汽车研发:钣金零件结构设计规范与工艺合理性要求!

漫谈君 汽车大漫谈 2020-03-06

 漫谈君:专注分享最燃的汽车研发技术!

钣金件基本构成了汽车的造型,好不好看主要靠它,所以它就像小姐姐们的身材一样,你看很多小姐姐为了身材可以每天运动,坚持不懈,每天都在精雕细琢,所以钣金件的设计也一样,需要好的结构设计和精湛的工艺。



今天

漫谈君就带你一起来看看

钣金零件结构设计规范与工艺合理性要求

漫谈君同时也为大家收集了一套比较完善的标准(详情请点击汽车标准清单及使用状态汇总(附送全套法规)》查看),领取方法请往下看!


漫谈君说 

一、漫谈君为大家准备了如下干货:

1、56集CATIA基础教程,在公众号后台回复“56”,即可领取!

2、全套汽车标准,在公众号后台回复“标准”,即可领取!

二、汽车大漫谈汽车研发技术群加群:

8群已建立,有需要进群的工程师童鞋,请加漫谈君微信:autotechstudy01,备注名称+专业哟,方便邀请进群


钣金件是目前最主要,也是最常见的一种结构件设计形式,它是由钣金材料经过冲压加工而成的。钣金件的几何形状、尺寸及加工精度的合理与否直接影响了零件的加工工艺,而加工工艺又对材料、工序、模具寿命、产品质量和产品成本产生制约。 

目前钣金件的基本加工方法有:冲裁折弯拉伸成型等。下面漫谈君为大家整理了钣金件的几种加工方法,可作为钣金件结构设计提供相应参考和指导。



冲裁


冲裁分为普通冲裁和精密冲裁。目前在电子通信产品的结构件中通常是采用普通冲裁。下面所列出的冲裁工艺,是指普通冲裁的结构工艺性。


1

冲裁件形状和尺寸应尽可能简单、对称 

冲裁件形状、尺寸简单、对称,可使冲裁排样时的废料最少,有利于节约用料。

2

冲裁件的外形及内孔应避免尖角 

对于冲裁件的外形及内孔,其直线或曲线的连接处应有圆弧连接过渡,通常圆弧半径 R≥0.5t (t 为材料厚度)。

3

冲裁件应避免窄长的悬臂或凹槽

冲裁件的凸出或凹入部分的长度和宽度,一般情况下,都应大于 1.5t(t 为材料厚度 )。同时应避免窄长的切口与和过窄的切槽,以增大模具相应切口部位的刃口强度,提高模具的寿命,降低模具加工的难度。


4

冲孔形状和最小尺寸要求 

冲孔的形状应优先选用圆形孔, 同时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



5

冲裁的孔间距及孔边距 

零件的冲孔边缘到零件材料边缘的最小距离与零件和孔的形状有关,如下图所示。其中,当冲孔边缘与零件外形边缘不平行时,最小距离 a应大于材料厚度 t ;而当冲孔边缘与零件外形边缘平行时,最小距离 b应大于 1.5t 。


6

折弯件及拉伸件中的冲孔

在折弯件或拉伸件中冲孔时,其孔壁与零件直壁之间的距离与内圆角半径和材料厚度有关,如下图所示。

7

螺钉、螺栓及铆钉的过孔和沉头孔

螺钉、螺栓及铆钉的过孔和沉头孔的结构尺寸通常按所对应的表选取。对于沉头螺钉、沉头铆钉的沉头孔,如果因钣金材料的厚度过小而难以同时保证过孔尺寸d2和沉孔尺寸 D,应优先保证过孔尺寸d2。



8

冲裁件毛刺的限值及图纸设计要求

钣金材料冲裁后会在一侧平面上形成毛刺,为了保证零件的表面质量, 防止造成不必要的伤人、伤物问题,通常对冲裁件的毛刺高度会有限制要求,如下表所示,其中f 级(精密级)适用于要求较高的零件;m级(中等级)适用于中等要求的零件;g级(粗糙级)适用于要求较低的零件。在零件设计图纸中,通常对于零件的外表面、线缆过孔、人手容易触摸到的边缘等处需要进行去毛刺处理。




