沖裁

沖裁的定義：

沖裁是利用沖模使部分材料或工序件與另一部分材料、工（序）件或廢料分離的一種沖壓工序。沖裁是剪切、落料、沖孔、沖缺、沖槽、剖切、鑿切、切邊、切舌、切開、整修等分離工序的總稱。

鈑金設(shè)計(jì)在沖裁時(shí)需要什么？

（1）沖裁件的形狀和尺寸盡可能簡(jiǎn)單對(duì)稱，使排樣時(shí)廢料最少；

（2）沖裁件的外形及內(nèi)孔應(yīng)避免尖角；在直線或曲線的連接處要有圓弧連接，圓弧半徑R≥0.5t。（t為材料壁厚）

（3）沖裁件應(yīng)避免窄長(zhǎng)的懸臂與狹槽；沖裁件的凸出或凹入部分的深度和寬度，一般情況下，應(yīng)不小于1.5t(t為料厚)，同時(shí)應(yīng)該避免窄長(zhǎng)的切口與和過窄的切槽，以便增大模具相應(yīng)部位的刃口強(qiáng)度。

（4）沖孔優(yōu)先選用圓形孔，沖孔有最小尺寸要求；沖孔優(yōu)先選用圓形孔，沖孔最小尺寸與孔的形狀、材料機(jī)械性能和材料厚度有關(guān)。

材料圓孔直徑b矩形孔短邊寬b高碳鋼1.3t1.0t低碳鋼、黃銅1.0t0.7t鋁0.8t0.5t

（5）沖裁的孔間距與孔邊距；零件的沖孔邊緣離外形的最小距離隨零件與孔的形狀不同有一定的限制。當(dāng)沖孔邊緣與零件外形邊緣不平行時(shí)，該最小距離應(yīng)不小于材料厚度t；平行時(shí)，應(yīng)不小于1.5t。

（6）折彎件及拉深件沖孔時(shí)，其孔壁與直壁之間應(yīng)保持一定的距離；

（7）螺釘、螺栓的過孔和沉頭座；螺釘、螺栓過孔和沉頭座的結(jié)構(gòu)尺寸按下表選取取。對(duì)于沉頭螺釘?shù)某令^座，如果板材太薄難以同時(shí)保證過孔d2和沉孔D，應(yīng)優(yōu)先保證過孔d2。

用于螺釘、螺栓的過孔

用于沉頭螺釘?shù)某令^座及過孔（要求板厚t≥h）

用于沉頭鉚釘?shù)某令^座及過孔（要求板厚t≥h）

（8）沖裁件毛刺的極限值；沖裁件毛刺超過一定的高度是不允許的，沖壓件毛刺高度的極限值(mm)見下表。

f級(jí)（精密級(jí)）適用于較高要求的零件；m級(jí)（中等級(jí)）適用于中等要求的零件；g級(jí)（粗糙級(jí)）適用于一般要求的零件。

折彎

折彎的定義：

金屬板材的彎曲和成型是在彎板機(jī)上進(jìn)行的，將要成型的工件放置在彎板機(jī)上，用升降杠桿將制動(dòng)蹄片提起，工件滑動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢茫缓髮⒅苿?dòng)蹄片降低到要成型的 工件上，通過對(duì)彎板機(jī)上的彎曲杠桿施力而實(shí)現(xiàn)金屬的彎曲成型。

鈑金折彎設(shè)計(jì)時(shí)需要注意哪些事項(xiàng)？

（1）折彎件的最小彎曲半徑;

材料彎曲時(shí)，其圓角區(qū)上，外層收到拉伸，內(nèi)層則受到壓縮。

當(dāng)材料厚度一定時(shí)，內(nèi)r越小，材料的拉伸和壓縮就越嚴(yán)重；

當(dāng)外層圓角的拉伸應(yīng)力超過材料的極限強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫和折斷，

