鈑金資訊

汽車鈑金件常用設計技巧

鈑金資訊 2020-07-02

作者:吳慶國

轉自微信公眾號:電動新視界

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前言

       鈑金件在汽車表麵覆蓋件和內部結構件上有廣泛的應用,以控製器結構工程師為主業的我,時刻承擔著降本的壓力。在調研了各種方案後,發現同行們已有將控製器上蓋改成了鈑金衝壓件的成功案例,為了自己在設計過程中不犯低級錯誤,我查閱資料,將鈑金件設計常用技巧陳列於此,與所有同行的朋友們共同溫習一番。

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正文

鈑金加工主要有四大工藝:衝裁、折彎、拉伸、成形。每一種工藝對設計上均有各自的規範要求,下麵我們就從這四個方麵,分別進行簡單的闡述。
一、衝裁
       衝裁分為普通衝裁和精密衝裁,由於加工方法的不同,衝裁件的加工工藝性也有所不同。電機控製器上蓋等結構件一般隻用到普通衝裁。下麵就隻介紹我們能用到的普通衝裁的結構工藝性。技巧 1.1衝裁件的形狀和尺寸盡可能簡單對稱,使排樣時廢料最少。

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衝裁件的排樣
技巧 1.2衝裁件的外形及內孔應避免尖角。在直線或曲線的連接處要有圓弧連接,圓弧半徑R≥0.5t。(t為材料壁厚)

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衝裁件圓角半徑的最小值技巧 1.3衝裁件應避免窄長的懸臂與狹槽衝裁件的凸出或凹入部分的深度和寬度,一般情況下,應不小於1.5t(t為料厚),同時應該避免窄長的切口與和過窄的切槽,以便增大模具相應部位的刃口強度。

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避免窄長的懸臂和凹槽技巧 1.4衝孔優先選用圓形孔,衝孔有最小尺寸要求衝孔優先選用圓形孔,衝孔最小尺寸與孔的形狀、材料機械性能和材料厚度有關。

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衝孔形狀示例

材料

圓孔直徑b

矩形孔短邊寬b

高碳鋼

1.3t

1.0t

低碳鋼、黃銅

1.0t

0.7t

0.8t

0.5t

*t為材料厚度,衝孔最小尺寸一般不小於0.3mm
技巧 1.5衝裁的孔間距與孔邊距。零件的衝孔邊緣離外形的最小距離隨零件與孔的形狀不同有一定的限製,見下圖。當衝孔邊緣與零件外形邊緣不平行時,該最小距離應不小於材料厚度t;平行時,應不小於1.5t。

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衝裁件孔邊距、孔間距示意圖技巧 1.6折彎件及拉深件衝孔時,其孔壁與直壁之間應保持一定的距離。

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折彎件、拉伸件孔壁與工件直壁間的距離
技巧 1.7螺釘、螺栓的過孔和沉頭座。螺釘、螺栓過孔和沉頭座的結構尺寸按下表選取。對於沉頭螺釘的沉頭座,如果板 材太薄難以同時保證過孔d2和沉孔D,應優先保證過孔d2。

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用於螺釘、螺栓的過孔

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用於沉頭螺釘的沉頭座及過孔

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用於沉頭鉚釘的沉頭座及過孔
技巧 1.8衝裁件毛刺的極限值及設計標注衝裁件毛刺超過一定的高度是不允許的,衝壓件毛刺高度的極限值(mm)見下表。

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二、折彎
技巧 2.1折彎件的最小彎曲半徑材料彎曲時,其圓角區上,外層收到拉伸,內層則受到壓縮。當材料厚度一定時,內r越小,材料的拉伸和壓縮就越嚴重;當外層圓角的拉伸應力超過材料的極限強度時,就會產生裂縫和折斷,因此,彎曲零件的結構設計,應避免過小的彎曲圓角半徑。公司常用材料的最小彎曲半徑見下表。

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常用金屬材料最小折彎半徑列表技巧 2.2彎曲件的直邊高度不宜太小,最小高度按(下圖)要求:h>2t。

