鈑金件結(jié)構(gòu)工藝設計

1第一章鈑金零件設計工藝 錯誤！未定義書簽。1.1鈑金材料的選材 錯誤！未定義書簽。TOC\o"1-5"\h\z1.1.1鈑金材料的選材原則 1材料對鈑金加工工藝的影響 11.2沖孔和落料： 11.2.1沖孔和落料的常用方式 11.2.2模具折彎： 4折彎機折彎 51.3鈑金拉伸 15\o"CurrentDocument"1.3.1常見拉伸的形式和設計注意事項 15\o"CurrentDocument"1.3.2 打凸的工藝尺寸 151.3.3局部沉凹與壓線 161.3.4加強筋17\o"CurrentDocument"1.3.5標注彎曲件相關(guān)尺寸時，要考慮工藝性 172鈑金材料的選材鈑金材料是通信產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計中最常用的材料，了解材料的綜合性能和正確的選材，對產(chǎn)品成本、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品質(zhì)量、加工工藝性都有重要的影響。2.1鈑金材料的選材原則選用常見的金屬材料，減少材料規(guī)格品種，盡可能控制在公司材料手冊范圍內(nèi)；在同一產(chǎn)品中，盡可能的減少材料的品種和板材厚度規(guī)格；在保證零件的功能的前提下，盡量選用廉價的材料品種，并降低材料的消耗，降低材料成本；對于機柜和一些大的插箱，需要充分考慮降低整機的重量；除保證零件的功能的前提外，還必須考慮材料的沖壓性能應滿足加工藝要求，以保證制品的加工的合理性和質(zhì)量。2.2材料對鈑金加工工藝的影響鈑金加工主要有三種：沖裁、彎曲、拉伸，不同的加工工藝對板材有不同要求，鈑金的選材也應該根據(jù)產(chǎn)品的大致形狀和加工工藝考慮板材的選擇。2.2.1材料對沖裁加工的影響沖裁要求板材應具有足夠的塑性，以保證沖裁時板材不開裂。軟材料（如純鋁、防銹鋁、黃銅、紫銅、低碳鋼等）具有良好的沖裁性能，沖裁后可獲得斷面光滑和傾斜度很小的制件；硬材料（如高碳鋼、不銹鋼、硬鋁、超硬鋁等）沖裁后質(zhì)量不好，斷面不平度大，對厚板料尤為嚴重。對于脆性材料，在沖裁后易產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象，特別是寬度很小的情況下，容易產(chǎn)生撕裂。3沖孔和落料3.1沖孔和落料的常用方式3.1.1數(shù)控沖沖孔和落料數(shù)控沖沖孔和落料，就是利用在數(shù)控沖床上的單片機預先輸入對鈑金零件的加工程序（尺寸，加工路徑，加工工具等等信息），使數(shù)控沖床采用各種刀具，通過豐富的NC指令可以實現(xiàn)各種各樣的沖孔、切邊、成形等形式的加工。數(shù)控沖一般不能實現(xiàn)形狀太復雜的沖孔和落料。特點：速度快，省模具。加工靈活，方便?；旧夏軌驖M足樣品下料生產(chǎn)中的需要。注意的問題及要求：薄材（t<0.6）不好加工，材料易變形；加工范圍受刀具，夾爪等限制；適中的硬度和韌性有較好的沖裁加工性能；硬度太高會使沖裁力變大，對沖頭和精度都有不好的影響；硬度太低，使沖裁時變形嚴重，精度受到很大的限制；高的塑性對成形加工有利，但不適合于蠶食、連續(xù)沖裁，對沖孔和切邊也不太合適；適當?shù)捻g性對沖裁是有益的，它可以抑制沖孔時的變形程度；韌性太高則使沖裁后反彈嚴重，反而影響了精度。