进钣金招聘交流群
公众号小编微信
今日推荐免费下载：
作为工业产品里比较常见的结构形式当中的一种, 钣金件在手机外壳的范畴, 在机箱机柜的领域, 在汽车零件这块, 在家电面板那儿, 到处都能够见到。可是呢, 好多工程师于设计钣金件这个行为的时候, 常常因为对于冲压工艺所存在的限制缺乏了解, 进而设计出没办法进行加工或者成本过高的产品。就在今天的这篇干货内容, 带领你将钣金件结构设计的核心要点进行系统的梳理, 帮助你从具备能够设计的能力进阶成为懂得如何设计的水平。
本文目录
01钣金基础入门：材料与工艺
02冲裁设计：避开尖角与狭槽
03折弯设计：高度、半径与干涉
04凸包与止裂槽设计
05提升强度与降低成本的秘诀
06五大常用装配方式详解
01 钣金基础入门
什么是钣金？
存在一种针对金属薄板开展的综合冷加工工艺, 这种钣金工艺具体对象是通常厚度在 6mm 以下的金属薄板, 其中涵盖了若干流程, 比如冲裁, 还有折弯、拉伸、成形、铆合以及焊接等阶段。钣金具有一个极为明显突出的特征, 那就是同一零件的厚度保持一致。恰恰是由于具备这个特性, 所以钣金件在结构设计的过程当中, 既有其独特别致的优势之处, 同时也存在明确清晰的工艺限制条件。
钣金原材料卷材
冲压工艺简介
进行冲压操作时, 靠的是压力机以及模具, 对板材施加向外的力量, 借此让板材产生塑性变形或者分离, 进而得到所需形状与尺寸的工件, 这属于一种成形加工方法。依据工序组合方式来划分, 冲压模具能够被分成三大类别:
工程模, 于一次冲压行程里, 于一个工位之上, 仅能完成一道工序, 像如冲孔, 或者折弯, 又或者落料等。
复合模：一次行程中，在一个工位上同时完成多道冲压工序。
连贯模, 于一回冲压行程里, 于若干不一样的工位之上, 同时达成好多道工序, 又被称作级进模。
常用钣金材料一览
材料 特点 典型应用
SPCC冷轧板
最常用，易刮伤生锈，需表面处理
机箱、机柜、支架
SECC镀锌板
耐腐蚀性、装饰性优良
外观件、家电面板
不锈钢
耐腐蚀耐热，力学性能优异
装饰件、医疗器械
铝合金板
轻便耐腐蚀，导热导电好
航空件、外观件
02 冲裁设计要点
钣金加工的第一道工序是冲裁, 而冲裁这一环节是最容易出现设计问题的。有六大原则能帮你避开常见的设计陷阱。
原则一：避免外部、内部尖角
安全因素：钣金外部尖角锋利，容易划伤操作人员或用户。
模具方面存在的因素是, 钣金的尖角所对应的在模具那里同样是尖角, 而凹模之上的尖角进行加工是困难的事情, 在热处理期间极其容易出现开裂情况, 在冲裁的时候容易发生崩刃以及过快地磨损, 会大幅度地导致模具寿命的降低。
左：原始设计（尖角） 右：优化设计（R≥0.5T）
原则二：避免过长的悬臂和狭槽
使冲压模具上对应的凸模尺寸过小的是过长的悬臂和狭槽, 其强度低, 模具寿命短。并且, 过长的悬臂还有可能造成钣金材料的浪费, 是这样的情况。
原则三~五：孔的大小、间距与位置
1.冲孔不宜过小，否则凸模强度不足
2.孔与孔之间、孔到边缘需保持足够间距
3.避免孔距离折弯边或成形特征太近（建议 E≥2.0T）
孔距离折弯边太近会导致变形，优化后保持 E≥2.0T
原则六：避免展开后冲裁间隙过小
03 折弯设计要点
让三维形态得以赋予给钣金件的关键工序之为折弯, 不过, 这同时也是在设计里最容易出现错误的所在之处。请一定要牢牢记住下面这八大原则, 这是非常重要的。
原则一：折弯高度不能太低
当钣金处于弯曲状态且其高度过低时, 对应折弯的位置极易出现扭曲进而发生变形, 致使难以获取到符合理想状态的零件形状以及尺寸方面的精度。通常情况下给出的建议是: H需大于或等于2.0T再加上R。
原则二：折弯半径要合适
由于要确保折弯强度, 所以钣金折弯的半径必定要大于材料的最小折弯半径。若该半径过于小, 这就会致使材料外侧出现开裂的状况。要是半径过大, 那么回弹就会特别严重, 进而影响精度。
原则三：折弯方向垂直于纤维方向
钣金进行折弯操作时, 应当尽可能地垂直于材料所含有的纤维方向, 也就是轧制方向, 如此一来能够获取具备更优状况的折弯质量以及拥有提升了的强度, 进而减少出现开裂现象的风险情况。
原则四：避免折弯根部不能压料
原则五~六：避免折弯干涉 & 保证折弯强度
设计时需模拟折弯过程，避免折弯时与其他部位发生碰撞干涉
