鈑金材料是通信產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常用的材料

1.1 鈑金材料的選材

鈑金材料是通信產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常用的材料,了解材料的綜合性能和正確的選材,對(duì)產(chǎn)品成本、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品質(zhì)量、加工工藝性都有重要的影響。

1.1.1 鈑金材料的選材原則

1) 選用常見的金屬材料,減少材料規(guī)格品種,盡可能控制在公司材料手冊范圍內(nèi);

2) 在同一產(chǎn)品中,盡可能的減少材料的品種和板材厚度規(guī)格;

3) 在保證零件的功能的前提下,盡量選用廉價(jià)的材料品種,并降低材料的消耗,降低材料成本;

4) 對(duì)于機(jī)柜和一些大的插箱,需要充分考慮降低整機(jī)的重量;

1.1.2 幾種常用的板材介紹

1.1.2.1 鋼板

1)冷軋薄鋼板

冷軋薄鋼板是碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋板的簡稱,它是由碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼帶,經(jīng)過進(jìn)一步冷軋制成厚度小于4mm的鋼板。由于在常溫下軋制,不產(chǎn)生氧化鐵皮,因此,冷板表面質(zhì)量好,尺寸精度高,再加之退火處理,其機(jī)械性能和工藝性能都優(yōu)于熱軋薄鋼板。常用的牌號(hào)為低碳鋼08F和10#鋼,具有良好的落料、折彎性能。

2)連續(xù)電鍍鋅冷軋薄鋼板

連續(xù)電鍍鋅冷軋薄鋼板,即“電解板”,指電鍍鋅作業(yè)線上在電場作用下,鋅從鋅鹽的水溶液中連續(xù)沉積到預(yù)先準(zhǔn)備好的鋼帶表現(xiàn)上得到表面鍍鋅層的過程,因?yàn)楣に囁?鍍層較薄。

3)連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板

連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板簡稱鍍鋅板或白鐵皮,是厚度0.25~2.5mm的冷軋連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板和鋼帶,鋼帶先通過火焰加熱的預(yù)熱爐,燒掉表面殘油,同時(shí)在表面生成氧化鐵膜,再進(jìn)入含有H2、N2混合氣體的還原退火爐加熱到710~920℃,使氧化鐵膜還原成海綿鐵,表面活化和凈化了的帶鋼冷卻到稍高于熔鋅的溫度后,進(jìn)入450~460℃的鋅鍋,利用氣刀控制鋅層表面厚度。

4)覆鋁鋅板

覆鋁鋅板的鋁鋅合金鍍層是由55%鋁、43.4%鋅與1.6%硅在600℃高溫下固化而組成,形成致密的四元結(jié)晶體保護(hù)層,具有優(yōu)良的耐腐蝕性,正常使用壽命可達(dá)25年,比鍍鋅板長3-6倍,與不銹鋼相當(dāng)。覆鋁鋅板的耐腐蝕性來自鋁的障礙層保護(hù)功能,和鋅的犧牲性保護(hù)功能。

上述2) 、3) 、4) 鋼板統(tǒng)稱為涂層鋼板,在國內(nèi)通訊設(shè)備上廣泛采用,涂層鋼板加工后可以不再電鍍、油漆,切口不做特殊處理,便可直接使用,也可以進(jìn)行特殊磷化處理,提高切口耐銹蝕的能力。

5)不銹鋼板

因?yàn)榫哂休^強(qiáng)的耐腐蝕能力、良好的導(dǎo)電性能、強(qiáng)度較高等優(yōu)點(diǎn),使用非常廣泛,但也要充分考慮它的缺點(diǎn):材料價(jià)格很貴,是普通鍍鋅板的4倍;材料強(qiáng)度較高對(duì)數(shù)控沖床的刀具磨損較大一般不合適數(shù)控沖床上加工;不銹鋼板的壓鉚螺母要采用高強(qiáng)度的特種不銹鋼材料的壓鉚螺母,價(jià)格很貴;壓鉚螺母鉚接不牢固經(jīng)常需要再點(diǎn)焊;表面噴涂的附著力不高、質(zhì)量不宜控制;

1.1.2.2 鋁和鋁合金板

通常使用的鋁和鋁合金板主要有以下三種材料:防銹鋁3A21、 防銹鋁5A02和 硬鋁2A06。

防銹鋁3A21即為老牌號(hào)LF21,系A(chǔ)L—Mn合金,是應(yīng)用最廣的一種防銹鋁。這種合金的強(qiáng)度不高(僅高于工業(yè)純鋁),不能熱處理強(qiáng)化。故常用冷加工方法來提高它的力學(xué)性能,在退火狀態(tài)下有高的塑性,在半冷作硬化時(shí)塑性尚好。冷作硬化時(shí)塑性低,耐蝕性好,焊接性良好。

防銹鋁5A02即為老牌號(hào)LF2系A(chǔ)L—Mg防銹鋁,與3A21相比,5A02強(qiáng)度較高,特別是具有較高的疲勞強(qiáng)度、塑性與耐蝕性高。熱處理不能強(qiáng)化,用接觸焊和氫原子焊焊接性良好,氬弧焊時(shí)有形成結(jié)晶裂紋的傾向,合金在冷作硬化時(shí)有形成結(jié)晶裂紋的傾向。

硬鋁2A06為老牌號(hào)的LY6,是常用的硬鋁牌號(hào)。硬鋁和超硬鋁比一般的鋁合金具有更高的強(qiáng)度和硬度,可以作為一些面板類的材料,但是塑性較差,不能進(jìn)行折彎,折彎會(huì)造成外圓角部位有裂縫或者開裂。

