鈑金結(jié)構(gòu)設計工藝手冊全文（可編輯）

1、鈑金結(jié)構(gòu)設計工藝手冊全文 鈑金結(jié)構(gòu)設計工藝手冊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。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。幾種常用的板材介紹鋼板1)冷軋薄鋼

2、板冷軋薄鋼板是碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋板的簡稱,它是由碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼帶,經(jīng)過進一步冷軋制成厚度小于4mm的鋼板。由于在常溫下軋制,不產(chǎn)生氧化鐵皮,因此,冷板表面質(zhì)量好,尺寸精度高,再加之退火處理,其機械性能和工藝性能都優(yōu)于熱軋薄鋼板。常用的牌號為低碳鋼08f和10#鋼,具有良好的落料、折彎性能。2)連續(xù)電鍍鋅冷軋薄鋼板連續(xù)電鍍鋅冷軋薄鋼板,即“電解板”,指電鍍鋅作業(yè)線上在電場作用下,鋅從鋅鹽的水溶液中連續(xù)沉積到預先準備好的鋼帶表現(xiàn)上得到表面鍍鋅層的過程,因為工藝所限,鍍層較薄。 3)連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板 連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板簡稱鍍鋅板或白鐵皮,是厚度0.252.5mm的冷軋連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板和鋼帶,鋼帶先通過火

3、焰加熱的預熱爐,燒掉表面殘油,同時在表面生成氧化鐵膜,再進入含有h2、n2混合氣體的還原退火爐加熱到710920,使氧化鐵膜還原成海綿鐵,表面活化和凈化了的帶鋼冷卻到稍高于熔鋅的溫度后,進入450460的鋅鍋,利用氣刀控制鋅層表面厚度。最后經(jīng)鉻酸鹽溶液鈍化處理,以提高耐白銹性。與電鍍鋅板表面相比,其鍍層較厚,主要用于要求耐腐蝕性較強的鈑金件。 4)覆鋁鋅板 覆鋁鋅板的鋁鋅合金鍍層是由55%鋁、43.4%鋅與1.6%硅在600高溫下固化而組成,形成致密的四元結(jié)晶體保護層,具有優(yōu)良的耐腐蝕性,正常使用壽命可達25年,比鍍鋅板長3-6倍,與不銹鋼相當。覆鋁鋅板的耐腐蝕性來自鋁的障礙層保護功能,和鋅的

4、犧牲性保護功能。當鋅在切邊、刮痕及鍍層擦傷部分作犧牲保護時,鋁便形成不能溶解的氧化物層,發(fā)揮屏障保護功能。 上述2 、3 、4 鋼板統(tǒng)稱為涂層鋼板,在國內(nèi)通訊設備上廣泛采用,涂層鋼板加工后可以不再電鍍、油漆,切口不做特殊處理,便可直接使用,也可以進行特殊磷化處理,提高切口耐銹蝕的能力。從成本分析看,采用連續(xù)電鍍鋅薄鋼板,加工廠不必將零件送去電鍍,節(jié)省電鍍時間和運輸出費用,另外零件噴涂前也不用酸洗,提高了加工效率。 5)不銹鋼板 因為具有較強的耐腐蝕能力、良好的導電性能、強度較高等優(yōu)點,使用非常廣泛,但也要充分考慮它的缺點:材料價格很貴,是普通鍍鋅板的4倍;材料強度較高對數(shù)控沖床的刀具磨損較大一

5、般不合適數(shù)控沖床上加工;不銹鋼板的壓鉚螺母要采用高強度的特種不銹鋼材料的壓鉚螺母,價格很貴;壓鉚螺母鉚接不牢固經(jīng)常需要再點焊;表面噴涂的附著力不高、質(zhì)量不宜控制;材料回彈較大折彎和沖壓不易保證形狀和尺寸精度。鋁和鋁合金板 通常使用的鋁和鋁合金板主要有以下三種材料:防銹鋁3a21、 防銹鋁5a02和 硬鋁2a06。 防銹鋁3a21即為老牌號lf21,系al?mn合金,是應用最廣的一種防銹鋁。這種合金的強度不高(僅高于工業(yè)純鋁),不能熱處理強化。故常用冷加工方法來提高它的力學性能,在退火狀態(tài)下有高的塑性,在半冷作硬化時塑性尚好。冷作硬化時塑性低,耐蝕性好,焊接性良好。 防銹鋁5a02即為老牌號lf

