張冰，張文華

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000）

鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝性分析

張冰，張文華

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000）

目前鈑金結(jié)構(gòu)件在產(chǎn)品生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，在對鈑金件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要對加工零件選擇合理的加工方法和加工順序，實(shí)現(xiàn)對企業(yè)的各種制造資源的合理調(diào)度，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益的最大化。本文對鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝性進(jìn)行了分析，并從鈑金設(shè)計(jì)的幾個(gè)方面給出了合理的鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

鈑金結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；工藝性

要設(shè)計(jì)出良好的鈑金結(jié)構(gòu)件，必須充分掌握板件數(shù)控加工制作的工藝方法，同時(shí)要考慮到有哪些工序會對其產(chǎn)生影響。因此要求工程技術(shù)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)前要進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，同時(shí)對鈑金工藝知識要有一定的認(rèn)知和運(yùn)用。

1　鈑金結(jié)構(gòu)的工藝性分析

對于鈑金結(jié)構(gòu)來說，最常用的工藝就是彎曲。所謂圓角半徑，就是指所彎曲該段圓弧的半徑。圓角半徑的大小對鈑金結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，如果過大會引起回彈的現(xiàn)象，過小又極易引起裂紋的產(chǎn)生，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要針對不同材料來確定具體的半徑。鈑金件是機(jī)械工業(yè)的主要零件類型之一，隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，鈑金件也出現(xiàn)了各種各樣的形狀、而且其精度也越來越高，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和準(zhǔn)確的毛料尺寸對鈑金件的設(shè)計(jì)來說至關(guān)重要，直接關(guān)系到其產(chǎn)品的外觀、強(qiáng)度和精度，并且由于人們對產(chǎn)品的外觀要求越來越高，鈑金件的結(jié)構(gòu)工藝性也在不斷的提升。

2　鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及應(yīng)注意問題

（1）板材選用原則。①盡量選用常見的金屬材料，減少材料規(guī)格品種。②在不影響零件功能的前提下，在采購時(shí)盡量選用價(jià)格低的材料品種，以增加經(jīng)濟(jì)效益。③對于機(jī)柜和一些大的插箱，盡可能選擇質(zhì)量比較輕的材料。④確保沖壓性能滿足工藝要求，以確保做成成品后質(zhì)量有所保證。

（2）孔缺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。對于孔的設(shè)計(jì)，除滿足產(chǎn)品需求外，應(yīng)滿足便于加工，或加工完成后不影響后道工序、美觀等要求。①盡量避免在將方孔開到折彎根部：折彎后對板材的拉伸，會導(dǎo)致孔變形，若手工做孔，會增加加工難度。②在對螺孔進(jìn)行加工時(shí)，可以通過在板材上直接攻絲、翻邊攻絲、鉚接螺母、點(diǎn)焊螺母等方式來實(shí)現(xiàn)，具體要選擇哪種方式，要根據(jù)板料厚度和螺孔大小來確定。

（3）彎曲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。①鈑件最小彎曲半徑。在對材料進(jìn)行彎曲時(shí)，在鈑件圓角區(qū)的部位，外圍部位勢必會受到拉伸的作用，而內(nèi)側(cè)部分則會受到擠壓的力。當(dāng)選擇同樣的材料厚度時(shí)，內(nèi)半徑r越小，材料所受到的拉伸和擠壓的力度就越大；當(dāng)外圍圓角的拉伸應(yīng)力大于材料所能承受最大強(qiáng)度時(shí)，此圓角極易產(chǎn)生裂縫或被折斷。這種情況下，盡快不要設(shè)置過小的彎曲圓角半徑。②彎曲的最小直邊高度。一般情況下的最小直邊高度要求。在對彎曲件的直邊高度進(jìn)行設(shè)置時(shí)，要對其最小高度進(jìn)行詳細(xì)驗(yàn)算，不能設(shè)置的太小，最低也應(yīng)該大于2 t。（如圖1）

圖1　彎曲件的直邊高度最小值

圖2　特殊情況下的直邊高度要求

特殊要求的直邊高度。如果設(shè)計(jì)需要彎曲件的直邊高度h≤2t，首先要先增加彎邊的高度，然后將其進(jìn)行彎曲，待這步完成后，再按所需要的長度進(jìn)行制作，也可以選擇先在彎曲變形區(qū)對淺槽進(jìn)行加工，然后再進(jìn)行折彎工序。（如圖2）