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彎曲件的直邊高度最小值如果設計需要彎曲件的直邊高度h≤2t,,則首先要加大彎邊高度,彎好後再加工到需要尺寸;或者在彎曲變形區內加工淺槽後,再折彎(如下圖所示)。

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特殊情況下的直邊高度要求彎邊側邊帶有斜角的直邊高度。當彎邊側邊帶有斜角的彎曲件時(下圖),側麵的最小高度為:h=(2~4)t>3mm

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彎邊側邊帶有斜角的直邊高度技巧 2.3折彎件上的孔邊距孔邊距:先衝孔後折彎,孔的位置應處於彎曲變形區外,避免彎曲時孔會產生變形。孔壁至彎邊的距離見表下表。

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彎邊側邊帶有斜角的直邊高度技巧 2.4局部彎曲的工藝切口局部彎曲某一段邊緣時,為了防止尖角處應力集中產生彎裂,可將彎曲線移動一定距離,以離開尺寸突變處(圖 a),或開工藝槽(圖b),或衝工藝孔(圖c) 。注意圖中的尺寸要求:S≥R ;槽寬k≥t;槽深L≥ t+R+k/2。

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局部彎曲的設計處理方法當孔在折彎變形區內時,采用的切口形式示例。

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切口形式示例技巧 2.5帶斜邊的折彎邊應避開變形區

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帶斜邊的折彎邊應避開變形區技巧 2.6打死邊的設計要求 打死邊的死邊長度與材料的厚度有關。如下圖所示,一般死邊最小長度L≥3.5t+R。其中t為材料壁厚,R為打死邊前道工序(如下圖右所示)的最小內折彎半徑。

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死邊的最小長度L技巧 2.7設計時添加的工藝定位孔 為保證毛坯在模具中準確定位,防止彎曲時毛坯偏移而產生廢品,應預先在設計時添加工藝定 位孔,如下圖所示。特別是多次彎曲成形的零件,均必須以工藝孔為定位基準,以減少累計誤差, 保證產品質量。

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多次折彎時添加的工藝定位孔技巧 2.8標注彎曲件相關尺寸時,要考慮工藝性

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彎曲件標注示例如上圖所示所示, a)先衝孔後折彎,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,則需要先折彎後加工孔,加工麻煩。技巧 2.9彎曲件的回彈影響回彈的因素很多,包括:材料的機械性能、壁厚、彎曲半徑以及彎曲時的正壓力等。折彎件的內圓角半徑與板厚之比越大,回彈就越大。 從設計上抑製回彈的方法示例彎曲件的回彈,目前主要是由生產廠家在模具設計時,采取一定的措施進行規避。同時,從設計上改進某些結構促使回彈角簡少如下圖所示:在彎曲區壓製加強筋,不僅可以提高工件的剛度, 也有利於抑製回彈。

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設計上抑製回彈的方法示例三、拉 伸
技巧 3.1拉伸件底部與直壁之間的圓角半徑大小要求如下圖所示,拉伸件底部與直壁之間的圓角半徑應大於板厚,即r1≥t 。為了使拉伸進行得更 順利,一般取r1=(3~5)t,最大圓角半徑應小於或等於板厚的8倍,即r1≤8t。

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彎曲件標注示例技巧 3.2拉伸件凸緣與壁之間的圓角半徑拉伸件凸緣與壁之間的圓角半徑應大於板厚的2倍,即r2≥2t,為了使拉伸進行得更順利, 一般取r2=(5~10)t,最大凸緣半徑應小於或等於板厚的8倍,即r2≤8t。(參見上圖)技巧 3.3圓形拉伸件的內腔直徑圓形拉伸件的內腔直徑應取D ≥d+10t,以便在拉伸時壓板壓緊不致起皺。(參見上圖)
技巧 3.4矩形拉伸件相鄰兩壁間的圓角半徑矩形拉伸件相鄰兩壁間的圓角半徑應取r3 ≥3t,為了減少拉伸次數應盡可能取r3 ≥H/5,以便一次拉出來。