原则七~八：避免复杂折弯 & 多重折弯上的孔很难对齐
左：复杂折弯（不推荐） 右：简化设计（推荐）
04 凸包与止裂槽设计
凸包设计四要素
用于增加钣金局部强度的凸包, 或是用于避让其他零件的凸包, 又或是作为定位特征的凸包, 设计的时候, 需注意以下这四点:
深度：不宜过深，否则材料过度减薄易破裂
斜度：凸包侧壁应有一定斜度，便于脱模
转角：根部转角需圆滑过渡，避免应力集中
距离：凸包与周围特征保持足够距离，避免相互影响
止裂槽设计
止裂槽常常运用在折弯以及凸包等工序里面, 其主要起到的作用是, 防止材料出现撕裂以及变形的情况, 与此同时减小成形力, 止裂槽的宽度应当比1.5T, 这里的T指的是板厚, 要大。
05 强度提升与成本降低
五大方法提升钣金强度
方法一：避免平板设计
仅仅是单纯的平板钣金件, 其强度是最差的, 哪怕稍微有一些受力, 就会出现变形的情况。应当在设计当中, 增添折弯、翻边或者凸包这样的立体特征。
左：平板设计（强度差） 右：增加折边（强度大幅提升）
方法二：添加加强筋
于钣金平面那儿, 冲压出那种凸起的加强筋, 这可是提升平面强度的办法里, 最具效果并且经济的其中一种方式呀。
方法三：增加折弯、翻边或反折压平
对平板边缘进行折弯操作, 或者执行翻边动作, 能够明显提升边缘刚度, 以及增强整体的抗变形能力。
方法四：折弯处添加三角加强筋
于折弯的转角之处, 进行冲压三角形加强筋的操作, 能够有效地把转角区域的强度以及抗变形的能力予以提升。
方法五：折弯边自铆或通过拉钉连成一体
把多个呈现为折弯形状的边, 借助自铆这种方式, 或者利用拉钉, 连接成为一个一体化的整体框架, 这样能够明显地提升整体的刚度。
五大方法降低钣金成本
1.合理设计钣金形状，提高材料利用率，减少废料
2.在满足功能的前提下，尽量减小钣金件外形尺寸
3.钣金件的外形尽量简单，减少加工工序
4.合理选择零件的装配方式，避免过度设计
5.合理利用钣金结构，减少零件数量，降低装配成本
优化排样方式可显著提高材料利用率，直接降低成本
通过巧妙设计将多个零件合并为一个，大幅降低装配成本
06 五大常用装配方式
钣制部件的装配形式对产品的可制造程度、可靠性能以及维修便利程度有着直接影响。此处是五种最为常用的装配形式。
1. 卡扣装配
具有无需额外加装紧固件特点的卡扣装配, 是那种最为经济且最为快捷的装配方式, 它常常被使用在塑料件跟钣金件的连接方面, 也会用于钣金件之间所进行的快速拆除与安装的实践当中。在其进行设计这个行为的时候, 是需要去考虑那种涉及到卡扣的对于弹性的变形量以及卡合的力度等细节情况的。
常见卡扣形式与卡槽形式
2. 拉钉（铆钉）装配
先通过专用的拉钉枪把铆钉拉紧从而实现拉钉装配, 使其固定, 这种方式适用在不方便从两侧进行操作的场合, 常见的形式包含平头拉钉以及圆头拉钉这两种。
平头拉钉（左）与圆头拉钉（右）
3. 自铆装配
自铆是借助钣金自身材料, 于冲压之际形成互锁结构, 不需要额外的紧固件, 成本比较低、效率算很高, 适用于连接两层亦或是多层钣金。
4. 螺钉机械装配
螺钉装配是最传统、最可靠的连接方式，主要有三种形式：
抽牙孔+自攻螺钉：成本低，适合小批量，但连接强度有限
抽牙孔+攻牙+螺钉：连接可靠，可反复拆装
铆合螺母+螺钉：连接强度高，适合受力部位
钣金抽牙孔直径对照表（根据板厚和螺钉规格选择）
铆合螺母+螺钉装配示意
5. 焊接
一种把分散着的两个钣金件, 通过加热到熔点之后再冷却, 从而达成牢固接合的加工办法, 被称作焊接。这项工艺按照加热方式, 大体上主要归结为气焊以及电焊这两大类别。
气焊：利用气体火焰加热工件和焊丝
电弧焊：利用电弧放电熔接焊条和工件
电阻焊：通过电极放电熔接工件（点焊、缝焊等）
总结
出众的钣金件规划, 得于功能需求、工艺可行性以及成本控制当中寻得最佳的平衡点。文本所归纳的要点涵盖了钣金设计的核心环节:
冲裁避坑：远离尖角、悬臂、不合理孔距
折弯要点：控制高度、半径、方向与干涉
凸包与止裂槽：把握深度、斜度、距离
强度提升：告别平板，善用加强筋和折边
成本控制：简化外形、提高材料利用率
装配方式：按需选择卡扣、拉钉、自铆、螺钉或焊接
掌握这些要点，你的钣金设计水平将迈上一个新台阶！
暂无评论内容