折弯


钣金的折弯是指改变板材或板件角度的加工,如将板材弯成V形,U形等。一般情况下有两种方法:一种是模具折弯,用于结构比较复杂,体积较小,大批量加工的钣金结构,另一种是折弯机折弯,用于加工结构尺寸比较大的或产量不是太大的钣金结构折弯工艺中的注意事项如下。


1

折弯件的最小弯曲半径

钣金材料弯曲时,在其圆角区, 外层受到拉伸,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。



2

折弯件的直边高度

1 )一般情况下的直边最小高度

折弯件的直边最小高度应:h>2t ,t 为材料厚度,如下图所示。

2)特殊要求的直边高度加工方法

如果设计需要折弯件的直边高度 h≤2t, ,则首先要加大折边高度,折弯后再加工到所需要的尺寸;或者在折弯变形区内首先加工出工艺压槽后,再折弯,如下图所示。



3)折弯件的侧边带有斜角时的直边高度要求

当折弯件的侧边带有斜角时,其侧面的直边最小高度要求为:h=(2~ 4)t >3mm。


3

折弯件的孔边距一般要求 

当加工工序采用先冲孔后折弯时,孔的位置应设计在折弯变形区外, 以避免折弯时孔发生变形。孔壁至折弯边的距离,参见下表。



4

局部折弯的工艺切口

1) 局部折弯的设计处理方法

当局部折弯某一段边缘时,为了防止尖角处应力集中而产生弯裂,可将折弯线移动一定距离以避开尺寸突变处(图a);或采用开工艺槽的方法处理(图b)。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的切口形式

当孔在折弯变形区内时,可采用的切口形式,如下图所示。


5

带斜边的折弯边应避开变形区

对于带有斜边的折弯件,其折弯边应避开折弯变形区,如下图所示。

6

打死边的宽度要求

打死边的死边允许最小宽度与材料厚度 t 及最小折弯内径R有关。如下图所示,通常打死边的最小宽度 L≥ 3.5t+R 。其中t为材料厚度,R为打死边前道工序的最小折弯内径R。

7

设计添加的工艺定位孔 

为保证折弯毛坯材料在模具中能准确定位,防止折弯时毛坯材料应偏移而产生废品,一般会预先在设计时添加工艺定位孔。特别是多次折弯成形的零件,均须按工艺孔为定位基准,以减少累计误差,保证产品质量,如下图所示。



8

设计标注折弯件相关尺寸时,应考虑加工的工艺要求

如下图所示:a )为先冲孔后折弯,尺寸 L的精度容易保证,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,此种加工方式相对比较麻烦。


9

折弯件的回弹

影响折弯件的回弹因素很多,主要包括:材料的机械性能、材料厚度、折弯半径以及折弯时的正压力等。

1) 折弯件的回弹量定性分析

折弯件的内圆角半径与板材厚度之比越大,回弹就越大。

2) 设计上的抑制回弹方法

折弯件的回弹,目前主要还是由生产厂家在模具设计时,通过采取一定的措施来进行规避。而设计上,也可以通过改进某些结构使回弹角减小。如下图所示:在折弯区通过压制加强筋,不仅可提高零件的刚度,还有利于抑制零件回弹。




拉伸


是指利用模具,将冲裁后得到的一定形状平板毛坯冲压成各种开口空心零件或将开口空心毛坯减小直径,增大高度的一种机械加工工艺。用拉深工艺可以制造成筒形、阶梯形、锥形、球形、盒型和其他不规则形状的薄壁零件。

与翻边、胀形、扩口、缩口等其他冲压成形工艺配合,还能制造形状极为复杂的零件。拉伸工艺的注意事项如下。

1

拉伸件底部的圆角半径要求

如下图所示,拉伸件底部与直壁之间的圆角半径应大于材料厚度t ,即r 1≥ t 。同时,为了使拉伸能够进行得更加顺利,一般取 r1=(3~5)t ,而最大圆角半径应小于或等于8倍的材料厚度,即r1 ≤ 8t 。


