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半岛·综合体育钣金结构设计工艺手册(36页)pdf

类别:公司动态   发布时间:2024-01-19 10:22:52   浏览:

  半岛·综合体育钣金结构设计工艺手册(36页)pdf钣金结构设计工艺手册 1.1 钣金材料的选材 钣金材料是通信产品结构设计中最常用的材料,了解材料的综合性 能和正确的选材半岛·综合体育,对产品成本、产品性能、产品质量、加工工艺性都 重要的影响。 1.1.1 钣金材料的选材原则 1) 选用常见的金属材料,减少材料规格品种,尽可能控制 在公司材料手册范围内; 2) 在同一产品中,尽可能的减少材料的品种和板材厚度规 格; 3) 在保证零件的功能的前提下半岛·综合体育,尽量选用廉价的材料品种, 并降低材料的消耗,降低材料成本; 4) 对于机柜和一些大的插箱,需要充分考虑降低整机的重 量; 5) 除保证零件的功能的前提外,还必须考虑材料的冲压性 能应满足加工艺要求,以保证制品的加工的合理性和质量。 1.1.2 几种常用的板材介绍 1.1.2.1 钢板 1)冷轧薄钢板 1 冷轧薄钢板是碳素结构钢冷轧板的 称,它是由碳素结构钢热轧钢 带,经过进一步冷轧制成厚度小于 4mm 的钢板。由于在常温下轧制, 不产生氧化铁皮,因此,冷板表面质量好,尺寸精度高,再加之退火处 理,其机械性能和工艺性能都优于热轧薄钢板。常用的牌号为低碳钢 08F 和 10#钢,具有良好的落料半岛·综合体育(中国)官方网站-BANDAO TIYU、折弯性能。 2)连续电镀锌冷轧薄钢板 连续电镀锌冷轧薄钢板,即“ 电解板”,指电镀锌作业线上在 电场作 用下,锌从锌盐的水溶液中连续沉积到预先准备好的钢带表现上得到 表面镀锌层的过程,因为工艺所限,镀层较薄。 3)连续热镀锌薄钢板 连续热镀锌薄钢板 称镀锌板或白铁皮,是厚度 0.25~2.5mm 的 冷轧连续热镀锌薄钢板和钢带,钢带先通过火焰加热的预热炉,烧掉 表面残油,同时在表面生成氧化铁膜,再进入含 H 、N 混合气体的 2 2 还原退火炉加热到 710~920℃,使氧化铁膜还原成海绵铁,表面活化 和净化了的带钢冷却到稍高于熔锌的温度后,进入 450~460℃的锌锅, 利用气刀控制锌层表面厚度。最后经铬酸盐溶液钝化处理,以提高耐 白锈性。与 电镀锌板表面相比,其镀层较厚,主要用于要求耐腐蚀性 较强的钣金件。 4)覆铝锌板 覆铝锌板的铝锌合金镀层是由 55%铝、43.4%锌与 1.6%硅在 600 ℃高温下固化而组成,形成致密的四元结晶体保护层,具 优良的耐 腐蚀性,正常使用寿命可达 25 年,比镀锌板长 3-6 倍,与不锈钢相当。 覆铝锌板的耐腐蚀性来自铝的障碍层保护功能,和锌的牺牲性保护功 2 能。当锌在切边、刮痕及镀层擦伤部分作牺牲保护时,铝便形成不能溶 解的氧化物层,发挥屏障保护功能。 上述 2) 、3) 、4) 钢板统称为涂层钢板,在国内通讯设备上广泛 采用,涂层钢板加工后可以不再电镀、油漆,切口不做特殊处理,便可 直接使用,也可以进行特殊磷化处理,提高切口耐锈蚀的能力。从成 本分析看,采用连续电镀锌薄钢板,加工厂不必将零件送去电镀,节 省电镀时间和运输出费用,另外零件喷涂前也不用酸洗,提高了加工 效率。 5)不锈钢板 因为具 较强的耐腐蚀能力、良好的导电性能、强度较高等优点, 使用非常广泛,但也要充分考虑它的缺点:材料价格很贵,是普通镀锌 板的 4 倍;材料强度较高对数控冲床的刀具磨损较大一般不合适数控 冲床上加工;不锈钢板的压铆螺母要采用高强度的特种不锈钢材料的 压铆螺母,价格很贵;压铆螺母铆接不牢固经常需要再点焊;表面喷涂 的附着力不高、质量不宜控制;材料回弹较大折弯和冲压不易保证形 状和尺寸精度。 1.1.2.2 铝和铝合金板 通常使用的铝和铝合金板主要有以下三种材料:防锈铝 3A21、 防锈铝 5A02 和 硬铝 2A06。 防锈铝 3A21 即为老牌号 LF21,系 AL—Mn 合金,是应用最广的 一种防锈铝。这种合金的强度不高(仅高于工业纯铝),不能热处理强 化。故常用冷加工方法来提高它的力学性能,在退火状态下有高的塑 3 性,在半冷作硬化时塑性尚好。