钣金工艺要求、加工方法和设计要求

钣金工艺要求、加工方法和设计要求苏德强2011-10-10一、钣金定义钣金是以成形的金属板材、管材、型材为原料通过各种加工，使之成为成品的综合加工工艺。钣金零件的加工技术在航天航空、机械、化工和汽车工业，粮、油、饲料加工机械，通风除尘和气力输送管道，以及日常生活用品的餐饮器皿、不锈钢水槽、餐用工作台、家用电器构件等行业应用非常广泛。电梯中哪些零部件是钣金件？1.Carwallpanel、doorpanel、skirting、ceiling2.COPframeandpanel3.CWTscreen4.Bracketsetc二、常用钣金材料Q195-215ASPCC、SPCD、SPCE符号：S-钢（Steel）、P-板（Plate）、C-冷轧（cold）、第四位C-普通级（common）、D-冲压级（Draw）、E-深冲级（Elongation）S-钢（Steel）、E-电镀（Electrodeposition）、C-冷轧（Cold）、第四位C-普通级（common）、D-冲压级（Draw）、E-深冲级（Elongation）。中外材料对照表二、常用钣金材料二、常用钣金材料二、常用钣金材料三、钣金加工工艺介绍钣金的基本加工方式有，下料、折弯、拉深、成型、焊接。下面介绍每一种加工方式所需要注意的工艺要求。1.下料（剪裁和冲裁）下料根据加工方式不同可分为普冲、数冲、剪床开料、激光切割、风割。钣金下料方式主要为数冲和激光切割。1）数冲是用数控冲床加工，板材厚度加工范围为冷扎板、热扎板小于等于3.0mm，铝板小于等于4.0mm，不锈钢小于等于2.0mm。2）冲孔最小尺寸要求冲孔最小尺寸与孔的形状、材料机械性能和材料厚度有关。冲孔最小尺寸一般不小于1mm。图3-1冲孔形状示例表3-1冲孔最小尺寸三、钣金加工工艺介绍3)数冲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，见图3-2。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。图3-2冲裁件孔间距与孔边距示意图三、钣金加工工艺介绍4）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见图3-3。5）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。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。图3-3折弯件、拉深件孔壁与工件直壁间的距离表3-2用于螺钉、螺栓的过孔三、钣金加工工艺介绍表3-3用于沉头螺钉的沉头座及过孔表3-4用于沉头铆钉的沉头座及过孔三、钣金加工工艺介绍6）激光切割是用激光飞行切割加工，板材厚度加工范围为冷轧板、热轧板小于等于20mm，不锈钢小于10.0mm。其优点是加工板材厚度大，切割工件外形速度快，加工灵活。缺点是无法加工成形，网孔件不宜用此方式加工，加工成本高。2.折弯1）折弯件的最小弯曲半径（内侧半径）材料弯曲时，其圆角区上，外层拉伸，内层压缩。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。SteeltypeSheetmetalplatethickness[mm]11,52,534567810121416181,52,5345678101214161820S235JRG2Ccrosswise11.62.535681012162025283640lengthwise11.62.5368101216202528324045S275JRCcrosswise1.223458101216202528324045lengthwise1.2234610121620253236404550S355J2G3Ccrosswise1.62.54568101216202532364550lengthwise1.62.545810121620253236405063bendingdirectiontowardsdirectionofrollingMinimumallowedbendingradiusR[mm]1表3-5公司常用钣金材料最小弯曲半径列表三、钣金加工工艺介绍2）最小直边高度要求a.一般情况弯曲件的直边高度不宜太小，最小高度按图3-4要求：h2t。b.