(完整版)鈑金設(shè)計(jì)手冊(cè)

1、1引言薄板指板厚和其長(zhǎng)寬相比小得多的鋼板.它的橫向抗彎水平差,不宜用丁受橫向 彎曲載荷作用的場(chǎng)合.薄板就其材料而言是金屆,但因其特殊的幾何形狀厚度很 小,所以薄板構(gòu)件的加工工藝有其特殊性.和薄板構(gòu)件有關(guān)的加工工藝有三類：(1) 下料：它包括剪切和沖裁.(2)成形：它包括彎曲、折疊、卷邊和深拉.(3)連接：它包括焊接、粘接等.薄板構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮加工工藝的要求和 特點(diǎn).此外,要注意構(gòu)件的批量大小.薄板構(gòu)件之所以被廣泛采用是由于薄板有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 易變形,這樣可用簡(jiǎn)單的加工工藝制造多種形式的構(gòu)件.(2) 薄板構(gòu)件重量輕.(3) 加工量小,由丁薄板外表質(zhì)量高,厚度方向尺寸公差小,板面不需

2、加工.(4) 易丁裁剪、焊接,可制造大而復(fù)雜的構(gòu)件.(5) 形狀標(biāo)準(zhǔn),便丁自動(dòng)加工.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么在設(shè)計(jì)產(chǎn)品零件時(shí),必須考慮到容易制造的問(wèn)題.盡量想一些方法既能使加工容 易,乂能使材料節(jié)約,還能使強(qiáng)度增加,乂不出廢品.為此設(shè)計(jì)人員應(yīng)該注意以 下制造方面事項(xiàng).飯金件的工藝性是指零件在沖切、彎曲、拉伸加工中的難易程度.良好的工藝應(yīng) 保證材料消耗少,工序數(shù)目少,模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用壽命高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定.在 一般情況下,對(duì)飯金件工藝性影響最大的是材料的性能、零件的幾何形狀、尺寸 和精度要求.如何在薄板構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮加工工藝的要求和特點(diǎn),這里推薦幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么.2.1 簡(jiǎn)單形狀準(zhǔn)那么切割面幾何形

3、狀越簡(jiǎn)單,切割下料越方便、簡(jiǎn)單、切割的路徑越短,切割量也越 小.如直線比曲線簡(jiǎn)單,圓比橢圓及其它高階曲線簡(jiǎn)單, 規(guī)那么圖形比不規(guī)那么圖形簡(jiǎn)單(見(jiàn)圖1).圖2a的結(jié)構(gòu)只有在批量大時(shí)方有意義,否那么沖裁時(shí),切割麻煩,因此,小批量 生產(chǎn)時(shí),宜用圖b所示結(jié)構(gòu).a不合理結(jié)構(gòu)b改進(jìn)結(jié)構(gòu)2.2 節(jié)省原料準(zhǔn)那么沖切件的構(gòu)型準(zhǔn)那么節(jié)省原材料意味著減少制造本錢(qián).零碎的下角料常作廢料處理,因此在薄板構(gòu)件 的設(shè)計(jì)中,要盡量減少下腳料.沖切棄料最少以減少料的浪費(fèi).特別在批量大的 構(gòu)件下料時(shí)效果顯著,減少下角料的途徑有： 減少相鄰兩構(gòu)件之間的距離見(jiàn)圖3.a不合理結(jié)構(gòu) b改進(jìn)結(jié)構(gòu)2巧妙排列見(jiàn)圖4a不合理結(jié)構(gòu) b改進(jìn)結(jié)構(gòu)3將