冷作硬化时塑性低,耐蚀性好,焊接性 良好。 防锈铝 5A02 即为老牌号 LF2 系 AL—Mg 防锈铝,与 3A21 相比, 5A02 强度较高,特别是具 较高的疲劳强度、塑性与耐蚀性高。热处 理不能强化,用接触焊和氢原子焊焊接性良好,氩弧焊时有形成结晶 裂纹的倾向,合金在冷作硬化时有形成结晶裂纹的倾向。合金在冷作 硬化和半冷作硬化状态下可切削性较好,退火状态下可切削性不良, 可抛光。 硬铝 2A06 为老牌号的 LY6,是常用的硬铝牌号。硬铝和超硬铝 比一般的铝合金具有更高的强度和硬度,可以作为一些面板类的材料, 但是塑性较差,不能进行折弯,折弯会造成外圆角部位有裂缝或者开 裂。 铝合金的牌号和状态已经有新的标准,牌号表示方法的标准代号 为 GB/T16474-1996,状态代号 GB/T16475—1996,与老标准的对照表 如下表 1-1 所示: 表 1-1 铝合金新旧牌号对照表 状 牌 号 态 新 旧 新 旧 新 旧 新 旧 新 旧 10 L 5 L 2 L 2 L H1 R 4 70A 1 A06 F6 A80 D8 A14 D10 2 10 L 5 L 2 L 2 L O M 60 2 A12 F12 A90 D9 A50 D5 10 L 8 L 4 L 6 L T4 CZ 50A 3 A06 6 A11 D11 A02 D2 10 L 3 L 6 L 7 L RC T5 35 4 A21 F21 063 D31 A04 C4 S 12 L 2 L 6 L 7 L T6 CS 00 5 A02 Y2 061 D30 A09 C9 5 L 2 L 2 L A02 F2 A06 Y6 A11 Y11 5 L 2 L 2 L A03 F3 A16 Y16 A12 Y12 5 L 2 L 2 L A05 F5 A70 D7 A13 Y13 1.1.2.3 铜和铜合金板 常用的铜和铜合金板材主要有两种,紫铜 T2 和黄铜 H62, 紫铜 T2 是最常用的纯铜,外观呈紫色,又称紫铜,具有高的导电半岛·综合体育、 导热性、良好的耐蚀性和成形性,但强度和硬度比黄铜低得多,价格 也是非常昂贵,主要用作导电、导热和耐用消费品腐蚀元件,一般用 5 于电源上需要承载大电流的零件。 黄铜 H62,属高锌黄铜,具 较高的强度和优良的冷、热加工性, 易用于进行各种形式的压力加工和切削加工。主要用于各种深拉伸和 折弯的受力零件,其导电性不如紫铜,但 较好强度和硬度,价格也 比较适中,在满足导电要求的情况下,尽可能选用黄铜 H62 代替紫铜, 可以大大降低材料成本,如汇流排,目前绝大部分汇流排的导电片都 是采用黄铜 H62,事实证明完全满足要求。 1.1.3 材料对钣金加工工艺的影响 钣金加工主要有三种:冲裁、弯曲、拉伸,不同的加工工艺对 板材有不同要求,钣金的选材也应该根据产品的大致形状和加工工艺 考虑板材的选择。 1.1.3.1 材料对冲裁加工的影响 冲裁要求板材应具有足够的塑性,以保证冲裁时板材不开裂。软 材料(如纯铝、防锈铝、黄铜、紫铜、低碳钢等)具有良好的冲裁性能, 冲裁后可获得断面光滑和倾斜度很小的制件; 硬材料(如高碳钢、不锈 钢、硬铝、超硬铝等)冲裁后质量不好,断面不平度大,对厚板料尤为 严重。对于脆性材料,在冲裁后易产生撕裂现象,特别是宽度很小的 情况下半岛·综合体育(中国)官方网站-BANDAO TIYU,容易产生撕裂。 1.1.3.2 材料对弯曲加工的影响 需要弯曲成形的板材,应有足够的塑性、较低的屈服极限。塑性 6 高的板材,弯曲时不易开裂,较低屈服极限和较低弹性模量的板料,弯 曲后回弹变形小,容易得到尺寸准确的的弯曲形状。含碳量<0.2%的 低碳钢、黄铜和铝等塑性好的材料容易弯曲成形;脆性较大的的材料, 如磷青铜(QSn6.5~2.5)、弹簧钢(65Mn)、硬铝、超硬铝等,弯曲时必 须具 较大的相对弯曲半径(r/t),否则在弯曲过程中易发生开裂。特 别要注意材料的硬软状态的选择,对弯曲性能有很大的影响,很多脆 性材料,折弯会造成外圆角开裂甚至折弯断裂,还有一些含碳量较高 的钢板,如果选择硬质状态,折弯也会造成外圆角开裂甚至折弯断裂, 这些都应该尽量避免。 