彎邊側(cè)邊帶有斜角的直邊高度。對此直邊高度進(jìn)行設(shè)置時(shí)，側(cè)面最小高度為：h=（2～4）t＞3 mm（如圖3）。

圖3　彎邊側(cè)邊帶有斜角的直邊高度

圖4　彎曲的直邊變形處理

③彎曲的直邊變形處理。當(dāng)a＜R時(shí)，在對其鈑金件進(jìn)行彎曲后，b面靠a處會多出一段圓弧，為避免這一情況的發(fā)生，必須使a≥R（圖4）。在U形彎曲件上，兩邊彎曲長度最好相同，以防彎曲時(shí)會向某一邊傾斜，如達(dá)不到這一要求，可設(shè)一工藝定位孔（圖5）。

圖5　U型彎曲件變形處理

④焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)。a.在對焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保其自身穩(wěn)固，盡可能避免形狀、強(qiáng)度、鋼度等的不連續(xù)性，以免因受到外力作用而變形。b.在對焊接材料進(jìn)行選擇時(shí)，要盡量選擇能用普通又簡便的焊接工藝獲得優(yōu)質(zhì)接頭的金屬作為原材料，可以考慮使用經(jīng)過軋制的鋼材，以改變金屬的力學(xué)性能。在焊接過程中，要最大限度的減少焊縫的出現(xiàn)。c.在對焊縫進(jìn)行設(shè)計(jì)施工時(shí)，要嚴(yán)格把握“對稱”的原則，不能影響其美觀，并且要避免焊縫的重疊和相交，焊縫盡可能連接，盡量采用細(xì)長焊縫，過渡盡量平滑，焊縫應(yīng)遠(yuǎn)離應(yīng)力差的區(qū)域，以免產(chǎn)生裂縫。在飯金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，焊接的作用是至關(guān)重要的，但我們并不宜對其過多使用。比如，在國外就很少使用焊接，特別是在進(jìn)行大量的設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)，通常會利用鉚接等來替代焊接。這是因?yàn)橐话闱闆r下鈑金件都比較薄，如果直接對其進(jìn)行焊接，會很容易變 形。另外，在對產(chǎn)品進(jìn)行焊接時(shí)，要注意先后順序，通常情況下，要先考慮鈑金件的整體，然后再考慮單個(gè)零件的折彎邊，因?yàn)槿绻葘蝹€(gè)零件進(jìn)行焊接的話，極易引起變形，影響整體焊接的效果。

⑤表面涂層設(shè)計(jì)要素。對于所需涂層的鈑金件的棱邊和尖角部位都要保證其倒邊、倒角，并且已經(jīng)修圓，連同凹槽的內(nèi)、外部角處也應(yīng)該用圓角，并且保證凹槽深度不大于槽高度的一半，盲孔深度也不得大于孔徑的二分之一，倘若盲孔的深度比孔徑的2倍還要長，則盡量鉆成通孔，在對由螺紋連接、鉚接、壓鉚接、點(diǎn)焊、搭接焊等工藝方法構(gòu)成的部件進(jìn)行電鍍或化學(xué)處理時(shí)，要先對表面進(jìn)行涂層，然后封膠以后再進(jìn)行焊接，以免有殘留的鹽酸鹽溶液對其進(jìn)行腐蝕。一般涂層后零件表面粗糙度值要比鍍覆前大1～2個(gè)等級。

3　結(jié)語

鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝關(guān)系密不可分，鈑金加工設(shè)備也越來越先進(jìn)，這就我們懂得和掌握更多的鈑金知識，在滿足產(chǎn)品性能的條件下，降低加工成本，制造出更高質(zhì)量的產(chǎn)品。

［1］ 楊兵論，陳艷華.電子鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝性［J］.艦船電子工程，2001，04.

［2］ 王先逵.機(jī)械加工工藝手冊－工藝基礎(chǔ)卷［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007，585～622.

［3］ 數(shù)字化手冊編委會.結(jié)構(gòu)件工藝設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

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