淺談鈑金設(shè)計(jì)要點(diǎn)及工藝改進(jìn)方法

牛水強(qiáng)，孫愛芹，陳安海，魏 超，仲崇宇

（1.凱傲（濟(jì)南）叉車有限公司，山東 濟(jì)南271100；2.濰柴雷沃重工股份有限公司五星車輛廠，山東 濰坊262200）

1 鈑金加工工藝流程

鈑金的加工工藝是將金屬薄板件借助機(jī)械設(shè)備的作用，制成所要求的形狀和尺寸，或通過焊接或者機(jī)械加工，使其形成更加復(fù)雜的形狀[1]。

鈑金加工方法主要有：①通過數(shù)控設(shè)備（激光切割機(jī)、剪板機(jī)、折彎?rùn)C(jī)）對(duì)鈑金進(jìn)行加工制作，主要用在小批量生產(chǎn)的零件中，成本較高。②模具成型。通過模具加壓成型，進(jìn)行修邊沖孔及整型，達(dá)到零件要求，一般有沖裁模、拉延模、整型模、修邊沖孔模，主要用于大批量生產(chǎn)，成本較低。各沖壓件的工序如圖1所示。

圖1 沖壓件工序

鈑金加工工藝大致分為3個(gè)過程：①下料過程是對(duì)材料初加工的過程；②使用折彎、焊接設(shè)備或模具，使零件加工成型；③對(duì)產(chǎn)品表面進(jìn)行處理，延長(zhǎng)其使用壽命。

2 鈑金設(shè)計(jì)要點(diǎn)及改進(jìn)方法

2.1 沖裁、激光切割

合理設(shè)計(jì)鈑金形狀，結(jié)構(gòu)形狀要簡(jiǎn)單對(duì)稱，減少排版時(shí)的廢料，提高材料利用率，如圖2所示。

圖2 鈑金件的排樣（單位：mm）

鈑金件外內(nèi)部不要出現(xiàn)尖角，要有圓弧過渡連接，其要求R≥0.5t，其中t為材料壁厚，避免尖角，沖裁件圓角半徑的最小值如圖3所示。

圖3 沖裁件圓角半徑的最小值

安全因素：鈑金外部尖角鋒利，容易使操作人員或用戶劃傷手指。沖壓模具因素：鈑金的尖角對(duì)應(yīng)在模具上也是尖角，模具凹模上的尖角加工困難，同時(shí)熱處理時(shí)極易開裂，沖裁時(shí)尖角處容易崩刃和過快磨損，造成模具壽命降低。

沖孔間距與孔邊距要求：零件沖孔距邊的最小距離隨零件與孔的形狀不同而變化。當(dāng)沖孔邊緣與零件外形邊緣不平行時(shí)，其最小距離應(yīng)不小于材料厚度；平行時(shí)，其最小距離應(yīng)不小于1.5倍料厚。

沖裁件的凸出或凹入部分的深度和寬度，一般情況下，應(yīng)不小于1.5倍料厚，同時(shí)應(yīng)該避免窄長(zhǎng)的切口與和過窄的切槽，以便增大模具相應(yīng)部位的刃口強(qiáng)度，如圖4所示。

圖4 沖裁件孔邊距、孔間距示意圖

2.2 折彎

拉伸件沖孔時(shí)，其孔壁與直壁之間應(yīng)保持一定的距離，防止孔變形，如圖5所示。

圖5 拉伸件孔壁與直壁間的距離

折彎件的高度：設(shè)計(jì)時(shí)折彎件的高度不宜太小，設(shè)計(jì)最小高度按要求h＞R+2t，即大于2倍的料厚加內(nèi)測(cè)折彎半徑R，如圖6所示。

圖6 折彎件的高度最小值

彎邊側(cè)邊帶有斜角的直邊高度：當(dāng)彎邊側(cè)邊帶有斜角的折彎件時(shí)，側(cè)面的最小高度h=（2～4）t＞3 mm，即最小高度等于2～3倍的料厚，必須大于3 mm，如圖7所示。

圖7 彎邊側(cè)邊帶有斜角的直邊高度

折彎件的最小孔邊距：折彎件上的孔加工方式有2種，先折彎后沖孔邊距的設(shè)計(jì)參照拉伸件的要求，先沖孔后折彎應(yīng)讓孔處于變形區(qū)外側(cè)，否則造成孔的變形及開孔處易裂，按圖8的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)[2]。

圖8 折彎件上的孔邊距

局部折彎的工藝切口：折彎某一段邊緣時(shí)，為了防止尖角處應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋，或者折不起來，可將折彎線移動(dòng)一定距離，以離開尺寸突變處，或開工藝槽。如圖9所示。

圖9 局部彎曲的設(shè)計(jì)處理方法

防止圓角在彎曲時(shí)受壓產(chǎn)生擠料后起皺，應(yīng)預(yù)留切口，如圖10所示。

圖10 預(yù)留切口圖（單位：mm）

鈑金的折彎方向盡量垂直于材料的纖維方向。板材或卷料軋制方向，一般指板材的長(zhǎng)度方向，在下料時(shí)，可提前在板材標(biāo)記纖維方向，防止折彎混淆，如圖11所示。

圖11 平行于纖維方向折彎裂紋

鈑金展開及折彎時(shí)，避免材料干涉，如圖12所示。多重折彎上的孔設(shè)計(jì)要求如圖13所示。

圖12 展開材料干涉

圖13 多孔設(shè)計(jì)要求

提高鈑金件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，避免平板。在產(chǎn)品表面上壓凹凸加強(qiáng)筋，有助于增加產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的剛性和強(qiáng)度，減少變形。增加加強(qiáng)筋、折彎、翻邊、壓平（死邊）、三角筋及孔翻邊等，如圖14所示。

圖14 增加強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法

零件避免復(fù)雜的折彎，考慮折彎刀具、省料等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖15所示。

圖15 綜合考慮各方面的設(shè)計(jì)

3 結(jié)束語

鈑金設(shè)計(jì)的好壞直接影響著中國(guó)機(jī)械工業(yè)化的發(fā)展水平，關(guān)系到鈑金加工技術(shù)向前推進(jìn)的速度。所以在鈑金設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)正確認(rèn)識(shí)鈑金加工的基本流程，立足于加工難點(diǎn)，采取有效的改進(jìn)方法，不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，提高加工質(zhì)量和效率，最終實(shí)現(xiàn)加工技術(shù)性的突破。