机械设计工艺流程及总体设计规范

机械设计流程及规范拟制：审核：批准2机械设计工艺流程图3机械设计工艺流程及总体设计规范一．总则随着电子产品技术的使用范围推广，为适合公司发展需要，针对机械结构设计人员制定本设计流程及规范二．工艺设计原则电子产品设计在结构上面一般有印制电路板、接插件、底板、机箱外壳和面板组成；是把构成产品的各个部分科学有机的结合起来的的过程，包括：元器件的选用、印刷电路板的设计及配合、安装调试、产品的外形设计、抗干扰措施及维修方便等方面。2.1整机设计要求实现产品的各项功能指标、工作可靠、性能稳定；体积小、外形美观、操作方便、性价比高；绝缘性能好、绝缘强度高、抗干扰性能好，符合国家标准；装配、调试、维修方便；产品一致性好、适合批量生产或自动化生产；元器件排列要尽量对称，重量平衡，对于比较重的组件，在板上要用支架或固定夹进行装卡，以免组件引线承受过大应力，对于可调组件或需要更换频繁的元器件，应放在机器的便于打开、容易触及或观察的地方，已利于调整与维修；2.2.1材料学设计(选材)常用钢板a)冷轧普通薄钢板，是普通碳素结构钢冷轧板的简称，简称：冷板，它是由普通碳素结构钢热轧钢板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，不产生氧化皮，因此，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良好，是钣金加工最常用的一种金属材料。常用牌号：国标GB（Q195、Q215、Q235、Q275）b)连续电镀锌薄钢板，俗称：电解板，是指在电镀锌作业线上在电场作用下，锌从锌盐的水深液中沉积到预先准备好的冷板表面上，钢板表面就会产生一层镀锌层，使钢板具有良好的耐腐蚀性。常用牌号：国标GB（DX1、DX2、DX3、DX4）c)连续热镀锌薄钢板，一般简称镀锌板或白铁片，钢板表面美观，有块状或树叶状镀结晶花纹，且镀层牢固，有优良的耐大气腐蚀性能，同时，钢板还有良好的焊接性能和冷加工成型性能，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。牌号：国标GB（Zn100-PT、Zn200-SC、Zn275-JY）d)不锈钢板，是一种耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。不锈钢通常按基体组织分为：铁素体不锈钢。含铬12％～30％。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。4奥氏体不锈钢。含铬大于18％，还含有8％左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。奥氏体-铁素体双相不锈钢。兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。马氏体不锈钢。强度高，但塑性和可焊性较差。备注：不锈钢板的强度较高，对数控冲床的刀具磨损较大，一般不合适数冲加工。牌号：不锈钢的种类有很多，钣金加工常用的是一种奥氏体不锈（1Cr18Ni9Ti）常用铝板铝是一种银白色的轻金属，具有良好的导热性、导电性和延展性。纯铝强度很低，无法作为结构材料使用，钣金加工一般用到的是铝合金板，根据合金元素含量不同，铝板可以分为8个系列，分别为1000系列、2000系列～8000系列，常用的有2000系列，3000系列和5000系列。2000系列是一种铜铝合金，特点是硬度较高，又称硬铝；可用作各种中等强度的零件和构件，3000系列是一种锰铝合金，防锈性能较好，所以又称防锈铝；5000系列是一种镁铝合金，主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列。常用牌号：3A21(老牌号LF21)、5A02(老牌号LF2)、2A06(老牌号LY6)常用铜板紫铜板：紫铜是纯铜的俗称，外观呈紫色，具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性，但价格昂贵，主要用作导电、导热材料，一般用于电源上需要承载大电流的零件，紫铜的强度低，一般不能做结构件。