數(shù)控沖一般適合沖裁T=3.5?4mm以下的低碳鋼、電解板、覆鋁鋅板、鋁板、銅板、T=3mm以下的不銹鋼板，推薦的數(shù)控沖床加工的板料厚度為：鋁合金板和銅板為0.8?4.0，低碳鋼板為0.8?3.5mm，不銹鋼板0.8?2.5mm。對銅板加工變形較大，數(shù)控沖加工PC和PVC板，加工邊毛刺大，精度低。沖壓時用的刀具直徑和寬度必須大于料厚，比如①1.5的刀具不能沖1.6mm的材料.0.6mm以下的材料一般不用NCT加工。不銹鋼材料一般不用NCT加工。（當然，0.6~1.5mm的材料可以用NCT加工，但對刀具磨損大，現(xiàn)場加工出現(xiàn)的廢品率的幾率比其它GI等材料要高的多。）其它形狀的沖孔落料希望盡可能簡單、統(tǒng)一。數(shù)控沖的尺寸要規(guī)格化，如圓孔，六邊形孔、工藝槽最小寬度為1.2mm。具體參考《鈑金模具手冊》。3.1.2冷沖模沖孔和落料對產(chǎn)量較大，尺寸不太大的零件進行沖孔落料，為提高生產(chǎn)效率，而專門開的鈑金沖壓模具。一般由凸模和凹模組成。凹模一般有：壓入式，鑲拼式等。凸模一般有：圓形，可更換；組合式；快裝卸型等。最常見的沖模有：沖裁模（主要有：開式落料模，閉式落料模，沖孔落料復合模，開式?jīng)_孔落料連續(xù)模，閉式?jīng)_孔落料連續(xù)模），彎曲模，壓延模。特點：因為用冷沖模沖孔及落料基本可一次沖壓完成，效率高，一致性好，成本低。所以對于年加工量在5000件以上，零件尺寸不是太大的結(jié)構(gòu)件，加工廠一般開冷沖模加工，在結(jié)構(gòu)設計時就要考慮按開冷沖模加工的工藝特點設計。比如零件不應出現(xiàn)尖角（除使用上必須外），需設計成圓角，可改善模具的質(zhì)量和壽命，也使工件美觀，安全，耐用；為滿足功能要求，零件的結(jié)構(gòu)形狀可以設計得更復雜等。3.1.3激光切割激光切割是由電子放電作為供給能源，利用反射鏡組聚焦產(chǎn)生激光光束作熱源的一種無接觸切割技術(shù)，利用這種高密度光能來實現(xiàn)對鈑金件的打孔及落料。特點：切割形狀多樣化，切割速度比線切割快，熱影響區(qū)小，材料不會變形，切口細，精度及質(zhì)量高，噪聲小，無刀具磨損，無需考慮切割材料的硬度，可加工大型，形狀復雜及其它方法難以加工的零件。但其成本較高，同時會損壞工件的支撐臺，而且切割面易沉積氧化膜，難處理。一般只適合單件和小批量加工。注意的問題及要求：一般只用于鋼板。鋁板及銅板一般不能用，因為材料傳熱太快，造成切口周圍融化，不能保證加工精度及質(zhì)量。激光切割端面有一層氧化皮，酸洗不掉，有特殊要求的切割端面要打磨；激光切割密孔變形較大，一般不用激光切割密孔。3.1.4線切割線切割是把工件和電極絲（鉬絲，銅絲）各作為一極，并保持一定距離，在有足夠高的電壓時形成火花隙，對工件進行電蝕切割的加工方法，切除的材料由工作液帶走。特點：加工精度高，但加工速度較低，成本較高，且會改變材料表面性質(zhì)。一般用于模具加工，不用作加工生產(chǎn)用零件。有些單板型材面板的方孔沒有圓角，無法銑削，又因為鋁合金不能用激光切割，如果沒有沖壓空間不能沖壓，只能采取線切割加工，速度很慢，效率非常低，無法適應批量生產(chǎn)，設計應該避免這種情況。3.1.5常用的三種落料和沖孔方法的特點對比表1-4常見三種沖孔和落料加工特點比較 注：以下數(shù)據(jù)為冷軋鋼板的數(shù)據(jù)。激光切割數(shù)控沖（包括密孔沖）冷沖模可加工材質(zhì)鋼板鋼板，銅板、鋁板鋼板，銅板、鋁板可加工料厚1mm?8mm0.6mm?3mm一般小于4mm加工最小尺寸（普通冷軋鋼板）最小細縫0.2mm最小圓0.7mm沖圓孔0Mt方孔小邊WMt長槽寬WMt沖圓孔0Mt方孔小邊WMt長槽寬WM2t孔與孔，孔與邊的邊緣最小距離MtMtM1t

