板金设计经验

冲裁件的工艺性 1 1冲裁件的外形及内孔应避免尖角 1 1 2在直线或曲线的连接处要有圆弧连接 圆弧半径R 0 5t t为材料壁厚 图3 2 1 冲裁件圆角半径的最小值 1 1 2 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 以廠商的刀 具 如图 1 9 所示外圆角为 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 rr R 图 1 9 冲裁件的外圆角 1 2 冲裁件应避免窄长的悬臂与狭槽 冲裁件的凸出或凹入部分的深度和宽度 一般情况下 应不小于1 5t t为料厚 同时 应该避免窄长的切口与和过窄的切槽 以便增大模具相应部位的刃口强度 见图3 3 1 图1 2 图3 3 1 避免窄长的悬臂和凹槽 1 3 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 图3 4 1 冲孔形状示例 1 3 1 由于受到冲孔凸模强度限制 孔径不能过小 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 材料 圆孔 D D 为直径 方孔 L L 为边 长 腰圆孔 矩形孔 B B 为最小边长 高 中碳钢 1 3t 1 2t 1t 低碳钢及黄铜 1t 0 8t 0 8t 铝 锌 0 8t 0 6t 0 6t 布质胶木层压板 0 4t 0 35t 0 3t 1 3 2 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 图 1 10 冲裁件的孔与孔 孔与边缘之间的距离 t 为材料厚度 1 3 3 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 D1 D2 D4 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 0 8 以下 t 0 8 1 59 t 1 59 3 18 t 3 2 以上 D13mm2t D23mm2t D31 6mm2t2 5t D41 6mm2t2 5t 1 3 4 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 1 3 5 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 a2 R2 0 5t 式中 R1 R2 圆角半径 t 板料厚度 R1 a2 R2 a1 t 图 1 13 在拉深件上 1 4 冲裁件的加工精度 L L 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 公称尺寸 L公称尺寸 L 材料厚 度 50 50 150150 300 50 50 150150 300 1 0 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 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 尺寸 b 材料厚度 5050 b 120120 b 220220 b 360 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 2 折弯 2 1 折弯件的最小弯曲半径 材料弯曲时 其圆角区上 外层收到拉伸 内层则受到压缩 当材料厚度一定时 内r 越小 材料的拉伸和压缩就越严重 当外层圆角的拉伸应力超过材料的极限强度时 就会 产生裂缝和折断 因此 弯曲零件的结构设计 应避免过小的弯曲圆角半径 公司常用材 料的最小弯曲半径见下表 序号序号材材 料料最小弯曲半径最小弯曲半径 1 1 08 08F 10 10F DX2 SPCC E1 T52 0Cr18Ni9 1Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti 1100 H24 T2 0 4t 2 2 15 20 Q235 Q235A 15F 0 5t 3 3 25 30 Q255 0 6t 4 4 1Cr13 H62 M Y Y2 冷轧 0 8t 5 5 45 50 1 0t 6 6 55 60 1 5t 7 7 65Mn 60SiMn 1Cr17Ni7 1Cr17Ni7 Y 1Cr17Ni7 DY SUS301 0Cr18Ni9 SUS302 2 0t 弯曲半径是指弯曲件的内侧半径 t是材料的壁厚 t为材料壁厚 M为退火状态 Y为硬状态 Y2为1 2硬状态 表1 公司常用金属材料最小折弯半径列表 2 2 弯曲件的直边高度弯曲件的直边高度 2 2 1 一般情况下的最小直边高度要求一般情况下的最小直边高度要求 弯曲件的直边高度不宜太小 最小高度按 图4 2 1 要求 h 2t h 2t 图1 10 图4 2 1 1 弯曲件的直边高度最小值 2 2 2 特殊要求的直边高度特殊要求的直边高度 如果设计需要弯曲件的直边高度h 2t 则首先要加大弯边高度 弯好后再加工到 需要尺寸 或者在弯曲变形区内加工浅槽后 再折弯 如下图所示 压槽 h 2t 图1 11 图4 2 2 1 特殊情况下的直边高度要求 2 2 3 弯边侧边带有斜角的直边高度弯边侧边带有斜角的直边高度 当弯边侧边带有斜角的弯曲件时 图4 2 3 侧面的最小高度为 h 2 4 t 3mm 图1 12 图4 2 3 1 弯边侧边带有斜角的直边高度 2 3 折弯件上的孔边距折弯件上的孔边距 孔边距 先冲孔后折弯 孔的位置应处于弯曲变形区外 避免弯曲时孔会产生变形 孔壁至弯边的距离见表下表 表2 折弯件上的孔边距 表 1 13 圆孔距折弯边最小距离 钣料厚度0 6 0 8 1 01 21 52 02 5 最小距离 X 1 31 51 72 033 5 2 4 局部弯曲的工艺切口局部弯曲的工艺切口 2 4 1 折弯件的弯曲线应避开尺寸突变的位置折弯件的弯曲线应避开尺寸突变的位置 局部弯曲某一段边缘时 为了防止尖角处应力集中产生弯裂 可将弯曲线移动一定 距离 以离开尺寸突变处 图4 4 1 1 a 或开工艺槽 图4 4 1 1 b 或冲工艺孔 图 4 4 1 1 c 注意图中的尺寸要求 S R 槽宽k t 槽深L t R k 2 L k 图1 13 工艺孔 图4 4 1 1 局部弯曲的设计处理方法 2 4 2 当孔位于折弯变形区内 所采取的切口形式当孔位于折弯变形区内 所采取的切口形式 当孔在折弯变形区内时 采用的切口形式示例 图4 4 2 1 图1 14 弯曲线 弯曲线 图4 4 2 1 切口形式示例 2 5孔靠近折弯时的特殊加工处理孔靠近折弯时的特殊加工处理 2 5 1 当靠近折弯线的孔距折弯线小于上述的最小距离时 折弯后会产生变形 此时 可根据产品不同的要求 作如下表 1 15 方式来处理 但是 可以看到这些办法的工 艺性较差 结构设计应该尽量避免 表 1 15 孔靠近折弯时的特殊加工处理 1 折弯前压槽处理 在实际设 计中 因为结构设计的需要 实际距离比上述距离还要小的 情况 加工厂家往往采用折弯 前压槽处理 如图 1 31 所示 其缺点是 折弯机压线处理 多一道工序 效率稍低 精度 较低 原则上尽可能避免 折床压线 T 2 沿折弯线割孔或割线 当折弯线对工件外观无影响或 可以接受时 则以割孔改善其 工艺性 缺点 影响外观效果 并且因 为割线或者割窄槽时 一般仔 需要用激光机切割 割孔 3 在靠近折弯线的孔边折弯 后补加工至设计尺寸 当要求 保证孔边距时 可按此方式处 理 一般这种二次去料不能在 冲床上完成 只能在激光切割 机上进行二次切割 定位麻烦 这种加工的成本很高 折弯线 补加工 4 折弯后扩孔处理 只有一个或几个像素孔到折弯 线的距离小于最小孔距 产品 外观要求严格时 为了避免折 弯时拉料 此时可对像素进行 缩孔处理 即在折弯前先割出 一小同心圆 一般为 1 0 折弯后扩孔至原尺寸 缺点 工程数多 效率低 5 折弯机上模的最小宽度为 4 0mm 