板金件和塑料件的工艺准则(1)

1、第四章 板金件和塑料件的制造工艺性在设计产品零件时，必须考虑到容易制造的问题。尽量想一些方法既能使加工容易，又能使材料节约，还能使强度增加，又不出废品。为此设计人员应该注意以下制造方面事项。 第一节 板金件的工艺性4.1 板金件的工艺性是指零件在冲切、弯曲、拉伸加工中的难易程度。良好的工艺应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单，使用寿命高，产品质量稳定。在一般情况下，对板金件工艺性影响最大的是材料的性能、零件的几何形状、尺寸和精度要求。4.1.1 冲切件的构型原则冲切件的形状应尽量简单，尽量避免冲切件上的过长的悬臂狭槽。如4.1-1图： 对一般钢 A1.5t 对合金钢 A2t 对黄铜、铝

2、A1.2t t材料厚度。4.1.2 冲切弃料最少以减少料的浪费 如 4。12b图，稍稍更改设计，就会得到更多的零件，将大大节约材料。4.1.3 冲孔件的构型原则最小边距和孔间距。零件上冲孔设计应考虑留有合适的孔边距和孔间距以免冲裂。最小孔边距和孔间距见4.11表。4.1.3-1 最小冲孔直径或方孔的最小边长 冲孔时，应受到冲头强度的限制，冲孔的尺寸不能太小，否则容易损坏冲头。最小冲孔直径及最小边长见4.12表。 4.12表 t材料厚度 4.1.3-2 冲切缺口原则 冲切缺口应尽量避免尖角，如4.13a图所示。尖角形式容易减短模具使用寿命，且尖角处容易产生裂纹。应改为如4.13b图所示。 R0.

3、5t (t材料厚度) 4.13a图 4.13b图4.1.4 弯曲件的结构原则4.1.4-1 板件最小弯曲半径板件弯曲时，若弯曲处的圆角过小，则外表面容易产生裂纹。若弯曲圆角过大，因受到回弹的影响，弯曲件的精度不易保证。为此规定最小弯曲半径。见4.1-3表。 4.13表材 料最小弯曲半径（R）冷轧板、电镀锌板、镀锌板 R2t黄 铜 板 R1t铝 合 金 板 R1.2t4.1.4-2 弯曲的直边高度不宜过小，否则不易成形足够的弯矩，很难得到形状准确的零件。其值hR+2t方可。见4.15图。 4.15图 4.16图4.1.4-3 弯曲边冲孔时，孔边到弯曲半径R中心的距离L不得过小，以免弯曲成型后会使

4、孔变形。其值L2t方可。见4.16图。4.1.4-4 当aR时，弯曲后，b面靠a处仍然有一段残余圆弧，为了避免残余圆弧，必须使aR。 417图4.1.4-5 在U形弯曲件上，两弯曲边最好等长，以免弯曲时产生向一边移位。如不允许，可设一工艺定位孔。如图4.18图。 4.18图4.1.4-6 防止侧面（梯形）弯曲时产生裂纹或畸形。应设计预留切槽，或将根部改为阶梯形。槽宽K2t，槽深Lt+R+K/2。 4.19图4.1.4-7 防止圆角在弯曲时受压产生挤料后起皱，应设计预留切口。如室外机侧板（上端、下端）圆角处切口形式。 上端 下端 B与盖板厚度（t）相等 4.110a图 4.110b图4.1.4-

5、8 防止弯曲后，直角的两侧平面产生褶皱，应设计预留切口。 褶皱 4.111图4.1.4-9 防止弯曲后，产生回弹的切口形式。 a1.5t （t材料厚度) 4.112图4.1.4-10 防止冲孔后，弯曲产生裂纹的切口形式。 裂纹 切口 4.113图4.1.4-11 防止弯曲时，一边向内产生收缩。可设计工艺定位孔，或两边同时折弯，还可用增加幅宽的办法来解决收缩问题。 工艺孔 两边折弯 增加幅宽 4.114图4.1.4-12 弯成直角的搭接形式。 B A AA B A BB 4.115图 4.116图4.1.4-13 凸部的弯曲若象a图那样弯曲线和阶梯线一致，有时会在根部开裂变形。所以使弯曲线让开阶

