從鈑金工藝優化角度論鈑金件結構設計

賈振旺

（北京市華鐵信息技術開發總公司，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構和較小的厚度，體積小、重量輕、易切割，可用于制造生產效率高、生產成本低的大型復雜零件，廣泛應用于各個領域。對鈑金件進行加工，能夠使其在性能和結構形態上滿足各種機械制作的需求，從而加工完成最終產品。21世紀，隨著制造工藝要求不斷提高，為不斷對鈑金件進行優化，必須重點解決其優化設計問題，并落實到鈑金件的結構設計中。

1 鈑金件的結構設計特點、準則以及主要注意問題分析

1.1 鈑金件結構設計特點

鈑金通常指的是手工或通過模具沖壓薄金屬片，使其發生不可恢復原狀的塑性形變，從而得到人們所需要的形狀和尺寸。之后，可以進一步通過焊接或機械加工形成更復雜的部件。在滿足產品功能的前提下，設計的結構應滿足一些基本要求，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構就不同，如內嵌式的門鈑金件要比外掛式的薄。總而言之，沒有特定的鈑金件結構，只有根據要求而設計的鈑金件，這既是鈑金件的特點，也是其設計難點。

1.2 鈑金件結構設計準則及注意問題

鈑金件一般用于設備的外殼，所以選擇鈑金件的材料非常重要，選擇得當，不僅有利于加工，還可以在保證強度的前提下降低成本。為保證板材的利用率，同一零件結構的最大厚度不超過三種規格。與此同時，應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際運用。

對于孔的設計，除滿足產品需求外，還應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，這是因為板材彎曲后，板的拉伸將會使孔變形。可以通過不同的方法實現螺孔加工，諸如直接攻、翻邊攻絲等工藝，具體如表1所示。需要注意，為防止出現翻邊孔與板材之間距離過小，從而導致板材發生塑性形變，影響加工效果，要按照最小值進行設計。對于折彎件上的孔邊距，為防止出現孔的彎曲變形，應在變形區外設置孔的位置，同時在設計折彎死邊時，要把握好死邊長度與材料的厚度之間的關系，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計為1～1.5t的范圍。

表1 螺母孔加工方式與板厚關系

2 從工藝優化角度對鈑金件結構設計與優化

2.1 鈑金件的強度設計

設計者無法擺脫機械零件的設計思想，為提高鈑金件的設計強度，不從鈑金件的沖壓工藝和彎曲工藝中提高設計強度，會出現盲目增加鈑金件厚度的情況。對于同一鈑金件設計，應盡量使用具有相同厚度的材料，從而保證生產、制備、加工、焊接過程的順利進行。通過沖壓凸包、滾筋，可大大提高鈑金件的強度，對鈑金件進行結構設計時，可以對結構件進行應力分析，計算零件的應力集中點和危險部位，從而有效承受應力。對彎曲平模壓平，使鈑金件局部厚度增加雙倍，而其強度會遠比雙倍厚度的鈑金件材料強度大得多。

2.2 鈑金件的折彎邊設計

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，設計中應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。基于此，應根據現有的彎曲模規范設計，避免模具過多，從而導致模具加工和管理成本增加。在彎曲邊的設計中，還應考慮彎曲邊與彎曲邊之間的距離的限制問題，當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干涉情況。

2.3 鈑金件方孔內直角的設計

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計，并通過使用成形沖模，包括長方形或正方形沖模具在內的方孔沖模進行沖壓加工鈑金件，基本是一次成型。因此，加工好的鈑金件通常為方孔內直角，所以設計時需要注意將金屬片方孔設計成直角。根據產品的性能要求，了解現有模具尺寸，根據鈑金加工工藝加工現有模具，降低加工成本的同時按時完成生產任務。

2.4 鈑金件的優化設計

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，質量外觀不能得到較好的保證。因此，通過優化設計減少焊接面，保障設計強度的前提下使鈑金件更加美觀。例如，在一些鈑金件的設計中，板材由板材彎曲成型，能夠基本滿足產品需求，但若經過科學優化設計，減少焊接面，則能提升表面質量與美觀性，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 結語

鈑金件結構的設計過程、技術生產與加工工藝緊密相連。在嚴格執行鈑金件結構加工要求的同時，從鈑金工藝角度設計鈑金件結構，不僅能更好地滿足人們的需求，還能降低加工成本，提高鈑金產品的質量和使用效率，因此，有必要從工藝角度加強鈑金件的結構優化與設計。

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