6、2系al?mg防銹鋁,與3a21相比,5a02強度較高,特別是具有較高的疲勞強度、塑性與耐蝕性高。熱處理不能強化,用接觸焊和氫原子焊焊接性良好,氬弧焊時有形成結(jié)晶裂紋的傾向,合金在冷作硬化時有形成結(jié)晶裂紋的傾向。合金在冷作硬化和半冷作硬化狀態(tài)下可切削性較好,退火狀態(tài)下可切削性不良,可拋光。 硬鋁2a06為老牌號的ly6,是常用的硬鋁牌號。硬鋁和超硬鋁比一般的鋁合金具有更高的強度和硬度,可以作為一些面板類的材料,但是塑性較差,不能進行折彎,折彎會造成外圓角部位有裂縫或者開裂。 鋁合金的牌號和狀態(tài)已經(jīng)有新的標準,牌號表示方法的標準代號為gb/t16474-1996,狀態(tài)代號gb/t16475?19

7、96,與老標準的對照表如下表1-1所示: 表1-1 鋁合金新舊牌號對照表牌 號狀態(tài)新舊新舊新舊新舊新舊1070al15a06lf62a80ld82a14ld10h12r1060l25a12lf122a90ld92a50ld5om1050al38a06l64a11ld116a02ld2t4cz1035l43a21lf216063ld317a04lc4t5rcs1200l52a02ly26061ld307a09lc9t6cs5a02lf22a06ly62a11ly115a03lf32a16ly162a12ly125a05lf52a70ld72a13ly13 銅和銅合金板 常用的銅和銅合金板材主要有

8、兩種,紫銅t2和黃銅h62, 紫銅t2是最常用的純銅,外觀呈紫色,又稱紫銅,具有高的導電、導熱性、良好的耐蝕性和成形性,但強度和硬度比黃銅低得多,價格也是非常昂貴,主要用作導電、導熱和耐用消費品腐蝕元件,一般用于電源上需要承載大電流的零件。 黃銅h62,屬高鋅黃銅,具有較高的強度和優(yōu)良的冷、熱加工性,易用于進行各種形式的壓力加工和切削加工。主要用于各種深拉伸和折彎的受力零件,其導電性不如紫銅,但有較好強度和硬度,價格也比較適中,在滿足導電要求的情況下,盡可能選用黃銅h62代替紫銅,可以大大降低材料成本,如匯流排,目前絕大部分匯流排的導電片都是采用黃銅h62,事實證明完全滿足要求。材料對鈑金加工

9、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。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。材料對彎曲加工的影響 需要彎曲成形的板材,應有足夠的塑性、較低的屈服極限。塑性高的板材,彎曲時不易開裂,較低

10、屈服極限和較低彈性模量的板料,彎曲后回彈變形小,容易得到尺寸準確的的彎曲形狀。含碳量0.2%的低碳鋼、黃銅和鋁等塑性好的材料容易彎曲成形;脆性較大的的材料,如磷青銅(qsn6.52.5)、彈簧鋼(65mn)、硬鋁、超硬鋁等,彎曲時必須具有較大的相對彎曲半徑(r/t),否則在彎曲過程中易發(fā)生開裂。特別要注意材料的硬軟狀態(tài)的選擇,對彎曲性能有很大的影響,很多脆性材料,折彎會造成外圓角開裂甚至折彎斷裂,還有一些含碳量較高的鋼板,如果選擇硬質(zhì)狀態(tài),折彎也會造成外圓角開裂甚至折彎斷裂,這些都應該盡量避免。材料對拉伸加工的影響 板材的拉伸,特別是深拉伸,是鈑金加工工藝中較難的一種,不僅要求拉伸的深度盡量小