常用牌号：T1﹑T2﹑T3黄铜板：黄铜是一种铜锌合金，具有较高的强度和优良的冷、热加工性，但易产生腐蚀破裂，价格相对便宜，应用广泛。常用牌号：H59﹑H62﹑H70其它材料2.3.2结构工艺设计压铸件工艺性设计术语和定语流痕：指铸件表面与金属液流动方向一致且与金属基体颜色不一样的纹路。冷隔：指铸件表面有与周边熔接不良的小块。铬化：指铸件与铬酸溶液发生化学反应，在铸件表面形成一层薄的铬酸盐膜。欠铸：指铸件成形不饱满。网状毛刺：压铸件表面上有网状发丝一样凸起或凹陷的痕迹。溢流口：指金属液冷却凝固时为补偿金属收缩所设置的穴。铸件设计及工艺a)选材铝合金压铸件的常用材料有:GB标准:YL102,YL104,YL112和YL113b)壁厚壁厚设计以均匀为佳,不均易产生缩孔和裂纹,易引起零件变形,同时会影响到模具的使用寿命。壁厚很厚的铸件内部易产生缩孔,影响材料的力学性能，对大形铝合金,其壁厚不宜超过6mm,因壁厚增加,其材料的力学性能将明显下降,因此推荐壁厚如表1。对外侧边缘壁厚,为保证良好的压铸成形,壁厚s=1/4h,且5s=1.5mm,s为边缘壁厚,h为边缘壁的高度,如下图所示。表1压铸件最小壁厚和正常壁厚壁的单面面积axb(cm2)=2525～100100～500500最小壁厚(mm)0.81.21.82.5正常壁厚(mm)2.02.53.04.0c)加强筋设计筋的目的是增加零件的强度和刚性,避免因单纯依靠加大壁厚而引起的气孔,裂纹和收缩缺陷,同时能使金属流路顺畅,改善压铸的工艺性.筋高不超过15倍壁厚，最大筋宽不超过1.5倍壁厚，对筋高30mm以下，拔模斜度不小于3°，筋高30mm以上，拔模斜度不小于2°(通常为节省成本，减轻重量，拔摸斜度一般都放得很小，一般情况拔1°，高筋高30mm以上的拔2度，对于批量不大的产品应该也不会有很大问题）,在特殊情况下加强筋端面的拔模度可设为0.5°。d)圆角圆角设计可使金属液流畅,气体易排出,有利于铸件成形，并能避免因锐角致使零件和模具产生裂纹,有利于提高模具寿命,因此对过渡处应避免锐角设计,圆角半径以取最大为原则,一般取值如下:对相等壁厚:1/2h=r=h对不等壁厚:1/4(h1+h2)=r=1/2(h1+h2)r为内圆角半径,h、h1和h2为壁厚e)拔模斜度拔模斜度的大小与零件的结构、高度、壁厚及表面粗糙度有关,在允许的范围内,尽可能取大值,有利于脱模。非圆形内侧壁的拔模斜度如下表,外侧取表下表值的一半。拔模高度=33～66～1010～1818～3030～5050～8080～120120～180180～250圆形4°3°30’2°30’2°1°45’1°15’1°0°450°30’0°30’非圆形5°4°30’3°30’2°30’1°45’1°30’1°151°0°45’0°30’f)相邻距离尽量避免窄且深的凹穴设计，以免对应模具处出现窄而高的凸台，因受冲击易弯曲、断裂。如下图所示,当a过小时,易使模具在此处开裂,为使模具在此处有足够的强度,a值应不小于5mm。6g)铸孔铝合金可铸最小孔径为2.5mm,可铸孔径大小与深度有关,对盲孔,孔深为孔径的3到4倍,对通孔,孔深为孔径的6到8倍。对孔径精度或孔距精度要求较高的,一般不直接铸孔,采用后序机加工处理,但对壁厚较厚的孔,为避免机加后出现表面有砂眼,一般先铸出底孔,然后用机加去除加工余量。h)文字和图案文字大小不小于5号字体,凸起高度0.3～0.5mm,线宽推荐0.8mm.,出模度10～15度,如果外壳表面采用喷粉处理，其外侧面的文字及图案的凸起高度采用0.5mm,如果凸起高度用0.5mm以下的话，外壳喷粉之后会其字形及图案就会模糊不清。i)压铸面铝合金压铸表面粗糙度在Ra3.2～6.3,表面质量按粗糙度分为3级k)表面缺陷压铸件各类表面缺陷不同级别的要求见表：l)公差尺寸公差压铸件尺寸公差依据国标GBT1804-M选取,铝合金公差一般按5级取,对分形面及活动部位尺寸公差需低一级,对有严格精度要求的可做到3级,对超出要求的可双方协商采用后加工来保证。