1.1.3.3 材料对拉伸加工的影响 板材的拉伸,特别是深拉伸,是钣金加工工艺中较难的一种,不 仅要求拉伸的深度尽量小,形状尽可能简单、圆滑过渡,还要求材料 较好的塑性,否则,非常容易引起零件整体扭曲变形、局部打皱、甚 至拉伸部位拉裂。屈服极限低和板厚方向性系数大,板料的屈强比σ / s σb 越小,冲压性能就越好,一次变形的极限程度越大。板厚方向性系 数1 时,宽度方向上的变形比厚度方向上的变形容易。拉伸圆角 R 值 越大,在拉伸过程中越不容易产生变薄和发生断裂半岛·综合体育(中国)官方网站-BANDAO TIYU,拉伸性能就越好。 常见的拉伸性能较好的材料有:纯铝钣、08Al,ST16、SPCD。 1.1.3.4 材料对刚度的影响 在钣金结构设计中,经常遇到钣金结构件的刚度不能满足要求, 7 结构设计师往往会用高碳钢或不锈钢代替低碳钢,或者用强度硬度较 高的硬铝合金代替普通铝合金半岛·综合体育(中国)官方网站-BANDAO TIYU,期望提高零件的刚度,实际上没有明 显的效果。对于同一种基材的材料,通过热处理、合金化能大幅提高 材料的强度和硬度,但对刚度的改变很小,提高零件的刚度,只有通 过变换材料、改变零件的形状,才能达到一定的效果,不同材料的弹 性模量和剪切模量参见表 1-2。 表 1-2 常见材料的弹性模量和剪切模量 名称 弹 切 名称 弹 切变 性模量 变模量 性模量 模量 G E G E GPa GPa GPa GPa 灰铸铁 118 轧制锌 82 31.4 ~126 44.3 球墨铸 173 铅 16 6.8 铁 碳钢、 206 79. 玻璃 55 1.96 镍铬钢 4 铸钢 202 有机玻 2.3 璃 5~29.4 轧制纯 108 39. 橡胶 0.0 8 铜 2 078 冷拔纯 127 48 电木 1.9 0.69~ 铜 6~2.94 2.06 轧制磷 113 41. 夹布酚 3.9 锡青铜 2 醛塑料 5~8.83 冷拔黄 89~ 34. 赛璐珞 1.7 0.69~ 铜 97 3~36.3 1~1.89 0.98 轧制锰 108 39. 尼 龙 1.0 青铜 2 1010 7 轧制铝 68 25. 硬四氯 3.1 5~26.5 乙烯 4~3.92 拔制铝 69 聚四氯 1.1 线.75 铸锡青 103 高压聚 0.1 铜 乙烯 47~0.24 硬铝合 70 26. 混凝土 13. 4.9~1 金 5 73~39.2 5.69 9 1.1.3.5 常用板材的性能比较 表1-3 几种常用板材的性能比较 材料 价 搭 数 激 折 涨 压 表 切 格 接 控 冲 光 弯 铆 铆 面 喷 口 系 电 床 加 加 性 螺 螺 涂 防 数 阻 工 性 工 能 母 母 护 (mΩ 能 性 工 工 性 ) 能 艺 艺 能。 性 性 冷 軋 钢 1 好 好 好 好 好 一 较 板鍍藍鋅 .0 般 好 冷 軋 钢 1 2 好 好 好 好 好 一 好 板鍍彩鋅 .2 7 般 连续电 1 2 好 好 好 好 好 一 最 镀锌钢板 .7 6 般 差 热镀锌 1 2 好 好 好 好 好 一 较 钢板 .3 6 般 差 覆 铝锌 1 2 好 好 好 好 好 一 差 板 .4 3 般 不銹钢 6 6 差 好 一 差 很 差 好 10 .5 0 般 差 防 锈 鋁 2 4 一 极 好 好 好 一 好 板 .9 6 般 差 般 硬铝、超 3 4 一 极 极 好 好 一 好 硬铝板 .0 6 般 差 差 般 T2 铜板 5 好 极 好 好 好 一 好 .6 差 般 黄铜板 5 好 极 好 好 好 一 好 .0 差 般 注: 1,表中的数据与材料具体的牌号和厂家均有关系,仅作为定 性参考之用。 2,铝合金、铜合金板材在激光切割上加工性极差,一般不能采用 激光加工。 1.2 冲孔和落料 : 1.2.1 冲孔和落料的常用方式 1.2.1.1 数控冲冲孔和落料: 数控冲冲孔和落料,就是利用在数控冲床上的单片机预先输入对钣 金零件的加工程序(尺寸,加工路径,加工工具等等信息),使数控冲床 采用各种刀具,通过丰富的 NC 指令可以实现各种各样的冲孔、切边、 11 成形等形式的加工。