4、大平面處的材料取出用丁更小的構(gòu)件見(jiàn)圖5(a)不合理結(jié)構(gòu)(b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)2.3 足夠強(qiáng)度剛度準(zhǔn)那么、帶斜邊的折彎邊應(yīng)避開(kāi)變形區(qū).兩孔之間的距離假設(shè)太小,那么在切割時(shí)有產(chǎn)生裂紋的可能.零件上沖孔設(shè)計(jì)應(yīng)考慮留有適宜的孔邊距和孔間距以免沖裂. 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有一定的限制.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)不小丁材料厚度 t ;平行時(shí),應(yīng)不小丁 1.5t.最小 孔邊距和孔間距見(jiàn)表.C 2iC Jl模具制作上以圓孔最穩(wěn)固好制造維修,唯開(kāi)孔率較低.以正方形孔開(kāi)孔率最高,但因是 90度角,角邊容易磨損崩塌,造成要修模而停線.而六角形的開(kāi)孔其大丁 90度的120度

5、角比正方形孔開(kāi)孔更穩(wěn)固但開(kāi)孔率在 邊緣比正方形孔差一點(diǎn).細(xì)長(zhǎng)的板條剛度低,也易在剪裁時(shí)產(chǎn)生裂紋,特別是對(duì)刀具的磨損嚴(yán)重.沖裁件的凸出或凹入局部的深度和寬度,一般情況下,應(yīng)不小丁1.5t(t 為料厚),同時(shí)應(yīng)該預(yù)防窄長(zhǎng)的切口與和過(guò)窄的切槽,以便增大模具相應(yīng)部位的刃口 強(qiáng)度.見(jiàn)圖3.3.1 .(b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)對(duì)一般鋼AX.5t ;對(duì)合金鋼AA2t ;對(duì)黃銅、鋁AA 1.2t ; t -材料厚度.2.4 可靠沖裁準(zhǔn)那么圖9a所示的半圓切線結(jié)構(gòu)沖裁加工很難.由于這要求準(zhǔn)確地確定刀具和工件之間的相對(duì)位置.準(zhǔn)確測(cè)量定位不僅費(fèi)時(shí),更重要的是,刀具由可磨損和安裝的誤差,精度通常達(dá)不到這么高的要求. 這樣的結(jié)構(gòu)一

6、旦加工稍有偏差,質(zhì)量很難保證,且切割外觀差.所以應(yīng)采用圖b所示的結(jié)構(gòu),它可保證可靠的沖裁加工質(zhì)量.(a)不合理結(jié)構(gòu)(b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)2.5 預(yù)防粘刀準(zhǔn)那么(穿破件的構(gòu)型準(zhǔn)那么)在構(gòu)件中間沖裁切割時(shí)會(huì)出現(xiàn)刀具和構(gòu)件粘接交緊的問(wèn)題.解決的方法：(1)留有一定的坡度；(2)切割面連通(見(jiàn)圖10和圖11).3(a)不合理結(jié)構(gòu)不合理結(jié)構(gòu)(a)(b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)圖10圖11當(dāng)搭接在一道工序中用沖切法制成 90的彎邊時(shí),選材要注意材質(zhì)不宜太硬,否那么易在直角彎折處破裂.應(yīng)在彎邊位置設(shè)計(jì)工藝切口,預(yù)防折角處破裂.I；K 212.6 彎曲棱邊垂直切割面準(zhǔn)那么比方彎曲.彎曲棱邊應(yīng)垂薄板在切割加工以后,一般還要進(jìn)一步進(jìn)行成

7、形加工,直丁切割面,否那么交匯處產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)升高.假設(shè)因其它限制垂直要求不能滿足 時(shí),應(yīng)在切割面和彎曲棱邊交匯處設(shè)計(jì)一個(gè)圓角,其半徑大丁板厚的兩倍.2.7 平緩彎曲準(zhǔn)那么陡峭的彎曲需特殊的工具,且本錢(qián)高.此外,過(guò)小的彎曲半徑易產(chǎn)生裂紋,在內(nèi) 側(cè)面上還會(huì)出現(xiàn)皺折見(jiàn)圖16、圖17.圖16a不合理結(jié)構(gòu)b改進(jìn)結(jié)構(gòu)圖172.8 預(yù)防小圓形卷邊準(zhǔn)那么薄板構(gòu)件的棱邊常用卷邊結(jié)構(gòu),這有多項(xiàng)好處.(1)增強(qiáng)了剛度；(2)預(yù)防了鋒利 的棱邊;(3)美觀.但卷邊應(yīng)注意兩點(diǎn),一是半徑應(yīng)大丁 1.5倍的板厚；二是不要完全的圓形,這樣加工起來(lái)困難,圖18b所示的卷邊比各自a所示的卷邊易加工.(a)不合理結(jié)構(gòu)(b)改進(jìn)結(jié)

