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钣金件凭借重量轻的特征, 强度高的特性, 成本低的优势, 广泛应用在汽车领域, 家电领域, 设备外壳等领域。然而很多设计由于忽略工艺特性, 致使生产时出现折弯开裂情况, 出现装配卡壳情况, 甚至增加制造成本。今天从设计原则这个维度, 材料选择这个维度, 结构规范这个维度, 工艺适配这个维度, 归纳钣金件结构工艺设计核心知识点, 帮你避开常见坑。
一、设计核心原则
保证性能与工艺两者兼顾: 钣金件得满足强度以及刚度这些需求, 然而却绝不能够过度进行设计。比如说设备外壳得具备抗冲击的能力, 能够借助增加加强筋的方式来提升刚度, 并非是一味地去增厚板材（2mm的钢板加筋相比于4mm无筋结构成本要低30%, 重量轻40%）；与此同时还得考虑折弯、冲孔等工艺方面的可行性, 防止设计出无法进行加工的封闭结构。
关注装配以及维修方面: 结构设计之时必须预留供人装配的空间, 像螺丝孔之间的间距要跟扳手操作相适配, 起码得留出15mm的扳手空间, 卡扣连接需要设计用以拆卸的缺口；维修之际容易损坏的部件, 比如面板、接口板, 应当采用能够拆卸的结构, 防止因焊接固定致使整体进行更换。
统筹兼顾批量以及成本, 在进行批量生产之际, 尽最大可能去减少工序, 像是把多个零件整合成为一体, 以此减少焊接工序；对于非标结构要控制数量, 举例来说相同功能的孔位要统一尺寸, 就如同全采用φ5mm圆孔, 而不是φ5、φ5.5mm混合排列, 以此来降低模具更换频率。
二、材料选择
以下是常用的, 用于钣金的材料, 有冷轧钢板, 其型号为SPCC, 另外还有镀锌钢板, 型号是SGCC, 不锈钢, 比如304/316, 以及铝合金, 像5052/6061，在进行选择时, 需要结合使用的环境, 并且要依据工艺的要求。
普通的室内场景之中, 像是设备外壳这种情况, 优先选用SPCC, 它成本低, 而且容易折弯, 其表面能够进行喷粉防锈处理。
针对潮湿的户外场景, 像是配电箱那里, 还有室外机外壳这种情况, 可选择 SGCC, 也就是镀锌层具有防锈功能的那种, 或者选择 304不锈钢, 其具备耐腐蚀性强的特性。
轻量化需求, 像汽车部件以及无人机机壳这类, 选用 5052 铝合金, 其密度仅仅为 2.7g/cm³, 比钢要轻 60%, 并且折弯性能良好。
像机械支架这类高强度需求的产品, 可选择 6061 铝合金, 这种铝合金经过时效处理后强度近似低碳钢。同时，也可选择 316 不锈钢, 它强度高并且耐酸碱。
需要留意, 材料的厚度应当与工艺相匹配, 对于折弯件而言, 其厚度通常是小于等于6毫米的, 要是太厚了就容易出现开裂的情况, 而对于冲孔件来说, 其厚度要大于等于孔径的三分之一, 就像φ6毫米的孔, 需要板材厚度大于等于2毫米, 以此来避免孔壁发生变形。
三、常见结构设计规范
1、折弯结构：
进行折弯操作时, 折弯半径 R 要大于或等于板材厚度 t, 也就是当 t等于2mm的时候, R要大于或等于2mm, 这样做目的是避免因锐角折弯而致使开裂。
与相邻的折弯边之间, 要留出足够的间距, 要是两条折弯边呈现垂直状态, 那么间距要大于或等于t加上R（比如说, t等于2毫米、R等于2毫米时, 间距大于或等于4毫米）, 以此来避免在折弯的时候出现相互干涉的情况。
假如折弯的地方存在孔, 那么孔的边缘到折弯线的距离要大于或等于t加上2毫米, 要是t等于3毫米, 这个距离就要大于或等于5毫米, 这样才能防止在折弯时孔的位置发生变形。
2、冲孔结构：
当 t 小于或等于 3 毫米的时候, 圆孔的直径要大于或等于 t, 方孔的边长也要大于或等于 t, 以此来避免角部应力集中开裂。
孔跟孔之间的间距要大于或等于两倍的 t, 孔与板材边缘之间的间距要大于或等于 t, 要是 t 等于 2 毫米, 那么孔边距要大于或等于 2 毫米, 以此来防止板材边缘出现变形。
3、加强筋设计：
增强筋的高度H要小于或等于5t, 其宽度b等于（1至1.5）t（举例: 当t等于2mm时, H小于或等于10mm、b等于2至3mm）, 要是太高太宽的话, 就会使材料用量增加, 并且容易出现起皱的情况。
需强化的筋方向应当要跟受力的方向保持一致才行, 比如说要是有承受垂直力的面板的话, 筋条就得沿着水平方向去进行布置, 如此这般提升刚度所产生的效果会更好一些。
4、焊接结构：
焊接边需留焊接间隙（一般 0.5~1mm），避免焊不透；
焊大面积的情况（像箱体拼接那般）, 应当采用间断焊这种方式（例如每焊接 50mm 就空出 30mm）, 以此来减少焊接所产生的变形。
5、翻边结构：
要保证强度, 翻边高度 h 需大于或等于 3t , 要避免翻边时材料拉伸断裂, 翻边孔直径 d 需大于或等于 h 加 2t。
翻边处需倒圆（R≥0.5t），防止锋利边缘划伤装配人员。
总之, 钣金件结构工艺设计的核心在于使设计能够得以落地, 这意味着既要满足产品性能方面的需求, 又要与生产工艺相适配, 同时还要对成本予以控制。只要掌握材料特性、结构规范以及工艺适配的关键要点, 便能够设计出具备好造、好用且便宜特点的钣金件, 进而避免出现由图纸转变为实物过程中的翻车情况。
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