的小塊。銘化：指鑄件與銘酸溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在

3、鑄件表面形成一層薄的銘酸鹽膜。欠鑄：指鑄件成形不飽滿。網(wǎng)狀毛刺：壓鑄件表面上有網(wǎng)狀發(fā)絲一樣凸起或凹陷的痕跡。溢流口 ：指金 屬液冷卻凝固時為補(bǔ)償金屬收縮所設(shè)置的穴。精心整理2、鑄件設(shè)計及工藝 2.1、選材鋁合金壓鑄件的常用材料有：日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)牌號 ADC1,ADC3,ADC10, 和ADC12;美國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)牌號:A360和A380;我國標(biāo)準(zhǔn)：YL102,YL104,YL112和YL113 ,對于我司來講，壓鑄件的選材統(tǒng)一要求為ADC12，珠三角壓鑄廠商常用材料為ADC10,ADC12 和A380.以上幾種材料的成份和力學(xué)性能見表二、壓鑄件設(shè)計材料成份和力學(xué)性能合金牌號ADC10ADC12Si(

4、%)759.59.6-12Cu(%)2-4153.5Mg(%)0.30.3Fe(%)1.31.3Al余量余量抗拉強(qiáng)度(MPa)241228 耐力(MPa)157154 延伸率()1.51.4 硬度(HB)73.674.1A3807.5-9.53-40.11.3余量245742.2、壁厚壁厚設(shè)計以均勻為佳，不均易產(chǎn)生縮孔和裂紋，易引起零件變形，同時會影響到模具的使用壽命。壁厚很 厚的鑄件內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔，影響材料的力學(xué)性能，對大形鋁合金，其壁厚不宜超過 6mm,因壁厚增加， 其材料的力學(xué)性能將明顯下降，因此推薦壁厚如表。對外側(cè)邊緣壁厚，為保證良好的壓鑄成形，壁厚 s=1/4h,且s=1.5mm,s

5、為邊緣壁厚，h為邊緣壁的高度，如下圖所示。二、壓鑄件設(shè)計壓鑄件最小壁厚和正常壁厚壁的單面面積axb（cm2）最小壁厚（mm）正常壁厚（mm）251001.22.51005001.83.05002.54.0例:壁厚設(shè)計-990801-89 燈頭殼-GF-A-C版二、壓鑄件設(shè)計2.3、加強(qiáng)筋精心整理設(shè)計筋的目的是增加零件的強(qiáng)度和剛性，避免因單純依靠加大壁厚而引起的氣孔，裂紋和收縮缺陷，同時能使金屬流路順暢，改善壓鑄的工藝性.筋高不超過15倍壁厚，最大筋寬不超過1.5倍壁厚，對筋高 30mm 以下，拔模斜度不小于3。，筋高30mm 以上，拔模斜度不小于2 (通常在我司為節(jié)省成本，減輕重量，拔摸斜度一

6、般都放得很小，一般情拔1 ,高筋高30mm 以上的拔2度，對于批量不大的產(chǎn)品應(yīng)該也不會有很大問題)，在特殊情況下加強(qiáng)筋端面的拔模度可設(shè)為0.5 o例特殊情況下加強(qiáng)筋的運(yùn)用2.4、 圓角圓角設(shè)計可使金屬液流暢，氣體易排出，有利于鑄件成形，并能避免因銳角致使零件和模具產(chǎn)生裂紋，有利于提高模具壽命，因此對過渡處應(yīng)避免銳角設(shè)計，圓角半徑以取最大為原則，一般取值如下：對相等壁厚:1/2h=r=h對不等壁厚：1/4(h1+h2)=r=1/2(h1+h2)r為內(nèi)圓角半徑，h、hl和h2為壁厚二、壓鑄件設(shè)計2.5、 拔模斜度拔模斜度的大小與零件的結(jié)構(gòu)、高度、壁厚及表面粗糙度有關(guān)，在允許的范圍內(nèi)，盡可能取大值，

7、有利于脫模。非圓形內(nèi)側(cè)壁的拔模斜度如下表，外側(cè)取表下表值的一半。拔模高度圓形非圓形 363 30 4 30 6102 30 3 30 10182230 1830145 1 45 3050115 1 30 508011120180030 0 45 180250030 0 30 2.6、 相鄰距離盡量避免窄且深的凹穴設(shè)計，以免對應(yīng)模具處出現(xiàn)窄而高的凸臺，因受沖擊易彎曲、斷裂。如下圖所示，當(dāng)a過小時，易使模具在此處開裂，為使模具在此處有足夠的強(qiáng)度,a值應(yīng)不小于5mm精心整理二、壓鑄件設(shè)計示例:相鄰距離的合理設(shè)計二、壓鑄件設(shè)計2.7、 鑄孔鋁合金可鑄最小孔徑為2.5mm,可鑄

