钣金在汽车上应该是应用最广泛的金属材料。大到整个白车身,小到各类支架、卡子。凡是利用冲压工艺生成的零部件,我们都可以将其归类为钣金零件。
一个好的钣金件的设计,一定是容易生产制造的。而作为创造钣金部件的工程师,在设计钣金部件的时候,必然要遵循一些设计规则。否则要么设计出的东西压根做不出来,要么即使能做出来也废品率太高、成本浪费….今天就来分享一下钣金设计上的一些小经验。
板金件件在冲切、弯曲、拉伸加工中的难易程度叫公益性。良好的工艺应保证材料消耗少,工序数目少,模具结构简单,使用寿命高开云手机,产品质量稳定。在一般情况下,对板金件工艺性影响最大的是材料的性能、零件的几何形状、尺寸和精度要求。
1.1 冲切件的构型原则冲切件的形状应尽量简单,尽量避免冲切件上的过长的悬臂狭槽。
1.2 冲切弃料最少以减少料的浪费如下图,稍稍更改设计,就会得到更多的零件,将大大节约材料。
1.3 冲孔件的构型原则最小边距和孔间距。零件上冲孔设计应考虑留有合适的孔边距和孔间距以免冲裂。最小孔边距和孔间距见下表所示
1.4 最小冲孔直径或方孔的最小边长冲孔时,应受到冲头强度的限制,冲孔的尺寸不能太小,否则容易损坏冲头。最小冲孔直径及最小边长见
1.5 冲切缺口原则冲切缺口应尽量避免尖角,如下左图所示。尖角形式容易减短模具使用寿命,且尖角处容易产生裂纹。应改为如下右图所示。
1.6 板件最小弯曲半径,板件弯曲时,若弯曲处的圆角过小,则外表面容易产生裂纹。若弯曲圆角过大,因受到回弹的影响,弯曲件的精度不易保证。为此规定最小弯曲半径。见下表
1.7 弯曲的直边高度不宜过小,否则不易成形足够的弯矩,很难得到形状准确的零件。其值h≥R+2t方可,如下图
1.8弯曲边冲孔时,孔边到弯曲半径R中心的距离L不得过小,以免弯曲成型后会使孔变形。其值L≥2t方可。如下图
1.9 当a<R时,弯曲后,b面靠a处仍然有一段残余圆弧,为了避免残余圆弧,必须使a≥R。
1.10 在U形弯曲件上,两弯曲边最好等长,以免弯曲时产生向一边移位。如不允许,可设一工艺定位,如下图所示
1.11 防止侧面(梯形)弯曲时产生裂纹或畸形。应设计预留切槽,或将根部改为阶梯形。槽宽K≥2t,槽深L≥t+R+K/2,如下图所示
1.12防止圆角在弯曲时受压产生挤料后起皱,应设计预留切口。如室外机侧板(上端、下端)圆角处切口形式。
1.16防止弯曲时,一边向内产生收缩。可设计工艺定位孔,或两边同时折弯,还可用增加幅宽的办法来解决收缩问题。
1.18 凸部的弯曲 若象a图那样弯曲线和阶梯线一致,有时会在根部开裂变形。所以使弯曲线让开阶梯线如图b,或设计切口如c、d那样。
1.19 防止弯曲时,弯曲面上的孔受力后会变形,孔边距(至底根部)其值A≥4方可。
b. 拉深件各部分尺寸比例要恰当,尽量避免设计宽凸缘和深度大的拉深件。(D凸>3d,h≥2d)因为这类零件要较多的拉深次数。
c. 拉深件的圆角半径要合适,圆角半径尽量取大些,以利于成型和减少拉深次数,拉深件的圆角半径。
1.23 穿破件的构型原则当搭接在一道工序中用冲切法制成90°的弯边时,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。
1.24 提高零件强度的合理构型,对较长的板金件为了提高其强度钣金件,应该设计加固筋。筋的形状、尺寸及适宜间距见下表。
1.25 在弯曲件的弯角处再作弯折,能起到筋条的加强作用。角部处加强筋的形状、尺寸及筋间距见下表。
上面的各种规则都是老司机们长期的实践中不断总结出来的宝贵财富,当然作为了新手,可以通过这种学习的方法将它变为自己的储备。其实现在有更好的方法,就是将这些经验变成参数化专家公式,集成在软件当中,当用软件进行设计的时候。如果出现不满足经验公式的情况,软件自动警告。现在的3D软件,基本都有这个功能,比如CATIA 中的 Knowledge Expert模块就是集成经验公式的钣金件。
比如,下面一个简单小案例,在一个厚度为5mm的钣金上打孔,按上面的规则,孔径应大于等于1.3倍的厚度,也就是孔径大于6.5mm。
我们添加了语句,如果孔径小于6.5mm 执行下面语句,孔径等于6.5mm 并且弹出对线倍的厚度.因为只有一个if语句,所以大于6.5mm的孔径将不做任何处理。
上面只是一个简单的演示,其实可以将所有的规则都通过经验公式的方式集成在软件当中。在设计的时候就方便多了,当然这属于软件专家工程范畴的知识点,在此我们就不再赘述。
在计算机高度发达的今天,经验逐渐会被转化成计算机的程序、规则来进行,比如今天提到的专家工程以及前面文章中讲述过的优化设计等等。经验固然重要,但一定要有将经验转化为易于提高效率的方法才更有价值。
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