1.1.2.3 銅和銅合金板

常用的銅和銅合金板材主要有兩種,紫銅T2和黃銅H62,

紫銅T2是最常用的純銅,外觀呈紫色,又稱紫銅,具有高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、良好的耐蝕性和成形性,但強(qiáng)度和硬度比黃銅低得多,價(jià)格也是非常昂貴,主要用作導(dǎo)電、導(dǎo)熱和耐用消費(fèi)品腐蝕元件,一般用于電源上需要承載大電流的零件。

黃銅H62,屬高鋅黃銅,具有較高的強(qiáng)度和優(yōu)良的冷、熱加工性,易用于進(jìn)行各種形式的壓力加工和切削加工。主要用于各種深拉伸和折彎的受力零件,其導(dǎo)電性不如紫銅,但有較好強(qiáng)度和硬度,價(jià)格也比較適中,在滿足導(dǎo)電要求的情況下,盡可能選用黃銅H62代替紫銅,可以大大降低材料成本,如匯流排,目前絕大部分匯流排的導(dǎo)電片都是采用黃銅H62,事實(shí)證明完全滿足要求。

1.1.3 材料對(duì)鈑金加工工藝的影響

鈑金加工主要有三種:沖裁、彎曲、拉伸,不同的加工工藝對(duì)板材有不同要求,鈑金的選材也應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品的大致形狀和加工工藝考慮板材的選擇。

1.1.3.1 材料對(duì)沖裁加工的影響

沖裁要求板材應(yīng)具有足夠的塑性,以保證沖裁時(shí)板材不開裂。軟材料(如純鋁、防銹鋁、黃銅、紫銅、低碳鋼等)具有良好的沖裁性能,沖裁后可獲得斷面光滑和傾斜度很小的制件; 硬材料(如高碳鋼、不銹鋼、硬鋁、超硬鋁等)沖裁后質(zhì)量不好,斷面不平度大,對(duì)厚板料尤為嚴(yán)重。

1.1.3.2 材料對(duì)彎曲加工的影響

需要彎曲成形的板材,應(yīng)有足夠的塑性、較低的屈服極限。塑性高的板材,彎曲時(shí)不易開裂,較低屈服極限和較低彈性模量的板料,彎曲后回彈變形小,容易得到尺寸準(zhǔn)確的的彎曲形狀。含碳量<0.2%的低碳鋼、黃銅和鋁等塑性好的材料容易彎曲成形;脆性較大的的材料,如磷青銅(QSn6.5～2.5)、彈簧鋼(65Mn)、硬鋁、超硬鋁等,彎曲時(shí)必須具有較大的相對(duì)彎曲半徑(r/t),否則在彎曲過程中易發(fā)生開裂。

1.1.3.3

材料對(duì)拉伸加工的影響

板材的拉伸,特別是深拉伸,是鈑金加工工藝中較難的一種,不僅要求拉伸的深度盡量小,形狀盡可能簡單、圓滑過渡,還要求材料有較好的塑性,否則,非常容易引起零件整體扭曲變形、局部打皺、甚至拉伸部位拉裂。屈服極限低和板厚方向性系數(shù)大,板料的屈強(qiáng)比σs/σb越小,沖壓性能就越好,一次變形的極限程度越大。板厚方向性系數(shù)>1時(shí),寬度方向上的變形比厚度方向上的變形容易。拉伸圓角R值越大,在拉伸過程中越不容易產(chǎn)生變薄和發(fā)生斷裂,拉伸性能就越好。

1.1.3.4 材料對(duì)剛度的影響

在鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,經(jīng)常遇到鈑金結(jié)構(gòu)件的剛度不能滿足要求,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師往往會(huì)用高碳鋼或不銹鋼代替低碳鋼,或者用強(qiáng)度硬度較高的硬鋁合金代替普通鋁合金,期望提高零件的剛度,實(shí)際上沒有明顯的效果。對(duì)于同一種基材的材料,通過熱處理、合金化能大幅提高材料的強(qiáng)度和硬度,但對(duì)剛度的改變很小,提高零件的剛度,只有通過變換材料、改變零件的形狀。

1.1.3.5 常用板材的性能比較

幾種常用板材的性能比較

1.2 沖孔和落料:

1.2.1 沖孔和落料的常用方式

1.2.1.1 數(shù)控沖沖孔和落料:

數(shù)控沖沖孔和落料,就是利用在數(shù)控沖床上的單片機(jī)預(yù)先輸入對(duì)鈑金零件的加工程序(尺寸,加工路徑,加工工具等等信息),使數(shù)控沖床采用各種刀具,通過豐富的NC指令可以實(shí)現(xiàn)各種各樣的沖孔、切邊、成形等形式的加工。數(shù)控沖一般不能實(shí)現(xiàn)形狀太復(fù)雜的沖孔和落料。特點(diǎn):速度快,省模具。加工靈活,方便?；旧夏軌驖M足樣品下料生產(chǎn)中的需要。

數(shù)控沖一般適合沖裁T=3.5～4mm以下的低碳鋼、電解板、覆鋁鋅板、鋁板、銅板、T=3mm以下的不銹鋼板,推薦的數(shù)控沖床加工的板料厚度為:鋁合金板和銅板為0.8～4.0,低碳鋼板為0.8～3.5mm,不銹鋼板0.8～2.5mm。對(duì)銅板加工變形較大,數(shù)控沖加工PC和PVC板,加工邊毛刺大,精度低。