平面度公差压铸件变形因素与模具的顶出机构、零件的结构、壁厚不均等有关,变形量如下表,对特别要求的,需采用后加工来保证。名义尺寸(长或宽)～2525～6363～100100～160160～250250～400400整形前0.20.30.450.71.01.52.2整形后0.10.150.200.250.30.40.5钣金件工艺性设计材料厚度板厚T材料0.50.81.01.21.52.02.53.04.05.06.08.010.0钢板√√√√√√√√-----铝板√-√√√√√√-----铜板√-√-√√√√√√√√冲裁零件的孔径尺寸、止裂槽尺寸或外圆角尺寸尽可能与刀具尺寸符合。7冲裁件尽量避免过长的悬臂和狭槽，悬臂和狭槽的宽度不宜过小，其合理数值可参考下表：对合金钢或不锈钢A≥2t对一般钢A≥1.5t对黄铜、铝A≥1.2tt—材料厚度。冲孔时，孔径不宜过小。其最小孔径与孔的形状、材料的机械性能、材料的厚度等有关。其合理数值可参考下表：材料高碳钢、各种不锈钢d≥1.5ta≥1.35ta≥1.2t低碳钢(SECC,SPCC,Q235A)d≥1.3ta≥1.2ta≥t黄铜、铝d≥ta≥0.9ta≥0.8t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要有一定的限制，如下图。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，即a≥t；孔边缘与零件外形边缘平行时，应取b≥1.5t。用模具冲裁的零件，其外形或内孔应避免锐角，做成适当的圆角，可增加模具使用寿命，不易产生裂纹。一般可取R≥0.5t，(t─材料厚度)，如下图：8折弯折弯设备的精度与零件的精度数控折弯机的定位精度分两方面，定位装置的前后移动精度±0.１，下模的上下移动精度也为±0.１(此误差影响折弯角的精度)。折弯零件的精度与工人的操作有较大关系，理论上每一道折弯都有可能产生±0.１的误差。对于要求较严的尺寸，也可以通过操作工的调整补偿减少误差。尺寸标注时在满足产品要求的情况下，尽量考虑生产加工的效率。数控折弯机的刀具数控折弯机的折弯刀有很多种，按刃口分，有R=0.2,R=0.6,R=1，按刀具结构分，有直角刀，避位刀，鹅颈刀等，折弯下模一般是90°V形模．现有V模宽度有：V=4,V=7,V=8,V=12，折弯刀具和下模的关系如下图。数控折弯件的工艺性要求a)在折弯有撕裂的地方，需要留撕裂槽。撕裂槽的宽度一般不小于１.５t，且≥1.5。撕裂槽的长度和宽度与壁厚的关系如下图b,c所示。或者是折弯线让开阶梯线如下图ａ所示。9b)折弯件的直边高度不宜过小，否则不易形成足够的弯矩，很难得到形状准确的零件。其弯曲值h≥R+2t，且ｈ≥3方可。如下图示。c)当折弯边带有斜角时（如下图，），侧面的最小高度为：h=(2–4)mm,且h≥R+2t（R为折弯内角）。d)折弯件的孔边距离：先冲孔后折弯的零件，为了避免折弯时孔变形，从孔边到弯曲半径r中心的距离取为：当t＜2mm时，L≥t；当t≥2mm时，L≥2t。e)先折弯再冲孔的零件（主要争对用冲模的零件），其孔边与工件直壁之间应保持一定的距离，距离太小时，在冲孔时会使凸模受水平推力而折断：从孔边到弯曲半径r中心的距离取为：L≥0.5t,如下图。f)压死边的尺寸要求，压死边的长度与材料的厚度有关。如下图所示，一般压死边最小长度L≥R＋3.5t。其中t为材料壁厚，R为压死边前道工序的最小内折弯半径，一般为0.6。10g)板件折弯时，若弯曲处的圆角过小，则外表面容易产生裂纹，尤其铝板最明显。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。折弯内圆角与材料厚度和材质有一定的关系，一般碳但受折刀具规格的限制，推荐选用折弯内半径R=0.6,结构没有特殊要求时图纸上不需要标注具体的尺寸。由工厂选择合适的折弯刀。h)折弯件不得对多个折弯边(如下图的L1,L2,L3)同时要求较严的尺寸公差。模具弯曲件