11、,形狀盡可能簡單、圓滑過渡,還要求材料有較好的塑性,否則,非常容易引起零件整體扭曲變形、局部打皺、甚至拉伸部位拉裂。屈服極限低和板厚方向性系數(shù)大,板料的屈強比s/b越小,沖壓性能就越好,一次變形的極限程度越大。板厚方向性系數(shù)1時,寬度方向上的變形比厚度方向上的變形容易。拉伸圓角r值越大,在拉伸過程中越不容易產(chǎn)生變薄和發(fā)生斷裂,拉伸性能就越好。常見的拉伸性能較好的材料有:純鋁鈑、08al,st16、spcd。 材料對剛度的影響 在鈑金結(jié)構(gòu)設計中,經(jīng)常遇到鈑金結(jié)構(gòu)件的剛度不能滿足要求,結(jié)構(gòu)設計師往往會用高碳鋼或不銹鋼代替低碳鋼,或者用強度硬度較高的硬鋁合金代替普通鋁合金,期望提高零件的剛度,實際上

12、沒有明顯的效果。對于同一種基材的材料,通過熱處理、合金化能大幅提高材料的強度和硬度,但對剛度的改變很小,提高零件的剛度,只有通過變換材料、改變零件的形狀,才能達到一定的效果,不同材料的彈性模量和剪切模量參見表1-2。表1-2 常見材料的彈性模量和剪切模量名稱彈性模量egpa切變模量ggpa名稱彈性模量egpa切變模量ggpa灰鑄鐵118126 44.3軋制鋅8231.4球墨鑄鐵173鉛166.8碳鋼、鎳鉻鋼20679.4玻璃551.96鑄鋼202有機玻璃2.3529.4軋制純銅10839.2橡膠0.0078冷拔純銅12748電木1.962.940.692.06軋制磷錫青銅11341.2夾布酚醛

13、塑料3.958.83冷拔黃銅899734.336.3賽璐珞1.711.890.690.98軋制錳青銅10839.2尼龍10101.07軋制鋁6825.526.5硬四氯乙烯3.143.92拔制鋁線69聚四氯乙烯1.141.42鑄鋁青銅10311.1低壓聚乙烯0.540.75鑄錫青銅103高壓聚乙烯0.1470.24硬鋁合金7026.5混凝土13.7339.24.915.69常用板材的性能比較表1-3 幾種常用板材的性能比較材料價格系數(shù)搭接電阻m數(shù)控沖床加工性能激光加工性能折彎性能漲鉚螺母工藝性壓鉚螺母工藝性表面噴涂切口防護性能。冷?鋼板?1.0好好好好好一般較好冷?鋼板?彩?1.227好好好好好

14、一般好連續(xù)電鍍鋅鋼板1.726好好好好好一般最差熱鍍鋅鋼板1.326好好好好好一般較差覆鋁鋅板1.423好好好好好一般差不?鋼6.560差好一般差很差 差好防銹?板2.946一般極差好好好一般好硬鋁、超硬鋁板3.046一般極差極差好好一般好t2銅板5.6好極差好好好一般好黃銅板5.0好極差好好好一般好注: 1,表中的數(shù)據(jù)與材料具體的牌號和廠家均有關(guān)系,僅作為定性參考之用。 2,鋁合金、銅合金板材在激光切割上加工性極差,一般不能采用激光加工。沖孔和落料:沖孔和落料的常用方式數(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

15、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t0.6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

16、。數(shù)控沖一般適合沖裁t3.54mm以下的低碳鋼、電解板、覆鋁鋅板、鋁板、銅板、t3mm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0.84.0,低碳鋼板為0.83.5mm,不銹鋼板0.82.5mm。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1.5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,0.61.5mm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

17、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。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

18、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。密孔沖沖孔: 密孔沖可以視為數(shù)控沖的一種,對于有大量密孔的零件,為提高沖孔效率,精度等,專門開可一次沖大量密孔的沖孔模對工件進行加工。如:通風網(wǎng)板,進出風擋板等。見圖1-1所示。圖中陰影部分為密孔模,零件的密孔靠密孔模可快速沖出。比一個一個的沖孔,大大的提高效率。 圖 11 密孔沖示意圖 密孔設計注意的問題及要求: 產(chǎn)品上密孔的設計應考慮密孔沖模具的加工特點是重復多次沖裁,這樣在設計密孔的排布的時候應采用這樣的原則: 1

