面向制造和裝配的產(chǎn)品設(shè)計(jì)-第三部分-鈑金件的設(shè)計(jì)

面向制造和裝配的產(chǎn)品設(shè)計(jì)鈑金件的設(shè)計(jì)?2023ChiShui.maxiaofengtfcom@163.com目錄概念材料類型鈑金設(shè)計(jì)沖裁折彎拉深凸包止裂槽飛邊提高強(qiáng)度降低成本裝配及對比六、鈑金件設(shè)計(jì)--概念鈑金概念：鈑金件最常用的就是用沖壓工藝制成的，依據(jù)鈑金件復(fù)雜程度的不同，通常需要一副到多副模具。沖壓：是利用沖壓模具安裝在壓力機(jī)(例如沖床)等設(shè)備上，對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的鈑金件的一種成形加工方法。沖壓可以粗略分為沖裁和成形兩大類。沖裁又叫做分離工序，是使坯料的一部分與另一部分沿一定的輪廓線相互分離的工序。成形也叫變形工藝，是使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序。分離工序落料沖孔切斷修整變形工序拉伸拉伸變薄拉伸彎曲彎曲卷曲扭曲成形翻邊縮口卷邊整形壓印翻孔翻孔翻孔翻孔翻孔模具類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)工程模1、模具簡單，容易制作2、制作費(fèi)用低，周期短3、各道工序沒有加工方向限制1、一個(gè)零件模具數(shù)量多2、一個(gè)模具使用一個(gè)壓力機(jī)3、生產(chǎn)效率較低4、有半成品復(fù)合模1、零件同軸度較好，表面平直，尺寸精度高2、生產(chǎn)效率高，且不受條料外形尺寸的進(jìn)度限制3、可以充分利用短料和邊角余料1、模具零件加工制造比較困難，成本較高2、凸凹模容易受到最小壁厚的限制，而使得一些內(nèi)控間距、內(nèi)控與邊緣間距較小的零件不宜采用連續(xù)模1、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)效率高2、減少壓力機(jī)的使用和零件半成品的運(yùn)輸和儲存模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作精度要求高，周期長，成本高工程模、復(fù)合模、連續(xù)沖壓模具對比六、鈑金件設(shè)計(jì)--鈑金材料普通冷軋板SPCC：鋼錠經(jīng)冷軋機(jī)連續(xù)軋制成的鋼板卷料或板料。表面無防護(hù)，在空氣中易氧化，出現(xiàn)暗紅色鐵銹。實(shí)際使用時(shí)表面需要噴漆、電鍍或采取其他防護(hù)措施。鍍鋅鋼板SECC：底料一般是冷軋鋼卷，在連續(xù)電鍍生產(chǎn)線經(jīng)過脫脂、酸洗、電鍍及各種后處理后即成為電鍍鋅產(chǎn)品。具有一般冷軋鋼板的力學(xué)性能及近似的加工性，且具有優(yōu)越的耐蝕性和裝飾性。熱浸鍍鋅鋼板SGCC：將熱軋酸洗或冷軋半成品，經(jīng)清洗、退火、進(jìn)入約460℃的熔融鋅槽中，以使鋼片鍍上鋅層。SGCC比SECC硬，延展性差（應(yīng)避免深抽設(shè)計(jì)），鋅層較厚，焊接性差。不銹鋼SUS301：Cr的含量較SUS304低，耐蝕性能較差，經(jīng)冷加工后能獲得很好的拉伸性能和硬度，彈性較好，多用于彈片彈簧及防電磁干擾。不銹鋼SUS304：含Ni，比含Cr的鋼具有更好的耐蝕性、耐熱性，擁有非常好的力學(xué)性能，無熱處理硬化現(xiàn)象，無彈性。六、鈑金件設(shè)計(jì)--沖裁沖裁：利用沖裁模，在壓力機(jī)的作用下使板料分離的一種沖壓工藝方法。沖裁是沖孔、落料、切斷、切口、割切等多種分離工序的總稱。沖裁是冷沖壓加工方法中的基礎(chǔ)工序，它可以直接沖制出所需的成品零件，也可以為其他冷沖壓工序制備毛坯。避免鈑金外部、內(nèi)部尖角：R≥0.5T，R≥0.8mm。原因：一是安全因素，鈑金件的外部尖角很鋒利，容易造成操作人員在制造和裝配產(chǎn)品的時(shí)候刮傷手指，同時(shí)也可能使得消費(fèi)者在使用或者維修產(chǎn)品的過程中刮傷手指，造成人身傷害；二是沖壓模具因素，鈑金件的尖角對應(yīng)在模具上也是尖角，模具凹模上的尖角加工困難，同時(shí)熱處理時(shí)易開裂，而且在沖裁時(shí)模具凸模的尖角處易崩刃和過快磨損，模具壽命顯著降低。