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bvty宝威VIP：钣金件结构设计规范

文章作者：yebuyugz9B 人气：发表时间：2024-12-28 19:31:29

冲裁

冲裁的定义：

冲裁是利用冲模使部分材料或工序件与另一部分材料、工（序）件或废料分离的一种冲压工序。冲裁是剪切、落料、冲孔、冲缺、冲槽、剖切、凿切、切边、切舌、切开、整修等分离工序的总称。

钣金设计在冲裁时需要什么？

（1）冲裁件的形状和尺寸尽可能简单对称，使排样时废料最少；

（2）冲裁件的外形及内孔应避免尖角；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）

（3）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。

（4）冲孔优先选用圆形孔，冲孔有最小尺寸要求；冲孔优先选用圆形孔，冲孔最小尺寸与孔的形状、材料机械性能和材料厚度有关。

材料圆孔直径b矩形孔短边宽b高碳钢1.3t1.0t低碳钢、黄铜1.0t0.7t铝0.8t0.5t

材料	圆孔直径b	矩形孔短边宽b
高碳钢	1.3t	1.0t
低碳钢、黄铜	1.0t	0.7t
铝	0.8t	0.5t

（5）冲裁的孔间距与孔边距；零件的冲孔边缘离外形的最小距离随零件与孔的形状不同有一定的限制。当冲孔边缘与零件外形边缘不平行时，该最小距离应不小于材料厚度t；平行时，应不小于1.5t。

（6）折弯件及拉深件冲孔时，其孔壁与直壁之间应保持一定的距离；

（7）螺钉、螺栓的过孔和沉头座；螺钉、螺栓过孔和沉头座的结构尺寸按下表选取取。对于沉头螺钉的沉头座，如果板材太薄难以同时保证过孔d2和沉孔D，应优先保证过孔d2。

用于螺钉、螺栓的过孔

用于沉头螺钉的沉头座及过孔（要求板厚t≥h）

用于沉头铆钉的沉头座及过孔（要求板厚t≥h）

（8）冲裁件毛刺的极限值；冲裁件毛刺超过一定的高度是不允许的，冲压件毛刺高度的极限值(mm)见下表。

f级（精密级）适用于较高要求的零件；m级（中等级）适用于中等要求的零件；g级（粗糙级）适用于一般要求的零件。

材料壁厚	材料抗拉强度（N/mm2）
	＞100～250			＞250～400			＞400～630			＞630
	f	m	g	f	m	g	f	m	g	f	m	g
＞0.7 ～1.0	0.12	0.17	0.23	0.09	0.13	0.17	0.05	0.07	0.1	0.03	0.04	0.05
＞1.0 ～1.6	0.17	0.25	0.34	0.12	0.18	0.24	0.07	0.11	0.15	0.04	0.06	0.08
＞1.6 ～2.5	0.25	0.37	0.5	0.18	0.26	0.35	0.11	0.16	0.22	0.06	0.09	0.12
＞2.5 ～4.0	0.36	0.54	0.72	0.25	0.37	0.5	0.2	0.3	0.4	0.09	0.13	0.18

折弯

折弯的定义：

金属板材的弯曲和成型是在弯板机上进行的，将要成型的工件放置在弯板机上，用升降杠杆将制动蹄片提起，工件滑动到适当的位置，然后将制动蹄片降低到要成型的工件上，通过对弯板机上的弯曲杠杆施力而实现金属的弯曲成型。

钣金折弯设计时需要注意哪些事项？

（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。

常用材料的最小弯曲半径见下表。

序号	材料	最小弯曲半径
1	08、08F、10、10F、DX2、SPCC、E1-T52、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、1100-H24、T2	0.4t
2	15、20、Q235、Q235A、15F	0.5t
3	25、30、Q255	0.6t
4	1Cr13、H62(M、Y、Y2、冷轧)	0.8t
5	45、50	1.0t
6	55、60	1.5t
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。

(2)弯曲件的直边高度

①一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，最小高度按要求：h＞2t。

②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）

③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，侧面的最小高度为：h=（2～4）t＞3mm

（3）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。

（4）局部弯曲的工艺切口；

①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 a)，或开工艺槽（图b)，或冲工艺孔（图c) 。注意图中的尺寸要求：S≥R ；槽宽k≥t；槽深L≥ t+R+k/2。