8、孔徑大小與深度有關(guān),對盲孔，孔深為孔徑的3到4倍,對通孔，孔深為孔徑的6到8倍。對孔徑精度或孔距精度要求較高的，一般不直接鑄孔，采用后序機(jī)加工處理，但對壁厚較厚的孔，為避免機(jī)加后出現(xiàn)表面有砂眼，一般先鑄出底孔，然后用機(jī)加去除加工余量。2.8、 文字和圖案文字大小不小于5號字體，凸起高度0.30.5mm,線寬推薦0.8mm.,出模度1015度,如果外殼表面采用噴粉處理，其外側(cè)面的文字及圖案的凸起高度采1015,用0.5mm,如果凸起高度用0.5mm 以下的話，外殼噴粉之后會其字形及圖案就會模糊不清。2.9、 表面質(zhì)量二、壓鑄件設(shè)計3、公差3.1尺寸公差壓鑄件尺寸公差依據(jù)國標(biāo)GBT1804-M 選

9、取，鋁合金公差一般按 5級取,對分形面及活動部位尺寸公差需低一級，對有嚴(yán)格精度要求的可做到3級，對超出要求的可雙方協(xié)商采用后加工來保證。壓鑄件變形因素與模具的頂出機(jī)構(gòu)、零件的結(jié)構(gòu)、壁厚不均等有關(guān)，變形量如下表，對特別要求的，需采用后加工來保證。名義尺寸（長或?qū)?卜25256363100100160160250250400400整形前0.20.30.450.71.01.52.2整形后0.10.150.200.250.3精心整理0.40.5當(dāng)設(shè)計隔爆型的燈具時，其精度及平面公差的精度高于模制品的正?？刂凭?，此時則需要安排機(jī)加的方式,而這時則要考慮產(chǎn)品的易加工程度，有時加工的方式而決定了產(chǎn)品的形狀

10、。（見附圖3）二、壓鑄件設(shè)計4.、機(jī)加工模具因受高溫沖擊，表面比較容易沖蝕，考慮到模具壽命，模具上盡量避免使用行位、細(xì)長鑲針等結(jié)構(gòu)，在允許的情況下可不直接鑄出，采用后序CNC或普通機(jī)床加工而成，同時因鑄件的尺寸精度都比較低 ， 對高精度的，也采用CNC加工而成，其精度按機(jī)加精度等級要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計時需考慮到機(jī)加定位面，以便能方便裝夾，對于有防爆要求的接合面一定需要機(jī)加來保證其表面粗糙度及尺寸精度。4.1、 表面處理鋁合金氧化主要作用是提高其防腐能力，因鋁合金含比較多的硅金屬 ，陽極氧化只能為灰色，不能氧化成黑色。對防腐能力要求高的 ，一般表面先銘化處理，再涂裝處理，。表面銘化有無色和黃色銘化兩種

11、，主要是在表面形成薄的銘化層 ，無色銘化可耐24小時常規(guī)鹽霧測試，黃色銘化可耐48小時常規(guī)鹽霧測 試。二、壓鑄件設(shè)計鋁合金一般鍍銘或鍍饃，主要用于外觀裝飾用，電鍍和化學(xué)鍍的主要缺陷體現(xiàn)為表面有針孔、氣泡、鍍 層局部脫落、劃傷等。電鍍對鑄件要求很高 ，鑄件必須具有良好的壓鑄成形性能，表面光潔度要達(dá)到1.6。 因此結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須考慮壁厚要均勻，且不宜太厚，一般不超過4mm,盡量采用大的圓角過渡，同時對模具要求澆道，溢流口，排氣設(shè)計必須合理。電鍍或化學(xué)鍍的正常合格率為80%,如壓鑄成形較差，合格率可能會低于 50% ,這種工表面噴涂一般為噴油和噴粉，主要用途用于外觀或防腐蝕，涂層厚度一般60120m