用模具一次沖制完成時(shí)，一把圓角半徑R應(yīng)大于或等于板厚t的一般，即R≥0.5t。JB/T4378.1-1999六、鈑金件設(shè)計(jì)--沖裁避免過長的懸臂和狹槽：鈑金件上避免過長的懸臂和狹槽，否則沖壓模具上相對應(yīng)的凸模尺寸小，強(qiáng)度低，模具壽命短。一般來說，過長的懸臂和狹槽的尺寸寬度不應(yīng)小于零件壁厚的1.5倍，即A≥1.5T鈑金沖裁孔間距與孔邊距：當(dāng)鈑金沖裁孔與孔或與邊緣不平行時(shí)，孔間距或孔邊距至少為鈑金件厚度，即B≥1T；平行時(shí)，孔間距或孔邊距至少為鈑金件厚度的1.5倍，即C≥1.5T鈑金沖裁孔的大?。簺_孔太小，模具凸模尺寸小，易折斷或壓彎，使用壽命低。較硬材料(如不銹鋼等)沖孔最小尺寸不應(yīng)小于鈑金厚度的1.5倍，即D≥1.5T沖孔優(yōu)先選用圓形孔：鈑金件沖孔優(yōu)先選用圓孔，模具加工較容易。圓孔的開孔率較低，散熱效果較差；六邊形風(fēng)孔開孔率較高，散熱效果較好，但六邊形風(fēng)孔模具加工較復(fù)雜；正方形風(fēng)孔開孔率最高，但因?yàn)檫吔鞘侵苯牵＞呷菀啄p。因此在設(shè)計(jì)風(fēng)孔時(shí)需要綜合考慮模具加工容易性和系統(tǒng)散熱效果，在滿足系統(tǒng)散熱要求的前提下，優(yōu)先選用圓孔。六、鈑金件設(shè)計(jì)--沖裁避免孔距離鈑金折彎邊或成形特征距離太近：鈑金件沖裁孔距離鈑金件折彎邊或成形特征的距離最小為鈑金件厚度的1.5倍加上折彎半徑或成形半徑，即E≥1.5T+R。否則沖裁孔極易在折彎或成形時(shí)發(fā)生扭曲變形。避免沖裁間隙過小或材料干涉：1)當(dāng)鈑金件沖孔距離折彎邊或成形邊特征太近時(shí)，可以考慮先折彎或成形，然后再沖孔，但這會增加模具的復(fù)雜度，增加模具成本；2)在鈑金件折彎或成形處增加工藝切口，用于吸收鈑金件折彎或成形時(shí)的變形，從而保證鈑金件沖孔的質(zhì)量；3)還可以加大沖孔的尺寸六、鈑金件設(shè)計(jì)--折彎折彎高度：至少應(yīng)為鈑金厚度的2倍加上折彎半徑，即H≥2t+R；折彎高度太低，飯金折彎時(shí)容易變形扭曲，不容易得到理想的零件形狀和理想的尺寸精度。折彎半徑：折彎半徑應(yīng)大于材料最小折彎半徑。材料材料條件軟硬鋁合金06t鈹青銅04t黃銅02t鎂合金5t13t6t0.5t鐵不銹鋼低碳鋼、低合金0.5t4t鈦0.7t3t鈦合金2.6t4t各種材料的最小折彎半徑折彎半徑也不是越大越好，折彎半徑越大，折彎反彈越大，折彎角度和折彎高度越不容易控制，因此飯金折彎半徑需要合理的取值。六、鈑金件設(shè)計(jì)--折彎折彎方向：避免因折彎根部不能壓料而造成折彎失敗：在鈑金折彎根部上方至少需要保證2倍鈑金厚度加上折彎半徑的距離上沒有其他特征阻擋鈑金折彎時(shí)的壓料。避免折彎干涉：在鈑金折彎的運(yùn)動(dòng)方向上，預(yù)留折彎間隙，以防干涉而造成折彎失敗。折彎與纖維方向不垂直折彎與纖維方向垂直飯金折彎時(shí)應(yīng)盡量垂直于金屬材料纖維方向；當(dāng)飯金折彎平行于金屬材料纖維方向時(shí)，在金折彎處很容易產(chǎn)生裂紋，折彎強(qiáng)度較低，易破裂。六、鈑金件設(shè)計(jì)--折彎保證折彎強(qiáng)度：折彎附著在較長的邊上減少折彎工序：工序越多，模具成本越高，折彎精度越低避免復(fù)雜折彎：工序越復(fù)雜，模具成本越高，折彎精度越低多重折彎，孔難對齊：多重折彎，公差較大特征公差/mm一個(gè)折彎±0.15兩重折彎±0.25三重折彎±0.36±0.44四個(gè)折彎五重折彎±0.51六重折彎±0.59鈑金折彎公差六、鈑金件設(shè)計(jì)--拉深拉深：淺拉深可以一次成型；深拉深需要多次沖壓拉深形狀：盡量簡單，對稱，避免急劇的輪廓變化拉深轉(zhuǎn)角：相鄰轉(zhuǎn)角預(yù)留適當(dāng)圓弧過渡，防止模具磨損和應(yīng)力集中拉深精度：不宜過高。