②当孔位于折弯变形区内，所采取的切口形式，如图所示；

（5）带斜边的折弯边应避开变形区

（6）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。

（7）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。

（8）标注弯曲件相关尺寸时，要考虑工艺性；如图所示

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。

（9）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

①折弯件的内圆角半径与板厚之比越大，回弹就越大

②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。

拉伸与成型

本文主要介绍钣金件结构设计成型拉伸部分，钣金件拉伸的形式主要为凸包、加强筋、百叶窗、抽孔；内容如下；

1.拉伸：

（1）凸包；

①.定义及形状尺寸

主要用于垫高定位和通过孔紧固之用，凸包的一次性成型参数表如图所示；

注：材料越厚及越硬表格内对应的H与D取值越小，R、a、和d取值越大；SUS304材料T＞1.5时，不采用上表数据，也不建议采用压凸包的形式。

②.凸间距及凸边距的极限尺寸；

凸间距及凸边距的极限尺寸按下表所示；

（2）加强筋；

在板状金属零件上压筋，有助于增加结构刚性，加强筋结构及其尺寸选择参见表。

（3）百叶窗；

百叶窗通常用于各种罩壳或机壳上起通风散热作用，其成型方法是借凸模的一边刃口将材料切开，而凸模的其余部分将材料同时作拉伸变形，形成一边开口的起伏形状。百叶窗的典型结构参见图。

百叶窗尺寸要求：a≥4t；b≥6t；h≤5t；L≥24t；r≥0.5t。

（4）抽孔；

①.抽孔是在钣金件预留孔上冲型一定内径、外径及高度的垂直翻孔。主要用于铆合、过孔、攻孔等用途。有一般抽孔与异形抽孔两种类型。如图所示

②.抽空攻牙参数表如下图

注：

1.使用切削式丝攻。

2.抽空高度不小于3倍螺距。

3.料厚小于0.5mm时抽孔的壁厚为料厚；料厚在0.5-0.8mm之间时抽孔的壁厚为0.7倍料厚；料厚大（等）于0.8mm时抽孔的壁厚为0.65倍壁厚。

连接方式及其它

1.卡扣连接

同塑胶件的卡扣装配不一样，因为大多数的钣金件没有弹性（不锈钢SUS301除外），钣金装配并不能完全依靠卡扣来完成。卡扣装配常是与其他钣金装配方式(如螺钉）配合使用，起着快速装配和降低产品装配成本的作用。

卡扣装配的结构包括卡扣和卡槽，常用的卡扣和卡槽的形状如图5.1所示。产品设计可以选择合适的卡扣和卡槽形状进行配对选用。根据面向装配的设计中的导向原则，卡扣或卡槽的前端最好增加一个30°的小折弯，以保证装配顺利。

2.拉钉连接

（1）定义：拉钉连接是通过将拉钉插入两个零件的对应孔内,用拉钉枪拉动拉杆直至拉断使外包的拉钉套变形胀大,大于孔的直径,从而达到将两个零件装配在一起的目的。

常用的拉钉包括平头拉钉和圆头拉钉,其装配如图5.2所示。其中平头拉钉用于拉钉装配后拉钉头不能突出零件表面的场合,此时在零件上需要增加沉孔。钣金件通孔的尺寸一般比拉钉尺寸大0.1~0.3mm。

当设计拉钉装配时,需要注意以下问题。

拉钉参数表如下；

3.抽孔自铆

（1）自铆的原理如图5.3所示,零件A(带有沉孔)和零件B(带有抽牙孔)配合,两个零件贴合在一起,然后通过模具冲头使得抽牙孔胀开,填充至沉孔的角孔内,从而使两个零件装配成一个整体。

（2）抽孔自铆设计参数如下表所示

4.螺钉螺母连接

钣金件的螺钉装配是指在两个需要装配的零件中，其中一个零件上抽牙，另一个零件上冲孔，然后通过螺钉把两个零件固定。钣金件的螺钉机械装配包括三种方式。

1）抽牙孔+自攻螺钉装配

如图5.4.1所示，在零件A上抽牙孔，在零件上B冲孔，使用自攻螺钉，自攻螺钉在拧人的时候同时攻螺纹。对于零件A抽牙孔的内径，其尺寸可以参考所使用的自攻螺钉厂商或者制造厂商提供的推荐数据。某自攻螺钉厂商提供的三角自攻螺钉的钣金抽牙孔数据，如图5.4.2所示。

2）抽牙孔+攻螺纹+螺钉装配

同第一种情况比较类似，区别在于两点：其一是对零件A完成抽牙后增加额外的攻螺纹工序；其二是使用普通的机械螺钉而不是自攻螺钉就可以完成两个零件的装配。

3）铆合螺母+螺钉装配

第三种装配方式需要在零件A上铆合螺母，替代抽牙孔及其攻螺纹，如下图所示。

5.点焊

点焊是两个钣金件在接触面处的一些点被焊接起来。焊接时，先把钣金件表面清理干净，然后把两个钣金件对齐装配好，压在两柱状铜电极之间，施加力压紧。当通过足够大的电流时，在零件的接触处产生大量的热，将中心最热区域的金属很快加热至高塑性或熔化状态，形成一个透镜形的液态熔池，继续保持压力，断开电流，金属冷却后，形成了一个焊点。

1）钣金件焊点的设计

为了提高点焊的效果，保证点焊的可靠性，常在点焊的一个钣金件上设计一排焊点，焊点的尺寸一般如图5.5所示。在焊接过程中，焊接头压在凸点处，施加压力通电后，焊点被熔化。