6、梯线如图b，或设计切口如c、d那样。 r2t n=r a b c d m2t k1.5t Lt+R+k/2 4.117图 4.1.4-14 防止弯曲时，弯曲面上的孔受力后会变形，孔边距（至底根部）其值A4方可。 鼓起 4.118图4.1.5 拉深件的构形原则a. 拉深件的形状应尽量简单、对称。b. 拉深件各部分尺寸比例要恰当，尽量避免设计宽凸缘和深度大的拉深件。（D凸3d，h2d）因为这类零件要较多的拉深次数。c. 拉深件的圆角半径要合适，圆角半径尽量取大些，以利于成型和减少拉深次数。4.1.5-1拉深件的圆角半径。 4.14表4.1.5-2拉深件或弯曲件冲孔的合适位置。 4.119图4.1.

7、5-3 防止拉深时产生扭曲变形，A、B宽度应相等（对称）即A=B。 扭曲 AB AB 4.120图4.1.6 穿破件的构型原则当搭接在一道工序中用冲切法制成90°的弯边时，选材要注意材质不宜太硬，否则易在直角弯折处破裂。应在弯边位置设计工艺切口，防止折角处破裂。 R2t A A A3 A-B0.5 Lt+R+K/2 K2t AA旋转 2 ：1 4.121a图 4.121b图 4.121c图4.1.7 提高零件强度的合理构型4.1.7-1对较长的板金件为了提高其强度，应该设计加固筋。筋的形状、尺寸及适宜间距见4.15表。 4.15表4.1.7-2 在弯曲件的弯角处再作弯折，能起到筋条的

8、加强作用。角部处加强筋的形状、尺寸及筋间距见4.16表。 4.16表LR1R2R3HB筋间距12695316 60157126420 70 （B参考值） 4.122图4.1.8 板金件常用自攻螺钉底孔、翻边孔直径及翻边高度。见4.17表。 4.17表4.1.9 钻普通螺纹底孔的钻头直径。见4.18表。 4.18表4.1.10 钻英制螺纹底孔的钻头直径。见4.19表。 4.19表4.1.11 板金件的尺寸公差公差是影响产品质量和价格的重要因素之一。在制造零件的时候，经验告诉我们，无论投入多少成本和时间，完全按图纸上标注的尺寸准确地加工出来几乎是不可能的。产品设计无论从性能上还是经济上都要满足用户

9、的需要。从企业本身来说，也必须保持正常的利润。为此公差必须由产品的性能和经济两方面来决定。所以设计要充分掌握公差的原则。4.1.11-1 冲切件的尺寸公差。见4.110表及4.123图、4.224图。 4.110表基本尺寸圆孔(H12)长度L(JS12)下偏差上偏差极限偏差300.10±0.05360.12±0.066100.15±0.07510180.18±0.0918300.21±0.10530500.25±0.12550800.30±0.15801200.35±0.1751201800.40±0.2

10、01802500.46±0.232503150.52±0.263154000.57±0.2854005000.63±0.3155006300.70±0.356308000.80±0.4080010000.90±0.45100012501.05±0.525125016001.25±0.625160020001.50±0.75 4.123图 4.124图4.1.11-2 弯曲件的边高h直线尺寸公差。见4.111表及4.125图。 4.125图 4.111表弯边高度h10101818303050501

11、20120250250极限偏差材料厚度1±0.18±0.215±0.26±0.31±0.435±0.57±0.6512±0.215±0.26±0.31±0.435±0.57±0.65±0.77 注：弯曲边长L直线尺寸公差按4.110表规定。4.1.11-3 弯曲件的角度公差。见4.112表及4.126图。 4.126图 4.112表角短边的长度L非配合角度偏差a最小角 度差 a角短边的长度 L非配合角度偏差 a最小角度偏差 a3050±2

