进钣金招聘交流群
公众号小编微信
今日推荐免费下载：
手机外壳、机箱机柜中有它, 汽车零件、家电面板中也有它, 钣金件属于工业产品里极为常见的结构形式之一, 处处都能见到。可是呢, 好多工程师在设计钣金件期间, 常常由于不清楚冲压工艺的限制, 进而设计出没办法加工或者成本过高的产品。今儿这篇干货内容, 会带着你系统地梳理钣金件结构设计的关键要点, 促使你从“能设计”朝着“会设计”迈进。
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？
针对金属薄板, 也就是通常状况下厚度在6mm以下的那种, 存在着一种综合冷加工工艺, 它具体涵盖冲裁、折弯, 还有拉伸以及成形, 另外还有铆合、和焊接等, 这就是钣金工艺。在这其中突出显著的特征是, 同一个零件其厚度保持一致。正是鉴于这样的特点, 钣金件于结构设计里面, 既有着独特的优势, 同时也存在着明确的工艺方面限制。
钣金原材料卷材
冲压工艺简介
板材借助压力机以及模具, 在外力作用下产生塑性变形或者分离, 进而获取所需形状以及尺寸工件的成形加工办法, 这便是冲压, 依据工序组合方式, 冲压模具能够划分成三大类别：
工程模, 于一次冲压行程期间, 于一个工位那儿, 仅仅完成一道工序, 像是冲孔工序, 亦或是折弯工序, 又或者是落料工序等等。
复合模：一次行程中，在一个工位上同时完成多道冲压工序。
连续模, 是在一次冲压行程里, 于几个彼此不同的工位之上, 同时达成多道工序的一种模具, 它又被称作级进模。
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
第一道序位的钣金其加工作用时施行冲裁之举, 而易于萌生出设计类问题的环节当中存在也于此。以下的六大方面构成的原则内容能够协助你去躲避常见样式的设计方面所设的陷阱。
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。
模具存在这样的因素, 即钣金的尖角在模具上对应的同样是尖角, 不过凹模上的尖角在进行加工时存在困难, 于热处理阶段极易出现开裂情况, 在冲裁的时候容易产生崩刃问题以及过快出现磨损现象, 如此就大规模地降低了模具的使用寿命。
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
那种长度过长的悬臂, 如果再有狭槽的话, 会致使冲压模具上面与之对应的凸模尺寸特别小, 而且强度还很低, 进而让模具的寿命变得短。与此同时, 这种长度过长的悬臂, 还有产生致使钣金材料被浪费的可能性。
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
赋予钣金件三维形态的关键工序是折弯, 设计里最容易出错的地方也是折弯。以下八大原则请务必要牢记。
原则一：折弯高度不能太低
当钣金折弯的高度处于很低的状况下时, 折弯的地方极易出现扭曲而发生变形, 以至于难以获取到理想的零件形状以及尺寸精度, 一般给出的建议是: H要大于或等于2.0T再加上R。
原则二：折弯半径要合适
如若要确保能够拥有折弯强度, 那么钣金折弯半径就应当比材料最小折弯半径大。要是半径过小, 就会致使材料外侧出现开裂情况, 要是半径过大, 回弹就会十分严重, 进而影响到实际精度。
原则三：折弯方向垂直于纤维方向
进行钣金折弯操作时, 应在最大程度上保持垂直于材料的纤维方向, 也就是轧制方向, 由此能够获取更佳美妙的折弯质量以及强度, 进而将开裂风险予以降低减少避免隐患。
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
常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, 亦或是作为定位特征的凸包。设计的时候, 是需要注意以下四点:
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
在折弯以及凸包诸如此类的工序里面, 止裂槽常常会被使用, 其主要起到的作用在于, 避免材料出现撕裂以及变形的情况, 与此同时, 还能够让成形力得以减小。止裂槽的宽度需要大于1.5T（这里的T指待板厚）。
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
强度最差的是单纯的平板钣金件, 只要稍有受力它就会变形, 所以在设计当中应该增加折弯、翻边或者凸包等立体特征。
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
把凸起的加强筋, 在钣金平面上冲压出来, 这是提升平面强度的, 诸多方法里, 最为有效并且最为经济的方法中的一个。
方法三：增加折弯、翻边或反折压平
把平板的边缘进行折弯, 或者对其进行翻边, 如此一来, 能显著地提升边缘的刚度, 以及整体的抗变形能力。
方法四：折弯处添加三角加强筋
冲压三角形加强筋于折弯转角那里, 能够切实提高转角区域的强度以及抗变形的能力。
方法五：折弯边自铆或通过拉钉连成一体
把多个呈现折弯形态的边, 借助自铆这种方式或者拉钉, 连接而成为一个整体的框架, 如此能够明显地促使整体的刚度得到提升。
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
影响产品可制造性、可靠性以及维修性的是钣金件的装配方式, 以下是相当常用的、不过一共是五种这样的装配方式。
1. 卡扣装配
装有卡扣的装配, 乃是最为经济且最为快捷的装配形式, 并不需要额外的用于紧固的器件等, 常常会被运用在塑料件跟钣金件二者的连接方面, 或者是钣金件相互之间的能够快速进行拆卸以及安装的情况之中。在进行设计之时, 需要对卡扣的具有弹性的变形的数量以及卡合进去之后所产生的力度加以考虑。
常见卡扣形式与卡槽形式
2. 拉钉（铆钉）装配
装拉钉时, 会借助专门的将铆钉用力拉紧用以固定的拉钉枪, 在那些不方便从两边开展操作的情形中适用, 平常能见到存有平头拉钉情形以及圆头拉钉情形这两种样式。
平头拉钉（左）与圆头拉钉（右）
3. 自铆装配
经由钣金自身材料于冲压之际得以形成互锁结构的方式便是自铆, 此方式不需要额外的紧固件, 成本也低, 效率还高, 它适合用以连接两层或者多层的钣金。
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
作为一种加工法子, 焊接会把两个处于分离状态的钣金件进行涉及加热至熔点随后冷却的操作, 进而来达成牢固接合的目的。按照加热方式来划分它主要是被分成气焊和电焊这两个大的类别。
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
精湛优良的钣金件设计，得在功能需求方面、工艺可行性层面以及成本控制范畴之间寻觅找寻到最为理想的平衡点。本文所归纳总结出来的关键要点全面涵盖了钣金设计的核心关键环节:
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