12、,紋路分光面和砂紋面（撒點(diǎn)）。涂層主要性能檢測指標(biāo)為涂層厚度測試，附著力測試及鹽霧測試。5、鑄件加工工藝、5.1、鑄件的一般加工流程如下：壓鑄成形去澆口溢流口去批鋒拋光機(jī)加清洗表面處理三、鎖金件設(shè)計1、術(shù)語和定語鉞金件的工藝性是指零件在沖切、彎曲、拉伸，焊接等加工過程中的難易程度。2、優(yōu)選材料及表面處理 2.1、公司優(yōu)選材料性能、用途、規(guī)格公司優(yōu)選材料性能、用途、公司優(yōu)選材料性能我司沒有特別的單獨(dú)規(guī)范來強(qiáng)制優(yōu)先材料的選用，但在設(shè)計的默認(rèn)過程中基本上有一個自發(fā)的優(yōu)先選用行為：常用厚度（mm） : 0.5 , 0.8 , 1.0 , 1.2 , 1.5 , 2.0 , 2.5 常用表面處理：鍍彩鋅

13、，鍍藍(lán)鋅，鍍饃、噴涂Q235是一種鋼材的材質(zhì)。 Q代表的是這種材質(zhì)的屈服，后面的 235 ,就是指這種材質(zhì)的屈服值，在235左右。并會隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。Q235根據(jù)性能中沖擊溫度的不同分為四個級別：Q235-A 級，是不做沖擊 Q235-B 級，是20度常溫沖擊；Q235-C 級，是0度沖擊；Q235-D 級，是-20度沖擊我們在設(shè)計時，通常在圖紙材料欄里只寫Q235 ,并沒有表明其是哪一個級別的鋼，這是不正確的。后來我詢問了外協(xié)李工，供應(yīng)商看到Q235材質(zhì)的鉞金件一般都用 SPCC（冷扎鋼板），附件摘錄了一些關(guān)于 SPCC材料的描述。三、鎖金件設(shè)計2.1.2 不銹鋼板SU

14、S304,SUS316（會接觸酸堿溶液的零件使用 ）。常用厚度：0.5, 0.8 , 1.0 , 1.2 ,1.5 , 2.0。常用表面處理：通常不做表面處理如果有特殊需要建議選用表面處理的不銹鋼材料。如：SUS304HL（拉直紋）、SUS304BA（霧面）、SUS304Mirror（ 鏡面）。2.1.3 鋁板:A1100 （純鋁）、A5052 （合金鋁）、6061 （合金鋁）常用厚度：1.0, 1.2 ,1.5 , 2.0。常用表面處理：拉絲氧化（發(fā)黑，發(fā)白） 、噴砂氧化（不推薦使用，單面噴砂容易變形）、噴粉。如果零件要求導(dǎo)電，則需要在技術(shù)要求里注明導(dǎo)電氧化，導(dǎo)電氧化屬化學(xué)氧化，顏色為淡黃色

15、。2.1.4 銅板：H62常用厚度：0.3、0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0。常用表面處理：鍍饃、發(fā)黑氧化、不處理。2.2選擇材料和表面處理的注意事項三、鎖金件設(shè)計2.2.1 選材時盡量減少品種規(guī)格，便于生產(chǎn)管理。2.2.2選材時要考慮材料的成本，在保證力學(xué)性能和質(zhì)量的情況下，盡量選用價廉的材料。2.2.3建議鉞金件最薄用 0.8mm 厚，最厚用2.5mm 厚。0.5mm 厚的冷軋鋼板焊接、折彎后的尺寸都不容易控制，除了用于做成簡單的屏蔽片或是彈片，應(yīng)盡量少用。超過2.5mm 厚冷軋鋼板加工很困難，折彎很難控制，也應(yīng)盡量少用。2.2.4需要焊接組合的零件建議選用 Q235。2.2

16、.5有較高的防腐要求或外觀要求的零件建議選擇不銹鋼板，或鋁板。2.2.6 需要電鍍的零件建議選用鍍彩鋅或鍍蘭鋅的表面處理。表面電鍍的防腐性比較：鍍白鋅一鍍蘭鋅一鍍彩鋅一鍍銀，防腐性減弱，價格增高。是鍍鋅時后要經(jīng)過的兩個處理工序，一個是除氫處理，二是鈍化處理。除氫處理：零件在酸性溶液和陰極電解除油的過程中都有可能在基體晶格中滲氫，造成晶格扭歪，導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力大，產(chǎn)生氫脆，零件要求抗拉強(qiáng)度愈大，要求的除氫時間愈長鈍化處理：二是把鍍鋅層放在以銘酸酎為主的溶液中進(jìn)行化學(xué)處理，使其表面生成一層化學(xué)穩(wěn)定性較高的、組織致密的銘酸鹽薄膜的工藝過程稱為鈍化，其鈍化處理后抗腐蝕性能見表2、表3三、鎖金件設(shè)計表2生成的