特殊要求的直边高度如果设计要求弯曲件的直边高度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，如图3-5。c.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，侧边最小高度为h=(2～4)t3mm，如图3-6。图3-4弯曲件直边高度最小值图3-5特殊情况下的直边高度要求图3-6弯边侧边带有斜角的直边高度三、钣金加工工艺介绍3）折弯件上的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下表3-6。表3-6折弯件上的孔边距三、钣金加工工艺介绍4）局部弯曲的工艺切口a.折弯件的弯曲线应避开尺寸突变的位置局部弯曲某段边缘时，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，或开工艺槽，或冲工艺孔。b.当孔位于折弯变形区内，所采用的切口形式，见图3-7图3-7切口形式三、钣金加工工艺介绍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，一般死边的最小长度L=3.5t+R。其中t为材料壁厚，R为打死边前到工序的最小内折弯半径。如图3-9。图3-8带斜边的折弯边应避开变形区图3-9死边的最小长度三、钣金加工工艺介绍7）设计时添加的工艺定位孔为保证毛坯在模具中定位准确，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空，如下图3-10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。图3-10多次折弯时添加工艺定位孔三、钣金加工工艺介绍8）标注弯曲件相关尺寸时，要考虑工艺性如图3-11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，则需先折弯后加工孔，加工麻烦。图3-11多次折弯时添加工艺定位孔三、钣金加工工艺介绍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。a.折弯件的内圆角半径与板厚之比越大，回弹就越大。b.从设计上抑制回弹的方法示例。如下图在弯曲区压制加强筋，不仅可以提高工件的刚度，同时有利于抑制回弹。图3-12设计上抑制回弹的方法三、钣金加工工艺介绍3.拉深拉深件底部与直壁之间的圆角半径大小要求：如图3-13，拉深件底部与直壁之间的圆角半径应大于板厚，即为了使拉深进行的更顺利，一般取，最大圆角半径应小于或等于板厚度的8倍，即tr1tr15)t(3r1tr81图3-13拉深件圆角半径大小三、钣金加工工艺介绍1）圆形拉深件的内腔直径应取D=d+10t，以便在拉深时压板压紧不致起皱。2）矩形拉深件相邻两臂间的圆角半径应取r3=3t，为了减少拉深次数应尽可能取r3=H/5，以便一次拉出来。3）圆形无凸缘拉深件一次成形时，其高度与直径的尺寸要求H/d=0.4，如图3-15。4）在设计拉深产品时，对产品图上的尺寸应明确注明必须保证外部尺寸或内部尺寸，不能同时标注内外尺寸。图3-14矩形拉深件图3-15圆形无凸缘拉深件三、钣金加工工艺介绍4.成形1）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要求见表3-7表3-7加强筋结构及尺寸选择三、钣金加工工艺介绍2）打凸间距和凸边距的极限尺寸见表3-8表3-8打凸间距和凸边距的极限尺寸三、钣金加工工艺介绍5.焊接1）焊接方法的分类焊接方法主要有电弧焊、电渣焊、气焊、等离子弧焊、熔化焊、压力焊、钎焊，钣金产品焊接主要为电弧、气焊。2）电弧焊具有灵活、机动，适用性广泛，可进行全位置焊接；所用设备简单、耐用性好、维护费用低等有点。但劳动强度大，质量不够稳定，决定于操作者水平。适用焊接3mm以上的碳钢、低合金钢、不锈钢和铜、铝等非铁合金。3）气焊火焰温度和性质可以调节，于弧焊热源比热影响区宽，热量不如电弧集中，生产率低，应用于薄壁结构和小件的焊接，可焊钢，铸铁，铝，铜及其合金，硬质合金等。四、公司钣金工艺流程钣金工艺流程轿箱生产流四、公司钣金工艺流程下料四、公司钣金工艺流程冲裁四、公司钣金工艺流程折弯折弯顺序机械设计手册中的设计要求机械设计手册中的设计要求机械设计手册中的设计要求常见钣金折弯顺序常见钣金折弯顺序常见钣金折弯顺序常见钣金折弯顺序常见钣金折弯顺序常见钣金折弯顺序常见钣金折弯顺序常见钣金折弯顺序常见钣金折弯顺序