不銹鋼材料一般不用NCT加工。(當(dāng)然,0.6~1.5mm的材料可以用NCT加工,但對(duì)刀具磨損大,現(xiàn)場加工出現(xiàn)的廢品率的幾率比其它GI等材料要高的多。)

其它形狀的沖孔落料希望盡可能簡單、統(tǒng)一。

數(shù)控沖的尺寸要規(guī)格化,如圓孔,六邊形孔、工藝槽最小寬度為1.2mm。具體參考《鈑金模具手冊》。

1.2.1.2 冷沖模沖孔和落料:

對(duì)產(chǎn)量較大,尺寸不太大的零件進(jìn)行沖孔落料,為提高生產(chǎn)效率,而專門開的鈑金沖壓模具。一般由凸模和凹模組成。凹模一般有:壓入式,鑲拼式等。凸模一般有:圓形,可更換;組合式;快裝卸型等。最常見的沖模有:沖裁模(主要有:開式落料模,閉式落料模,沖孔落料復(fù)合模,開式?jīng)_孔落料連續(xù)模,閉式?jīng)_孔落料連續(xù)模),彎曲模,壓延模。

特點(diǎn):因?yàn)橛美錄_模沖孔及落料基本可一次沖壓完成,效率高,一致性好,成本低。所以對(duì)于年加工量在5000件以上,零件尺寸不是太大的結(jié)構(gòu)件,加工廠一般開冷沖模加工,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮按開冷沖模加工的工藝特點(diǎn)設(shè)計(jì)。比如零件不應(yīng)出現(xiàn)尖角(除使用上必須外),需設(shè)計(jì)成圓角,可改善模具的質(zhì)量和壽命,也使工件美觀,安全,耐用;

1.2.1.3 密孔沖沖孔:

密孔沖可以視為數(shù)控沖的一種,對(duì)于有大量密孔的零件,為提高沖孔效率,精度等,專門開可一次沖大量密孔的沖孔模對(duì)工件進(jìn)行加工。如:通風(fēng)網(wǎng)板,進(jìn)出風(fēng)擋板等。圖中陰影部分為密孔模,零件的密孔靠密孔?？煽焖?zèng)_出。比一個(gè)一個(gè)的沖孔,大大的提高效率。

密孔設(shè)計(jì)注意的問題及要求:

產(chǎn)品上密孔的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮密孔沖模具的加工特點(diǎn)是重復(fù)多次沖裁,這樣在設(shè)計(jì)密孔的排布的時(shí)候應(yīng)采用這樣的原則:

1)設(shè)計(jì)密孔排布時(shí)首先考慮借用《鈑金模具手冊》上規(guī)劃的密孔模,以減少模具成本;

2)同一類型的密孔排布時(shí)應(yīng)統(tǒng)一,行間距規(guī)定一個(gè)不變的數(shù)值,列間距也規(guī)定一個(gè)不變的數(shù)值,這樣同一類型的密孔模具可以通用,減少開模數(shù)量,降低了模具的成本;

3)同一類型的孔的尺寸應(yīng)一致,如六方孔可以統(tǒng)一為內(nèi)切圓Φ5的六方孔,此六方孔為公司六方孔的常用尺寸,占六方密孔的90%以上。

4)采用錯(cuò)位排布兩行孔數(shù)不等時(shí),必須滿足兩個(gè)要求,

1,孔距較大,兩孔的邊緣距離大于2t(t為材料厚度);

5)如果密孔的孔距很小,每排孔的數(shù)量必須為為偶數(shù)。如圖 1-3所示,兩個(gè)密孔之間的距離D小于2t時(shí)(t為材料厚度),因?yàn)槟＞叩膹?qiáng)度問題,則密孔模要間隔設(shè)置,圖中陰影部分為密孔模?？梢钥闯?每排孔的數(shù)量必須為為偶數(shù)。如果圖1-2中的孔距也是這樣很小時(shí),因?yàn)槊颗诺目讛?shù)不等(7空、8孔兩種),則無法用密孔模一次性沖出。

設(shè)計(jì)密孔的排布時(shí)盡量按照上述要求設(shè)計(jì),并且連續(xù)和有一定的規(guī)律性,便于開密孔模具,降低沖壓成本,否則只能采用數(shù)沖或開很多套模具來完成加工。如圖1-6所示,圖a,交錯(cuò)孔,行數(shù)不是偶數(shù);圖b,中間缺孔;圖c,密孔距離太近,每行孔數(shù)和每列孔數(shù)都是奇數(shù);圖d、e,密孔距離太近,密孔的每行孔數(shù)不相等,這些不能僅靠密孔模沖孔一次完成加工,還須用其它補(bǔ)加工方法才能完成。

1.2.1.4 激光切割:

激光切割是由電子放電作為供給能源,利用反射鏡組聚焦產(chǎn)生激光光束作熱源的一種無接觸切割技術(shù),利用這種高密度光能來實(shí)現(xiàn)對(duì)鈑金件的打孔及落料。

特點(diǎn):切割形狀多樣化,切割速度比線切割快,熱影響區(qū)小,材料不會(huì)變形,切口細(xì),精度及質(zhì)量高,噪聲小,無刀具磨損,無需考慮切割材料的硬度,可加工大型,形狀復(fù)雜及其它方法難以加工的零件。但其成本較高,同時(shí)會(huì)損壞工件的支撐臺(tái),而且切割面易沉積氧化膜,難處理。一般只適合單件和小批量加工。