17、鈍化膜可提高鍍鋅層的抗腐蝕性能鍍層厚度Um58132025未鈍化生鐵銹時間 h365696152192鈍化后泛白點(diǎn)h9696969696 生鐵銹h132152192248288表3不同鈍化膜的抗腐蝕性能對照（耐中性鹽霧試驗）鈍化膜顏色白蘭黑色色色抗蝕性（h）12247296彩虹色三、鎖金件設(shè)計2.2.7 需要表面噴涂的零件，建議選擇噴粉，因為噴漆對對鉞金件的噴前表面質(zhì)量要求較高。2.2.8噴粉的零件尺寸精度要求不能太高，噴涂過程中涂層的厚度無法精確控制。3常用加工工藝3.1 鉞金件加工工藝流程數(shù)控沖床和數(shù)控折彎設(shè)備加工鉞金件的工藝流程如下:模具加工鉞金件的工藝流程與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)，如果采用單工序

18、模，每個工序需要一套模具，一個復(fù)雜的零件需要多套模具才能完成加工。如果采用復(fù)合模，則可以多個工序在一次沖壓完成，但復(fù)合模的成本較貴，目前我們公司批量不大，多采用單工序模，有時在單工序模中采用不同的閉模行程做不同的鑲件，9250反光板2采用了這種方法。參考圖紙附件圖紙三、鎖金件設(shè)計3.2 沖裁寸符合。沖裁件盡量避免過長的懸臂和狹槽，懸臂和狹槽的寬度不宜過小，其合理數(shù)值可參考下表:對合金鋼或不銹鋼對一般鋼對黃銅、鋁t材料厚度。A 2tA 1.5tA 1.2t三、鎖金件設(shè)計沖孔時，孔徑不宜過小。其最小孔徑與孔的形狀、材料的機(jī)械性能、材料的厚度等有關(guān)。其合理數(shù)值可參考下表：材料高碳鋼、各種不銹鋼低碳鋼

19、(SECC,SPCC,Q235A)黃銅、鋁d 1.5ta1.35t精心整理a /.2td 1.3td 以a 1.2ta 0.9ta Na R.8t三、鎖金件設(shè)計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要有一定的限制，如下圖。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，即 aN;孔邊緣與零件外形邊緣平行時，應(yīng) 取 b 1.5t 。三、鎖金件設(shè)計用模具沖裁的零件，其外形或內(nèi)孔應(yīng)避免銳角，做成適當(dāng)?shù)膱A角，可增加模具使用壽命，不易產(chǎn)生 裂紋。一般可取 R0.5t , （t 材料厚度），如下圖：4、折彎、4.1折彎設(shè)備的精度與零件的精度數(shù)控折彎機(jī)的定位精度分兩方面，定位裝置

20、的前后移動精度士 0. 1 ,下模的上下移動精度也為土 0. 1 （此誤差影響折彎角的精度）。折彎零件的精度與工人的操作有較大關(guān) 系，理論上每一道折彎都有可能產(chǎn)生土0. 1的誤差。對于要求較嚴(yán)的尺寸，也可以通過操作工的調(diào)整補(bǔ)償減少誤差。尺寸標(biāo)注時在滿足產(chǎn)品要求的情況下，盡量考慮生產(chǎn)加工的效率。三、鎖金件設(shè)計4.2數(shù)控折彎機(jī)的刀具精心整理數(shù)控折彎機(jī)的折彎刀有很多種，按刃口分，數(shù)控折彎機(jī)的折彎刀有很多種，按刃口分，有R=0.2,R=0.6,R=1,按刀具結(jié)構(gòu)，有直角刀，避位刀，鵝頸刀等，折彎下模一般是90 形?，F(xiàn)有V模寬度有形模.模寬度有：分，有直角刀，避位刀,鵝頸刀等，折彎下模一般是。V形模.現(xiàn)

