钣金设计工艺注意要点

钣金设计&工艺注意要点介绍介绍按钣金件的基本加工方式，以下料、折弯、拉伸、成型、焊接。本规范论述每一种加工方式所要注意的工艺规定。核心词钣金、下料、折弯、拉伸、成形、排样、最小弯曲半径、毛边、回弹、打死边、焊接下料下料根据加工方式的不同，可分为普冲、数冲、剪床开料、激光切割、风割，由于加工办法的不同，下料的加工工艺性也有所不同。钣金下料方式重要为数冲和激光切割数冲是用数控冲床加工，板材厚度加工范畴为冷扎板、热扎板不大于或等于3.0mm,铝板不大于或等于4.0mm，不锈钢不大于或等于2.0mm冲孔有最小尺寸规定冲孔最小尺寸与孔的形状、材料机械性能和材料厚度有关。图2.2.1冲孔形状示例材料圆孔直径b矩形孔短边宽b高碳钢1.3t1.0t低碳钢、黄铜1.0t0.7t铝0.8t0.5t*t为材料厚度，冲孔最小尺寸普通不不大于1mm。*高碳钢、低碳钢对应的公司惯用材料牌号列表见第7章附录A。冲孔最小尺寸列表数冲的孔间距与孔边距零件的冲孔边沿离外形的最小距离随零件与孔的形状不同有一定的限制，见图2.3.1。当冲孔边沿与零件外形边沿不平行时，该最小距离应不不大于材料厚度t；平行时，应不不大于1.5t。图2.3.1冲裁件孔边距、孔间距示意图折弯件及拉深件冲孔时，其孔壁与直壁之间应保持一定的距离折弯件或拉深件冲孔时，其孔壁与工件直壁之间应保持一定的距离（图2.4.1）图2.4.1折弯件、拉伸件孔壁与工件直壁间的距离螺钉、螺栓的过孔和沉头座螺钉、螺栓过孔和沉头座的构造尺寸按下表选用取。对于沉头螺钉的沉头座，如果板材太薄难以同时确保过孔d2和沉孔D，应优先确保过孔d2。用于螺钉、螺栓的过孔*规定钣材厚度t≥h。用于沉头螺钉的沉头座及过孔*规定钣材厚度t≥h。用于沉头铆钉的沉头座及过孔激光切割是用激光机飞行切割加工，板材厚度加工范畴为冷扎板热扎板不大于或等于20.0mm,不锈钢不大于10.0mm。其优点是加工板材厚度大，切割工件外形速度快，加工灵活.缺点是无法加工成形，网孔件不适宜用此方式加工，加工成本高！折弯折弯件的最小弯曲半径材料弯曲时，其圆角区上，外层收到拉伸，内层则受到压缩。当材料厚度一定时，内r越小，材料的拉伸和压缩就越严重；当外层圆角的拉伸应力超出材料的极限强度时，就会产生裂缝和折断，因此，弯曲零件的构造设计，应避免过小的弯曲圆角半径。公司惯用材料的最小弯曲半径见下表。序号材料最小弯曲半径08、08F、10、10F、DX2、SPCC、E1-T52、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、1100-H24、T20.4t15、20、Q235、Q235A、15F0.5t25、30、Q2550.6t1Cr13、H62(M、Y、Y2、冷轧)0.8t45、501.0t55、601.5t65Mn、60SiMn、1Cr17Ni7、1Cr17Ni7-Y、1Cr17Ni7-DY、SUS301、0Cr18Ni9、SUS3022.0t弯曲半径是指弯曲件的内侧半径,t是材料的壁厚。t为材料壁厚，M为退火状态，Y为硬状态，Y2为1/2硬状态。公司惯用金属材料最小折弯半径列表弯曲件的直边高度普通状况下的最小直边高度规定弯曲件的直边高度不适宜太小，最小高度按（图4.2.1）规定：h＞2t。图4.2.1.1弯曲件的直边高度最小值特殊规定的直边高度如果设计需要弯曲件的直边高度h≤2t,，则首先要加大弯边高度，弯好后再加工到需要尺寸；或者在弯曲变形区内加工浅槽后，再折弯（以下图所示）。图4.2.2.1特殊状况下的直边高度规定弯边侧边带有斜角的直边高度当弯边侧边带有斜角的弯曲件时（图4.2.3），侧面的最小高度为：h=（2～4）t＞3mm图4.2.3.1弯边侧边带有斜角的直边高度折弯件上的孔边距孔边距：先冲孔后折弯，孔的位置应处在弯曲变形区外，避免弯曲时孔会产生变形。孔壁至弯边的距离见表下表。折弯件上的孔边距局部弯曲的工艺切口折弯件的弯曲线应避开尺寸突变的位置局部弯曲某一段边沿时，为了避免尖角处应力集中产生弯裂，可将弯曲线移动一定距离，以离开尺寸突变处（图4.4.1.1a)，或开工艺槽（图4.4.1.1b)，或冲工艺孔（图4.4.1.1c)。注意图中的尺寸规定：S≥R；槽宽k≥t；槽深L≥t+R+k/2。图4.4.1.1局部弯曲的设计解决办法当孔位于折弯变形区内，所采用的切口形式当孔在折弯变形区内时，采用的切口形式示例（图4.4.2.1）图4.4.2.1切口形式示例带斜边的折弯边应避开变形区图4.5.1带斜边的折弯边应避开变形区打死边的设计规定打死边的死边长度与材料的厚度有关。以下图所示，普通死边最小长度L≥3.5t+R。其中t为材料壁厚，R为打死边前道工序（以下图右所示）的最小内折弯半径。