注意的問題及要求:一般只用于鋼板。鋁板及銅板一般不能用,因?yàn)椴牧蟼鳠崽?造成切口周圍融化,不能保證加工精度及質(zhì)量。激光切割端面有一層氧化皮,酸洗不掉,有特殊要求的切割端面要打磨;

1.2.1.5 線切割:

線切割是把工件和電極絲(鉬絲,銅絲)各作為一極,并保持一定距離,在有足夠高的電壓時(shí)形成火花隙,對(duì)工件進(jìn)行電蝕切割的加工方法,切除的材料由工作液帶走。

特點(diǎn):加工精度高,但加工速度較低,成本較高,且會(huì)改變材料表面性質(zhì)。一般用于模具加工,不用作加工生產(chǎn)用零件。有些單板型材面板的方孔沒有圓角,無法銑削,又因?yàn)殇X合金不能用激光切割,如果沒有沖壓空間不能沖壓,只能采取線切割加工,速度很慢,效率非常低,無法適應(yīng)批量生產(chǎn),設(shè)計(jì)應(yīng)該避免這種情況。

1.2.1.6 常用的三種落料和沖孔方法的特點(diǎn)對(duì)比

1.2.2 沖孔落料的工藝性設(shè)計(jì)

1.2.2.1 排布的工藝性設(shè)計(jì)

大批量及中批量生產(chǎn),零件的材料費(fèi)用占較大的比重,對(duì)材料的充分和有效利用,是鈑金生產(chǎn)的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。所以在不影響使用要求的條件下,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)時(shí),爭取采用無廢料或少廢料的排布方法,如圖1-7所示為無廢料排布。

1.2.2.2 沖裁件的工藝性

對(duì)于數(shù)控沖床加工外圓角,需要專用的外圓刀具,為了減少外圓刀具,如圖1-9所示本手冊規(guī)范外圓角為:

1) 90度直角外圓角系列半徑為r2.0,r3.0、r5.0,r10, 2) 135度的斜角的外圓角半徑統(tǒng)一為R5.0,:

沖孔優(yōu)先選用圓形孔,圓孔應(yīng)按照《鈑金模具手冊》中規(guī)定的系列圓孔選取,這樣可以減少圓孔刀具的數(shù)量,減少數(shù)控沖床換刀時(shí)間。

考慮到模具的沖壓加工中,采用復(fù)合模加工的孔與外形、孔與孔之間的精度較易保證,加工效率較高,而且模具的的維修成本,維修方便,考慮到以上原因,孔與孔之間,孔與外形之間的距離如果能滿足復(fù)合模的最小壁厚要求,工藝性更好,如圖1-11所示:

在拉深零件上沖孔時(shí),見圖1-13,為了保證孔的形狀及位置精度以及模具的強(qiáng)度,其孔壁與零件直壁之間應(yīng)保持一定距離,即其距離a1及a2應(yīng)滿足下列要求:    a1 ≥R1+0.5t,    a2≥R2+0.5t.  式中R1,R2-圓角半徑;  t-板料厚度。

1.2.2.3 沖裁件的加工精度

沖壓件設(shè)計(jì)尺寸基準(zhǔn)的選擇原則

1) 沖壓件的設(shè)計(jì)尺寸基準(zhǔn)盡可能與制造的定位基準(zhǔn)相重合,這樣可以避免尺寸的制造誤差。

2)沖壓件的孔位尺寸基準(zhǔn),應(yīng)盡可能選擇在沖壓過程中自始至終不參加變形的面或線上,且不要與參加變形的部位聯(lián)系起來。

1.2.2.4 二次切割

二次切割也叫二次下料,或者補(bǔ)割(工藝性極差,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免)。二次切割就是拉伸特征對(duì)材料有擠料變形現(xiàn)象、折彎變形較大時(shí),加大落料,先成型,再補(bǔ)割孔或外形輪廓,以達(dá)到去除預(yù)留材料,獲得完整正確結(jié)構(gòu)尺寸。

應(yīng)用:拉伸凸臺(tái)離邊緣較近等,都必須補(bǔ)割。 以沉孔為例說明,如圖1-16所示。

1.3 鈑金件的折彎

鈑金的折彎,是指改變板材或板件角度的加工。如將板材彎成V形,U形等。一般情況下,鈑金折彎有兩種方法:一種方法是模具折彎,用于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,體積較小、大批量加工的鈑金結(jié)構(gòu);另一種是折彎機(jī)折彎,用于加工結(jié)構(gòu)尺寸比較大的或產(chǎn)量不是太大的鈑金結(jié)構(gòu)。目前公司產(chǎn)品的折彎主要采用折彎機(jī)加工。

這兩種折彎方式有各自的原理,特點(diǎn)以及適用性。

1.3.1 模具折彎:

對(duì)于年加工量在5000件以上,零件尺寸不是太大的結(jié)構(gòu)件(一般情況為300X300),加工廠家一般考慮開沖壓模具加工。

1.3.1.1 常用折彎模具

常用折彎模具,為了延長模具的壽命,零件設(shè)計(jì)時(shí),盡可能采用圓角。

過小的彎邊高度,即使用折彎模具也不利于成形,一般彎邊高度L≥3t(包括壁厚)