数控冲一般不能实现形状太复杂的冲孔和落料。 特点:速度快,省模具。加工灵活,方便。基本上能够满足样品下料生 产中的需要。 注意的 问题及要求:薄材(t0.6)不好加工,材料易变形;加工范围受 刀具,夹爪等限制;适中的硬度和韧性 较好的冲裁加工性能;硬度太 高会使冲裁力变大,对冲头和精度都有不好的影响;硬度太低,使冲裁 时变形严重,精度受到很大的限制;高的塑性对成形加工有利,但不适 合于蚕食、连续冲裁,对冲孔和切边也不太合适;适当的韧性对冲裁是 有益的,它可以抑制冲孔时的变形程度;韧性太高则使冲裁后反弹严 重,反而影响了精度。 数控冲一般适合冲裁 T=3.5~4mm 以下的低碳钢、电解板、覆铝锌 板、铝板、铜板、T=3mm 以下的不锈钢板,推荐的数控冲床加工的板 料厚度为:铝合金板和铜板为 0.8~4.0半岛·综合体育,低碳钢板为 0.8~3.5mm,不锈 钢板 0.8~2.5mm。对铜板加工变形较大,数控冲加工 PC 和 PVC 板, 加工边毛刺大,精度低。 冲压时用的刀具直径和宽度必须大于料厚,比如 Φ1.5 的刀具不能 冲 1.6mm 的材料. 0.6mm 以下的材料一般不用 NCT 加工。 不锈钢材料一般不用 NCT 加工。( 当然,0.6~1.5mm 的材料可以用 12 NCT 加工,但对刀具磨损大,现场加工出现的废品率的几率比GI 等材料要高的多。) 形状的冲孔落料希望尽可能简单、统一。 数控冲的尺寸要规格化,如圆孔,六边形孔、工艺槽最小宽度为 1.2mm。具体参考《钣金模具手册》。 1.2.1.2 冷冲模冲孔和落料: 对产量较大,尺寸不太大的零件进行冲孔落料,为提高生产效率, 而专门开的钣金冲压模具。一般由凸模和凹模组成。凹模一般有:压入 式,镶拼式等。凸模一般有:圆形,可更换;组合式;快装卸型等。最常见 的冲模有:冲裁模(主要有:开式落料模,闭式落料模,冲孔落料复合模, 开式冲孔落料连续模, 闭式冲孔落料连续模),弯曲模,压延模。 特点:因为用冷冲模冲孔及落料基本可一次冲压完成,效率高, 一致性好,成本低。所以对于年加工量在 5000 件以上,零件尺寸不是 太大的结构件,加工厂一般开冷冲模加工,在结构设计时就要考虑按 开冷冲模加工的工艺特点设计。比如零件不应出现尖角(除使用上必须 外),需设计成圆角,可改善模具的质量和寿命,也使工件美观,安全, 耐用;为满足功能要求,零件的结构形状可以设计得更复杂等。 1.2.1.3 密孔冲冲孔: 密孔冲可以视为数控冲的一种,对于有大量密孔的零件,为提高 冲孔效率,精度等,专门开可一次冲大量密孔的冲孔模对工件进行加 工。如:通风网板,进出风挡板等。见图 1-1 所示。图中阴影部分为密孔 13 模,零件的密孔靠密孔模可快速冲出。比一个一个的冲孔,大大的提 高效率。 图a 图b 图 1-1 密孔冲示意图 密孔设计注意的问题及要求: 产品上密孔的设计应考虑密孔冲模具的加工特点是重复多次冲 裁,这样在设计密孔的排布的时候应采用这样的原则: 1)设计密孔排布时首先考虑借用《钣金模具手册》上规划的密孔模, 以减少模具成本; 2)同一类型的密孔排布时应统一,行间距规定一个不变的数值, 列间距也规定一个不变的数值,这样同一类型的密孔模具可以通用, 减少开模数量,降低了模具的成本; 3)同一类型的孔的尺寸应一致,如六方孔可以统一为内切圆Φ5 的六方孔,此六方孔为公司六方孔的常用尺寸,占六方密孔的 90%以 上。 4)采用错位排布两行孔数不等时,必须满足两个要求,1,孔距较 大,两孔的边缘距离大于 2t (t 为材料厚度);2,总排数应该为偶数排, 如图 1-2 所示; 14 2 t ) 数 偶 ( 排 8 1 图 1-2 密孔错位排布示意图 5)如果密孔的孔距很小,每排孔的数量必须为为偶数。如图 1-3 所示,两个密孔之间的距离 D 小于 2t 时(t 为材料厚度),因为模具的 强度问题,则密孔模要间隔设置,图中阴影部分为密孔模。可以看出, 每排孔的数量必须为为偶数。如果 图 1-2 中的孔距也是这样很小时, 因为每排的孔数不等(7 空、8 孔两种),则无法用密孔模一次性冲出。 D 图 1-3 密孔模 图 1-1 a 的密孔模可设计成如图 1-4 所示。 