孔與孔，孔與邊的邊緣優(yōu)選距離沱1.5t沱1.5t沱1.5t一般加工精度±0.1mm±0.1mm±0.1mm加工范圍2000X13502000X1350外觀效果外緣光滑，切割端面有一層氧化皮毛邊大，且有帶料毛邊少量毛邊曲線效果光滑，形狀多變毛邊大，形狀規(guī)范；光滑，形狀多變加工速度切割外圓快沖制密孔快最快加工文字刻蝕，較淺，尺寸不受限制沖壓凹形文字，符號較深；尺寸受模具限制沖壓，凹形文字，符號，較深;尺寸受模具限制成形不能凹點，沉（沉）孔，小型拉伸等均可可實現(xiàn)較復雜的形狀加工費用較高低低3.2模具折彎對于年加工量在5000件以上，零件尺寸不是太大的結(jié)構(gòu)件（一般情況為300X300），加工廠家一般考慮開沖壓模具加工。3.2.1常用折彎模具常用折彎模具，如圖1-17所示：為了延長模具的壽命，零件設計時，盡可能采用圓角。V形折彎模 U形折彎模 Z形折彎模圖1-17專用的成形模具過小的彎邊高度，即使用折彎模具也不利于成形，一般彎邊高度LN3t（包括壁厚）。3.2.2臺階的加工處理辦法一些高度較低的鈑金z形臺階折彎，加工廠家往往采用簡易模具在沖床或者油壓機上加工，批量不大也可在折彎機上用段差模加工，如圖1-18所示。但是，其高度H不能太高，一般應該在（0?1.0）t，如果高度為（1.0?4.0）t，要根據(jù)實際情況考慮使用加卸料結(jié)構(gòu)的模具形式。這種模具臺階高度可以通過加墊片進行調(diào)整，所以，高度H是任意調(diào)節(jié)的，但是，也有一個缺點，

就是長度L尺寸不易保證，豎邊的垂直度不易保證。如果高度H尺寸很大，就要考慮在折彎機上折彎。H折彎前■-上模LZD-工件-下模H折彎前■-上模LZD-工件-下模折彎后圖1-18Z形臺階折彎3.3折彎機折彎折彎機分普通折彎機和數(shù)控折彎機兩種。由于精度要求較高，折彎形狀不規(guī)則，通信設備的鈑金折彎一般用數(shù)控折彎機折彎，其基本原理就是利用折彎機的折彎刀（上模）、V形槽（下模），對鈑金件進行折彎和成形。優(yōu)點：裝夾方便，定位準確，加工速度快；缺點：壓力小，只能加工簡單的成形，效率較低。3.3.1成形基本原理成形基本原理如圖1-19所示:折彎完成折彎完成圖1-19成形基本原理折彎刀（上模）折彎刀的形式如圖1-20所示，加工時主要是根據(jù)工件的形狀需要選用，一般加工廠家的折彎刀形狀較多，特別是專業(yè)化程度很高的廠家，為了加工各種復雜的折彎，定做很多形狀、規(guī)格的折彎刀。下模一般用V=6t（t為料厚）模。對產(chǎn)量較大，尺寸不太大的零件進行沖孔落料，為提高生產(chǎn)效率，而專門開的鈑金沖壓模具。一般由凸模和凹模組成。凹模一般有：壓入式，鑲拼式等。凸模一般有：圓形，可更換；組合式；快裝卸型等。最常見的沖模有：沖裁模（主要有：開式落料模，閉式落料模，沖孔落料復合模，開式?jīng)_孔落料連續(xù)模，閉式?jīng)_孔落料連續(xù)模），彎曲模，壓延模。