1.3.1.2 臺(tái)階的加工處理辦法

一些高度較低的鈑金Z形臺(tái)階折彎,加工廠家往往采用簡易模具在沖床或者油壓機(jī)上加工,批量不大也可在折彎機(jī)上用段差模加工,如圖1-18所示。但是,其高度H不能太高,一般應(yīng)該在(0～1.0)t  ,如果高度為(1.0～4.0)t,要根據(jù)實(shí)際情況考慮使用加卸料結(jié)構(gòu)的模具形式。這種模具臺(tái)階高度可以通過加墊片進(jìn)行調(diào)整,所以,高度H是任意調(diào)節(jié)的,但是,也有一個(gè)缺點(diǎn),就是長度L尺寸不易保證,豎邊的垂直度不易保證。

1.3.2 折彎機(jī)折彎

折彎機(jī)分普通折彎機(jī)和數(shù)控折彎機(jī)兩種。由于精度要求較高,折彎形狀不規(guī)則,通信設(shè)備的鈑金折彎一般用數(shù)控折彎機(jī)折彎,其基本原理就是利用折彎機(jī)的折彎刀(上模)、V形槽(下模),對(duì)鈑金件進(jìn)行折彎和成形。 優(yōu)點(diǎn):裝夾方便,定位準(zhǔn)確,加工速度快; 缺點(diǎn):壓力小,只能加工簡單的成形,效率較低。 1.3.2.1 成形基本原理

1) 折彎刀(上模)

加工時(shí)主要是根據(jù)工件的形狀需要選用,一般加工廠家的折彎刀形狀較多,特別是專業(yè)化程度很高的廠家,為了加工各種復(fù)雜的折彎,定做很多形狀、規(guī)格的折彎刀。 2) 下模一般用V=6t(t為料厚)模。

影響折彎加工的因素有許多,主要有上模圓弧半徑、材質(zhì)、料厚、下模強(qiáng)度、下模的?？诔叽绲纫蛩?。為滿足產(chǎn)品的需求,在保證折彎機(jī)使用安全的情況下,廠家已經(jīng)把折彎刀模系列化了,我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需對(duì)現(xiàn)有折彎刀模有個(gè)大致的了解。

折彎加工順序的基本原則:

1) 由內(nèi)到外進(jìn)行折彎;

2) 由小到大進(jìn)行折彎;

3) 先折彎特殊形狀,再折彎一般形狀;

1.3.2.2 折彎半徑

鈑金折彎時(shí),在折彎處需有折彎半徑,折彎半徑不宜過大或過小,應(yīng)適當(dāng)選擇。折彎半徑太小容易造成折彎處開裂,折彎半徑太大又使折彎易反彈。 各種材料不同厚度的優(yōu)選折彎半徑(折彎內(nèi)半徑)見下表1-9

上表中的數(shù)據(jù)為優(yōu)選的數(shù)據(jù),僅供參考之用。實(shí)際上,廠家的折彎刀的圓角通常都是0.3,少量的折彎刀的圓角為0.5,所以,我們的鈑金件的折彎內(nèi)圓角基本上都是0.2。

1.3.2.3 折彎回彈

3)影響回彈的因素和減少回彈的措施。

1, 材料的力學(xué)性能 回彈角的大小與材料的的屈服點(diǎn)成正比,與彈性模量E成反比。

對(duì)于精度要求較高的鈑金件,為了減少回彈,材料應(yīng)該盡可能選擇低碳鋼,不選擇高碳鋼和不銹鋼等。

2, 相對(duì)彎曲半徑r/t 越大,則表示變形程度越小,回彈角Δα就越大。這是一個(gè)比較重要的概念,鈑金折彎的圓角,在材料性能允許的情況下,應(yīng)該盡可能選擇小的彎曲半徑,有利于提高精度。

1.3.2.4 一次折彎的最小折彎邊的計(jì)算

L形折彎的折彎時(shí)的起始狀態(tài)

這里很重要的一個(gè)參數(shù)是下?？诘膶挾菳。由于考慮到折彎效果和模具強(qiáng)度, 不同厚度的材料所需要的?？趯挾却嬖谝粋€(gè)最小值。小于該數(shù)值時(shí), 會(huì)出現(xiàn)折彎不到位或損壞模具的問題.經(jīng)過實(shí)踐證明, 最小模口寬度和材料厚度的關(guān)系為.

注:1、最小折彎高度包含一個(gè)料厚。

2、當(dāng)V形折彎是折彎銳角時(shí),最短折彎邊需加大0.5。

3、當(dāng)零件材料為鋁板和不銹鋼板時(shí),最小折彎高度會(huì)有較小的變化,鋁板會(huì)變小一點(diǎn),不銹鋼會(huì)大一點(diǎn),參考上表即可。

1.3.2.5 Z形折彎的最小折彎高度

Z形折彎和L形折彎的工藝非常相似,也存在著最小折彎邊問題,由于受下模的結(jié)構(gòu)限制,Z形折彎的最短邊比L形折彎時(shí)還要大,Z形折彎最小邊的計(jì)算公式為:

1.3.2.6 折彎時(shí)的干涉現(xiàn)象

對(duì)于二次或二次以上的折彎,經(jīng)常出現(xiàn)折彎工件與刀具相碰出現(xiàn)干涉,如圖1-27所示,黑色部分為干涉部分,這樣就無法完成折彎,或者或者因?yàn)檎蹚澑缮鎸?dǎo)致折彎變形。

