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钣金件加工工艺的优化设计
作者:冰岛赌场 发布时间:2020-10-19 06:07

  钣金加工工艺是针对金属薄板(其板厚通常在6mm以下)加工的综合冷加工工艺,包括冲裁、折弯、焊接和压铆等。钣金件有轻便、强度高、可批量生产和成本低等特点,较典型特征就是同一零件厚度一致,导电性能好,有电磁兼容的要求时屏蔽效能好。目前,钣金件在电子电器、通信等领域得到了良好的应用和广泛的认可。随着钣金件的应用越来越广,钣金工艺的设计也成为产品开发过程中很重要的一部分。设计师应熟练掌握钣金的工艺特点,一方面可以使得钣金满足产品的功能和外观等要求;另一方面可以简化模型进而简化生产工艺,达成生产成本低以及生产效率高。

  钣金工艺重要的4个步骤是冲裁、折弯、压铆和焊接。本文通过图例阐述每一个步骤应注意的工艺要求和设计要求,并提出对钣金产品结构设计的优化方法。

  冲裁是利用冲模使板料相互分离的工序。冲裁零件的形状应力求简单,尽可能采用圆形或矩形等规则形状并简单对称,以使下料简便和排样时废料少(见图1)。

  冲裁件的外形和内孔的转角处,应以圆弧过渡,避免尖角,以便于模加工,减少热处理或冲压时在尖角处开裂的现象;同时也能防止尖角部位刃口的过快磨损。圆弧半径R的大小可由材料壁厚t决定,当尖角>

  90时,取R(0.3~0.5)t;当

  冲孔应优选圆形孔。冲孔时,如果冲裁件上孔的尺寸小,则冲床负荷小,但不能过小。因为孔过小时,凸模单位面积上的压力增大,使凸模材料不能胜任。孔的较小尺寸与孔的形状、材料的力学性能和材料的厚度有关。另外,零件上孔与孔之间或孔与边缘之间的距离a受凸模强度和零件质量的限制,也不能太小。应满足a2t,且a>

  3mm。

  冲裁件上应避免窄长的悬臂和凹槽,以便增大模相应部位的刃口强度。悬臂和切口的宽度b应大于板厚t的2倍(b>

  2t)。冲裁件的悬臂和凹槽如图3所示。

  折弯是指钣金料在折弯机上模或下模的压力下,首先经过弹性变形,然后进入塑性变形的一种工艺过程。应根据零件尺寸和材料厚度确定折弯时所用刀和刀槽,选用上模避免产品与刀相碰撞引起变形,选用下模由材料的厚度来确定。

  折弯时,零件容易产生局部畸形,影响外观质量,工艺技术人员应先设置工艺切口,这样能有效防止变形。钣金件折弯规律一般是先内后外,先小后大,先复杂后简单。当零件需要多重折弯时,应考虑折弯前工序成型不能影响后续的折弯,以避免相互干涉。大批量折弯时,还应进行工艺验证,通过多次试折弯,检测是否达到图样精度尺寸,并找出折弯机吃料规律。根据延伸后得到结果,工艺人员精确尺寸后明确折弯顺序,以避免批量产品报废,造成损失。

  在折弯过程中,在材料弯曲的圆角区,其外层受到拉伸,其内层则受到压缩。当钣金料厚度一定时,内侧弯曲半径越小,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,会产生裂缝和折断。在结构设计时,应避免过小的弯曲圆角半径。

  折弯件的直边高度不宜太小,较小高度h应大于2倍的材料厚度t(见图4)。当零件折弯的直边高度h2t时,可在弯曲变形区内加工浅槽后,再折弯(见图5)。当折弯件的折弯边带有斜角时(见图6),侧面的较小高度h=(2~4)t,且h>

  3mm。

  当零件有折弯且弯边上有孔时,应先冲孔后折弯。孔的尺寸位置应位于弯曲变形区域外,以避免弯曲时孔会产生变形。一般情况下,孔壁至弯边的距离如图7所示。

  有需要压死边的零件应先将零件折弯到30~40,然后用整平模将其压死。打死边的死边长度(见图8)与材料的厚度有关。一般死边较小长度L3.5t+R。其中,t为材料壁厚;R为折弯的较小内折弯半径。

  压铆是在压力的作用下使金属发生塑性变形而连接在一起。在钣金工艺过程中,压铆往往用于压铆螺钉、压铆螺母等成品小五金件的加工。其中,压铆螺母外形呈圆形,一端带有压花齿及导向槽。与传统焊接螺母工艺相比,其有质量更加可控且避免焊伤等优点。目前,压铆螺母常用于机箱机柜、钣金件。

  在压铆时,应考虑螺母或螺柱的高度,选择不同的模,然后对压力机的压力进行调整,以保证螺母或螺柱和工件表面平齐,避免螺母或螺柱没压牢或压出超过工件面,造成工件报废。

  在结构设计时,应注意所选用的压铆五金件的尺寸规范,往往有边距的限制。应注意留出压铆空间(压铆方向无遮挡),并考虑压铆方向,以保证螺钉安装方向利于压铆螺母等压铆件,不易脱出。

  焊接是冷作钣金结构中的重要连接方式。它是在高温或高压条件下,使用焊接材料将2块或2块以上的工件连接成一个整体的操作方法。

  焊接方法常用的有氩弧焊、接触点焊、二氧化碳保护焊、手工电弧焊和气焊等。在钣金焊接操作过程中,选择合适的焊接方法,并用优良的填充材料,可获得高机械强度的焊缝。

  氩弧焊成本相对较高,且有夹钨缺陷,生产率较低,但其焊接质量好,可焊接有色金属,变形量小;点焊可代替铆接,适合于板厚

  在结构设计中,应留足空间便于焊接,并避免焊接后的结构影响后续表面处理。对于钣金薄板件,设计时应注意焊接长度不宜过长和焊缝不宜过多,以避免板材变形;焊点也应尽量对称,以保证成形后变形量的协调。焊点承力较大时,应避免焊缝之间距离过近。焊后应校平,修光焊缝,提高焊后外观质量;但如果有强度高和气密性的要求,则不要求焊后磨平焊缝。

  本文从冲裁、折弯、压铆和焊接等4个方面阐述了的工艺特点,结合图表指出了设计方面的限制,说明了钣金工艺的重要性和优化条件,总结了钣金工艺优化设计的经验。

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