特點：因為用冷沖模沖孔及落料基本可一次沖壓完成，效率高，一致性好，成本低。所以對于年加工量在5000件以上，零件尺寸不是太大的結(jié)構(gòu)件，加工廠一般開冷沖模加工，在結(jié)構(gòu)設計時就要考慮按開冷沖模加工的工藝特點設計。比如零件不應出現(xiàn)尖角（除使用上必須外），需設計成圓角，可改善模具的質(zhì)量和壽命，也使工件美觀，安全，耐用；為滿足功能要求，零件的結(jié)構(gòu)形狀可以設計得更復雜等。上模下模上模下模圖1-20數(shù)孔折彎模示意圖折彎加工順序的基本原則：由內(nèi)到外進行折彎；由小到大進行折彎；先折彎特殊形狀，再折彎一般形狀；前工序成型后對后繼工序不產(chǎn)生影響或干涉。目前的外協(xié)廠見到的折彎形式一般都是如圖1-21所示。可折多種角度可折多種角度圖1-21折彎機折彎形式3.3.2折彎半徑鈑金折彎時，在折彎處需有折彎半徑，折彎半徑不宜過大或過小，應適當選擇。折彎半徑太小容易造成折彎處開裂，折彎半徑太大又使折彎易反彈。各種材料不同厚度的優(yōu)選折彎半徑(折彎內(nèi)半徑)見下表1-9表1-9最小彎曲半徑數(shù)值(mm)材料退火狀態(tài)冷作硬化狀態(tài)彎曲線方向與纖維方向的對應位置垂直平行垂直平行08、10、0.1t0.4t0.4t0.8t15、20、0.1t0.5t0.5t1.0t25、30、0.2t0.6t0.6t1.2t45、500.5t1.0t1.0t1.7t65Mn1.0t2.0t2.0t3.0t鋁0.1t0.35t0.5t1.0t紫銅0.1t0.35t1.0t2.0t軟黃銅0.1t0.35t0.35t0.8t半硬黃銅0.1t0.35t0.5t1.2t磷青銅1.0t3.0t注：表中t為板料厚度。上表中的數(shù)據(jù)為優(yōu)選的數(shù)據(jù)，僅供參考之用。實際上，廠家的折彎刀的圓角通常都是0.3，少量的折彎刀的圓角為0.5，所以，我們的鈑金件的折彎內(nèi)圓角基本上都是0.2。對于普通的低碳鋼鋼板、防銹鋁板、黃銅板、紫銅板等，內(nèi)圓角0.2都是沒有問題的，但對于一些高碳鋼、硬鋁、超硬鋁，這種折彎圓角就會導致折彎斷裂，或者外圓角開裂。3.3.3折彎回彈壓緊狀態(tài)b./■回彈狀態(tài)圖1-22折彎回彈示意圖回彈角勇=b-a式中b——回彈后制件的實際角度；a一模具的角度?；貜椊堑拇笮谓?0o自由彎曲時的回彈角見表1-10。表1-10單角90度自由彎曲時的回彈角

材料r/t材料厚度t(mm)<0.80.8~2>2低碳鋼<14o2o0o黃銅O1~55o3o1ob=350MPa>56o4o2o鋁、鋅中碳鋼。<15o2o0ob=400-500MPa1~56o3o1o硬黃銅。>58o5o3ob=350-400MPa硬青銅。b=350-400MPa<11~5>57o9o4o2o高碳鋼O>550Mpab12o5o3o7o6o影響回彈的因素和減少回彈的措施。材料的力學性能回彈角的大小與材料的的屈服點成正比，與彈性模量E成反比。對于精度要求較高的鈑金件，為了減少回彈，材料應該盡可能選擇低碳鋼，不選擇高碳鋼和不銹鋼等。相對彎曲半徑r/t越大，則表示變形程度越小，回彈角Aa就越大。這是一個比較重要的概念，鈑金折彎的圓角，在材料性能允許的情況下，應該盡可能選擇小的彎曲半徑，有利于提高精度。特別是注意應該盡可能避免設計大圓弧，如圖1-23所示，這樣的大圓弧對生產(chǎn)和質(zhì)量控制有較大的難度：、?盤：：：：：-~-：：：＞圖1-23飯金的圓弧太大3.3.4一次折彎的最小折彎邊的計算L形折彎的折彎時的起始狀態(tài)如圖1-24所示:

上模后定位111后定位工件L_下模L_?？趯挾菳仁kt）圖1-24L形折彎的折彎這里很重要的一個參數(shù)是下模口的寬度B。由于考慮到折彎效果和模具強度，不同厚度的材料所需要的?？趯挾却嬖谝粋€最小值。小于該數(shù)值時，會出現(xiàn)折彎不到位或損壞模具的問題.經(jīng)過實踐證明，最小?？趯挾群筒牧虾穸鹊年P(guān)系為.BLT ①Bmin為最小模寬，T為材料厚度，計算最小?？趯挾葧rK=6.目前廠家常用的折彎下模寬度的規(guī)格如下：4，5，6，8，10，12，14，16，18，20，25根據(jù)上面的關(guān)系式就可以確定不同的料厚在折彎時所需下模?？趯挾鹊淖钚≈?例如1.5mm厚的板材折彎時，B=6*1.5=9對照上面的模寬系列可以選擇?？趯挾葹?0mm（或8mm）的下模.從折彎的起始狀態(tài)圖可以看出折彎的邊不能太短，結(jié)合上面的最小?？趯挾?，得到最短折彎邊的計算公式為②：（見圖1-25所示）Lmi廣"Bmin^+ （參考）②匕為最短折彎邊，B血為最小?？趯?，A為板材的折彎系數(shù)。1.5mm厚的板材折彎時，最短折彎邊Lmi=（8+2.5）/2+0.5=5.75mm（包括一個板厚）BMIBMI廠圖1-25最小?？趯挶?-11:冷軋薄鋼板材料折彎內(nèi)R及最小折彎高度參考表序號材料厚度凹模槽寬凸模R最小折彎高度10.540.2320.640.23.230.850.8或0.23.741.061或0.24.451.28（或6）1或0.25.5（或4.5）61.510（或8）1或0.26.8（或5.8）72.0121.5或0.58.382.516（或14）1.5或0.510.7（或9.7）93.0182或0.512.1103.520213.5114.025316.5注：1、最小折彎高度包含一個料厚。2、 當V形折彎是折彎銳角時，最短折彎邊需加大0.5。3、 當零件材料為鋁板和不銹鋼板時，最小折彎高度會有較小的變化，鋁板會變小一點，不銹鋼會大一點，參考上表即可。3.3.5Z形折彎的最小折彎高度Z形折彎的折彎時的起始狀態(tài)如圖1-26所示：Z形折彎和L形折彎的工藝非常相似，也存在著最小折彎邊問題，由于受下模的結(jié)構(gòu)限制，Z形折彎的最短邊比L形折彎時還要大，Z形折彎最小邊的計算公式為：L=1(B+△)+Dmin2min +0.5+T③Lmi為最短折彎邊，Bmi為最小模寬，A為板材的折彎系數(shù)，T為料厚，D為下模?？诘竭叺慕Y(jié)構(gòu)尺寸，一般大于5mm。不同材料厚度的鈑金Z形折彎對應的最小折彎尺寸L如下表1-12所示:表1-12 Z形折彎的最小高度序號材料厚度凹模槽寬凸模RZ形折彎高度L10.540.28.520.640.28.830.850.8或0.29.541.061或0.210.451.28（或6）1或0.211.7（或10.7）61.510（或8）1或0.213.3（或12.3）72.0121.5或0.514.382.516（或14）1.5或0.518.2（或17.2）93.0182或0.520.1103.520222114.025325.53.3.6折彎時的干涉現(xiàn)象對于二次或二次以上的折彎，經(jīng)常出現(xiàn)折彎工件與刀具相碰出現(xiàn)干涉，如圖1-27所示，黑色部分為干涉部分，這樣就無法完成折彎，或者或者因為折彎干涉導致折彎變形。圖1-27折彎的干涉鈑金折彎的干涉問題，不涉及到太多的技術(shù)，只要了解一下折彎模的形狀和尺寸，在結(jié)構(gòu)設計時注意避開折彎模就可以了。圖1-28為常見的幾種折彎刀的截面形狀，在新修訂的《鈑金模具手冊》都有介紹，并且在intralink庫里也有對應的刀具實體，在設計沒有把握的情況下，可以按照上圖的原理，直接用刀具進行裝配干涉檢驗。