對(duì)于翻孔攻絲來說,所示的D值不能設(shè)計(jì)得太小,最小D值可以根據(jù)材料厚度、翻孔外徑、翻孔高度、所選折彎刀具等參數(shù)計(jì)算或作圖得到。以1.5mm厚的折彎鋼板上翻M4的翻孔攻絲為例, D值應(yīng)該大于8mm,否則,折彎刀會(huì)碰傷翻邊。

1.3.2.7 孔、長圓孔離折彎邊最小距離

如圖1-30所示折彎處孔邊離折線太近,折彎時(shí)料無法帶起,產(chǎn)生孔形狀變形;因此,孔邊與折彎線要求大于最小孔邊距X≥t+R。

如圖1-31所示長圓孔離折線太近,折彎時(shí)料無法帶起,產(chǎn)生孔形狀變形;因此,孔邊與折彎線要求大于最小孔邊距按表1-14,折彎半徑參考表折彎半徑。

對(duì)不重要孔, 可將孔擴(kuò)大至折彎線,缺點(diǎn):影響外觀效果。

1.3.2.8 孔靠近折彎時(shí)的特殊加工處理

當(dāng)靠近折彎線的孔距折彎線小于上述的最小距離時(shí),折彎后會(huì)產(chǎn)生變形, 此時(shí)可根據(jù)產(chǎn)品不同的要求, 作如下表1-15方式來處理。但是,可以看到這些辦法的工藝性較差,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量避免。

1.3.2.9 彎曲件的工藝孔、工藝槽和工藝缺口

在設(shè)計(jì)彎曲件時(shí),如果彎曲件須將彎邊彎曲到毛坯內(nèi)邊時(shí),一般應(yīng)事先在落料后加沖工藝孔、工藝槽或工藝缺口如圖1-33所示。

d-工藝孔的直徑,d≥t; K-工藝缺口的寬度,K≥t。

止裂槽或切口:一般情況下,對(duì)于一條邊的一部分折彎,為了避免撕裂和畸變,應(yīng)開止裂槽或切口。特別是對(duì)于內(nèi)彎角小于60度的彎曲,更需要開止裂槽或切口。

工藝槽、工藝孔要正確處理,面板及外觀能看得到的工件可不加折彎拼角工藝孔(如面板在加工過程中,為保持統(tǒng)一風(fēng)格,均不設(shè)工藝缺口),其它應(yīng)加折彎拼角工藝孔。如圖1-35所示。

1.3.2.10 90度方向的折彎搭碰的間隙規(guī)定:

圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí),對(duì)于沒有特殊要求,不要標(biāo)注90度方向的折彎搭碰之間的間隙,一些不合理的間隙標(biāo)注,反而影響加工廠家的工藝設(shè)計(jì)。加工廠家一般按照0.2～0.3的間隙進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。

1.3.2.11 突變位置的折彎

折彎件的折彎區(qū)應(yīng)避開零件突變的位置,折彎線離變形區(qū)的距離L應(yīng)大于彎曲半徑r,即L≥r,如圖1-37。

1.3.2.12 一次壓死邊

一次壓死邊的方法:先用30度折彎刀將板材折成30度,再將折彎邊壓平。

圖中的最小折彎邊尺寸L按照1.3.2.2中描述的一次折彎邊的最小折彎邊尺寸加0.5t(t為材料厚度)。壓死邊一般適用于板材為不銹鋼、鍍鋅板、覆鋁鋅板等。

1.3.2.13 180度折彎:

180度折彎的方法:如圖1-39所示,先用30度折彎刀將板才折成30度,再將折

彎邊壓平,壓平后抽出墊板。

圖中的最小折彎邊尺寸L按照1.3.2.2中描述的一次折彎邊的最小折彎邊尺寸加t(t為材料厚度),高度H應(yīng)該選擇常用的板材,0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0,一般這個(gè)高度不宜選擇更高的尺寸。

1.3.2.14 三重折疊壓死邊:

1.4 鈑金件上的螺母、螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式

1.4.1 鉚接螺母

鉚接螺母常見的形式有壓鉚螺母柱、壓鉚螺母、漲鉚螺母、拉鉚螺母、浮動(dòng)壓鉚螺母

1.4.1.1 壓鉚螺母柱

壓鉚就是指在鉚接過程中,在外界壓力下,壓鉚件使基體材料發(fā)生塑性變形,而擠入鉚裝螺釘、螺母結(jié)構(gòu)中特設(shè)的預(yù)制槽內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)零件的可靠連接的方式,壓鉚的非標(biāo)螺母有兩種,一種是壓鉚螺母柱,一種是壓鉚螺母。采用此種鉚接形式實(shí)現(xiàn)與基材的連接的,此種鉚接形式通常要求鉚接零件的硬度要大于基材的硬度。普通低碳鋼、鋁合金板、銅板板材適合于壓接壓鉚螺母柱,對(duì)于不銹鋼和高碳鋼板材因?yàn)椴馁|(zhì)較硬,需要特制的高強(qiáng)度的壓鉚螺母柱,不僅價(jià)格很高,而且壓接困難,壓接不牢靠,壓接后容易脫落,廠家為了保證可靠性,常常需要在螺母柱的側(cè)面加焊一下,工藝性不好,因此,有壓鉚螺母柱和壓鉚螺母的鈑金零件盡可能不采用不銹鋼。

