產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-鈑金件

1、西北工業(yè)大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)系吳 通概述v鈑金的定義 鈑金是指不采用專(zhuān)用模具落料和成形的薄板金屬件的加工工藝。v鈑金的特點(diǎn) 不需要專(zhuān)用模具 零件的精度不高（相對(duì)沖壓件而言） 可適于多品種、小批量加工（NCN） 工藝簡(jiǎn)單，加工周期短 箱柜結(jié)構(gòu)分類(lèi) 通常按以下幾種方式分類(lèi)v按使用環(huán)境分：戶(hù)內(nèi)型和戶(hù)外型結(jié)構(gòu)v按制造工藝分：焊接式和組裝式結(jié)構(gòu)v按結(jié)構(gòu)方式分：框架式和板式結(jié)構(gòu)柜式結(jié)構(gòu)框架蓋板門(mén)板柜附件條、板、鉸鏈、鎖、風(fēng)扇、加熱器、密封條支撐及固定其他結(jié)構(gòu)單元頂蓋板防塵、散熱（風(fēng)扇）側(cè)蓋板封閉、散熱（百葉窗）、接地點(diǎn)底蓋板光、電纜進(jìn)出口，固定夾等前門(mén)玻璃門(mén)、金屬門(mén)、門(mén)鎖后門(mén)活動(dòng)門(mén)（維護(hù)）、固定門(mén)（后蓋板）柜形結(jié)

2、構(gòu)圖箱式結(jié)構(gòu)較柜式結(jié)構(gòu)小，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單主要由箱體、門(mén)板、頂蓋（裝飾、流水、散熱）、安裝附件等組成。箱式結(jié)構(gòu)常用材料q箱、柜常用的材料有：不銹鋼（304）：鏡面、啞光、拉絲冷軋鋼板（Q235A）：電解板、覆鋁鋅板、普通板鋁板：5、LF2、LY12q常用板厚：0.5 0.8 1.0 1.2 1.5 2.0 (2.3) 2.5 3.0 (3.2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)事項(xiàng)v更據(jù)客戶(hù)要求考慮以下方面：、戶(hù)型（使用環(huán)境、防護(hù)等級(jí)、安裝方式等） 、尺寸（選用成品非標(biāo)設(shè)計(jì)）、結(jié)構(gòu)（柜式箱式、框架拼裝、門(mén)等）、造型（直面曲面、普通獨(dú)特）、安裝（地面掛墻柱上）、吊裝設(shè)置（吊頂蓋吊底座）、顏色要求設(shè)計(jì)工藝及一般要求（一）、金屬

3、板上開(kāi)孔毛刺一般不大于0.2mm；、矩形或異形孔的圓角半徑一般為0.5-2.0mm；、板的內(nèi)彎曲半徑，根據(jù)材料的不同略有差異，一般取板厚的1.5-2倍；、彎曲件的彎邊長(zhǎng)度不宜過(guò)小，以免彎曲困難，其質(zhì)應(yīng)為 h=r+2t，如圖。圖圖設(shè)計(jì)工藝及一般要求（二）、鈑金上的孔與孔，孔與邊的距離a不宜過(guò)小，一般a不小于2t并不小于-mm，必要時(shí)可取1-1.5mm；6、 鈑金件上的孔壁與工件直壁的距離應(yīng)盡量滿(mǎn)足圖的要求，以免使孔在彎曲時(shí)產(chǎn)生拉伸，影響孔的使用；、步進(jìn)孔可開(kāi)成圓孔、長(zhǎng)圓孔或方孔，一般孔距有兩種設(shè)計(jì)方式，一種是合符模數(shù)規(guī)律，即合2.5n(n=4,8,10), 另一種是以“U”為單位，U=44.44

4、mm；、箱柜門(mén)的開(kāi)啟角度映不小于90o，臺(tái)或板的開(kāi)啟角度不應(yīng)小于45o；、箱柜的外形尺寸公差應(yīng)符合下表的要求：10、結(jié)構(gòu)要素間的間隙應(yīng)力求均勻，其間隙差不得超過(guò)：設(shè)計(jì)工藝及一般要求（三）公 差50016001.5160022002.022002.50-2.01.5尺 寸 范 圍深 度高度寬 度同一間隙平行間隙10001.02.010001.52.5部 位電磁兼容（EMC）v 電磁的基本含義是：能保證設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中執(zhí)行各自的功能的共存狀態(tài)，而不互相干擾；v設(shè)備的騷擾（電磁騷擾）抑制方法：接地、屏蔽、濾波；v接地目的：、實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全接地，以便對(duì)設(shè)備的操作人員實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)；、泄放因靜電感應(yīng)