12、6;±45260360±30±155080±1°30±30360500±25±1280120±1°±25500630±22±10120180±50±20630800±20±9180260±40±188001000±20±84.1.11-4拉深件的高度h尺寸公差。见4.113表及4.127图。 4.127图 4.113表拉深高度 h材 料 厚 度 t0.50.5111.51.5222.52

13、.53极 限 公 差3±0.15±0.18±0.21±0.25±0.30±0.3336±0.18±0.21±0.25±0.30±0.33±0.36610±0.21±0.25±0.30±0.33±0.36±0.401018±0.25±0.30±0.33±0.36±0.40±0.451830±0.30±0.33±0.36±

14、0.40±0.45±0.513050±0.46±0.50±0.60±0.70±0.90±1.105080±0.5±0.60±0.70±0.90±1.10±1.3080120±0.7±0.80±0.90±1.10±1.30±1.50注：拉深边长L直线尺寸公差按4.110表规定。4.1.11-5 冲切件的断面粗糙度。见4.114表。 4.114表材料厚度t 11224粗糙度4.1.11-6 冲切件的毛

15、刺允许高度。见4.115表。 4.115表材料厚度t试 模批量生产 0.35 0.015 0.05 0.51.2 0.03 0.1 1.52.5 0.05 0.15 34 0.06 0.18第二节 注塑件的工艺性4.2 注塑件设计的一般原则: a.充分考虑塑料件的成型工艺性,如流动性: b.塑料件的形状在保证使用要求的前提下,应有利于充模,排气,补缩,同时 能适应高效冷却硬化; c.塑料设计应考虑成型模具的总体结构,特别是抽芯与脱出制品的复杂程度, 同时应充分考虑到模具零件的形状及制造工艺,以便使制品具有较好的经 济性; d.塑料件设计主要内容是零件的形状、尺寸、壁厚、孔、圆角、加强筋、螺 纹

16、、嵌件、表面粗糙度的设计。4.2.1壁厚 塑料件壁厚设计与零件尺寸大小、几何形状和塑料性质有关。 塑料件的壁厚决定于塑料件的使用要求，即强度、结构、尺寸稳定性以及装配等各项要求，壁厚应尽可能均匀，避免太薄，否则会引起零件变形，产品壁厚一般 24mm。小制品可取偏小值，大制品应取偏大值。4.2.1.1 塑料件相邻两壁厚应尽量相等，若需要有差别时，相邻的壁厚比应满足以下要求： t ：t11.5 2 4.2.1.2 塑料凸肩H与壁厚t之间关系如图4中，图中，则造成塑料件的厚度不均匀，应改图所示，可使塑料件壁厚不均匀程度减少。4.2.2过渡圆角为了避免应力集中，提高强度和便于脱模，零件的各面连接处应设

17、计过渡圆角。零件结构无特殊要求时，在两面折弯处应有圆角过渡，一般半径不小于.51mm，。4.2.2.1内外圆角半径 零件内外表面的拐角处设计圆角时,应保证零件壁厚均匀一致，图中以R为内圆角半径,1为外圆角半径，为零件的壁厚. 4.2.3加强筋为了确保零件的强度和刚度，而又不使零件的壁厚过大，避免零件变形，可在零件的适当部位设置加强筋。 L=(13)a b=(0.51)a R=(0.1250.25)a =2° 4° 当a2mm时，可选择a=b。 4.2.3.1筋的高度与圆角半径. 表 4.2-1 h 6 613 1319 19以上 R0.81.5 1.53 35 67 4.2

18、.3.2 设计加强筋时，应使中间筋低于外壁0.51mm，以减少支承面积，达到平直要求。 4.2.4孔的设计 孔的周壁厚会影响到孔壁的强度。孔口与塑件边缘间距离a不应小于孔径，并不小于零件壁厚t的0.25倍。孔口间的距离b不宜小于孔径0.75倍，并不小于3mm。 4.2.4.1 孔的周壁厚H和突起部分的壁厚c和高度h、h与c之比不能超过3， 如图 其尺寸可参考表4.2-2 表4.2-2 D336610101818303050H 和 C 1 1.5 2.5 3.5 4 54.2.4.2 孔深h2d情况下的最小直径 材料 PA 其它 玻璃纤维 塑压件 d(min) 0.5 0.8 1 1.54.2.