因此，彎曲零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)避免過小的彎曲圓角半徑。

常用材料的最小彎曲半徑見下表。

彎曲半徑是指彎曲件的內(nèi)側(cè)半徑,t是材料的壁厚。

t為材料壁厚，M為退火狀態(tài)，Y為硬狀態(tài)，Y2為1/2硬狀態(tài)。

(2)彎曲件的直邊高度

①一般情況下的最小直邊高度要求；

彎曲件的直邊高度不宜太小，最小高度按要求：h＞2t。

②特殊要求的直邊高度；

如果設(shè)計(jì)需要彎曲件的直邊高度h≤2t,，則首先要加大彎邊高度，彎好后再加工到需要尺寸；或者在彎曲變形區(qū)內(nèi)加工淺槽后，再折彎（如下圖所示）

③彎邊側(cè)邊帶有斜角的直邊高度；

當(dāng)彎邊側(cè)邊帶有斜角的彎曲件時(shí)，側(cè)面的最小高度為：h=（2～4）t＞3mm

（3）折彎件上的孔邊距；

孔邊距：

先沖孔后折彎，孔的位置應(yīng)處于彎曲變形區(qū)外，避免彎曲時(shí)孔會(huì)產(chǎn)生變形。孔壁至彎邊的距離見表下表。

（4）局部彎曲的工藝切口；

①折彎件的彎曲線應(yīng)避開尺寸突變的位置;局部彎曲某一段邊緣時(shí)，為了防止尖角處應(yīng)力集中產(chǎn)生彎裂，可將彎曲線移動(dòng)一定距離，以離開尺寸突變處（圖 a)，或開工藝槽（圖b)，或沖工藝孔（圖c) 。注意圖中的尺寸要求：S≥R ；槽寬k≥t；槽深L≥ t+R+k/2。

②當(dāng)孔位于折彎變形區(qū)內(nèi)，所采取的切口形式，如圖所示；

（5）帶斜邊的折彎邊應(yīng)避開變形區(qū)

（6）打死邊的設(shè)計(jì)要求；

打死邊的死邊長(zhǎng)度與材料的厚度有關(guān)。如下圖所示，一般死邊最小長(zhǎng)度L≥3.5t+R。其中t為材料壁厚，R為打死邊前道工序（如下圖右所示）的最小內(nèi)折彎半徑。

（7）設(shè)計(jì)時(shí)添加的工藝定位孔；

為保證毛坯在模具中準(zhǔn)確定位，防止彎曲時(shí)毛坯偏移而產(chǎn)生廢品，應(yīng)預(yù)先在設(shè)計(jì)時(shí)添加工藝定位孔，如下圖所示。特別是多次彎曲成形的零件，均必須以工藝孔為定位基準(zhǔn)，以減少累計(jì)誤差，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

（8）標(biāo)注彎曲件相關(guān)尺寸時(shí)，要考慮工藝性；如圖所示

如上圖所示所示， a）先沖孔后折彎，L尺寸精度容易保證，加工方便。b）和c)如果尺寸L精度要求高，則需要先折彎后加工孔，加工麻煩。

（9）彎曲件的回彈；

影響回彈的因素很多，包括：材料的機(jī)械性能、壁厚、彎曲半徑以及彎曲時(shí)的正壓力等

①折彎件的內(nèi)圓角半徑與板厚之比越大，回彈就越大

②從設(shè)計(jì)上抑制回彈的方法示例；彎曲件的回彈，目前主要是由生產(chǎn)廠家在模具設(shè)計(jì)時(shí)，采取一定的措施進(jìn)行規(guī)避。同時(shí)，從設(shè)計(jì)上改進(jìn)某些結(jié)構(gòu)促使回彈角簡(jiǎn)少如下圖所示：在彎曲區(qū)壓制加強(qiáng)筋，不僅可以提高工件的剛度，也有利于抑制回彈。

拉伸與成型

本文主要介紹鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成型拉伸部分，鈑金件拉伸的形式主要為凸包、加強(qiáng)筋、百葉窗、抽孔；內(nèi)容如下；