或 图 1-4 密孔模 图 1-1 b 的密孔模只能设计成如图 1-5 所示。 15 图 1-5 密孔模 设计密孔的排布时尽量按照上述要求设计,并且连续和有一定 的规律性,便于开密孔模具,降低冲压成本,否则只能采用数冲或开 很多套模具来完成加工。如图 1-6 所示,图a,交错孔,行数不是偶数; 图b ,中间缺孔;图c,密孔距离太近,每行孔数和每列孔数都是奇数; 图 d、e,密孔距离太近,密孔的每行孔数不相等,这些不能仅靠密孔 模冲孔一次完成加工,还须用补加工方法才能完成。图f,如果用 密孔模加工,也需要用补加工方法才能完成,即使开落料模,也 需要多副冲孔模完成,工艺性很差。 11孔 (奇数) ) 数 孔 奇 7 ( 2t 图a 图b 图c 图d 图e 图f 图 1-6 密孔排部示意图 1.2.1.4 激光切割: 激光切割是由 电子放 电作为供给能源,利用反射镜组聚焦产生 激光光束作热源的一种无接触切割技术,利用这种高密度光能来实 现对钣金件的打孔及落料。 16 特点:切割形状多样化,切割速度比线切割快,热影响区小,材 料不会变形,切口细,精度及质量高,噪声小,无刀具磨损,无需考虑 切割材料的硬度,可加工大型,形状复杂及方法难以加工的零件。 但其成本较高,同时会损坏工件的支撑台,而且切割面易沉积氧化膜, 难处理。一般只适合单件和小批量加工。 注意的问题及要求:一般只用于钢板。铝板及铜板一般不能用,因 为材料传热太快,造成切口周 围融化,不能保证加工精度及质量。激 光切割端面有一层氧化皮,酸洗不掉,有特殊要求的切割端面要打磨; 激光切割密孔变形较大,一般不用激光切割密孔。 1.2.1.5 线切割: 线切割是把工件和 电极丝(钼丝,铜丝)各作为一极,并保持一定 距离,在有足够高的 电压时形成火花隙,对工件进行 电蚀切割的加工 方法,切除的材料由工作液带走。 特点:加工精度高,但加工速度较低,成本较高,且会改变材料 表面性质。一般用于模具加工,不用作加工生产用零件。有些单板型 材面板的方孔没 圆角,无法铣削,又因为铝合金不能用激光切割,如 果没有冲压空间不能冲压,只能采取线切割加工,速度很慢,效率非 常低,无法适应批量生产,设计应该避免这种情况。 1.2.1.6 常用的三种落料和冲孔方法的特点对比 表 1-4 常见三种冲孔和落料加工特点比较 注:以下数据 17 为冷轧钢板的数据。 数控冲(包括 激光切割 冷冲模 密孔冲) 可加工材 钢板 钢板,铜板、铝 钢板,铜板、铝板 质 板 可加工料 1mm ~ 0.6mm ~ 一般小于 4mm 厚 8mm 3mm 最 小 细 缝 冲圆孔 Ø≧t 冲圆孔 Ø≧t 加工最小 0.2mm 方孔小边 W≧t 方孔小边 W≧t 尺寸(普通冷轧 最 小 圆 长槽宽 W≧t 长槽宽 W≧2t 钢板) 0.7mm 孔与孔,孔 ≧t ≧t ≧1t 与边的边缘最 小距离 孔与孔,孔 ≧1.5t ≧1.5t ≧1.5t 与边的边缘优 选距离 一般加工 ±0.1mm ±0.1mm ±0.1mm 精度 加工范围 2000X1350 2000X1350 18 外观效果 外 缘光滑, 毛边大,且 少量毛边 切割端面有一层 带料毛边 氧化皮 曲线效果 光 滑 , 形 毛边大,形状 光滑,形状多变 状多变 规范; 加工速度 切割外圆快 冲制密孔快 最快 加工文字 刻蚀,较浅, 冲压凹形文字, 冲压,凹形文字,符 尺寸不受限制 符号较深;尺寸受 号,较深;尺寸受模具限 模具限制 制 不能 凹点,沉(沉) 可实现较 复杂的 成形 孔,小型拉伸等 形状 均可 加工费用 较高 低 低 1.2.2 冲孔落料的工艺性设计 1.2.2.1 排布的工艺性设计 大批量及中批量生产,零件的材料费用占较大的比重,对材料的 充分和有效利用,是钣金生产的一项重要经济指标。所以在不影响使 用要求的条件下,结构设计人员设计时,争取采用无废料或少废料的 排布方法,如图 1-7 所示为无废料排布。 19 图1 图2 图 1-7 无废料排布 有些零件形状略加改变,就可以大大节约材料。如 图 1-8 所示, 图2 比图 1 省料。 