5、在機(jī)箱上所積蓄的電荷，避免機(jī)箱電位升高造成內(nèi)部放電；、提高設(shè)備的工作穩(wěn)定性。v對(duì)于屏蔽問(wèn)題，在機(jī)箱設(shè)計(jì)中的一些基本做法：、底板和機(jī)殼采用良導(dǎo)體材料，如銅、鋁等；、對(duì)于塑料殼體，在其內(nèi)部噴涂導(dǎo)電漆，或注塑時(shí)加入金屬電磁兼容（EMC）、盡量減少結(jié)構(gòu)的電氣不連續(xù)性，接縫盡可能焊接，結(jié)合面加導(dǎo)電襯墊，縮短螺釘間距；、用導(dǎo)電襯墊、墊圈、螺母實(shí)現(xiàn)按鈕等的防泄漏安裝；、通風(fēng)口、觀(guān)察孔加裝屏蔽網(wǎng)；、盡可能在指示器、顯示器后面加屏蔽。電磁兼容箱體箱體的通風(fēng)與散熱實(shí)現(xiàn)方式：空氣對(duì)流及溫度調(diào)控空氣對(duì)流：自然對(duì)流、強(qiáng)制對(duì)流（風(fēng)扇）溫度調(diào)控：溫控器空調(diào)器附件v根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選購(gòu)合適的機(jī)箱附件鎖類(lèi)鉸鏈類(lèi)密封條拉手、資料盒

6、1.造型設(shè)計(jì)v因鈑金工藝的特點(diǎn)，及高科技產(chǎn)品變化快、小批量的限制，箱柜多以可展面、邊作造型要素。v造型設(shè)計(jì)時(shí)常用的方法有：黃金分割法（0.618法）及固定比例分割法(1:n等)；v現(xiàn)代鈑金制品造型講究比例、質(zhì)感、環(huán)保（與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)性）、戶(hù)外產(chǎn)品提倡景觀(guān)設(shè)計(jì)。2.表面處理v目前國(guó)內(nèi)常采用表面噴塑處理，主要材料是環(huán)氧樹(shù)脂粉末，靜電噴涂后，經(jīng)180-210度高溫烘烤，表面形成一層大分子交聯(lián)網(wǎng)狀膜，厚度80-100um,耐候性、附著力、硬度較好。v戶(hù)型分：戶(hù)內(nèi)型戶(hù)外型；v紋理分：平紋、細(xì)紋、大紋、沙紋、錘紋等v工藝過(guò)程：前處理（除銹、除油、磷化） 電泳底漆（高檔） 噴涂。表面處理注意事項(xiàng)v柜箱表面的

7、涂層不應(yīng)眩光，以免影響監(jiān)控；v覆鋁鋅板一般不用于噴塑，以免高溫氣泡；v結(jié)構(gòu)件圖紙一定要嚴(yán)格按比例繪制；v外協(xié)時(shí)提供CAD電子文檔，可縮短加工周期，減少供應(yīng)商二次繪圖產(chǎn)生的錯(cuò)誤。3 常用加工工藝3.1鈑金件加工工藝流程數(shù)控沖床和數(shù)控折彎設(shè)備加工鈑金件的工藝流程如下： 模具加工鈑金件的工藝流程與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)，如果采用單工序模，每個(gè)工序需要一套模具，一個(gè)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(gè)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(shí)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3.2 沖裁

