家用空調(diào)鈑金件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與ANSYS的應(yīng)用

汪楠

摘 要：鈑金件在人們的生活中隨處可見，已經(jīng)變得毫不陌生。然而鈑金件的設(shè)計(jì)與成型的優(yōu)劣嚴(yán)重的影響到了使用的安全與可靠性。本文從家用空調(diào)鈑金件的分類、設(shè)計(jì)、成型、防腐等方面進(jìn)行討論，并且利用有限元軟件對(duì)其可靠性、強(qiáng)度進(jìn)行理論性分析。

關(guān)鍵詞：鈑金件;設(shè)計(jì);成型;強(qiáng)度;可靠性;有限元分析

1 鈑金件的種類及其特點(diǎn)

鈑金件依據(jù)其成型特點(diǎn)可以分為數(shù)控件與開模件兩大類。數(shù)控件一般是成型簡(jiǎn)單、工序簡(jiǎn)便對(duì)產(chǎn)能以及強(qiáng)度要求不高的零件，此時(shí)才會(huì)選用數(shù)控件開發(fā)。而開模件一般成型復(fù)雜或者對(duì)產(chǎn)能要求很大，對(duì)強(qiáng)度可靠性要求很高的零件多用開模件開發(fā)。數(shù)控件具有開制周期短，成本低，成型方便的特點(diǎn)，因此目前應(yīng)用很廣泛。模具件需要開制模具，雖然成本較數(shù)控件高，但是開制后生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)穩(wěn)定，可靠性高。因此兩種鈑金件在生活中的用處都是非常的廣泛，只能依據(jù)其零件的功能、特點(diǎn)選擇合適的開制方式，并無優(yōu)劣之分。

2 鈑金件的制作流程與選材簡(jiǎn)介

一個(gè)成品鈑金件可能由多個(gè)簡(jiǎn)單的鈑金件組合而成，而單一的鈑金件主要通過下料、剪裁、折彎、疊邊、翻邊、拉伸等幾道工序。而復(fù)雜的成品鈑金件會(huì)采用點(diǎn)焊、點(diǎn)焊、鉚接等連接方式進(jìn)行組裝。目前常用的材料主要有熱鍍鋅板、冷軋板、不銹鋼板等等。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和受力情況選取材料的厚度，零件的受力大小決定零件材料的厚度。根據(jù)零件的使用環(huán)境選擇是否具備防腐性能，對(duì)于容易生銹的環(huán)境必須采取防腐工藝。

3 鈑金件的設(shè)計(jì)原則

3.1 零件特征簡(jiǎn)單形狀原則（適用數(shù)控零件）

切割幾何特征越簡(jiǎn)單，切割下料就越方便，切割路徑就越短，切割量就越小;如直線比曲線容易下料，規(guī)則圖形比不規(guī)則圖形易下料。

3.2 零件特征節(jié)省原料原則

節(jié)省原材料意味降低制造成本，零碎的下腳料常作廢料處理，因此在鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要盡量減少下腳料，特別是在大批量生產(chǎn)時(shí)，會(huì)有比較明顯的效果，不過在日常工作中，我們對(duì)此方面考慮的也比較少，減少下腳料的方法如下： 合理設(shè)計(jì)計(jì)算零件結(jié)構(gòu)，減少零件排布時(shí)，兩個(gè)零件之間的距離;

3.3 零件特征足夠強(qiáng)度原則

由于薄板的料厚很小，所以剛度很低（剛度的具體解釋見附件）;尖角的剛度不足，應(yīng)以鈍角取代，并且尖角的應(yīng)力集中，零件容易疲勞斷裂，且生產(chǎn)過程中也存在安全隱患;

3.4 零件孔邊與折彎邊不靠近原則

彎曲棱邊與孔或者其他特征的形狀邊要有一定的距離，推薦尺寸是兩倍料厚，一般建議不小于4mm。在彎曲的區(qū)域受力較復(fù)雜，且強(qiáng)度相對(duì)較低，在零件需要有特征比較靠近彎曲區(qū)域時(shí)，應(yīng)考慮此特征貫穿此區(qū)域，見下圖

4 鈑金件的加強(qiáng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為了提高鈑金件的強(qiáng)度、剛度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮增加加強(qiáng)筋、壓包、翻邊等結(jié)構(gòu)，以達(dá)到在保證零件質(zhì)量和使用要求的情況下可以降低材料厚度、節(jié)約成本的目的。

4.1增加三角壓筋

為減輕折彎角度回彈，提高折彎邊強(qiáng)度，會(huì)在折彎邊處增加三角筋進(jìn)行加強(qiáng)。建議根據(jù)裝配位置、特征尺寸進(jìn)行均排布。三角筋一般分為3X3、3X5、5X5、7X7四種常見規(guī)格。

4.2增加整體壓筋壓包、疊邊

對(duì)于起到支撐作用、連接作用對(duì)強(qiáng)度、可靠性要求較高的零件，一般建議增加整體的壓筋、壓包?？梢蕴峁┝慵恼w剛度，減少運(yùn)輸過程中的變形，更好的起到保護(hù)、連接作用。也可以防止零件本體出現(xiàn)扭曲變形。

5 鈑金件的有限元分析

有限元的軟件的應(yīng)用與鈑金設(shè)計(jì)模塊是相輔相成的，利用有限元軟件可以鮮明的對(duì)比方案的優(yōu)劣，告別過去的實(shí)物驗(yàn)證，減少了制作手板、裝機(jī)驗(yàn)證的過程。可以高速有效的告訴設(shè)計(jì)者，方案的抉擇。以如下隔板的折頁為例，結(jié)合上述文中第四點(diǎn)中的2、3要點(diǎn)，方案2在原有壓筋的基礎(chǔ)上增加了一條整體壓筋，通過數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)度、剛性有了大幅度的提升。在相同載荷等附加條件下對(duì)比，方案2的變形量減少如下：

變形量：7.3784-2.3617=5.0167e-5，理論上方案1優(yōu)于方案2.

在鈑金設(shè)計(jì)中，避免零件單獨(dú)的支撐，特別的是懸臂較長(zhǎng)的支撐臂，否則容易出現(xiàn)變形、斷裂。為增加強(qiáng)度和可靠性，可以通過有效連接、增加折彎邊等特征進(jìn)行改善。如下，方案1的懸臂沒有支撐，在受到壓力以及撞擊的情況下容易出現(xiàn)變形甚至是斷裂。而方案2通過增加疊邊，將懸臂與主體有效的連接起來，這樣增加了懸臂的支撐能力，通過有限元軟件的模擬分析，驗(yàn)證減少了開發(fā)成本的浪費(fèi)。

6 結(jié)語

本文從鈑金件的應(yīng)用、材料的選型、設(shè)計(jì)的規(guī)則、以及有限元軟件的輔助分析等方面闡述了鈑金件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。文中都是作者自身的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，會(huì)存在一定的缺失與不足，歡迎多多交流。

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