19、)設計密孔排布時首先考慮借用鈑金模具手冊上規(guī)劃的密孔模,以減少模具成本; 2)同一類型的密孔排布時應統(tǒng)一,行間距規(guī)定一個不變的數(shù)值,列間距也規(guī)定一個不變的數(shù)值,這樣同一類型的密孔模具可以通用,減少開模數(shù)量,降低了模具的成本; 3)同一類型的孔的尺寸應一致,如六方孔可以統(tǒng)一為內(nèi)切圓5的六方孔,此六方孔為公司六方孔的常用尺寸,占六方密孔的90%以上。 4)采用錯位排布兩行孔數(shù)不等時,必須滿足兩個要求,1,孔距較大,兩孔的邊緣距離大于2t(t為材料厚度);2,總排數(shù)應該為偶數(shù)排,如圖1-2所示; 圖 1-2 密孔錯位排布示意圖 5)如果密孔的孔距很小,每排孔的數(shù)量必須為為偶數(shù)。如圖 13所示,兩個密

20、孔之間的距離d小于2t時(t為材料厚度),因為模具的強度問題,則密孔模要間隔設置,圖中陰影部分為密孔模?？梢钥闯?每排孔的數(shù)量必須為為偶數(shù)。如果圖1-2中的孔距也是這樣很小時,因為每排的孔數(shù)不等(7空、8孔兩種),則無法用密孔模一次性沖出。 圖 13 密孔模 圖1-1 a的密孔?？稍O計成如圖1-4所示。 圖 14 密孔模 圖1-1 b的密孔模只能設計成如圖1-5所示。 圖 15 密孔模 設計密孔的排布時盡量按照上述要求設計,并且連續(xù)和有一定的規(guī)律性,便于開密孔模具,降低沖壓成本,否則只能采用數(shù)沖或開很多套模具來完成加工。如圖1-6所示,圖a,交錯孔,行數(shù)不是偶數(shù);圖b,中間缺孔;圖c,密孔距離

21、太近,每行孔數(shù)和每列孔數(shù)都是奇數(shù);圖d、e,密孔距離太近,密孔的每行孔數(shù)不相等,這些不能僅靠密孔模沖孔一次完成加工,還須用其它補加工方法才能完成。圖f,如果用密孔模加工,也需要用其它補加工方法才能完成,即使開落料模,也需要多副沖孔模完成,工藝性很差。圖 16 密孔排部示意圖激光切割: 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

22、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。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

23、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。 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?？杉庸げ馁|(zhì)鋼板 鋼板,銅板、鋁板鋼板,銅板、鋁板可加工料厚1mm 8mm 0.6mm 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?t 方孔小邊w?t 長槽寬w?t 沖圓孔?t 方孔小邊w?t長槽寬w?2t孔與孔,孔與邊的邊緣最小距離?t ?t?

24、1t孔與孔,孔與邊的邊緣優(yōu)選距離?1.5t ?1.5t?1.5t一般加工精度0.1mm 0.1mm0.1mm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 較高低低沖孔落料的工藝性設計排布的工藝性設計 大批量及中批量生產(chǎn),零件的材料費用占較大的比重,對材料的充分和有效利用

25、,是鈑金生產(chǎn)的一項重要經(jīng)濟指標。所以在不影響使用要求的條件下,結(jié)構(gòu)設計人員設計時,爭取采用無廢料或少廢料的排布方法,如圖1-7所示為無廢料排布。 圖 17 無廢料排布 有些零件形狀略加改變,就可以大大節(jié)約材料。如圖1-8所示, 圖2比圖1省料。 圖 18 略改設計的省料排部沖裁件的工藝性 對于數(shù)控沖床加工外圓角,需要專用的外圓刀具,為了減少外圓刀具,如圖1-9所示本手冊規(guī)范外圓角為:90度直角外圓角系列半徑為r2.0,r3.0、r5.0,r10,135度的斜角的外圓角半徑統(tǒng)一為r5.0,:圖 19 沖裁件的外圓角 沖孔優(yōu)先選用圓形孔,圓孔應按照鈑金模具手冊中規(guī)定的系列圓孔選取,這樣可以減少圓孔