深拉深淺拉深簡圖材料最大深度軟鋼≤（0.15~0.20）d鋁≤（0.10~0.15）d黃銅≤（0.15~0.22）d常用材料最大拉深六、鈑金件設(shè)計(jì)--凸包凸包深度：不超過鈑金厚度的3倍，即≤3t凸包斜度：一般不小于15°，即α≥15°凸包轉(zhuǎn)角：應(yīng)以圓角過渡凸包與周圍特征的距離：至少保證2個(gè)鈑金厚度以上距離，即E≥2t六、鈑金件設(shè)計(jì)--止裂槽寬度：應(yīng)大于鈑金厚度的1.5倍長度：應(yīng)超過變形區(qū)六、鈑金件設(shè)計(jì)--飛邊飛邊的高度：≤0.1t飛邊方向機(jī)需要壓分邊的邊：暴露在外面的斷口；人手經(jīng)常觸摸到的銳邊；需要過線纜的孔或槽；有相對滑動(dòng)的部位。壁厚材料抗拉強(qiáng)度（N/mm2）＞100~250＞250~400＞400~630fmgfmgfmgfmg＞0.7~1.030.050.070.10.030.040.05＞1.~50.340.040.060.08＞1.6~60.320.090.090.12＞2.5~4.00.360.540.720.250.330.18各種材料的最小折彎半徑f：精密級，適用于較高要求的零件;m：中等級，適用于中等要求的零件;g：粗糙級，適用于一般要求的零件。*毛邊方向：BURRSIDE；*需要壓毛邊的部位：COIN或COINCONTINUE。六、鈑金件設(shè)計(jì)--提高強(qiáng)度避免平板：通過加強(qiáng)筋、折彎、翻邊反折壓平，增加起伏成形的凸包等，提高強(qiáng)度。折彎邊自鉚或者通過拉釘?shù)确绞竭B接成一體：六、鈑金件設(shè)計(jì)--降低成本形狀：利于排樣，盡量減少廢料，提高材料使用率尺寸：避免狹長結(jié)構(gòu)、避免展開后呈十字形工序：合理定義折彎的附著邊，否則，易增加折彎工序；盡量避免復(fù)雜折彎，復(fù)雜折彎需要2套甚至多折彎模，是工序數(shù)增加的主要原因；盡量避免反折壓平，反折壓平至少需要2個(gè)工序；壓飛邊一般需要單獨(dú)的壓飛邊工序模，對于產(chǎn)品內(nèi)部零件盡量不壓飛邊。合理選擇裝配方式：成本:卡扣≤拉釘≤自鉚≤點(diǎn)焊≤普通螺釘≤手動(dòng)螺釘結(jié)構(gòu)：合理利用鈑金結(jié)構(gòu)，減少零件數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)化：盡量使用標(biāo)準(zhǔn)孔、槽等特征，選用標(biāo)準(zhǔn)厚度的材料避免狹長結(jié)構(gòu)避免展開后呈十字形六、鈑金件設(shè)計(jì)--裝配卡扣：拉鉚：自鉚：點(diǎn)焊：避免拉釘尾部與其他零件干涉平頭拉釘表面需低于鈑金表面避免拉釘槍干涉點(diǎn)焊凸點(diǎn)設(shè)計(jì)焊點(diǎn)間距不超過35mm使用定位特征六、鈑金件設(shè)計(jì)--裝配螺釘：鉚合螺母+螺釘：抽芽孔+自攻螺釘抽芽孔+攻螺紋+螺釘鈑金壁厚t0.5~0.690.7~0.991.0~1.491.5~2.492.5~3.0螺釘種類鈑金件抽芽孔直徑M2.5x0.44----M3x0.52.702.712.72----M4x0.73.573.593.613.64--M5x0.8--4.534.564.59--自攻螺釘對應(yīng)鈑金件抽芽孔尺寸螺紋規(guī)格M3M3.5M4M54#-406#-328#-32抽牙高度2.4抽牙內(nèi)徑3.6攻螺紋前抽芽孔內(nèi)徑六、鈑金件設(shè)計(jì)--裝配方式對比裝配放肆使用設(shè)備優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)要求卡扣無1、成本低2、快速裝配和拆卸不能完全固定，常需要和其它裝配方式配合/拉釘拉釘槍1、操作方便，流動(dòng)性好2、可自動(dòng)定位3、可返工1、產(chǎn)品上需要沉孔，增加沖模工序2、拉釘尾部會突出零件，影響其他零件3、拉釘不能在有限空間使用，拉釘槍被阻擋，可使拉釘拉偏拉釘尾部須8mm左右的空間避位，頭部徐有直徑20mm左右空間避讓拉釘槍自鉚自鉚1、可自動(dòng)定位2、小批量生產(chǎn)可手工制作1、產(chǎn)品上須做沉孔或抽芽孔，增加沖壓模具2、不可拆卸，一旦實(shí)效，則配件報(bào)廢，增加成本3、質(zhì)量不易保障，不良高自鉚孔距邊不小于6m，自鉚孔頂部空間須一定避讓空間自攻螺釘電批可