2

拉伸件凸缘与壁之间的圆角半径

如上图所示,拉伸件凸缘与壁之间的圆角半径应大于材料厚度t的 2倍,即 r2 ≥2t 。同时,为了使拉伸能够进行得更加顺利,一般取 r2=(5~10)t ,而最大凸缘半径应小于或等于8倍的材料厚度,即r2 ≤8t 。

3

圆形拉伸件的内腔直径

圆形拉伸件的内腔直径应取 D ≥d+10t,( t 为材料厚度)以便在拉伸时压板能压紧毛坯材料而不致发生起皱现象。

4

矩形拉伸件相邻两壁间的圆角半径

      矩形拉伸件相邻两壁间的圆角半径应取r ≥3t,为了减少拉伸次数应尽可能取 r ≥ H/5,以便一次拉出来。

5

圆形无凸缘拉伸件一次成形时,其高度与直径的尺寸关系要求

当圆形无凸缘拉伸件需要一次成形时,零件高度 H和直径 d之比应小于或等于 0.4 ,即 H/d ≤0.4,如下图所示。



6

拉伸件尺寸标注的注意事项

1) 拉伸件的尺寸标注要求

在拉伸件的设计图纸中,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。

2) 拉伸件的尺寸公差标注方法

拉伸件凹凸圆弧的内半径以及一次成形的圆筒形拉伸件的高度尺寸公差应为双面对称偏差,其偏差值取 GB IT 16 级精度公差绝对值的一半,并冠以±号。



成型


钣金加工除了采用机械制造也中普遍采用的冷冲压工艺之外,还有一些其他的特别的方式,橡皮液压成型、拉弯成型、喷丸成型等,但无论采用哪一种成型成型工艺都需要注意如下事项。

1

加强筋 

在板状金属零件上进行压筋处理,有助于增加结构刚性,常见加强筋结构及其尺寸关系。参见下表。



2

打凸间距和凸包边距的最小尺寸

对于打凸间距和凸包边距的最小尺寸,通常按下表数据选取。



3

百叶窗 

百叶窗常用于机柜、机箱或机盒的外壳上,起到通风散热作用。其成型方法是借助于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进行拉伸变形,从而形成一边开口,一边相连的起伏形状。

百叶窗的典型结构形式参见下图所示,其尺寸设计要求如下:a≥4t ;b≥6t ;h≤5t ;L≥24t ;r ≥0.5t 。t 为材料厚度。


4

孔翻边 

孔翻边形式较多,这里主要是介绍最常用的带螺纹孔的内孔翻边,如下图所示。



结语


钣金的结构设计涉及材料制造,零件或构件的加工过程。在满足产品的功能、外观等要求下,钣金类产品的结构设计应当保证冲压工序简单、冲压磨具制作容易、钣金冲压质量高、尺寸稳定等。



写在最后

我用持续不断的

努力写作与分享

希望换来你

持续不断的成长

你的

阅读关注分享

就是对我的肯定与支持

十分感谢

!!!


说明:文中部分图片、信息来源于网络,

由漫谈君根据经验整理,仅供学习、交流!

猜您喜欢
往期精选▼

1. 全球整车开发流程(GVDP)详细解读!

2. 汽车零部件研发流程及方法深度解析!

3.汽车研发:整车各专业研发标准分类汇总!

4.李书福还是太温柔了,这些造车真正的难点都没告诉你!

5.汽车研发:整车正向开发性能测试项目清单!

6.看这里!56集Catia基础视频教程等你来拿!

7.汽车研发标准大汇总!

8.汽车研发:OTS认可流程!

9.汽车研发:零部件DV&PV;试验对比解读!

10.汽车研发:电源设计基本原则及方案分析!

11.汽车研发:整车坐标系建立规范!

12.汽车研发:遮阳板设计规范解读!

13.汽车研发:底盘调教流程及方法解读!

14.2019年12月及年度汽车销量!

15.汽车研发:整车运动部件校核分析!

    本文由自媒体作者汽车大漫谈投稿,版权归原作者所有
    如若侵权,请联系本站删除