26、刀具的數(shù)量,減少數(shù)控沖床換刀時間。 由于受到?jīng)_孔凸模強度限制,孔徑不能過小,其最小孔徑與材料厚度有關(guān)。在設計時孔的最小直徑不應小于下表1-5所示的數(shù)值。表1-5用普通沖床沖孔的最小尺寸材料沖孔的最小直徑或最小邊長t為材料厚度 圓孔d(d為直徑)方孔l(l為邊長)腰圓孔、矩形孔a(a為 最小邊長)高、中碳鋼1.3t1.2t1t低碳鋼及黃銅1t0.8t0.8t鋁、鋅0.8t0.6t0.6t布質(zhì)膠木層壓板0.4t0.35t0.3t沖裁件的孔與孔之間、孔與邊緣之間的距離不應過小,其值見圖1-10: 圖 110 沖裁件的孔與孔、孔與邊緣之間的距離 考慮到模具的沖壓加工中,采用復合模加工的孔與外形、孔與孔

27、之間的精度較易保證,加工效率較高,而且模具的的維修成本,維修方便,考慮到以上原因,孔與孔之間,孔與外形之間的距離如果能滿足復合模的最小壁厚要求,工藝性更好,如圖1-11所示:圖 111 沖裁件的搭邊要求表1-6 復合模加工沖裁件的搭邊最小尺寸t 0.8以下t 0.81.59t 1.593.18t 3.2以上d13mm2td23mm2td31.6mm2t2.5td41.6mm2t2.5t 如圖1-12所示,先沖孔后折彎,為保證孔不變形,孔與彎邊的最小距離x2t+r圖 112 孔與彎邊的最小距離 在拉深零件上沖孔時,見圖1-13,為了保證孔的形狀及位置精度以及模具的強度,其孔壁與零件直壁之間應保持

28、一定距離,即其距離a1及a2應滿足下列要求: a1 r1+0.5t, a2r2+0.5t 式中r1,r2-圓角半徑; t-板料厚度。 圖 113 在拉深件上沖孔沖裁件的加工精度 圖 114 沖裁件孔中心距的公差圖1-14沖裁件孔中心距的公差: 表1-7孔中心距的公差表 單位:mm材料厚度普通沖孔精度高級沖孔精度公稱尺寸l公稱尺寸l5050150150300505015015030010.10.150.200.030.050.08120.120.200.300.040.060.10240.150.250.350.060.080.12460.200.300.400.080.100.15注:使用本表

29、數(shù)值時所有孔應是一次沖出的。 圖1-15孔中心距與邊緣距離公差:圖 115 孔中心與邊緣距離的公差 沖壓件設計尺寸基準的選擇原則 1) 沖壓件的設計尺寸基準盡可能與制造的定位基準相重合,這樣可以避免尺寸的制造誤差。 2)沖壓件的孔位尺寸基準,應盡可能選擇在沖壓過程中自始至終不參加變形的面或線上,且不要與參加變形的部位聯(lián)系起來。 3)對于采用多工序在不同模具上分散沖壓的零件,要盡可能采用同一個定位基準。表1-8孔中心與邊緣距離的公差表材料厚度尺寸b5050b120120b220220b36020.20.30.50.7240.30.50.60.840.40.50.81.0 注:本表適應于落料后才進

30、行沖孔的情況。二次切割 二次切割也叫二次下料,或者補割(工藝性極差,設計時應盡量避免)。二次切割就是拉伸特征對材料有擠料變形現(xiàn)象、折彎變形較大時,加大落料,先成型,再補割孔或外形輪廓,以達到去除預留材料,獲得完整正確結(jié)構(gòu)尺寸。 應用:拉伸凸臺離邊緣較近等,都必須補割。 以沉孔為例說明,如圖1-16所示。 圖 116 二次切割鈑金件的折彎 鈑金的折彎,是指改變板材或板件角度的加工。如將板材彎成v形,u形等。一般情況下,鈑金折彎有兩種方法:一種方法是模具折彎,用于結(jié)構(gòu)比較復雜,體積較小、大批量加工的鈑金結(jié)構(gòu);另一種是折彎機折彎,用于加工結(jié)構(gòu)尺寸比較大的或產(chǎn)量不是太大的鈑金結(jié)構(gòu)。目前公司產(chǎn)品的折彎主