8、構(gòu)圖182.9 槽邊不彎曲準(zhǔn)那么彎曲棱邊和槽孔棱邊要相距一定的距離,推薦值是彎曲半徑加上2倍的壁厚.彎曲區(qū)受力狀態(tài)復(fù)雜,且強(qiáng)度較低.有缺口效應(yīng)的槽孔也應(yīng)排除在這個(gè)區(qū)域以外.既可以將整個(gè)槽孔遠(yuǎn)離彎曲棱邊,也可以讓槽孔橫跨整個(gè)彎曲棱邊(見(jiàn)圖19).(a)不合理結(jié)構(gòu)(b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)圖192.10 復(fù)雜結(jié)構(gòu)組合制造準(zhǔn)那么空間結(jié)構(gòu)過(guò)丁復(fù)雜的構(gòu)件,完全靠彎曲成形比較困難.因此盡量將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得簡(jiǎn) 單一些,在非復(fù)雜不可的情況下,可用組合構(gòu)件,即將多個(gè)簡(jiǎn)單的薄板構(gòu)件用焊 接,螺栓連接等方式組合在一起.圖 20b的結(jié)構(gòu)比其圖20a的結(jié)構(gòu)易加工.圖202.11 預(yù)防直線貫穿準(zhǔn)那么薄板結(jié)構(gòu)有橫向彎曲剛度較差的缺點(diǎn). 大

9、平板結(jié)構(gòu)易屈曲失穩(wěn).進(jìn)一步還會(huì)彎曲 斷裂.通常用壓槽來(lái)提升其剛度.壓槽的排列方式對(duì)提升剛度的效果影響很大 壓槽排列根本原那么是預(yù)防無(wú)壓槽區(qū)域直線貫穿.貫穿的低剛度窄帶易成為整個(gè)板 面屈曲失穩(wěn)的慣性軸.失穩(wěn)總要圍繞一個(gè)慣性軸 ,因此,壓槽的排列要切斷這種慣性軸,使它越短越好.圖21a所示的結(jié)構(gòu),無(wú)壓槽區(qū)域形成多條貫穿的窄條.圍繞這些軸,整個(gè)板的彎曲剛度沒(méi)有改進(jìn).圖21b所示結(jié)構(gòu)沒(méi)有潛在的連通失穩(wěn) 慣性軸,圖22列出了常見(jiàn)的壓槽形狀和排列方式,從左到右剛度增強(qiáng)效果逐漸加大,不規(guī)那么排列是預(yù)防直線貫穿的有效方法.(a)不合理結(jié)構(gòu)圖21圖222.12 壓槽連通排列準(zhǔn)那么 壓槽的終點(diǎn)疲勞強(qiáng)度低是薄弱環(huán)節(jié)

10、,如果壓槽連通,其局部終點(diǎn)將消滅.圖23是一個(gè)卡車(chē)上的電瓶箱,它受動(dòng)載作用,圖23a結(jié)構(gòu)在壓槽端都產(chǎn)生了疲勞破壞.而圖23b結(jié)構(gòu)就不存在這一問(wèn)題.陡峭的壓槽端面應(yīng)預(yù)防,可能的情況下壓槽延至邊界(見(jiàn)圖24).壓槽的貫穿消除了薄弱的端部.但壓槽的交匯處要有足夠大的空間,使得各壓槽之間的相互影響減少(見(jiàn)圖25)(a)不合理結(jié)構(gòu)(b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)圖23(a)不合理結(jié)構(gòu)(b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)圖24(a)不合理結(jié)構(gòu)(b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)圖252.13 空間壓槽準(zhǔn)那么空間結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)不只限丁某一方面,因此,只在一個(gè)平面上設(shè)置壓槽不能到達(dá)提高整個(gè)結(jié)構(gòu)抗失穩(wěn)水平的效果.例如圖26所示的U型和Z型結(jié)構(gòu),它們的失穩(wěn)會(huì)發(fā)生在棱邊附近.解決

