文档介绍：钣金设计指南
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陈志武
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钣金件设计指南
目录
Ⅰ、设计小知识………………………………………………………………………………………3
功能要求…………………………………………………………………………………………3
工艺要求…………………………………………………………………………………………3
冲裁……………………………………………………………………………………………3
折弯……………………………………………………………………………………………7
钣金件的连接…………………………………………………………………………………12
其它工艺………………………………………………………………………………………16
装配要求…………………………………………………………………………………………17
成本要求…………………………………………………………………………………………18
材料的选择………………………………………………………………………………………18
金属冲压件的公差………………………………………………………………………………18
Ⅱ、钣金常用机构形式………………………………………………………………………………19
冲裁………………………………………………………………………………………………3
Ⅰ、设计小知识
钣金件的设计除了要考虑功能要求外,还得考虑工艺要求、装配要求、成本要求。与铸、锻件相比,钣金件所做成的产品有较高的强度、较轻的结构重量;加工简便,所用的设备简单;外形平整,加工余量少,可减轻重量,缩短生产周期,降低成本。
一、功能要求
功能要求主要是满足系统的结构要求、强度要求、屏蔽要求、接地导电性能等。
系统的结构是一个系统的硬件、PCB板、线材、电源等空间放置的位置、形式、连接装配方式等。钣金件由于其良好的强度、钢度、加工性、导电性,通常是用来负责支承起系统中大部分的硬件、PCB板、线材、电源等。硬件的放置形式多种多样,其要求也会有所不同。
机械强度是钣金件设计中最重要的一环。因为系统中大部分的重量靠钣金件来支承,钣金件的机械强度出现问题,系统中整个强度就会出问题。医疗仪器一般需要做震动测试,跌落实验,碰撞实验,冲击实验等,有的机器甚至要求强度做到能承受100g的冲击,这就需要足够的机械强度和钢度。尤其是那些需要支承悬空的硬件的钣金件,和起主要支承作用的支架等,更必须有更好的强度。
通常设计大型的系统如B超、CT机、检验设备,通信用的机箱机柜等,会先设计起支承用的支架框架。这样的支架框架可选用型材(如铝型材),也可选用比较厚的钣金件折弯成“∏”或“□”形。一般情况,增加一个折弯会使钢度增加几倍。
工艺要求
钣金件的加工设备主要有数控冲床,折弯机,冲床,剪裁机,铣床,钻床,焊接设备等(附表中是迈讯的机器设备统计)。钣金成形可归纳为压缩类成形、伸长类成形和弯曲类成形三种基本类型。
钣金件加工中的矫形、弯曲、卷板、冲裁、拉深等工序,都是利用金属在常温下产生的塑性变形而成为所需的形状。因此,金属的塑性变形是金属成形的基础。
金属在冷状态下受外力作用时,其形状和尺寸将发生变化,这种变化可以是弹性的,也可以是塑性的。当外力解除后,能恢复其原来的形状和尺寸的就是弹性变形,反之就是塑性变形。金属塑性变形最基本的形式就是滑移。
冲裁
冲裁是利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的一种冲压方式,主要设备是冲床。可以制成成品零件,也可作为弯曲、拉深、和成形等工艺准备毛坯。冲裁分为落料和冲孔两种。利用冲裁取得一定的外形的制件或坯料的冲压方法就是落料;反之,得到带孔的的就是冲孔。
板料分离的变形过程分为三个阶段:弹性变形阶段,塑性变形阶段,剪裂阶段。
在冲出孔的上部,有细微圆角,称圆角带。这是当冲裁过程中塑性变形开始时,由金属纤维的弯曲变形和拉伸而造成的。连接圆角带的是光亮的切割部分,称作光亮带,它是在金属产生塑性变形时形成的。光亮带下面是粗糙的表面,称为断裂带,它是由于拉应力的作用,使金属纤维断裂而形成的。在冲裁件或废料上,也有类似的三个部分,但其分布位置的上下次序恰好相反。冲裁件的尺寸精度主要是靠模具保证的,所以如果开模件的质量比较稳定,制件的互换性较好,一般不需要进一步的机械加工,即可满足装配和使用要求,材料的利用率较高,操作简便。在大批量生产时采用冲裁,能显著地提高生产效率,易实现机械化和自动化。
冲裁间隙是指凹模和凸模之间的尺寸差。冲裁间隙是一个重要的工艺参数,其大小除对冲裁件的断面质量和尺寸精度有影响外,还会对冲裁力和模具寿命有直接影响。
表1 冲裁间隙的影响
项目
影响情况