图4.6.1死边的最小长度L设计时添加的工艺定位孔为确保毛坯在模具中精拟定位，避免弯曲时毛坯偏移而产生废品，应预先在设计时添加工艺定位孔，以下图所示。特别是多次弯曲成形的零件，均必须以工艺孔为定位基准，以减少累计误差，确保产品质量。图4.7.1多次折弯时添加的工艺定位孔标注弯曲件有关尺寸时，要考虑工艺性 图4.8.1弯曲件标注示例如上图所示所示，a）先冲孔后折弯，L尺寸精度容易确保，加工方便。b）和c)如果尺寸L精度规定高，则需要先折弯后加工孔，加工麻烦。弯曲件的回弹影响回弹的因素诸多，涉及：材料的机械性能、壁厚、弯曲半径以及弯曲时的正压力等。折弯件的内圆角半径与板厚之比越大，回弹就越大。从设计上克制回弹的办法示例弯曲件的回弹，现在重要是由生产厂家在模具设计时，采用一定的方法进行规避。同时，从设计上改善某些构造促使回弹角简少以下图所示：在弯曲区压制加强筋，不仅能够提高工件的刚度，也有助于克制回弹。图4.9.2.1设计上克制回弹的办法示例拉伸拉伸件底部与直壁之间的圆角半径大小规定以下图所示，拉伸件底部与直壁之间的圆角半径应不不大于板厚，即r1≥t。为了使拉伸进行得更顺利，普通取r1=(3~5)t，最大圆角半径应不大于或等于板厚的8倍，即r1≤8t。图5.1.1拉伸件圆角半径大小拉伸件凸缘与壁之间的圆角半径拉伸件凸缘与壁之间的圆角半径应不不大于板厚的2倍，即r2≥2t，为了使拉伸进行得更顺利，普通取r2=(5~10)t，最大凸缘半径应不大于或等于板厚的8倍，即r2≤8t。（参见图5.1.1）圆形拉伸件的内腔直径圆形拉伸件的内腔直径应取D≥d+10t，方便在拉伸时压板压紧不致起皱。（参见图5.1.1）矩形拉伸件相邻两壁间的圆角半径矩形拉伸件相邻两壁间的圆角半径应取r3≥3t，为了减少拉伸次数应尽量取r3≥H/5，方便一次拉出来。图5.4.1矩形拉伸件相邻两壁间的圆角半径圆形无凸缘拉伸件一次成形时，其高度与直径的尺寸关系规定圆形无凸缘拉伸件一次成形时，高度H和直径d之比应不大于或等于0.4，即H/d≤0.4，以下图所示。图5.5.1圆形无凸缘拉伸件一次成形时，高度与直径的尺寸关系拉伸件设计图纸上尺寸标注的注意事项拉伸件由于各处所受应力大小各不相似，使拉伸后的材料厚度发生变化。普通来说，底部中央保持原来的厚度，底部圆角处材料变薄，顶部靠近凸缘处材料变厚，矩形拉伸件四周圆角处材料变厚。拉伸件产品尺寸的原则办法在设计拉伸产品时，对产品图上的尺寸应明确注明必须确保外部尺寸或内部尺寸，不能同时标注内外尺寸。拉伸件尺寸公差的标注办法拉伸件凹凸圆弧的内半径以及一次成形的圆筒形拉伸件的高度尺寸公差为双面对称偏差，其偏差值为国标(GB)16级精度公差绝对值的二分之一，并冠以±号。成形加强筋在板状金属零件上压筋，有助于增加构造刚性，加强筋构造及其尺寸选择参见表6。加强筋构造及尺寸选择打凸间距和凸边距的极限尺寸打凸间距和凸边距的极限尺寸按下表选用。打凸间距和凸边距的极限尺寸百叶窗百叶窗普通用于多种罩壳或机壳上起通风散热作用，其成型办法是借凸模的一边刃口将材料切开，而凸模的其他部分将材料同时作拉伸变形，形成一边开口的起伏形状。百叶窗的典型构造参见图6.3.1。图6.3.1百叶窗的构造百叶窗尺寸规定：a≥4t；b≥6t；h≤5t；L≥24t；r≥0.5t。孔翻边孔翻边型式较多，本规范只关注要加工螺纹的内孔翻边，如图6.4.1所示。图6.4.1带螺纹孔的内孔翻边构造示意图螺纹材料厚度t翻边内孔D1翻边外孔d2凸缘高度h预冲孔直径D0凸缘圆角半径RM30.82.553.381.61.90.613.251.62.20.53.381.81.93.5221.23.381.9220.63.52.161.51.53.52.41.70.75M413.354.4622.30.51.24.351.922.70.64.52.162.34.652.41.51.54.462.42.50.754.652.71.824.562.22.41M51.24.255.62.430.61.55.462.42.50.755.62.735.7532.525.533.22.415.753.62.72.55.7543.11.25M61.55.17.033.60.7526.73.24.217.03.63.67.342.52.57.042.81.257.34.5337.04.83.41.5带螺纹孔的内孔翻边尺寸参数焊接焊接办法的分类焊接办法重要有电弧焊、电渣焊、气焊、等离子弧焊、熔化焊、压力焊、钎焊，钣金产品焊接重要为电弧焊、气焊。电弧焊含有灵活、机动，合用性广泛，可进行全位置焊接；所用设备简朴、耐用性好、维护费用低等优点。但劳动强度大，质量不够稳定，决定于操作者水平。合用焊接3mm以上的碳钢、低合金钢、不锈钢和铜、铝等非铁合金气焊火焰温度和性质能够调节，于弧焊热源比热影响区宽，热量不如电弧集中，生产率低应用于薄壁构造和小件的焊接，可焊钢，铸铁，铝，铜及其合