钣金件结构设计准则一
1 引言 薄板指板厚和其长宽相比小得多的钢板。它的横向抗弯能力差,不宜用于受横向弯曲载荷作用的场合。薄板就其材料而言是金属,但因其特殊的几何形状厚度很小,所以薄板构件的加工工艺有其特殊性。和薄板构件有关的加工工艺有三类:
(1) 下料:它包括剪切和冲裁。
(2) 成形:它包括弯曲、折叠、卷边和深拉。 (3) 连接: 它包括焊接、粘接等。
薄板构件的结构设计主要应考虑加工工艺的要求和特点。此外,要注意构件的批量大小。薄板构件之所以被广泛采用是因为薄板有下列优点:
(1) 易变形,这样可用简单的加工工艺制造多种形式的构件。 (2) 薄板构件重量轻。
(3) 加工量小,由于薄板表面质量高,厚度方向尺寸公差小,板面不需加工。 (4) 易于裁剪、焊接,可制造大而复杂的构件。 (5) 形状规范,便于自动加工。
2 结构设计准则 如何在薄板构件结构设计时充分考虑加工工艺的要求和特点,这里推荐几条设计准则并给出相应的
例子。
2. 1 简单形状准则 切割面几何形状越简单,切割下料越方便、简单、切割的路径越短,切割量也越小。如直线比曲线简单,圆比椭圆及其它高阶曲线简单,规则图形比不规则图形简单(见图1 和图2 以及图3) 。
图4a 的结构只有在批量大时方有意义,否则冲裁时,切割麻烦,因此,小批量生产时,宜用图b所示结构。
2. 2 节省原料准则 节省原材料意味着减少制造成本。零碎的下角料常作废料处理,因此在薄板构件的设计中,要尽量减少下脚料。特别在批量大的构件下料时效果显著,减少下角料的途径有: (1) 减少相邻两构件之间的距离(见图5 和图6) 。
(2) 巧妙排列(见图7) 。
(3) 将大平面处的材料取出用于更小的构件(见图8 和图9) 。
2. 3 足够强度刚度准则 薄板由于很小的壁厚,所以刚度是很低的。尖角刚度不足,应以钝角取代之(见图10) 。
两孔之间的距离若太小,则在切割时有产生裂纹的可能(见图11) 。
细长的板条刚度低,也易在剪裁时产生裂纹,特别是对刀具的磨损严重,可见这样的薄板结构应避免(见图12) 。
2. 4 可靠冲裁准则 图13a 所示的半圆切线结构冲裁加工很难。因为这要求准确地确定刀具和工件之间的相对位置。准确测量定位不仅费时,更重要的是,刀具由可磨损和安装的误差,精度通常达不到这么高的要求。这样的结构一旦加工稍有偏差,质量很难保证,且切割外观差。所以应采用图b 所示的结构,它可保证可靠的冲裁加工质量。
2. 5 避免粘刀准则 在构件中间冲裁切割时会出现刀具和构件粘接交紧的问题。解决的办法: (1) 留有一定的坡度;
(2) 切割面连通(见图14 和图15) 。
2. 6 弯曲棱边垂直切割面准则 薄板在切割加工以后,一般还要进一步进行成形加工,比如弯曲。弯曲棱边应垂直于切割面,否则交汇处产生裂纹的危险升高(见图16 、图17以及图18) 。
若因其它限制垂直要求不能满足时,应在切割面和弯曲棱边交汇处设计一个圆角,其半径大于板厚的两倍(见图19) 。
2. 7 平缓弯曲准则 陡峭的弯曲需特殊的工具,且成本高。此外,过小的弯曲半径易产生裂纹,在内侧面上还会出现皱折(见图20 、图21) 。
钣金件结构设计准则