8、3.2.1 沖裁設(shè)備精度與零件精度 沖裁有兩種方法：數(shù)控沖床沖裁和模具沖裁,對(duì)于單量不大的零件很多公司多采用數(shù)控沖床沖裁。數(shù)控沖床的精度一般為0.1，該精度與設(shè)備的新舊有一定的關(guān)系，與加工的尺寸大小沒(méi)有太大的關(guān)系，這一點(diǎn)與模具沖裁有一定的差別。目前鈑金廠(chǎng)加工的零件多采用數(shù)控沖裁落料，因此設(shè)計(jì)的零件平面沖裁尺寸精度不得高于0.1。模具沖裁零件的精度與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)，平?jīng)_件的尺寸公差一般都小于0.1mm,我司的產(chǎn)品一般都采用模具沖裁方法，公差尺寸采用GB/T1804-m。3.2.2沖裁件的工藝性要求 零件的孔徑尺寸、止裂槽尺寸或外圓角尺寸盡可能與刀具尺寸符合。 沖裁件盡量避免過(guò)長(zhǎng)的懸臂和狹槽，懸臂和

9、狹槽的寬度不宜過(guò)小，其合理數(shù)值可參考下表： 對(duì)合金鋼或不銹鋼 A2t 對(duì)一般鋼 A1.5t 對(duì)黃銅、鋁 A1.2t t材料厚度。 沖孔時(shí)，孔徑不宜過(guò)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 d1.5t a1.35t a1.2t 低碳鋼(SECC,SPCC,Q235A) d1.3t a1.2t at 黃銅、鋁 dt a0.9t a0.8t 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(shí)，該最小距離應(yīng)不小于材料厚度，即at；孔邊緣與零件外形邊緣平行時(shí)，應(yīng)取b1.5t。

10、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R 0.5t ，(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?rùn)C(jī)的定位精度分兩方面，定位裝置的前后移動(dòng)精度0.， 下模的上下移動(dòng)精度也為0.(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0.的誤差。對(duì)于要求較嚴(yán)的尺寸，也可以通過(guò)操作工的調(diào)整補(bǔ)償減少誤差。尺寸標(biāo)注時(shí)在滿(mǎn)足產(chǎn)品要求的情況下，盡量考慮生產(chǎn)加工的效率。4.2 數(shù)控折彎?rùn)C(jī)的刀具 數(shù)控折彎?rùn)C(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)

11、構(gòu)分，有直角刀，避位刀，鵝頸刀等，折彎下模一般是90V形模現(xiàn)有V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。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.t，且1.5。撕裂槽的長(zhǎng)度和寬度與壁厚的關(guān)系如下圖b,c所示?；蛘呤钦蹚澗€(xiàn)讓開(kāi)階梯線(xiàn)如下圖所示。4.3.2 折彎件的直邊高度不宜過(guò)小，否則不易形成足夠的彎矩，很難得到形狀準(zhǔn)確的零件。 其彎曲值hR+2t，且3方可。如下圖,示。4.3.3 當(dāng)折彎邊帶有斜角時(shí)（如下圖，），側(cè)面的最小高度為：h=(24)mm,且hR+2t（R為折彎內(nèi)角）。4.3.4 折彎件的孔邊

12、距離：先沖孔后折彎的零件，為了避免折彎時(shí)孔變形，從孔邊到彎曲半徑r中心的距離取為：當(dāng)t2mm時(shí)，Lt；當(dāng)t2mm時(shí)，L2t。4.3.5 先折彎再?zèng)_孔的零件（主要爭(zhēng)對(duì)用沖模的零件），其孔邊與工件直壁之間應(yīng)保持一定的距離，距離太小時(shí)，在沖孔時(shí)會(huì)使凸模受水平推力而折斷：從孔邊到彎曲半徑r中心的距離取為： L0.5t ,如下圖。4.3.6 壓死邊的尺寸要求，壓死邊的長(zhǎng)度與材料的厚度有關(guān)。如下圖所示，一般壓死邊最小長(zhǎng)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。4.3.7 板件折彎時(shí)，若彎曲處的圓角過(guò)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(guò)大，因受到

13、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(méi)有特殊要求時(shí)圖紙上不需要標(biāo)注具體的尺寸。由工廠(chǎng)選擇合適的折彎刀。4.3.8 折彎件不得對(duì)多個(gè)折彎邊(如下圖的L1, L2, L3)同時(shí)要求較嚴(yán)的尺寸公差。4.4模具彎曲件的工藝性要求4.4.1彎曲件的直邊高度太小時(shí)，會(huì)影響彎曲件成型后的角度精度。要求R+2t4.4.2在U形彎曲件上，兩彎曲邊最好等長(zhǎng)，以免彎曲時(shí)產(chǎn)生向一邊移位。如不允許，可設(shè)一工藝定位孔，如下圖。4.4.3為了防止零件彎曲后，直角的兩側(cè)平面產(chǎn)生褶皺，應(yīng)設(shè)計(jì)預(yù)留切口，如下圖。4.4.4 為