圖1-28圖1-28折彎刀對于翻孔攻絲來說，如圖1-29所示的D值不能設計得太小，最小D值可以根據(jù)材料厚度、翻孔外徑、翻孔高度、所選折彎刀具等參數(shù)計算或作圖得到。以1.5mm厚的折彎鋼板上翻M4的翻孔攻絲為例，D值應該大于8mm，否則，折彎刀會碰傷翻邊。圖1-29絲攻孔翻26H圖1-29絲攻孔翻26H翻孔攻絲件的折彎3.3.7孔、長圓孔離折彎邊最小距離如圖1-30所示折彎處孔邊離折線太近，折彎時料無法帶起，產(chǎn)生孔形狀變形；因此，孔邊與折彎線要求大于最小孔邊距XNt+R。圖1-30圓孔距折彎邊最小距離表1-13 圓孔距折彎邊最小距離鈑料厚度0.6?0.81.01.21.52.02.5最小距離X1.31.51.72.033.5如圖1-31所示長圓孔離折線太近，折彎時料無法帶起，產(chǎn)生孔形狀變形；

因此，孔邊與折彎線要求大于最小孔邊距按表1-14，折彎半徑參考表1-9折彎半徑。圖1-31圖1-31長圓孔距折彎邊最小距離表1-14長圓孔距折彎邊最小距離L<2626?50>50最小距離X2t+R2.5t+R3t+R對不重要孔，可將孔擴大全折彎線，如圖1-32所示，缺點：影響外觀效果。-折床壓線-折床壓線圖1-32折彎改進設計3.3.8孔靠近折彎時的特殊加工處理當靠近折彎線的孔距折彎線小于上述的最小距離時，折彎后會產(chǎn)生變形，此時可根據(jù)產(chǎn)品不同的要求，作如下表1-15方式來處理。但是，可以看到這些辦法的工藝性較差，結(jié)構(gòu)設計應該盡量避免?？卓拷蹚潟r的特殊加工處理表1-15孔靠近折彎時的特殊加工處理1）折彎前壓槽處理。在實際設計中，因為結(jié)構(gòu)設計的需要，實際距離比上述距離還要小的情況，加工廠家往往采用折彎前壓槽處理，如圖1-31所示，其缺點是：折彎機壓線處理，多一道工序，效率稍低，精度較低，原則上盡可能避免。

2）沿折彎線割孔或割線：當折彎線對工件外觀無影響或可以接受時，則以割孔改善其工藝性。缺點：影響外觀效果，并且因為割線或者割窄槽時，一般仔需要用激光機切割。3）在靠近折彎線的孔邊折彎后補加工至設計尺寸，當要求保證孔邊距時，可按此方式處理。一般這種二次去料不能在沖床上完成，只能在激光切割機上進行二次切割，定位麻煩，這種加工的成本很高。~4）折彎后擴孔處理只有一個或幾個像素孔到折彎線的距離小于最小孔距，產(chǎn)品外觀要求嚴格時，為了避免折彎時拉料，此時可對像素進行縮孔處理，即在折彎前先割出一小同心圓（一般為①1.0），折彎后擴孔至原尺寸.缺點：工程數(shù)多，效率低；5）折彎機上模的最小寬度為4.0mm（目前），受此限制，工件內(nèi)部的折彎加工部分孔口不得小于4.0mm，否則須將孔口擴大或考慮用易模成形.缺點：制作易模效率低，易模生產(chǎn)效率低；擴孔影響外觀；4鈑金拉伸4.1常見拉伸的形式和設計注意事項鈑金件的拉伸如圖1-50所示，帶凸緣的圓形拉伸件 矩形件拉伸 不帶凸緣的圓形拉伸件圖1-50飯金拉伸設計鈑金件的拉伸注意事項：1、 拉伸件的底與壁之間的最小圓角半徑應大于板厚，即r1>t；為了使拉伸進行得更順利，一般取r1=(3?5)t，最大圓角半徑應小于板厚的8倍，即r1<8t。2、 拉伸件凸緣與壁之間的最小圓角半徑應大于板厚的2倍，即r2>2t；為了使拉伸進行得更順利，一般取r2=5t，最大圓角半徑應小于板厚的8倍，即r1<8t。3、 圓形拉伸件的內(nèi)腔直徑應取DNd+12t，以便在拉伸時壓板壓緊不致起皺。4、 矩形拉伸件相鄰兩壁間的最小圓角半徑應取r3N3t，為了減少拉伸次數(shù)，盡可能取r3N1/5H，以便一次拉伸完成。5、 拉伸件由于各處所受應力不同，使拉伸后，材料