图1 图2 图 1-8 略改设计的省料排部 1.2.2.2 冲裁件的工艺性 对于数控冲床加工外圆角,需要专用的外圆刀具,为了减少外圆 刀具,如图 1-9 所示本手册规范外圆角为: 1) 90 度直角外圆角系列半径为 r2.0 ,r3.0 、r5.0 ,r10 , 2) 135 度的斜角的外圆角半径统一为 R5.0, : r r R 图 1-9 冲裁件的外圆角 20 冲孔优先选用圆形孔,圆孔应按照《钣金模具手册》中规定的系列 圆孔选取,这样可以减少圆孔刀具的数量,减少数控冲床换刀时间。 由于受到冲孔凸模强度限制,孔径不能过小半岛·综合体育,其最小孔径与材料 厚度有关。在设计时孔的最小直径不应小于下表 1-5 所示的数值。 表 1-5 用普通冲床冲孔的最小尺寸 冲孔的最小直径或最小边长(t 为材料厚度) 腰 圆 孔 、 矩 材料 圆孔 D (D 方孔 L 形 孔 a ( a 为 为直径) (L 为边长) 最小边长) 高、中碳 ≥1.3t ≥1.2t ≥1t 钢 低碳钢及 ≥1t ≥0.8t ≥0.8t 黄铜 铝、锌 ≥0.8t ≥0.6t ≥0.6t 布质胶木层 ≥0.4t ≥0.35t ≥0.3t 压板 冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离不应过小,其值见图 1-10 : 21 图 1-10 冲裁件的孔与孔、孔与边缘之间的距离 考虑到模具的冲压加工中,采用复合模加工的孔与外形、孔与 孔之间的精度较易保证,加工效率较高,而且模具的的维修成本,维 修方便,考虑到以上原因,孔与孔之间,孔与外形之间的距离如果能 满足复合模的最小壁厚要求,工艺性更好,如图 1-11 所示: D4 1 D D2 D3 D4 图 1-11 冲裁件的搭边要求 表 1-6 复合模加工冲裁件的搭边最小尺寸 t t t t (3.2 22 (0.8 以下) (0.8~1.59) (1.59~3.18) 以上) D1 3mm 2t D2 3mm 2t D3 1.6m 2t 2.5t m D4 1.6m 2t 2.5t m 如图 1-12 所示,先冲孔后折弯,为保证孔不变形,孔与弯边的最 小距离 X≥2t+R t X R 图 1-12 孔与弯边的最小距离 在拉深零件上冲孔时,见图 1-13,为了保证孔的形状及位置精 度以及模具的强度,其孔壁与零件直壁之间应保持一定距离,即其 距离 a1 及 a2 应满足下列要求: a1 ≥R1+0.5t, 23 a2≥R2+0.5t. 式中 R1,R2 -圆角半径; t -板料厚度半岛·综合体育(中国)官方网站-BANDAO TIYU。 a1 t 1 R 2 R a2 图 1-13 在拉深件上冲孔 1.2.2.3 冲裁件的加工精度 L+ΔL 图 1-14 冲裁件孔中心距的公差 图 1-14 冲裁件孔中心距的公差: 表 1-7 孔中心距的公差表 单位:mm 普通冲孔精度 高级冲孔精度 材 公称尺寸 L 公称尺寸 L 料 厚 5 50 15 5 50 15 度 0 ~150 0~300 0 ~150 0~300 24 ±0.1 ± ± ± ± ± 1 0.15 0.20 0.03 0.05 0.08 1 ± ± ± ± ± ± ~2 0.12 0.20 0.30 0.04 0.06 0.10 2 ± ± ± ± ± ± ~4 0.15 0.25 0.35 0.06 0.08 0.12 4 ± ± ± ± ± ± ~6 0.20 0.30 0.40 0.08 0.10 0.15 注:使用本表数值时所有孔应是一次冲出的。 图 1-15 孔中心距与边缘距离公差: 图 1-15 孔中心与边缘距离的公差 冲压件设计尺寸基准的选择原则 1) 冲压件的设计尺寸基准尽可能与制造的定位基准相重合,这 样可以避免尺寸的制造误差。 25 2)冲压件的孔位尺寸基准,应尽可能选择在冲压过程中自始至终 不参加变形的面或线上,且不要与参加变形的部位联系起来。 3)对于采用多工序在不同模具上分散冲压的零件,要尽可能采用 同一个定位基准。 表 1-8 孔中心与边缘距离的公差表 材 料 尺寸 b 厚度 ≤50 50b≤ 120b 220b 120 ≤220 ≤360 2 ±0.2 ±0.3 ±0.5 ±0.7 ≥2~4 ±0.3 ±0.5 ±0.6 ±0.8 4 ±0.4 ±0.5 ±0.8 ±1.0 注:本表适应于落料后才进行冲孔的情况。 