1.拉伸：

（1）凸包；

①.定義及形狀尺寸

主要用于墊高定位和通過孔緊固之用，凸包的一次性成型參數(shù)表如圖所示；

注：材料越厚及越硬表格內(nèi)對(duì)應(yīng)的H與D取值越小，R、a、和d取值越大；SUS304材料T＞1.5時(shí)，不采用上表數(shù)據(jù)，也不建議采用壓凸包的形式。

②.凸間距及凸邊距的極限尺寸；

凸間距及凸邊距的極限尺寸按下表所示；

（2）加強(qiáng)筋；

在板狀金屬零件上壓筋，有助于增加結(jié)構(gòu)剛性，加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)及其尺寸選擇參見表。

（3）百葉窗；

百葉窗通常用于各種罩殼或機(jī)殼上起通風(fēng)散熱作用，其成型方法是借凸模的一邊刃口將材料切開，而凸模的其余部分將材料同時(shí)作拉伸變形，形成一邊開口的起伏形狀。百葉窗的典型結(jié)構(gòu)參見圖。

百葉窗尺寸要求：a≥4t；b≥6t；h≤5t；L≥24t；r≥0.5t。

（4）抽孔；

①.抽孔是在鈑金件預(yù)留孔上沖型一定內(nèi)徑、外徑及高度的垂直翻孔。主要用于鉚合、過孔、攻孔等用途。有一般抽孔與異形抽孔兩種類型。如圖所示

②.抽空攻牙參數(shù)表如下圖

注：

1.使用切削式絲攻。

2.抽空高度不小于3倍螺距。

3.料厚小于0.5mm時(shí)抽孔的壁厚為料厚；料厚在0.5-0.8mm之間時(shí)抽孔的壁厚為0.7倍料厚；料厚大（等）于0.8mm時(shí)抽孔的壁厚為0.65倍壁厚。

連接方式及其它

1.卡扣連接

同塑膠件的卡扣裝配不一樣，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的鈑金件沒有彈性（不銹鋼SUS301除外），鈑金裝配并不能完全依靠卡扣來完成。卡扣裝配常是與其他鈑金裝配方式(如螺釘）配合使用，起著快速裝配和降低產(chǎn)品裝配成本的作用。

卡扣裝配的結(jié)構(gòu)包括卡扣和卡槽，常用的卡扣和卡槽的形狀如圖5.1所示。產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以選擇合適的卡扣和卡槽形狀進(jìn)行配對(duì)選用。根據(jù)面向裝配的設(shè)計(jì)中的導(dǎo)向原則，卡扣或卡槽的前端最好增加一個(gè)30°的小折彎，以保證裝配順利。

2.拉釘連接

（1）定義：拉釘連接是通過將拉釘插入兩個(gè)零件的對(duì)應(yīng)孔內(nèi),用拉釘槍拉動(dòng)拉桿直至拉斷使外包的拉釘套變形脹大,大于孔的直徑,從而達(dá)到將兩個(gè)零件裝配在一起的目的。

常用的拉釘包括平頭拉釘和圓頭拉釘,其裝配如圖5.2所示。其中平頭拉釘用于拉釘裝配后拉釘頭不能突出零件表面的場(chǎng)合,此時(shí)在零件上需要增加沉孔。鈑金件通孔的尺寸一般比拉釘尺寸大0.1~0.3mm。

當(dāng)設(shè)計(jì)拉釘裝配時(shí),需要注意以下問題。

拉釘參數(shù)表如下；

3.抽孔自鉚

（1） 自鉚的原理如圖5.3所示,零件A(帶有沉孔)和零件B(帶有抽牙孔)配合,兩個(gè)零件貼合在一起,然后通過模具沖頭使得抽牙孔脹開,填充至沉孔的角孔內(nèi),從而使兩個(gè)零件裝配成一個(gè)整體。