21、有模寬度有：V=4,V=7,V=8,V=12,折彎刀具和下模的關(guān)系如下圖。，折彎刀具和下模的關(guān)系如下圖。三、鎖金件設(shè)計4.3數(shù)控折彎件的工藝性要求4.3.1在折彎有撕裂的地方，需要留撕裂槽。撕裂槽的寬度一般不小于1 .5 t ,且1.5。撕裂槽的長度和寬度與壁厚的關(guān)系如下圖b,c所示。或者是折彎線讓開階梯線如下圖a所示。三、鎖金件設(shè)計三、鎖金件設(shè)計1.1.4 折彎件的孔邊距離：先沖孔后折彎的零件，為了避免折彎時孔變形，從孔邊到彎曲半徑r中心的距離取為：當(dāng) tv2mm 時，Lt;當(dāng)t 2mm 時，L2t。三、鎖金件設(shè)計1.1.6 壓死邊的尺寸要求，壓死邊的長度與材料的厚度有關(guān)。如下圖所示，一般壓

22、死邊最小長度LR+ 3.5t。其中t為材料壁厚，R為壓死邊前道工序的最小內(nèi)折彎半徑，一般為 0.6。1.1.7 板件折彎時，若彎曲處的圓角過小，則外表面容易產(chǎn)生裂紋，尤其鋁板最明顯。若彎曲圓角過大，因受到回彈的影響，彎曲件的精度不易保證。折彎內(nèi)圓角與材料厚度和材質(zhì)有一定的關(guān)系，一般碳但受折刀具規(guī)格的限制，推薦選用折彎內(nèi)半徑R=0.6,結(jié)構(gòu)沒有特殊要求時圖紙上不需要標(biāo)注具體的尺寸。由工廠選擇合適的折彎刀。4.3.8折彎件不得對多個折彎邊（如下圖的L1,L2,L3）同時要求較嚴(yán)的尺寸公差。三、鎖金件設(shè)計4.4 模具彎曲件的工藝性要求模具彎曲件的工藝性要求三、鎖金件設(shè)計4.4.1 為了防止零件彎曲后

23、，折彎邊回彈，建議在對接處設(shè)計切口形式。如下圖.a1.5t （t材料厚度）4.4.2 為了防止沖孔后再彎曲的零件，在孔邊產(chǎn)生裂紋，建議增加切口，如下圖。三、鎖金件設(shè)計4.4.3 防止彎曲時，一邊向內(nèi)產(chǎn)生收縮?？稍O(shè)計工藝定位孔，或兩邊同時折彎，還可用增加幅寬的辦法來解決收縮問題。三、鎖金件設(shè)計4.4.4 彎曲的零件，在彎曲區(qū)壓制加強(qiáng)筋，不僅可以提高工件的剛度，也有利于抑制回彈。常用筋的結(jié)構(gòu)尺寸推薦如下.。三、鎖金件設(shè)計4.5 拉深利用具有一定圓角半徑的拉深模，將平板毛坯或開口空心毛坯沖壓成容器狀零件的沖壓過程稱為拉深。4.5.1 拉深件的精度拉深件的尺寸精度不宜要求過高。拉深件的制造精度包括直徑

24、方向的精度和高度方向的精度。在一般情況下，深度的精方向的精度不應(yīng)超過GB/T15055- 級。直徑方向的尺寸精度不應(yīng)該超過IT12級，產(chǎn)品圖上的尺寸應(yīng)注明必須保證外部尺寸或是內(nèi)腔尺寸，不能同時標(biāo)注內(nèi)外形尺寸。4.5.2拉深件的工藝性要求拉深件的形狀應(yīng)盡量簡單、對稱。拉深件各部分尺寸比例要恰當(dāng)，盡量避免設(shè)計寬凸緣和深度大的拉深件。（D凸 3d , h2d ）因為這類零件要較多的拉深次數(shù)。拉深件的圓角半徑要合適，圓角半徑盡量取大些，以利于成型和減少拉深次數(shù)。拉深件要留出合理的圓角 半徑。如下圖。三、鎖金件設(shè)計4.5.3 拉深件沖孔的合適位置。三、鎖金件設(shè)計4.5.4 防止拉深時產(chǎn)生扭曲變形，A、B寬度應(yīng)相等（對稱）即 A=B 。4.5.5 定位凸臺的高度不能太大，一般 h D2 ）從外觀上勝過后殼比前殼大（D2D1 ）。建議設(shè)計時前殼 D17.1.1 后殼 D2