1.2.2.4 二次切割 二次切割也叫二次下料,或者补割(工艺性极差,设计时应尽量避 免)。二次切割就是拉伸特征对材料 挤料变形现象、折弯变形较大 时,加大落料,先成型,再补割孔或外形轮廓,以达到去除预留材料, 获得完整正确结构尺寸。 应用:拉伸凸台离边缘较近等,都必须补割。 以沉孔为例说明,如图 1-16 所示。 26 零件 1.冲孔 2.压沉孔 3.切余料 4.完成 图 1-16 二次切割 1.3 钣金件的折弯 钣金的折弯半岛·综合体育,是指改变板材或板件角度的加工。如将板材弯成 V 形,U 形等。一般情况下,钣金折弯有两种方法:一种方法是模具折弯, 用于结构比较复杂,体积较小、大批量加工的钣金结构;另一种是折弯 机折弯,用于加工结构尺寸比较大的或产量不是太大的钣金结构。目 前公司产品的折弯主要采用折弯机加工。 这两种折弯方式有各自的原理,特点以及适用性。 1.3.1 模具折弯: 对于年加工量在 5000 件以上,零件尺寸不是太大的结构件(一般 情况为 300X300),加工厂家一般考虑开冲压模具加工。 1.3.1.1 常用折弯模具 常用折弯模具,如图 1-17 所示:为了延长模具的寿命,零件设 计时,尽可能采用圆角。 27 V形折弯模 U形折弯模 Z形折弯模 图 1-17 专用的成形模具 过小的弯边高度,即使用折弯模具也不利于成形,一般弯边高度 L≥3t (包括壁厚)。 1.3.1.2 台阶的加工处理办法 一些高度较低的钣金 Z 形台阶折弯,加工厂家往往采用 易模具 在冲床或者油压机上加工,批量不大也可在折弯机上用段差模加工, 如图 1-18 所示。但是,其高度 H 不能太高,一般应该在(0~1.0)t , 如果高度为(1.0~4.0)t ,要根据实际情况考虑使用加卸料结构的模具 形式。这种模具台阶高度可以通过加垫片进行调整,所以,高度 H 是 任意调节的,但是,也有一个缺点,就是长度 L 尺寸不易保证,竖边的 垂直度不易保证。如果高度 H 尺寸很大,就要考虑在折弯机上折弯。 上模 L 上模 工件 工件 下模 H 下模 折弯前 折弯后 图 1-18 Z 形台阶折弯 28 1.3.2 折弯机折弯 折弯机分普通折弯机和数控折弯机两种。由于精度要求较高,折 弯形状不规则,通信设备的钣金折弯一般用数控折弯机折弯,其基本 原理就是利用折弯机的折弯刀(上模)、V 形槽(下模),对钣金件进行折 弯和成形。 优点:装夹方便,定位准确,加工速度快; 缺点:压力小,只能加工简单的成形,效率较低。 1.3.2.1 成形基本原理 成形基本原理如图 1-19 所示: 上模 下模 后定位 宽度 V 下模 折弯 完成 图 1-19 成形基本原理 1) 折弯刀(上模) 折弯刀的形式如图 1-20 所示,加工时主要是根据工件的形状 需要选用,一般加工厂家的折弯刀形状较多,特别是专业化程度 很高的厂家,为了加工各种复杂的折弯,定做很多形状、规格的折 弯刀。 2) 下模一般用 V=6t (t 为料厚)模。 29 影响折弯加工的因素 许多,主要有上模圆弧半径、材质、料厚、 下模强度、下模的模口尺寸等因素。为满足产品的需求,在保证折弯 机使用安全的情况下,厂家已经把折弯刀模系列化了,我们在结构设 计过程中需对现有折弯刀模有个大致的了解。见图 1-20 左边为上模, 右边为下模。 上模 下模 图 1-20 数孔折弯模示意图 折弯加工顺序的基本原则: 1) 由内到外进行折弯; 2) 由小到大进行折弯; 3) 先折弯特殊形状,再折弯一般形状; 4) 前工序成型后对后继工序不产生影响或干涉。 目前的外协厂见到的折弯形式一般都是如图 1-21 所示。 上模 上模 工件 工件 下模 下模 可折多种角度 30 图 1-21 折弯机折弯形式 1.3.2.2 折弯半径 钣金折弯时,在折弯处需有折弯半径,折弯半径不宜过大或过小, 应适当选择。折弯半径太小容易造成折弯处开裂,折弯半径太大又使 折弯易反弹。 