31、要采用折彎機加工。 這兩種折彎方式有各自的原理,特點以及適用性。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。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。 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l3t(包括壁厚)。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(01.0)t ,如

32、果高度為(1.04.0)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。 圖1-18 z形臺階折彎折彎機折彎 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。成形基本原理 成形基本原理如圖1-19所示: 圖

33、 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v6t(t為料厚)模。 影響折彎加工的因素有許多,主要有上模圓弧半徑、材質(zhì)、料厚、下模強度、下模的?？诔叽绲纫蛩?。為滿足產(chǎn)品的需求,在保證折彎機使用安全的情況下,廠家已經(jīng)把折彎刀模系列化了,我們在結(jié)構(gòu)設計過程中需對現(xiàn)有折彎刀模有個大致的了解。見圖1-20左邊為上模,右邊為下模。 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

34、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。圖 1-21 折彎機折彎形式折彎半徑 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、0.1t0.4 t0.4 t0.8 t15、20、0.1 t0.5 t0.5 t1.0 t25、30、0.2 t0.6 t0.6 t1.

35、2 t45、500.5 t1.0 t1.0 t1.7 t65mn1.0 t2.0 t2.0 t3.0 t鋁0.1 t0.35 t0.5 t1.0 t紫銅0.1 t0.35 t1.0 t2.0 t軟黃銅0.1 t0.35 t0.35 t0.8 t半硬黃銅0.1 t0.35 t0.5 t1.2 t磷青銅?1.0 t3.0 t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、

36、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。折彎回彈圖1-22折彎回彈示意圖1回彈角b-a式中 b?回彈后制件的實際角度; a?模具的角度。2 回彈角的大小 單角90 o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tmm0.80.822低碳鋼黃銅 b350mpa鋁、鋅11554o5o6o2o3o4o0o1o2o中碳鋼b400-500mpa硬黃銅b350-400mpa硬青銅b350-400mpa11555o6o8o2o3o5o0o1o3o高碳鋼b550mpa11557o9o12o4o5o7o2o3o6o3影響回彈的因素和減少回彈的措

37、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:圖 1-23 鈑金的圓弧太大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: 圖 1-24 l形折彎的折彎 這里很重要的一個參數(shù)是下?？诘膶挾萣。

38、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模口寬度存在一個最小值。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, 最小模口寬度和材料厚度的關(guān)系為 為最小模寬, t為材料厚度, 計算最小?？趯挾葧rk6.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, b6*1.59 對照上面的模寬系列可以選擇模口寬度為10mm(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

39、公式為:(見圖1-25所示)(參考) 為最短折彎邊,為最小?？趯?為板材的折彎系數(shù)。 1.5mm厚的板材折彎時,最短折彎邊 =(8+2.5)/2+0.55.75mm包括一個板厚圖 1-25 最小模口寬 表1-11: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

40、.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。z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:+0.5 +t 為最短折彎邊,為最小模寬,為板材的折彎系數(shù) ,t為料厚,為下模?？诘竭叺慕Y(jié)構(gòu)尺寸,一般大于5mm。圖 1-26 z形

41、折彎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1-12z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0.520.1103.520222114.025325.5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

42、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 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

43、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 翻孔攻絲件的折彎孔、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xt+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0.60.81.01.21.52.02.5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長圓孔距折彎邊最小距離 表1-14

44、 長圓孔距折彎邊最小距離l26265050最小距離x2t+r2.5t+r3t+r對不重要孔, 可將孔擴大至折彎線,如圖1-32所示,缺點:影響外觀效果。 圖1-32 折彎改進設計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。 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