（2）抽孔自鉚設(shè)計(jì)參數(shù)如下表所示

4.螺釘螺母連接

鈑金件的螺釘裝配是指在兩個(gè)需要裝配的零件中，其中一個(gè)零件上抽牙，另一個(gè)零件上沖孔，然后通過螺釘把兩個(gè)零件固定。鈑金件的螺釘機(jī)械裝配包括三種方式。

1）抽牙孔+自攻螺釘裝配

如圖5.4.1所示，在零件A上抽牙孔，在零件上B沖孔，使用自攻螺釘，自攻螺釘在擰人的時(shí)候同時(shí)攻螺紋。對(duì)于零件A抽牙孔的內(nèi)徑，其尺寸可以參考所使用的自攻螺釘廠商或者制造廠商提供的推薦數(shù)據(jù)。某自攻螺釘廠商提供的三角自攻螺釘?shù)拟k金抽牙孔數(shù)據(jù)，如圖5.4.2所示。

2）抽牙孔+攻螺紋+螺釘裝配

同第一種情況比較類似，區(qū)別在于兩點(diǎn)：其一是對(duì)零件A完成抽牙后增加額外的攻螺紋工序；其二是使用普通的機(jī)械螺釘而不是自攻螺釘就可以完成兩個(gè)零件的裝配。

3）鉚合螺母+螺釘裝配

第三種裝配方式需要在零件A上鉚合螺母，替代抽牙孔及其攻螺紋，如下圖所示。

5.點(diǎn)焊

點(diǎn)焊是兩個(gè)鈑金件在接觸面處的一些點(diǎn)被焊接起來。焊接時(shí)，先把鈑金件表面清理干凈，然后把兩個(gè)鈑金件對(duì)齊裝配好，壓在兩柱狀銅電極之間，施加力壓緊。當(dāng)通過足夠大的電流時(shí)，在零件的接觸處產(chǎn)生大量的熱，將中心最熱區(qū)域的金屬很快加熱至高塑性或熔化狀態(tài)，形成一個(gè)透鏡形的液態(tài)熔池，繼續(xù)保持壓力，斷開電流，金屬冷卻后，形成了一個(gè)焊點(diǎn)。

1）鈑金件焊點(diǎn)的設(shè)計(jì)

為了提高點(diǎn)焊的效果，保證點(diǎn)焊的可靠性，常在點(diǎn)焊的一個(gè)鈑金件上設(shè)計(jì)一排焊點(diǎn)，焊點(diǎn)的尺寸一般如圖5.5所示。在焊接過程中，焊接頭壓在凸點(diǎn)處，施加壓力通電后，焊點(diǎn)被熔化。

2） 兩焊點(diǎn)的間距

通常兩焊點(diǎn)的距離不超過35mm(針對(duì)厚度在2mm以下的材料），偏小則過熱，使工件容易變形；偏大則強(qiáng)度不夠，使兩個(gè)零件間出現(xiàn)裂縫。

3） 使用定位特征

當(dāng)鈑金件通過點(diǎn)焊裝配時(shí)，應(yīng)當(dāng)在兩個(gè)鈑金件上添加定位特征（如定位柱和定位孔），以輔助鈑金件的點(diǎn)焊和提高鈑金件的裝配尺寸精度。沒有定位特征的輔助，鈑金件點(diǎn)焊時(shí)很容易移位，裝配尺寸很難得到保證。

6.連接中常用的沉孔及過孔設(shè)計(jì)

如表所示

6.各種裝配方式的優(yōu)缺點(diǎn)

7.其他部分（壓印壓花工藝簡(jiǎn)介）；

壓印、壓花工藝在鈑金件上應(yīng)用很多，包括標(biāo)簽粘貼位置指示、產(chǎn)品編碼、生產(chǎn)日期、版本、廠家代號(hào)、甚至圖案等，都可以利用這兩種工藝進(jìn)行加工。

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