各种材料不同厚度的优选折弯半径(折弯内半径)见下表 1-9 表 1-9 最小弯曲半径数值 (mm) 退火状态 冷作硬化状态 材料 弯曲线方向与纤维方向的对应位置 垂直 平行 垂直 平行 08、10、 0.1t 0.4 t 0.4 t 0.8 t 15、20、 0.1 t 0.5 t 0.5 t 1.0 t 25、30、 0.2 t 0.6 t 0.6 t 1.2 t 45、50 0.5 t 1.0 t 1.0 t 1.7 t 65Mn 1.0 t 2.0 t 2.0 t 3.0 t 铝 0.1 t 0.35 t 0.5 t 1.0 t 紫铜 0.1 t 0.35 t 1.0 t 2.0 t 软黄铜 0.1 t 0.35 t 0.35 t 0.8 t 半 硬 黄 0.1 t 0.35 t 0.5 t 1.2 t 铜 31 磷青铜 —— —— 1.0 t 3.0 t 注:表中 t 为板料厚度。 上表中的数据为优选的数据,仅供参考之用。实际上,厂家的折弯 刀的圆角通常都是 0.3,少量的折弯刀的圆角为 0.5,所以,我们的钣 金件的折弯内 圆角基本上都是 0.2。对于普通的低碳钢钢板、防锈铝 板、黄铜板、紫铜板等,内圆角 0.2 都是没 问题的,但对于一些高碳 钢、硬铝、超硬铝,这种折弯圆角就会导致折弯断裂,或者外圆角开裂。 1.3.2.3 折弯回弹 压紧状态 b a 回弹状态 图 1-22 折弯回弹示意图 1)回弹角Δα=b-a 式中 b—— 回弹后制件的实际角度; a—模具的角度。 2) 回弹角的大小 单角 90 o 自由弯曲时的回弹角见表 1-10。 表 1-10 单角 90 度自由弯曲时的回弹角 材料 r/t 材料厚度 t(mm) 0.8 0.8~2 2 32 低碳钢 1 4o 2o 0o o o o 黄 铜 σ 1~5 5 3 1 b=350MPa 5 6o 4o 2o 铝、锌 中 碳 钢 σ 1 5o 2o 0o o o o b=400-500MPa 1~5 6 3 1 硬 黄 铜 σ 5 8o 5o 3o b=350-400MPa 硬 青 铜 σ b=350-400MPa 1 7o 4o 2o 高碳钢σ 1~5 9o 5o 3o b550Mpa o o o 5 12 7 6 3)影响回弹的因素和减少回弹的措施。 1, 材料的力学性能 回弹角的大小与材料的的屈服点成正 比,与弹性模量 E 成反比。对于精度要求较高的钣金件,为了减 少回弹,材料应该尽可能选择低碳钢,不选择高碳钢和不锈钢 等。 2, 相对弯曲半径 r/t 越大,则表示变形程度越小,回弹角Δ 33 α就越大。这是一个比较重要的概念,钣金折弯的圆角,在材料 性能允许的情况下,应该尽可能选择小的弯曲半径,有利于提 高精度。特别是注意应该尽可能避免设计大圆弧,如图 1-23 所 示,这样的大圆弧对生产和质量控制 较大的难度: r r 图 1-23 钣金的圆弧太大 1.3.2.4 一次折弯的最小折弯边的计算 L 形折弯的折弯时的起始状态如图 1-24 所示: 上模 后定位 工件 L 下模 模口宽度 B (=kt) 图 1-24 L 形折弯的折弯 这里很重要的一个参数是下模口的宽度 B。由于考虑到折弯效果 和模具强度, 不同厚度的材料所需要的模口宽度存在一个最小值。小 于该数值时, 会出现折弯不到位或损坏模具的 问题.经过实践证明, 最小模口宽度和材料厚度的关系为. Bmin  kT ① Bmin 为最小模宽, T 为材料厚度, 计算最小模口宽度时K=6. 目前 34 厂家常用的折弯下模宽度的规格如下: 4,5,6,8,10,12,14,16,18,20,25 根据上面的关系式就可以确定不同的料厚在折弯时所需下模模 口宽度的最小值. 例如 1.5mm 厚的板材折弯时, B=6*1.5=9 对照上 面的模宽系列可以选择模口宽度为 10mm(或 8mm)的下模.从折弯的 起始状态图可以看出折弯的边不能太短,结合上面的最小模口宽度, 得到最短折弯边的计算公式为② :(见图 1-25 所示) Lmin  1 (Bmin  )  0.5 (参考) ② 2 Lmin 为最短折弯边,Bmin 为最小模口宽,Δ为板材的折弯系数。 1.5mm 厚 的 板 材 折 弯 时 , 最 短 折 弯 边

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