11、這個(gè)問(wèn)題的方法是將壓槽設(shè)計(jì)成空間的(見(jiàn)圖26b結(jié)構(gòu).)圖262.14 局部松馳準(zhǔn)那么薄板上局部變形受到嚴(yán)重阻礙時(shí)會(huì)出現(xiàn)皺折.解決的方法是在皺折附近設(shè)置幾個(gè) 小的壓槽,這樣減低局部剛度,減少變形阻礙見(jiàn)圖28.a不合理結(jié)構(gòu)b改進(jìn)結(jié)構(gòu)圖282.15 沖裁件的構(gòu)型準(zhǔn)那么.最小沖孔直徑或方孔的最小邊長(zhǎng)沖孔時(shí),應(yīng)受到?jīng)_頭強(qiáng)度的限制,沖孔的尺寸不能太小,否那么容易損壞沖頭.最 小沖孔直徑及最小邊長(zhǎng)見(jiàn)表.Ld 1. Utd+ Kt* t為材料厚度,沖孔最小尺寸一般不小丁 0.3mm.沖切缺口原那么沖切缺口應(yīng)盡量預(yù)防尖角,如a圖所示.尖角形式容易減短模具使用壽命,且尖角處容易產(chǎn)生裂紋.應(yīng)改為如b圖所示.R 0.

12、5tt 一材料厚度沖裁件的外形及內(nèi)孔應(yīng)預(yù)防尖角. 在直線或曲線的連接處要有圓弧連接, 圓弧半 徑RA 0.5t.t為材料壁厚2.16、彎曲件的結(jié)構(gòu)準(zhǔn)那么、板件最小彎曲半徑材料彎曲時(shí),其圓角區(qū)上,外層收到拉伸,內(nèi)層那么受到壓縮.當(dāng)材料厚度一定時(shí), 內(nèi)半徑r越小,材料的拉伸和壓縮就越嚴(yán)重；當(dāng)外層圓角的拉伸應(yīng)力超過(guò)材料的 極限強(qiáng)度時(shí),就會(huì)產(chǎn)生裂縫和折斷,因此,彎曲零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),應(yīng)預(yù)防過(guò)小的 彎曲圓角半徑.為此規(guī)定最小彎曲半徑.常用金屆材料最小折彎半徑列表廠號(hào)材料最小彎曲 半徑108、08F、10、10F、DX2 SPCC E1-T52、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、11

13、00-H24、T20.4t215、20、Q235 Q235A 150.5t325、30、Q2550.6t41Cr13、H62M Y、Y2、冷軋銅0.8t545、501.0t655、601.5t765Mn 60SiMn 1Cr17Ni7、1Cr17Ni7-Y、1Cr17Ni7-DY、SUS2.0t 301、0Cr18Ni9、SUS302l彎曲半徑是指彎曲件的內(nèi)側(cè)半徑,t是材料的壁厚l t為材料壁厚,M為退火狀態(tài),Y為硬狀態(tài),Y2為1/2硬狀態(tài).對(duì)丁如以下列圖所示封閉式彎邊零件,其彎邊高度h最大不得超過(guò)40 mm,假設(shè)需大于40 mmR+2t方可.D 一般情況下的最小直邊高度要求彎曲件的直邊高度不