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矩形拉伸件相鄰兩壁間的圓角半徑技巧 3.5圓形無凸緣拉伸件一次成形時,高度H和直徑d之比應小於或等於0.4,即H/d ≤0.4,如下圖所示。

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圓形無凸緣拉伸件一次成形時,高度與直徑的尺寸關係技巧 3.6拉伸件設計圖紙上尺寸標注的注意事項拉伸件由於各處所受應力大小各不相同,使拉伸後的材料厚度發生變化。一般來說,底部中央保 持原來的厚度,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。1、在設計拉伸產品時,對產品圖上的尺寸應明確注明必須保證外部尺寸或內部尺寸,不能同時標 注內外尺寸。2、拉伸件凹凸圓弧的內半徑以及一次成形的圓筒形拉伸件的高度尺寸公差為雙麵對稱偏差,其偏差值為國標(GB)16級精度公差絕對值的一半,並冠以±號。
四、成 形
技巧 4.1在板狀金屬零件上壓筋,有助於增加結構剛性,加強筋結構及其尺寸選擇參見下圖。

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加強筋結構及尺寸選擇技巧 4.2打凸間距和凸邊距的極限尺寸按下表選取。

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百葉窗的結構
百葉窗尺寸要求:a≥4t;b≥6t;h≤5t;L≥24t;r≥0.5t。
技巧 4.3百葉窗通常用於各種罩殼或機殼上起通風散熱作用,其成型方法是借凸模的一邊刃口將材料切開,而凸模的其餘部分將材料同時作拉伸變形,形成一邊開口的起伏形狀。百葉窗的典型結構參見下圖。

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百葉窗的結構百葉窗尺寸要求:a≥4t;b≥6t;h≤5t;L≥24t;r≥0.5t。技巧 4.4加工螺紋的內孔翻邊

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帶螺紋孔的內孔翻邊結構示意圖

螺紋

材料厚度t

翻邊內孔D1

翻邊外孔d2

凸緣高度h

預衝孔直徑D0

凸緣圓角半徑R

M3

0.8

2.55

3.38

1.6

1.9

0.6

1

3.25

1.6

2.2

0.5

3.38

1.8

1.9

3.5

2

2

1.2

3.38

1.92

2

0.6

3.5

2.16

1.5

1.5

3.5

2.4

1.7

0.75

M4

1

3.35

4.46

2

2.3

0.5

1.2

4.35

1.92

2.7

0.6

4.5

2.16

2.3

4.65

2.4

1.5

1.5

4.46

2.4

2.5

0.75

4.65

2.7

1.8

2

4.56

2.2

2.4

1

M5

1.2

4.25

5.6

2.4

3

0.6

1.5

5.46

2.4

2.5

0.75

5.6

2.7

3

5.75

3

2.5

2

5.53

3.2

2.4

1

5.75

3.6

2.7

2.5

5.75

4

3.1

1.25

M6

1.5

5.1

7

3

3.6

0.75

2

6.7

3.2

4.2

1

7

3.6

3.6

7.3

4

2.5

2.5

7

4

2.8

1.25

7.3

4.5

3

3

7

4.8

3.4

1.5

帶螺紋孔的內孔翻邊尺寸參數
五、總 結
      我們不可能記得所有學過的知識,在工作中遇到問題,知道上哪裏找答案並找到答案,就是能力。希望“電動新視界”就是你們尋找答案的平台,伴隨您走過春夏秋冬,伴隨您度過一個又一個工作中難熬的夜晚。我會努力將他逐步完善,讓他成為所有新能源汽車從業者信賴的“朋友”。路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索。我和我的夥伴們以培養中國新能源汽車從業人才為己任,踐行一個普通汽車工程師“傳道、受業、解惑”的本能職責,讓更多的新能源汽車從業者能從平台上獲取想要的知識,快速的成長起來,這就是我們的:中國夢!!!

 


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