钣金件结构设计知识

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

在设计产品零件时，必须考虑到容易制造的问题。尽量想一些方法既能使加工容易，又能使材料节约，还能使强度增加，又不出废品。为此设计人员应该注意以下制造方面事项。

钣金件的工艺性是指零件在冲切、弯曲、拉伸加工中的难易程度。良好的工艺应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单，使用寿命高，产品质量稳定。在一般情况下，对钣金件工艺性影响最大的是材料的性能、零件的几何形状、尺寸和精度要求。

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。

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)。

(a)不合理结构　　　(b)改进结构

图1

图2a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。

(a)不合理结构　　　(b)改进结构

图2

2.2　节省原料准则（冲切件的构型准则）

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。冲切弃料最少以减少料的浪费。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3)。

(a)不合理结构　　(b)改进结构

图3

(2)巧妙排列(见图4)。

(a)不合理结构　　(b)改进结构

图4

(3)将大平面处的材料取出用于更小的构件(见图5)。