14、了防止零件彎曲后，折彎邊回彈，建議在對(duì)接處設(shè)計(jì)切口形式。如下圖 a1.5t （t材料厚度) 4.4.5 為了防止沖孔后再?gòu)澢牧慵诳走叜a(chǎn)生裂紋，建議增加切口，如下圖。4.4.6 防止彎曲時(shí)，一邊向內(nèi)產(chǎn)生收縮?？稍O(shè)計(jì)工藝定位孔，或兩邊同時(shí)折彎，還可用增加幅寬的辦法來(lái)解決收縮問(wèn)題。4.4.7 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(kāi)口空心毛坯沖壓成容器狀零件的沖壓過(guò)程稱(chēng)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(guò)高。 拉深件的制造精度包括直徑方向的精度和高度方向

15、的精度。在一般情況下，深度的精方向的精度不應(yīng)超過(guò)GB/T 15055-級(jí)。直徑方向的尺寸精度不應(yīng)該超過(guò)IT12級(jí)，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(shí)標(biāo)注內(nèi)外形尺寸。4.5.2 拉深件的工藝性要求u拉深件的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)。u拉深件各部分尺寸比例要恰當(dāng)，盡量避免設(shè)計(jì)寬凸緣和深度大的拉深件。（D凸3d，h2d）因?yàn)檫@類(lèi)零件要較多的拉深次數(shù)。u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)。u拉深件要留出合理的圓角半徑。如下圖。4.5.3 拉深件沖孔的合適位置。4.5.4 防止拉深時(shí)產(chǎn)生扭曲變形，A、B寬度應(yīng)相等（對(duì)稱(chēng)）即A=B。 4.5.5 定位凸

16、臺(tái)的高度不能太大， 一般h（0.250.35）t 。如下圖4.5.6 對(duì)較長(zhǎng)的板金件為了提高其強(qiáng)度，有時(shí)需要設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋。加強(qiáng)筋的形狀、尺寸及適宜間距尺寸要求如下表。此類(lèi)零件容易變形，因此平面度要求高的零件不推薦采用這種結(jié)構(gòu)。6、 壓鉚和攻絲6.1 壓鉚精度和工藝性要求 壓鉚可分為鉚螺釘，鉚螺母，鉚螺柱，鉚銷(xiāo)釘。壓鉚螺母的位置尺寸精度為底孔的位置尺寸公差附加0.05, 考慮到壓鉚件的垂直度影響，壓鉚螺釘、壓鉚螺柱、壓鉚銷(xiāo)釘?shù)某叽缇葹榈卓壮叽绻罡郊?.1的公差。（以壓鉚件的頂端為測(cè)量點(diǎn)）6.2 攻絲和翻邊攻絲的精度和工藝性6.2.1 攻絲和翻邊攻絲孔距的尺寸精度為底孔的尺寸公差附加0.05。6.2.2 翻邊攻絲的預(yù)制底孔直徑最好不要小于板厚，尤其對(duì)較硬的材料，如不銹鋼，對(duì)于預(yù)制底孔直徑小于板厚的情況，建議改用壓鉚螺母。6.3 焊接 常用的焊接種類(lèi)有：點(diǎn)焊（也叫碰焊），CO2焊接，氬弧焊接，激光焊接。點(diǎn)焊適合較薄的材料，焊點(diǎn)對(duì)外觀(guān)影響較小，激光焊接適合精密結(jié)構(gòu)焊接，成本高。CO2焊接和氬弧焊接適用范圍較廣，主要焊接形式是連續(xù)角焊縫，和間斷角焊縫和對(duì)接焊縫，但氬弧焊的焊接變形較小，焊點(diǎn)外觀(guān)較好，焊接速度慢，焊接成本稍高。各種焊接結(jié)構(gòu)的工藝性要求推薦如下。6.3.1 點(diǎn)焊（即碰焊）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮合適的搭接寬度，推薦搭接寬度和焊點(diǎn)距離見(jiàn)下表點(diǎn)焊（即碰焊）應(yīng)該考慮電