目前 受此限制 工件内部的折弯加工部分孔口 不得小于 4 0mm 否则须将孔 口扩大或考虑用易模成形 缺点 制作易模效率低 易 模生产效率低 扩孔影响外观 2 5 2 弯曲件的工艺孔 工艺槽和工艺缺口 在设计弯曲件时 如果弯曲件须将弯边弯曲到毛坯内边时 一般应事先在落料后加冲 工艺孔 工艺槽或工艺缺口如图 1 33 所示 工艺孔 工艺缺口 图 1 33 加冲工艺孔 工艺槽或工艺缺口 d 工艺孔的直径 d t K 工艺缺口的宽度 K t 止裂槽或切口 一般情况下 对于一条边的一部分折弯 为了避免撕裂和畸变 应开 止裂槽或切口 特别是对于内弯角小于 60 度的弯曲 更需要开止裂槽或切口 切口宽度一 般大于板厚 t 切口深度一般大于 1 5t 1 34 中图 b 较图 a 折弯更合理 图a图b 图 1 34 开止裂槽或切口的折弯 工艺槽 工艺孔要正确处理 面板及外观能看得到的工件可不加折弯拼角工艺孔 如 面板在加工过程中 为保持统一风格 均不设工艺缺口 其它应加折弯拼角工艺孔 如图 1 35 所示 折弯工艺孔 图 1 35 折弯拼角工艺孔 2 5 390 度方向的折弯搭碰的间隙规定 图纸设计时 对于没有特殊要求 不要标注 90 度方向的折弯搭碰之间的间隙 一些不合理的间隙标注 反而影响加工厂家的工艺设计 加工厂家一般按照 0 2 0 3 的间隙进行工艺设计 如图 1 36 所示 0 2 0 3 图 1 36 折弯搭碰的间隙 2 5 4 突变位置的折弯 折弯件的折弯区应避开零件突变的位置 折弯线离变形区的距离 L 应大于弯曲半径 r 即 L r 如图 1 37 图 1 37 折弯区应避开零件突变的位置 2 6带斜边的折弯边应避开变形区带斜边的折弯边应避开变形区 图4 5 1 带斜边的折弯边应避开变形区 2 7 打死边的设计要求打死边的设计要求 打死边的死边长度与材料的厚度有关 如下图所示 一般死边最小长度L 3 5t R 其中t为材料壁厚 R为打死边前道工序 如下图右所示 的最小内折弯半径 图4 6 1 死边的最小长度L 2 8设计时添加的工艺定位孔设计时添加的工艺定位孔 为保证毛坯在模具中准确定位 防止弯曲时毛坯偏移而产生废品 应预先在设计时添 加工艺定位孔 如下图所示 特别是多次弯曲成形的零件 均必须以工艺孔为定位基准 以减少累计误差 保证产品质量 工艺孔 图 图4 7 1 多次折弯时添加的工艺定位孔 2 9 标注弯曲件相关尺寸时 要考虑工艺性标注弯曲件相关尺寸时 要考虑工艺性 图1 19 图4 8 1 弯曲件标注示例 如上图所示所示 a 先冲孔后折弯 L尺寸精度容易保证 加工方便 b 和c 如 果尺寸L精度要求高 则需要先折弯后加工孔 加工麻烦 2 10 弯曲件的回弹弯曲件的回弹 影响回弹的因素很多 包括 材料的机械性能 壁厚 弯曲半径以及弯曲时的正压 力等 2 11 折弯件的内圆角半径与板厚之比越大 回弹就越大 折弯件的内圆角半径与板厚之比越大 回弹就越大 2 12 从设计上抑制回弹的方法示例从设计上抑制回弹的方法示例 弯曲件的回弹 目前主要是由生产厂家在模具设计时 采取一定的措施进行规避 同时 从设计上改进某些结构促使回弹角简少如下图所示 在弯曲区压制加强筋 不仅可 以提高工件的刚度 也有利于抑制回弹 图4 9 2 1 设计上抑制回弹的方法示例 2 13 拉伸拉伸 2 14 拉伸件底部与直壁之间的圆角半径大小要求拉伸件底部与直壁之间的圆角半径大小要求 如下图所示 拉伸件底部与直壁之间的圆角半径应大于板厚 即r1 t 为了使拉伸 进行得更顺利 一般取r1 3 5 t 最大圆角半径应小于或等于板厚的8倍 即r1 8t 图 D d 图5 1 1 拉伸件圆角半径大小 2 15 拉伸件凸缘与壁之间的圆角半径拉伸件凸缘与壁之间的圆角半径 拉伸件凸缘与壁之间的圆角半径应大于板厚的2倍 即r2 2t 为了使拉伸进行得 更顺利 一般取r2 5 10 t 最大凸缘半径应小于或等于板厚的8倍 即r2 8t 参见图 5 1 1 2 16 圆形拉伸件的内腔直径圆形拉伸件的内腔直径 圆形拉伸件的