賈振旺

（北京市華鐵信息技術(shù)開發(fā)總公司，北京 100081）

鈑金件指的是板材厚度比其長度小得多的板材。由于其特殊的幾何結(jié)構(gòu)和較小的厚度，體積小、重量輕、易切割，可用于制造生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低的大型復(fù)雜零件，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。對鈑金件進(jìn)行加工，能夠使其在性能和結(jié)構(gòu)形態(tài)上滿足各種機(jī)械制作的需求，從而加工完成最終產(chǎn)品。21世紀(jì)，隨著制造工藝要求不斷提高，為不斷對鈑金件進(jìn)行優(yōu)化，必須重點(diǎn)解決其優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，并落實(shí)到鈑金件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

1 鈑金件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)、準(zhǔn)則以及主要注意問題分析

1.1 鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

鈑金通常指的是手工或通過模具沖壓薄金屬片，使其發(fā)生不可恢復(fù)原狀的塑性形變，從而得到人們所需要的形狀和尺寸。之后，可以進(jìn)一步通過焊接或機(jī)械加工形成更復(fù)雜的部件。在滿足產(chǎn)品功能的前提下，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足一些基本要求，如易于加工、外形美觀、造價低廉，等等。以電器柜門為例，不同的安裝方式所需要的鈑金件結(jié)構(gòu)就不同，如內(nèi)嵌式的門鈑金件要比外掛式的薄?？偠灾?，沒有特定的鈑金件結(jié)構(gòu)，只有根據(jù)要求而設(shè)計(jì)的鈑金件，這既是鈑金件的特點(diǎn)，也是其設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

1.2 鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及注意問題

鈑金件一般用于設(shè)備的外殼，所以選擇鈑金件的材料非常重要，選擇得當(dāng)，不僅有利于加工，還可以在保證強(qiáng)度的前提下降低成本。為保證板材的利用率，同一零件結(jié)構(gòu)的最大厚度不超過三種規(guī)格。與此同時，應(yīng)避免零件和原料尺寸大小相同，通常而言，市場板材并不方正，即便兩者外形大小極為類似，也要避免直接使用以免影響實(shí)際運(yùn)用。

對于孔的設(shè)計(jì)，除滿足產(chǎn)品需求外，還應(yīng)符合加工方便的特性、不影響工序，且外觀要美觀。而且，盡量避免將方孔打到彎曲根部，這是因?yàn)榘宀膹澢螅宓睦鞂箍鬃冃??？梢酝ㄟ^不同的方法實(shí)現(xiàn)螺孔加工，諸如直接攻、翻邊攻絲等工藝，具體如表1所示。需要注意，為防止出現(xiàn)翻邊孔與板材之間距離過小，從而導(dǎo)致板材發(fā)生塑性形變，影響加工效果，要按照最小值進(jìn)行設(shè)計(jì)。對于折彎件上的孔邊距，為防止出現(xiàn)孔的彎曲變形，應(yīng)在變形區(qū)外設(shè)置孔的位置，同時在設(shè)計(jì)折彎死邊時，要把握好死邊長度與材料的厚度之間的關(guān)系，通常而言，死邊最小長度L＞3.5t+R，其中，板材厚度為t，最小內(nèi)折彎半徑為R，對于板材厚度在2.5mm以上的鈑金件其寬度設(shè)計(jì)為1～1.5t的范圍。

表1 螺母孔加工方式與板厚關(guān)系

2 從工藝優(yōu)化角度對鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

2.1 鈑金件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)者無法擺脫機(jī)械零件的設(shè)計(jì)思想，為提高鈑金件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，不從鈑金件的沖壓工藝和彎曲工藝中提高設(shè)計(jì)強(qiáng)度，會出現(xiàn)盲目增加鈑金件厚度的情況。對于同一鈑金件設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量使用具有相同厚度的材料，從而保證生產(chǎn)、制備、加工、焊接過程的順利進(jìn)行。通過沖壓凸包、滾筋，可大大提高鈑金件的強(qiáng)度，對鈑金件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，可以對結(jié)構(gòu)件進(jìn)行應(yīng)力分析，計(jì)算零件的應(yīng)力集中點(diǎn)和危險(xiǎn)部位，從而有效承受應(yīng)力。對彎曲平模壓平，使鈑金件局部厚度增加雙倍，而其強(qiáng)度會遠(yuǎn)比雙倍厚度的鈑金件材料強(qiáng)度大得多。

2.2 鈑金件的折彎邊設(shè)計(jì)

鈑金件彎曲模V形開度和彎曲R角會影響板料彎曲的最短邊，因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到鈑金件的最短彎曲極限。若V形的模具開口寬度為12m、彎曲R角O.5mm，那么彎曲的最小短邊就要比V/2+R+0.5=7mm小?；诖?，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有的彎曲模規(guī)范設(shè)計(jì)，避免模具過多，從而導(dǎo)致模具加工和管理成本增加。在彎曲邊的設(shè)計(jì)中，還應(yīng)考慮彎曲邊與彎曲邊之間的距離的限制問題，當(dāng)彎曲邊緣靠近曲邊的其余部分時，彎曲邊緣和彎曲模具之間會出現(xiàn)干涉情況。

2.3 鈑金件方孔內(nèi)直角的設(shè)計(jì)

鈑金加工采用刀具是為圓柱銑刀，加工零件常常伴有圓角的設(shè)計(jì)，并通過使用成形沖模，包括長方形或正方形沖模具在內(nèi)的方孔沖模進(jìn)行沖壓加工鈑金件，基本是一次成型。因此，加工好的鈑金件通常為方孔內(nèi)直角，所以設(shè)計(jì)時需要注意將金屬片方孔設(shè)計(jì)成直角。根據(jù)產(chǎn)品的性能要求，了解現(xiàn)有模具尺寸，根據(jù)鈑金加工工藝加工現(xiàn)有模具，降低加工成本的同時按時完成生產(chǎn)任務(wù)。

2.4 鈑金件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過對焊接而成的鈑金件，其焊接和磨削流程都比較麻煩，且加工效率相對較低，質(zhì)量外觀不能得到較好的保證。因此，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)減少焊接面，保障設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下使鈑金件更加美觀。例如，在一些鈑金件的設(shè)計(jì)中，板材由板材彎曲成型，能夠基本滿足產(chǎn)品需求，但若經(jīng)過科學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少焊接面，則能提升表面質(zhì)量與美觀性，同時還能減少加工量、縮短加工周期，從而使鈑金成本得以大大降低。

3 結(jié)語

鈑金件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程、技術(shù)生產(chǎn)與加工工藝緊密相連。在嚴(yán)格執(zhí)行鈑金件結(jié)構(gòu)加工要求的同時，從鈑金工藝角度設(shè)計(jì)鈑金件結(jié)構(gòu)，不僅能更好地滿足人們的需求，還能降低加工成本，提高鈑金產(chǎn)品的質(zhì)量和使用效率，因此，有必要從工藝角度加強(qiáng)鈑金件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計(jì)。

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