鈑金結構設計的工藝性分析

張冰，張文華

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000）

鈑金結構設計的工藝性分析

張冰，張文華

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000）

目前鈑金結構件在產品生產中被廣泛應用，在對鈑金件進行設計時，要對加工零件選擇合理的加工方法和加工順序，實現對企業(yè)的各種制造資源的合理調度，提高生產效率，實現生產效益的最大化。本文對鈑金結構設計的工藝性進行了分析，并從鈑金設計的幾個方面給出了合理的鈑金結構設計準則。

鈑金結構；設計；工藝性

要設計出良好的鈑金結構件，必須充分掌握板件數控加工制作的工藝方法，同時要考慮到有哪些工序會對其產生影響。因此要求工程技術人員在產品設計前要進行設計分析，同時對鈑金工藝知識要有一定的認知和運用。

1　鈑金結構的工藝性分析

對于鈑金結構來說，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構的設計至關重要，如果過大會引起回彈的現象，過小又極易引起裂紋的產生，因此，在設計時要針對不同材料來確定具體的半徑。鈑金件是機械工業(yè)的主要零件類型之一，隨著現代工業(yè)的迅速發(fā)展，鈑金件也出現了各種各樣的形狀、而且其精度也越來越高，合理的結構設計和準確的毛料尺寸對鈑金件的設計來說至關重要，直接關系到其產品的外觀、強度和精度，并且由于人們對產品的外觀要求越來越高，鈑金件的結構工藝性也在不斷的提升。

2　鈑金結構設計準則及應注意問題

（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，在采購時盡量選用價格低的材料品種，以增加經濟效益。③對于機柜和一些大的插箱，盡可能選擇質量比較輕的材料。④確保沖壓性能滿足工藝要求，以確保做成成品后質量有所保證。

（2）孔缺結構設計準則。對于孔的設計，除滿足產品需求外，應滿足便于加工，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，會導致孔變形，若手工做孔，會增加加工難度。②在對螺孔進行加工時，可以通過在板材上直接攻絲、翻邊攻絲、鉚接螺母、點焊螺母等方式來實現，具體要選擇哪種方式，要根據板料厚度和螺孔大小來確定。

（3）彎曲結構設計準則。①鈑件最小彎曲半徑。在對材料進行彎曲時，在鈑件圓角區(qū)的部位，外圍部位勢必會受到拉伸的作用，而內側部分則會受到擠壓的力。當選擇同樣的材料厚度時，內半徑r越小，材料所受到的拉伸和擠壓的力度就越大；當外圍圓角的拉伸應力大于材料所能承受最大強度時，此圓角極易產生裂縫或被折斷。這種情況下，盡快不要設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行設置時，要對其最小高度進行詳細驗算，不能設置的太小，最低也應該大于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。如果設計需要彎曲件的直邊高度h≤2t，首先要先增加彎邊的高度，然后將其進行彎曲，待這步完成后，再按所需要的長度進行制作，也可以選擇先在彎曲變形區(qū)對淺槽進行加工，然后再進行折彎工序。（如圖2）

彎邊側邊帶有斜角的直邊高度。對此直邊高度進行設置時，側面最小高度為：h=（2～4）t＞3 mm（如圖3）。

圖3　彎邊側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a＜R時，在對其鈑金件進行彎曲后，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，以防彎曲時會向某一邊傾斜，如達不到這一要求，可設一工藝定位孔（圖5）。

圖5　U型彎曲件變形處理

④焊接結構設計準。a.在對焊接結構進行設計時，首先要考慮整體結構的穩(wěn)定性，確保其自身穩(wěn)固，盡可能避免形狀、強度、鋼度等的不連續(xù)性，以免因受到外力作用而變形。b.在對焊接材料進行選擇時，要盡量選擇能用普通又簡便的焊接工藝獲得優(yōu)質接頭的金屬作為原材料，可以考慮使用經過軋制的鋼材，以改變金屬的力學性能。在焊接過程中，要最大限度的減少焊縫的出現。c.在對焊縫進行設計施工時，要嚴格把握“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，盡量采用細長焊縫，過渡盡量平滑，焊縫應遠離應力差的區(qū)域，以免產生裂縫。在飯金結構設計中，焊接的作用是至關重要的，但我們并不宜對其過多使用。比如，在國外就很少使用焊接，特別是在進行大量的設計生產時，通常會利用鉚接等來替代焊接。這是因為一般情況下鈑金件都比較薄，如果直接對其進行焊接，會很容易變 形。另外，在對產品進行焊接時，要注意先后順序，通常情況下，要先考慮鈑金件的整體，然后再考慮單個零件的折彎邊，因為如果先對單個零件進行焊接的話，極易引起變形，影響整體焊接的效果。

⑤表面涂層設計要素。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，并且已經修圓，連同凹槽的內、外部角處也應該用圓角，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、點焊、搭接焊等工藝方法構成的部件進行電鍍或化學處理時，要先對表面進行涂層，然后封膠以后再進行焊接，以免有殘留的鹽酸鹽溶液對其進行腐蝕。一般涂層后零件表面粗糙度值要比鍍覆前大1～2個等級。

3　結語

鈑金結構設計與生產工藝關系密不可分，鈑金加工設備也越來越先進，這就我們懂得和掌握更多的鈑金知識，在滿足產品性能的條件下，降低加工成本，制造出更高質量的產品。

［1］ 楊兵論，陳艷華.電子鈑金結構設計的工藝性［J］.艦船電子工程，2001，04.

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

［3］ 數字化手冊編委會.結構件工藝設計手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2005.

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1671-0711（2016）08（下）-0068-02