19、5螺纹 内螺纹直径不能小于2mm,外螺纹直径不能小于4mm.螺距不小与0.5mm.螺纹的拧合长度一般不大于螺纹直径的1.5倍,为了防止塑料螺纹的第一扣牙崩裂,并保证拧入,必须在螺纹的始端和末端留有0.20.8mm的圆柱形.并注意:塑料件螺纹不能有退刀槽,否则无法脱模。 4.2.6 嵌件嵌入塑料件的零件,叫做嵌件.由于用途不同,嵌件的形式不同,材料也不同. 但使用最多的是金属嵌件.它的优点是提高塑料制品的机械强度、磨损寿命、尺寸的稳定性和精度。 4.2.6.1嵌件外塑料层最小厚度 表4.2-4嵌件直径D 4 >48 >812 1216 16最小壁厚t 1.5 2 3 4 5 4.2.

20、6.2 回旋体的轴及轴套嵌件形式。塑料层最小壁厚参照表4.2-4 4.2.7 压花 塑料件的周围上滚花，也可以压制。 滚花必须是直的，并与脱模方向一致，滚花的尺寸可参考表4.2-5 直径D 181850508080120181850508080120齿距t1.21.51.52.52.53.53.54.5 4R半径R0.20.30.30.50.50.7 0.710.310.54 1.55 26齿高h 0.86t 0.8R4.2.8塑料件常用自攻螺钉预留底孔直径选择 注: 1. 2一般情况应选用a图结构,特殊情况可选b图结构; 表4.2-6 螺纹规格 D ST 2.21.75ST 2.92.46S

21、T 3.52.97ST 4.23.49ST 4.84.211 (KT-28) 4X103.39 4.2.9 塑料尺寸公差值 表4.2-7 基本尺寸 (mm) 等 级 1 2 3 4 5 6 7 8 (mm) 30.040.060.090.140.220.360.460.56>360.040.070.100.160.240.400.500.64>6100.050.080.110.180.26 0.440.540.70>10140.050.090.120.200.300.480.600.76>14180.060.100.130.220.340.540.660.84>1

22、8240.060.110.150.240.380.600.740.94>24300.070.120.160.260.420.660.821.04>30400.080.140.180.300.460.740.921.18>40500.090.160.220.340.540.861.061.36>50650.110.180.260.400.620.961.221.58>65800.130.200.300.460.701.141.441.84>801000.150.220.340.540.841.341.662.10>1001200.170.260.380.

23、620.961.541.942.40>1201400.190.300.440.701.081.762.202.80>1401600.220.340.500.781.221.982.403.10>1601800.380.560.861.362.202.703.50>1802000.420.600.961.502.403.003.80>2002250.460.661.061.662.603.304.20>2252500.500.721.161.822.903.604.60>2502800.560.801.282.003.204.005.10>2803

24、150.620.881.402.203.504.405.60>3153550.680.981.562.403.904.906.30>3554000.761.101.742.704.405.507.00>4004500.851.221.943.004.906.107.80>4505000.941.342.203.405.406.708.60 注:1.表中公差数值用于基准孔取(+)号,用于基轴取(-)号; 2.表中公差数值用于非配合孔取(+)号, 用于非配合轴取(-)号, 用于非配 合长度取(±)号4.2.10 塑料件成型质量问题和原因分析 质 量 问 题 原 因 分 析 1飞边1. 注模压力过大2. 合模不紧3. 模具分型面不干净4. 塑料温度过高5. 塑件在分型面上的投影面积超出机床允许范围6. 模板弯曲变形 2.变形1. 冷却时间不足2. 模具温度过高或不匀3. 顶杆位置不合理4. 塑件厚度不匀 3.气泡1. 原料中含有水份或其他易挥发物2. 塑料温度过高或受热时间过长3. 注射速度过快4. 注射压力太小5. 模具温度太低6. 注射活塞退回太早7. 料筒内混入空气 4.成型不