壓鉚螺母柱的壓接過程

1.4.1.2 壓鉚螺母

壓鉚螺母的壓接過程

1.4.1.3 漲鉚螺母

漲鉚就是指在鉚接過程中,鉚裝螺釘或螺母的部分材料在外力作用下發(fā)生塑性變形,與基體材料形成緊配合,從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)零件的可靠連接的方式。常用的ZRS等等就是采用此種鉚接型式實(shí)現(xiàn)與基材的連接的。漲鉚工藝比較簡單,連接強(qiáng)度較低,通常用在對(duì)緊固件高度有限制,且承受扭距不大的情況。

1.4.1.4 拉鉚螺母

1)拉鉚是指在鉚接過程中,鉚接件在外界拉力的作用下,發(fā)生塑性變形,其變形的位置通常在專門設(shè)計(jì)的部位,靠變形部位夾緊基材來實(shí)現(xiàn)可靠的連接。常用的拉鉚螺母就是采用此種鉚接型式實(shí)現(xiàn)與基材的連接的。拉鉚使用專用的鉚槍進(jìn)行鉚接,多用在安裝空間較小,無法使用通用鉚接工裝的情況,例如封閉的管材。

1.4.1.5 浮動(dòng)壓鉚螺母

有些鈑金結(jié)構(gòu)上的鉚裝螺母,因?yàn)檎w機(jī)箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜,結(jié)構(gòu)的積累誤差太大,以致這些鉚裝螺母的相對(duì)位置誤差很大,造成其它零件裝配困難,在相應(yīng)的壓鉚螺母位置上采用壓鉚式浮動(dòng)螺母后,很好的改善了這一情況。(注意事項(xiàng):壓鉚位置一定要有足夠空間)

1.4.1.6 漲鉚螺母或壓鉚螺母到邊距離

漲鉚螺母或壓鉚螺母都是通過對(duì)板料的擠壓使之與板料鉚合在一起,漲鉚或壓鉚時(shí)如到邊的距離太近,則容易使此部分變形,無特殊要求時(shí),鉚裝緊固件中心線與板邊緣最小距離應(yīng)該大于L,否則必須使用專用夾具防止板的邊緣受力變形。

1.4.1.7 影響鉚接質(zhì)量的因素

影響鉚接質(zhì)量的因素很多,總結(jié)下來,主要有以下幾個(gè):基材性能,底孔尺寸,鉚接方式。

1)基材性能?；挠捕冗m當(dāng)時(shí),鉚接質(zhì)量較好,鉚接件的受力較好。

2)底孔尺寸。底孔尺寸的大小直接影響鉚接的質(zhì)量,開大了,基材和鉚接件的間隙大,對(duì)于壓鉚來講,不能有足夠的變形來填滿鉚接件上的溝槽,使剪切受力不足,直接影響壓鉚螺母(釘)的抗推力。對(duì)于漲鉚螺釘來講,底孔太大,鉚接過程中由塑性變形而產(chǎn)生的擠壓力變小,直接影響漲鉚螺釘(母)的抗推力和抗扭力。對(duì)拉鉚相同,底孔太大,使塑性變形后兩件之間的有效摩擦力減小,影響鉚接的質(zhì)量。

3)鉚接方式。在上一節(jié)中已經(jīng)有所介紹。

鉚裝螺釘、螺母在使用的過程中要非常注意其所在的場合,不同的場合,不同的受力要求,就要采用不同的型式。如果采用的不合適,就會(huì)降低鉚裝螺釘、螺母的受力范圍,造成連接的失效。下面舉幾個(gè)例子來說明正常情況下的正確使用方法。

1) 不要在鋁板陽極氧化或表面處理之前安裝鋼或不銹鋼鉚裝緊固件。 2)同一直線上壓鉚過多,被擠壓的材料沒有地方可流動(dòng),會(huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)力,使工件彎曲成弧形

3)盡量保證在板的表面鍍覆處理后再安裝鉚裝緊固件。

4)M5、M6、M8、M10的螺母一般要點(diǎn)焊,太大的螺母一般要求強(qiáng)度較大,可采用弧焊,M4(含M4)以下盡量選用漲鉚螺母,如是電鍍件,可選用未電鍍的漲鉚螺母。

5)當(dāng)在折彎邊上鉚壓螺母時(shí),為保證鉚壓螺母的鉚接質(zhì)量,需注意1、鉚孔邊到折彎邊的距離必須大于折彎的變形區(qū)。2、鉚裝螺母中心到折彎邊內(nèi)側(cè)的距離L應(yīng)大于鉚裝螺母外圓柱半徑與折彎內(nèi)半徑之和。即L>D/2+r。

1.4.2 凸焊螺母

凸焊螺母(點(diǎn)焊螺母)在鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣泛,在公司的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,也經(jīng)常用到,但是,很多設(shè)計(jì)中,預(yù)孔的大小沒有按照標(biāo)準(zhǔn),是無法準(zhǔn)確定位的。國家標(biāo)準(zhǔn)的凸焊螺母有兩種,一種是焊接六角螺母GB13680-92,定位比較粗糙,定位尺寸不準(zhǔn)確,焊接后經(jīng)常需要對(duì)螺紋回絲;另外一種是焊接六角螺母GB13681-92,焊接時(shí)有自定位結(jié)構(gòu),推薦采用這種結(jié)構(gòu)。

1.4.3 翻孔攻絲

翻孔攻絲的預(yù)孔、外經(jīng)、高度等列表:

1.4.3.1 常用粗牙螺紋翻孔尺寸

1.4.3.2 翻孔攻絲到折彎邊的最小距離

1-19  翻孔攻絲中心到折彎邊距離H值對(duì)照表:

1.4.4 漲鉚螺母、壓鉚螺母、拉鉚、翻孔攻絲的比較

1.5 鈑金拉伸

1.5.1 常見拉伸的形式和設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

鈑金件的拉伸注意事項(xiàng):

1、 拉伸件的底與壁之間的最小圓角半徑應(yīng)大于板厚,即r1>t;為了使拉伸進(jìn)行得更順利,一般取r1=(3～5)t,最大圓角半徑應(yīng)小于板厚的8倍,即r1<>

2、 拉伸件凸緣與壁之間的最小圓角半徑應(yīng)大于板厚的2倍,即r2>2t;為了使拉伸進(jìn)行得更順利,一般取r2=5t,最大圓角半徑應(yīng)小于板厚的8倍,即r1<>

3、 圓形拉伸件的內(nèi)腔直徑應(yīng)取D≥d+12t,以便在拉伸時(shí)壓板壓緊不致起皺。

4、 矩形拉伸件相鄰兩壁間的最小圓角半徑應(yīng)取r3≥3t,為了減少拉伸次數(shù),盡可能取r3≥1/5H,以便一次拉伸完成。

5、 拉伸件由于各處所受應(yīng)力不同,使拉伸后,材料厚度發(fā)生變化。一般,底部中央保持原

來厚度,底部圓角處材料變薄,頂部靠近凸緣處材料變厚;矩形拉伸件四周圓角處材料變厚。在設(shè)計(jì)拉伸產(chǎn)品時(shí),在圖紙上明確注明必須保證外部尺寸或內(nèi)外部尺寸,不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)外尺寸。

6、 拉伸件之材料厚度,一般都考慮工藝變形中的上下壁厚不相等的規(guī)律(即上厚下薄)。

1.5.2 打凸的工藝尺寸

1.5.2.1 在鈑金上打凸需參照以下數(shù)據(jù):

1.5.2.2 打凸間距和凸邊距的極限尺寸

1.5.3 局部沉凹與壓線

如1-52所示,在鈑金上沖0.3深的半切壓凹,可作為標(biāo)貼等的粘貼位,可以提高標(biāo)貼的可靠性,《鈑金模具手冊》上規(guī)定了與銘牌對(duì)應(yīng)的系列尺寸,Intralink庫中有相應(yīng)的Form模型,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照手冊規(guī)定的尺寸選用,直接調(diào)用庫里的模具。此種半切壓凹,變形比正常的拉伸要小的的多,但是,對(duì)于四周沒有折彎或者折彎高度較小的大面積蓋板和底板等零件,還是有一定的變形。替代方法:可以在貼標(biāo)貼范圍沖壓兩直角線,可改善變形,但標(biāo)貼粘貼的可靠性降低,此方法還可用于產(chǎn)品編碼、生產(chǎn)日期、版本、甚至圖案等加工。

1.5.4 加強(qiáng)筋

在板狀金屬零件上壓筋,見示意圖1-53,有助于增加結(jié)構(gòu)剛性,加強(qiáng)筋形狀及尺寸應(yīng)按照《鈑金模具手冊》上規(guī)定的五種規(guī)格選用。

1.5.5 標(biāo)注彎曲件相關(guān)尺寸時(shí),要考慮工藝性

a)先沖孔后折彎,L尺寸精度容易保證,加工方便。b)和c)如果尺寸L精度要求高,則需要先折彎后加工孔,加工非常麻煩,最好不采用。 1.6 其它工藝

1.6.1 抽孔鉚接

抽孔鉚接是鈑金之間的鉚接鉚接方式,主要用于涂層鋼板或者不銹鋼板的連接,采用其中一個(gè)零件沖孔,另一個(gè)零件沖孔翻邊,通過鉚接使之成為不可拆卸的連接體。優(yōu)點(diǎn):翻邊與直孔相配合,本身具有定位功能,鉚接強(qiáng)度高,通過模具鉚接效率也比較高,

1.6.2 托克斯鉚接

在鈑金鉚接方式中,還有一種鉚接方式就是托克斯鉚接,其原理就是兩個(gè)板疊放在一起,如圖1-56所示,利用模具進(jìn)行沖壓拉伸,主要用于涂層鋼板或者不銹鋼板的連接,它具有節(jié)省能源、環(huán)保、效率高等優(yōu)點(diǎn),以前通訊行業(yè)的機(jī)箱中采用這種鉚接較多,但批量生產(chǎn)的質(zhì)量控制較為困難,現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用較少,不推薦采用。

1.7 沉頭的尺寸統(tǒng)一

1.7.1 螺釘沉頭孔的尺寸

螺釘沉頭孔的結(jié)構(gòu)尺寸按下表選取。對(duì)于沉頭螺釘?shù)某令^座,如果板材薄,難以同時(shí)保證過孔d2和沉孔D,應(yīng)優(yōu)先保證過孔d2。 用于沉頭螺釘之沉頭座及過孔:(選擇的板材厚度t最好大于h)

1.7.3 沉頭螺釘連接的薄板的特別處理

采用M3沉頭螺釘完成鈑金與鈑金的連接,如果開沉孔的板厚的厚度尺寸為1mm,按照常規(guī)的辦法,是有問題的,但在實(shí)際設(shè)計(jì)中,大量遇到此類問題,下面采用漲鉚螺母,沉孔的直徑為6mm,可以有效完成連接,這種尺寸在盒體插箱中大量采用。