45、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1.0, 折彎后擴孔至原尺寸 缺點:工程數(shù)多,效率低

46、;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;彎曲件的工藝孔、工藝槽和工藝缺口 在設計彎曲件時,如果彎曲件須將彎邊彎曲到毛坯內(nèi)邊時,一般應事先在落料后加沖工藝孔、工藝槽或工藝缺口如圖1-33所示。 工藝孔工藝缺口 圖 1-33 加沖工藝孔、工藝槽或工藝缺口d-工藝孔的直徑,dt;k-工藝缺口的寬度,kt。 止裂槽或切口:一般情況下,對于一條邊的一部分折彎,為了避免撕裂和畸變,應開止裂槽或切口。特別是對于內(nèi)彎角小于60度的彎曲,更需要開止裂槽或切口。

47、切口寬度一般大于板厚t,切口深度一般大于1.5t。 1-34中圖b較圖a折彎更合理。圖 1-34 開止裂槽或切口的折彎 工藝槽、工藝孔要正確處理,面板及外觀能看得到的工件可不加折彎拼角工藝孔(如面板在加工過程中,為保持統(tǒng)一風格,均不設工藝缺口),其它應加折彎拼角工藝孔。如圖1-35所示。圖 1-35 折彎拼角工藝孔90度方向的折彎搭碰的間隙規(guī)定: 圖紙設計時,對于沒有特殊要求,不要標注90度方向的折彎搭碰之間的間隙,一些不合理的間隙標注,反而影響加工廠家的工藝設計。加工廠家一般按照0.20.3的間隙進行工藝設計。如圖1-36所示:圖 1-36 折彎搭碰的間隙突變位置的折彎 折彎件的折彎區(qū)應避開

48、零件突變的位置,折彎線離變形區(qū)的距離l應大于彎曲半徑r,即lr,如圖1-37。 圖 1-37 折彎區(qū)應避開零件突變的位置一次壓死邊一次壓死邊的方法:如圖1-38所示,先用30度折彎刀將板材折成30度,再將折彎邊壓平。圖 1-38 壓死邊的方法圖中的最小折彎邊尺寸l按照1.3.2.2中描述的一次折彎邊的最小折彎邊尺寸加0.5tt為材料厚度。壓死邊一般適用于板材為不銹鋼、鍍鋅板、覆鋁鋅板等。電鍍件不宜采用,因為壓死邊的地方會有夾酸液的現(xiàn)象。180度折彎: 180度折彎的方法:如圖1-39所示,先用30度折彎刀將板才折成30度,再將折彎邊壓平,壓平后抽出墊板。圖 1-39 180度折彎的方法圖中的最

49、小折彎邊尺寸l按照1.3.2.2中描述的一次折彎邊的最小折彎邊尺寸加tt為材料厚度,高度h應該選擇常用的板材,如0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0,一般這個高度不宜選擇更高的尺寸。三重折疊壓死邊: 如圖1-40所示,先折形,再折死邊。設計時注意各部分尺寸,保證各加工步驟滿足最小折彎尺寸,避免不必要的后期加工。 圖1-40三重折疊壓死邊 表1-16 最后折彎邊壓平所需最小承壓邊尺寸料厚0.50.60.81.01.21.52.02.5承壓邊尺寸l4.04.04.04.04.54.55.05.0 鈑金件上的螺母、螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式鉚接螺母鉚接螺母常見的形式有壓鉚螺母柱、壓鉚螺母、漲鉚螺母、拉鉚螺母、浮動壓鉚螺母壓鉚螺母柱 壓鉚就是指在鉚接過程中,在外界壓力下,壓鉚件使基體材料發(fā)生塑性變形,而擠入鉚裝螺釘、螺母結(jié)構(gòu)中特設的預制槽內(nèi),從而實現(xiàn)兩個零件的可靠連接的方式,壓鉚的非標螺母有兩種,一種是壓鉚螺母柱,一種是壓鉚螺母。采用此種鉚接形式實現(xiàn)與基材的連接的,此種鉚接形式通常要求鉚接零件的硬度要大于基材的硬度。普通低碳