在进行产品结构设计时,经常用到五金类零件,常用的金属材料有不锈钢、铜、铝、锌合金、镁合金、钢、铁等。
五金制品根据加工方式不同分为冷加工及热加工类,不同种类的五金成型方法也不一样,冷加工类如钣金类材料,主要通过模冷冲压、折弯、拉伸等工艺成型。热加工类铸造类零件,主要通过将五金原材料融化成液态用模铸造而成。
一般认为,凡是厚度均匀的片材类金属材料统称钣金。常用的钣金材料有不锈钢、镀锌板钢板、马口铁、铜、铝、铁等。
钣金类产品加工方式常有冲裁、折弯、拉伸、成型等,钣金类产品结构设计的基本原则如下:
钣金就是厚度均匀的材料,在结构设计时应该要注意,尤其是在折弯比较多的地方,很容易造成厚度不均匀。很多三维软件中有钣金设计模块,采用这些模块进行性设计就不会出现设计的产品厚度不均匀的情况。
钣金件产品是由片材加工而成的,在没有加工之前,原材料是平整的,所以,在设计钣金件时,所有折弯及斜面都要能展开在同一平面上,相互之间不能有干涉。
钣金件厚度从0.03~4mm各种规格都有,但厚度越大越难加工,就需要更大的加工设备,不良率也随之增加。
厚度应根据产品实际的功能来选择,在满足强度及功能的前提下,越薄越好,对于大部分产品,钣金件厚度应控制在1mm以下。
钣金件产品要符合加工工艺,要易于制造,不符合加工工艺的产品是制造不出来的,就是不合格的设计。
钣金件产品的工艺性就是产品在各种加工过程中如冲裁、折弯等的难易程度,其工艺要求就是设计钣金类产品是应符合这些工艺性。
冲裁分为普通冲裁和精密冲裁,由于加工方法的不同,冲裁件的加工工艺性也有所不同,精密冲裁需要精密的冲裁模及高精度的冲裁设备,成本要高于普通冲裁,一般应用于比较精密的产品。目前,应用多的就是普通冲裁
冲裁件的凸出或凹入部分的深度和宽度,一般情况下,应不小于1.5t(t为料厚),同事应该避免窄长的切口和过窄的切槽,以便增大模相应部分的刃口强度
镀锌板、冷轧板、不锈钢:圆孔直径1.3t 方孔短边1.2t
冲孔较小尺寸设计时一般不小于0.4mm,小于0.4mm的孔一般采用其他方式加工,如腐蚀、激光打孔等
在拉深产品上冲孔时,为保证孔的形状及位置精度,也为了保证模的强度,其孔壁与直壁之间应保持一定的距离
缺口尖角会造成模冲头尖锐,容易损坏冲头,在产品的缺口尖角处也容易产生裂缝(R0.5t且0.8mm)。
钣金件的折弯,是指在钣金件上做直边、斜边、弯曲等形状,折弯加工可采用模折弯及的折弯机折弯,模折弯一般用于外形复杂、尺寸较小、产量多的钣金产品,折弯机折弯一般用于产品外形尺寸较大、小批量生产的钣金产品。
弯曲件的直边高度不能太小,否则很难达到产品的精度要求(hR+2t)
如果弯曲件直边高度因为产品结构需要而小于较小直边高度设计时,可以在弯曲变形区内加工浅槽后再进行折弯(缺点:降低的产品强度,钣金料太薄不适合用)
(4)在靠近折弯圆角边的邻近边折弯时,折弯边应与圆角保持一定的距离(0.5t)
如果一条边只有一部分折弯,为防止裂开及畸形,应设计有工艺切口,工艺切口宽度不小于1.5t,工艺切口深度不小于2.0t+R
折弯件打死边是指折弯的面与地面平行,打死边的前道工序是将折弯边折弯成一定的角度,然后打死贴合(死边较小长度3.5t+R)(R为打死边前道工序的较小内折弯半径)
在设计U形弯曲件时,两弯曲边好一样长,以免弯曲时产品偏移而产生废品,如果因为结构设计不允许两边一样长,为保证产品在模中准确定位,应预先在设计时添加工艺定位孔,特别是多次弯曲成型的零件,设计工艺孔为定位基准,以减少累计误差,保证产品质量。
钣金件的拉伸是指将钣金件拉伸成四周有侧壁的圆形或者方形BET9登录入口、异形等形状的工艺,如铝制的洗脸盆、不锈钢杯等
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