14、宜太小,最小高度按圖要求：h 2t.彎曲件的直邊高度最小值 特殊要求的直邊高度 如果設(shè)計(jì)需要彎曲件的直邊高度 h3mm彎邊側(cè)邊帶有斜角的直邊高度、彎曲的直邊變形處理 、當(dāng)aR0 、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. 、預(yù)防側(cè)面(梯形)彎曲時(shí)產(chǎn)生裂紋或畸形.應(yīng)設(shè)計(jì)預(yù)留切槽,或?qū)⒏扛?為階梯形.槽寬KA2t,槽深Lt+R+K/2. 、預(yù)防圓角在彎曲時(shí)受壓產(chǎn)生擠料后起皺,應(yīng)設(shè)計(jì)預(yù)留切口.如室外機(jī)側(cè)板 上端、下端圓角處切口形式.B與蓋板厚度t相等 、預(yù)防彎曲后,直角的兩側(cè)平面產(chǎn)生褶皺,應(yīng)設(shè)計(jì)預(yù)留切口 、預(yù)防彎曲后,廣生回彈的切口形式a 1.5t

15、 t料厚度 、預(yù)防沖孔后,彎曲產(chǎn)生裂紋的切口形式 、預(yù)防彎曲時(shí),一邊向內(nèi)產(chǎn)生收縮.可設(shè)計(jì)工藝定位孔,或兩邊同時(shí)折彎, 還可用增加幅寬的方法來(lái)解決收縮問(wèn)題、凸部的彎曲 假設(shè)象a圖那樣彎曲線和階梯線一致,有時(shí)會(huì)在根部開(kāi)裂變形.所以使彎曲線讓開(kāi)階梯線如圖b,或設(shè)計(jì)切口如c、d那樣.ri=r、折彎件上的孔邊距 孔邊距：先沖孔后折彎,孔的位置應(yīng)處丁彎曲變形區(qū)外, 預(yù)防彎曲時(shí)孔會(huì)產(chǎn)生變 形.孔壁至彎邊的距離見(jiàn)表.表折彎件上的孔邊距Mg 燃K2l*rP？sr*r電550A4、預(yù)防彎曲時(shí),彎曲面上的孔受力后會(huì)變形,孔邊距至底根部其值 方可.、彎曲邊沖孔時(shí),孔邊到彎曲半徑 R中央的距離L不得過(guò)小,以免彎曲成型后

16、會(huì)使孔變形.其值LA2t方可.、局部彎曲的工藝切口 折彎件的彎曲線應(yīng)避開(kāi)尺寸突變的位置局部彎曲某一段邊緣時(shí),為了預(yù)防尖角處應(yīng)力集中產(chǎn)生彎裂,可將彎曲線移動(dòng)一 定距離,以離開(kāi)尺寸突變處圖a,或開(kāi)工藝槽圖b,或沖工藝孔圖c注意圖中的尺寸要求：SR;槽寬kt;槽深LAt+R+k/2 當(dāng)孔位丁折彎變形區(qū)內(nèi),所采取的切口形式當(dāng)孔在折彎變形區(qū)內(nèi)時(shí),采用的切口形式例如掃 ILL、打死邊的設(shè)計(jì)要求打死邊的死邊長(zhǎng)度與材料的厚度有關(guān).如以下列圖所示,一般死邊最小長(zhǎng)度L 3.5t+R.其中t為材料壁厚,R為打死邊前道工序的最小內(nèi)折彎半徑.0、設(shè)計(jì)時(shí)添加的工藝定位孔 為保證毛坯在模具中準(zhǔn)確定位,預(yù)防彎曲時(shí)毛坯偏移而產(chǎn)

17、生廢品, 應(yīng)預(yù)先在設(shè)計(jì) 時(shí)添加工藝定位孔,如以下列圖所示.特別是屢次彎曲成形的零件,均必須以工藝孔 為定位基準(zhǔn),以減少累計(jì)誤差,保證產(chǎn)品質(zhì)量、標(biāo)注彎曲件相關(guān)尺寸時(shí),要考慮工藝性a 涎(10)、彎曲件的回彈影響回彈的因素很多,包括：材料的機(jī)械性能、壁厚、彎曲半徑以及彎曲時(shí)的正 壓力等.折彎件的內(nèi)圓角半徑與板厚之比越大,回彈就越大.從設(shè)計(jì)上抑制回彈的方法例如.彎曲件的回彈,目前主要是由生產(chǎn)廠家在模具設(shè)計(jì)時(shí),采取一定的舉措進(jìn)行躲避. 同時(shí),從設(shè)計(jì)上改進(jìn)某些結(jié)構(gòu)促使回彈角減小如以下列圖所示： 在彎曲區(qū)壓制增強(qiáng)筋,0不僅可以提升工件的剛度,也有利丁抑制回彈2.16、拉深件的構(gòu)形準(zhǔn)那么a. 拉深件的形狀應(yīng)

