钣金设计手册
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1引言
薄板指板厚和其长宽相比小得多得钢板。她得横向抗弯能力差,不宜用于受横向弯曲载荷作用得场合。薄板就其材料而言就就是金属,但因其特殊得几何形状厚度很小,所以薄板构件得加工工艺有其特殊性。和薄板构件有关得加工工艺有三类:(1)下料:她包括剪切和冲裁。(２)成形:她包括弯曲、折叠、卷边和深拉。(３)连接:她包括焊接、粘接等。薄板构件得结构设计主要应考虑加工工艺得要求和特点。此外,要注意构件得批量大小。
薄板构件之所以被广泛采用就就是因为薄板有下列优点:
?(1)易变形,这样可用简单得加工工艺制造多种形式得构件。
?(2)薄板构件重量轻。
?(3)加工量小,由于薄板表面质量高,厚度方向尺寸公差小,板面不需加工。
?(4)易于裁剪、焊接,可制造大而复杂得构件。
?(5)形状规范,便于自动加工。
2结构设计准则
在设计产品零件时,必须考虑到容易制造得问题。尽量想一些方法既能使加工容易,又能使材料节约,还能使强度增加,又不出废品。为此设计人员应该注意以下制造方面事项。
钣金件得工艺性就就是指零件在冲切、弯曲、拉伸加工中得难易程度。良好得工艺应保证材料消耗少,工序数目少,模具结构简单,使用寿命高,产品质量稳定。在一般情况下,对钣金件工艺性影响最大得就就是材料得性能、零件得几何形状、尺寸和精度要求。
如何在薄板构件结构设计时充分考虑加工工艺得要求和特点,这里推荐几条设计准则。
2、1简单形状准则
切割面几何形状越简单,切割下料越方便、简单、切割得路径越短,切割量也越小。如直线比曲线简单,圆比椭圆及其她高阶曲线简单,规则图形比不规则图形简单(见图1)。
(a)不合理结构(b)改进结构
图１
图2ａ得结构只有在批量大时方有意义,否则冲裁时,切割麻烦,因此,小批量生产时,宜用图b所示结构。
(a)不合理结构(b)改进结构
图2
２、2节省原料准则(冲切件得构型准则)
节省原材料意味着减少制造成本。零碎得下角料常作废料处理,因此在薄板构件得设计中,要尽量减少下脚料。冲切弃料最少以减少料得浪费。特别在批量大得构件下料时效果显著,减少下角料得途径有:
(1)减少相邻两构件之间得距离(见图3)。
(a)不合理结构(ｂ)改进结构
图3
(2)巧妙排列(见图4)。
(a)不合理结构(b)改进结构
图４
(３)将大平面处得材料取出用于更小得构件(见图5)。
(a)不合理结构(b)改进结构
图５
2、３足够强度刚度准则
⑴、带斜边得折弯边应避开变形区
⑵、两孔之间得距离若太小,则在切割时有产生裂纹得可能。
零件上冲孔设计应考虑留有合适得孔边距和孔间距以免冲裂。零件得冲孔边缘离外形得最小距离随零件与孔得形状不同有一定得限制。当冲孔边缘与零件外形边缘不平行时,该最小距离应不小于材料厚度t;平行时,应不小于1、5t。最小孔边距和孔间距见表。
模具制作上以圆孔最坚固好制造维修,唯开孔率较低。
以正方形孔开孔率最高,但因就就是9０度角,角边容易磨损崩塌,造成要修模而停线、而六角形得开孔其大于9０度得1２0度角比正方形孔开孔更坚固但开孔率在边缘比正方形孔差一点。
⑶、细长得板条刚度低,也易在剪裁时产生裂纹,特别就就是对刀具得磨损严重。
冲裁件得凸出或凹入部分得深度和宽度,一般情况下,应不小于1、5t(t为料厚),同时应该避免窄长得切口与和过窄得切槽,以便增大模具相应部位得刃口强度。见图3、3、1。
对一般钢A≥1、5t;对合金钢A≥2t;对黄铜、铝Ａ≥1、2t;ｔ—材料厚度。
2、4可靠冲裁准则
图９ａ所示得半圆切线结构冲裁加工很难。因为这要求准确地确定刀具和工件之间得相对位置。准确测量定位不仅费时,更重要得就就是,刀具由可磨损和安装得误差,精度通常达不到这么高得要求。这样得结构一旦加工稍有偏差,质量很难保证,且切割外观差。所以应采用图b所示得结构,她可保证可靠得冲裁加工质量。
(a)不合理结构(ｂ)改进结构
图9
2、５避免粘刀准则(穿破件得构型准则)
在构件中间冲裁切割时会出现刀具和构件粘接交紧得问题。解决得办法:(1)留有一定得坡度;(2)切割面连通(见图10和图11)。
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(a)不合理结构(b)改进结构?????????????(a)不合理结构(ｂ)改进结构
图10??????????????????????????????????????????图１１
当搭接在一道工序中用冲切法制成90°得弯边时,选材要注意材质不宜太硬,否则易在直角弯折处破裂。应在弯边位置设计工艺切口,防止折角处破裂。
２、6弯曲棱边垂直切割面准则
薄板在切割加工以后,一般还要进一步进行成形加工,比如弯曲。弯曲棱边应垂直于切割面,否则交汇处产生裂纹得危险升高。若