进钣金招聘交流群
公众号小编微信
今日推荐免费下载：
钣金件属于工业产品里极为常见的结构形式当中的一种, 在手机外壳方面, 在机箱机柜方面, 在汽车零件方面, 在家电面板方面, 到处都存在。可是, 好多工程师于设计钣金件之际, 时常由于不晓得冲压工艺的限制进而设计出不能够加工或者成本过高的产品。今日的这篇干货内容, 带领你系统地去梳理钣金件结构设计的核心要点, 帮助你从“能进行设计”进阶到“会进行设计”。
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？
钣金是一种针对金属薄板（一般在6mm以下哦）所采用的综合冷加工的工艺, 这里面像冲裁、像折弯、像拉伸, 再加上成形、铆合以及焊接等等这些都包含在内。它最为突出显著的特征可要数同一零件厚度一直了。恰恰是基于这个特点, 钣金件处于结构设计之时就既具备特色的优势, 同时也存在明确的工艺限制唉。
钣金原材料卷材
冲压工艺简介
冲压属于这样一种成形加工方法, 它借助压力机以及模具, 朝着板材施以外力, 以此让板材产生塑性变形或者分离的情况, 进而获取具备所需形状以及尺寸、规格的工件, 按照工序组合方式划分, 冲压模具可分割为三大类别, 这三大类别分别是:
对工程模这样而言, 在一次冲压行程期间, 它仅仅是在一个工位当中只去完成一道工序, 就好比类似冲孔咧, 亦或者折弯、落料之类的工序。
复合模：一次行程中，在一个工位上同时完成多道冲压工序。
在一次冲压行程当中, 于几个不一样的工位之上, 同时去完成多道工序的模具, 它又被称作级进模, 也就是连续模。
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
用于钣金加工有着冲裁这第一道工艺, 而这个环节又是易遇见关于设计方面问题的所在之处。有以下六大原则, 能助力使你躲开常见的设计陷阱。
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。
模具方面存在这样的因素, 钣金有尖角的情况, 对应到模具上同样是尖角, 凹模上面的尖角区域进行加工会面临困难, 在进行热处理的时候, 它极其容易出现开裂现象, 而在冲裁过程中, 又容易发生崩刃以及过快磨损的状况, 进而会使得模具寿命大幅降低。
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
过久的悬臂以及狭槽会致使冲压模具里相应的凸模尺寸过小, 强度低, 模具寿命短暂。与此同时, 过久的悬臂还有可能导致钣金材料被浪费。
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
用于钣金件赋予三维形态的关键工序是折弯, 而在设计里最为容易出错的地方便是折弯, 以下这八大原则请一定得牢记。
原则一：折弯高度不能太低
钣金折弯, 当高度过低之时, 折弯的地方容易出现扭曲变形的状况, 难以获取理想的零件形状以及尺寸精度通常给出的建议是H≥2.0T+R。
原则二：折弯半径要合适
想要确保折弯强度, 钣金折弯的时候, 其半径得大于材料的最小折弯半径。要是半径过小, 就会引发材料外侧出现开裂的状况, 而半径过大的话, 回弹也就会很严重, 进而对精度产生影响。
原则三：折弯方向垂直于纤维方向
进行钣金折弯操作时, 应当尽可能垂直于材料的纤维方向, 也就是轧制方向, 如此一来能够获取更好的折弯质量以及强度, 进而减少开裂的风险。
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
凸起的包常常被用于增添钣金局部的强度, 用来避开其他的零件, 或者当作定位的特征。在进行设计的时候, 需要留意下面的这四点:
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
止裂槽常常被应用于折弯以及凸包等这般的工序之中, 其主要起到的作用是, 对材料因撕裂而导致的状况以及变形进行预防, 与此同时, 将成形力予以减小。止裂槽所处的宽度应当要大于1.5T, 此T指代的是板厚。
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
单就平板钣金件而言, 其强度是最差劲儿的, 只要稍微受到一点儿力, 就会发生变形的情况。所以呢, 在进行设计的时候, 应当额外增添诸如折弯、翻边或者凸包之类的立体特征。
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, 这乃是能去提升平面强度、极富有成效、还特别经济的方法当中的一个。
方法三：增加折弯、翻边或反折压平
把平板的边缘, 折一下弯, 或者翻一下边, 这样可以明显地提升边缘的刚度, 以及整个的抗变形能力。
方法四：折弯处添加三角加强筋
在进行折弯操作的时候, 去到转角的地方, 实施冲压三角形加强筋的行为, 能够有效地达成提升转角这个区域的强度, 以及增强抗变形能力的效果。
方法五：折弯边自铆或通过拉钉连成一体
让多个形状为折弯的边, 借助自铆这种方式, 也或者是拉钉这种方式, 连接成为一个完整的整体框架, 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
装配方式对于钣金件而言, 会直接对产品的可制造性产生作用, 也会直接对产品的可靠性产生作用, 还会直接对产品的维修性产生作用。以下存在着五种最为常用的装配情形。
1. 卡扣装配
卡扣装配, 是那种最为经济, 又最为快捷的装配方式, 它不需要额外的紧固件, 常常被用于塑料件跟钣金件的连接, 或者是钣金件之间的快速拆装, 在进行设计的时候, 是需要考虑卡扣的弹性变形量以及卡合力度的。
常见卡扣形式与卡槽形式
2. 拉钉（铆钉）装配
铆钉拉紧固定借助专用的拉钉枪来实现, 该过程被称作拉钉装配, 它适用于那种不便从两侧进行操作的场合, 常见的形式有两种, 一种是平头拉钉, 另一种是圆头拉钉。
平头拉钉（左）与圆头拉钉（右）
3. 自铆装配
一种在冲压时, 能凭借钣金自身材料形成互锁结构的方式叫自铆, 它不需要额外的紧固件, 可以实现成本低效率高, 这种方式适合用于两层或者多层钣金的连接操作。
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
把两个处于分散状态的钣金件, 通过加热直至到达熔点之后再冷却, 从而形成牢固接合的这种加工方法, 就是焊接。按照加热方式来分类, 主要可以分成气焊和电焊这两大类。
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
优异的钣金件规划, 得于功能需求, 还有工艺可行性以及成本把控之间寻觅最棒恰当的均衡地点。此篇文章归纳的关键要点涵盖了钣金设计的核心重点部分:
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