18、盡量簡(jiǎn)單、對(duì)稱.b. 拉深件各局部尺寸比例要恰當(dāng),盡量預(yù)防設(shè)計(jì)寬凸緣和深度大的拉深件.D凸3d , h2d由于這類零件要較多的拉深次數(shù).c. 拉深件的圓角半徑要適宜,圓角半徑盡量取大些,以利丁成型和減少拉深次數(shù).、拉深件的圓角半徑.I型ll I42、拉深件或彎曲件沖孔的適宜位置、預(yù)防拉深時(shí)產(chǎn)生扭曲變形,A、B寬度應(yīng)相等對(duì)稱即 A=BA=H、拉伸件設(shè)計(jì)圖紙上尺寸標(biāo)注的本卷須知拉伸件由丁各處所受應(yīng)力大小各不相同, 使拉伸后的材料厚度發(fā)生變化.一般來(lái) 說(shuō),底部中央保持原來(lái)的厚度,底部圓角處材料變薄,頂部靠近凸緣處材料變厚, 矩形拉伸件四周圓角處材料變厚.、拉伸件產(chǎn)品尺寸的標(biāo)準(zhǔn)方法在設(shè)計(jì)拉伸產(chǎn)品時(shí),對(duì)

19、產(chǎn)品圖上的尺寸應(yīng)明確注明必須保證外部尺寸或內(nèi)部尺 寸,不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)外尺寸.、拉伸件尺寸公差的標(biāo)注方法拉伸件凹凸圓弧的內(nèi)半徑以及一次成形的圓筒形拉伸件的高度尺寸公差為雙面對(duì)稱偏差,其偏差值為國(guó)標(biāo)(GB)16級(jí)精度公差絕對(duì)值的一半,并冠以 少.2.17、提升零件強(qiáng)度的合理構(gòu)型準(zhǔn)那么、對(duì)較長(zhǎng)的飯金件為了提升其強(qiáng)度,應(yīng)該設(shè)計(jì)加固筋.T倒阪肪己尺JhBrHIR2-1尚T堆小允神It7ttStfitLOt2a曲fith&r1R2:tt*33t2iSt321回冏忤軍理博,.111 .r.I；*瓦、在彎曲件的彎角處再作彎折,能起到筋條的增強(qiáng)作用LR.Ift11苗i；12695J-16501571264207

20、.1B-裕暈情T(mén)、增強(qiáng)筋在板狀金屆零件上壓筋,有助丁增加結(jié)構(gòu)剛性,增強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)及其尺寸選擇參見(jiàn)表.筒Rh一F7d *初前| B 34H* ri.一4t: b6t: h24t : r 0.5t .2.18、飯金件常用螺釘?shù)卓讟?gòu)型準(zhǔn)那么、孔翻邊 孔翻邊型式較多,本準(zhǔn)那么只關(guān)注要加工螺紋的內(nèi)孔翻邊,如下列圖M螺紋材料厚度t翻邊內(nèi)孔以翻邊外孔d2凸緣高度h預(yù)沖孔直徑D)凸緣圓角半徑RM3 0.82.553.381.61.90.613.251.62.20.53.381.81.93.51.23.381.9220.63.52.161.51.53.52.41.70.75M4 13.354.4622.30.51.24.351.922.70.64.52.162.34.652.41.51.54.462.42.50.754.652.71.824.562.22.4M5 1.24.255.62.430.61.55.462.42.50.755.62.72.55.7525.533.22.45.753.62.72.55.7543.11.25M6 1.55.17.033.60.7526.73.24.27.03.63.67.32.52.57.042.81.257.34.5技M胳M (k i l ,g r. i.(MH0J5 05IS u2.1打1.212皿:2