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我們經常用到的五金類零件中常用的金屬材料有不銹鋼、銅、鋁、 鋅合金、鎂合金、鋼、鐵等。

五金制品根據加工方式不同常分為冷加工及熱加工類，不同種類的五金成型方法也不一樣，冷加工類如鈑金類材料，主要是通過模具冷沖壓、折彎、拉深等工藝成型。熱加工類如鑄造類零件，主要通過將五金原材料熔化成液態用模具鑄造而成。

一般認為，凡是厚度均勻的片材類金屬材料統稱鈑金。常用的鈑金材料有不銹鋼、鍍鋅鋼板、馬口鐵、銅、鋁、鐵等。

?產品厚度均勻的原則

鈑金就是厚度均勻的材料，在結構設計時應該要注意，尤其是在折彎比較多的地方，很容易造成厚度不均勻。

?易于展平的原則

鈑金件產品是由片材加工而成的，在沒有加工之前，原材料是平整的，所以，在設計鈑金件時，所有折彎及斜面都要能展開在同一個平面上，相互之間不能有干涉。例如，圖1-1所示的鈑金件設計不合格，原因就是展開后相互干涉。

（圖1－1鈑金件展平后會相互干涉圖）

?適當地選用板金件厚度原則

鈑金件厚度從0.03?4.00mm各種規格都有，但厚度越大越難加工，就越需要大的加工設備，不良率也隨之增加。厚度應根據產品實際的功能來選擇，在滿足強度及功能的前提下，越薄越好，對于大部分產品，鈑金件厚度應控制在1.00mm以下。

?符合加工工藝原則

鈑金件產品要符合加工工藝，要易于制造，不符合加工工藝的產品是制造不出來的，就是不合格的設計。

下面分類探討鈑金類產品設計的工藝要求

鈑金

• 工藝性：產品在各種加工過程中如沖切、折彎等的難易程度
• 工藝要求：設計鈑金類產品時應符合這些工藝性。
• 基本加工方式有：沖切、折彎、拉伸、成型等

普通沖切結構工藝性

普通沖切：目前應用最多

精密沖切：需要精密的沖切模具及高精度的沖切設備，成本要高于普通沖切，一般應用于比較精密的產品。

(1) 沖切件的外形盡量簡單，避免細長的懸臂及狹槽

沖切件的凸出或凹入部分的深度和寬度，一般情況下，應不小于1.5/t(t為料厚），同時應該避免窄長的切口與過窄的切槽，以便增大模具相應部位的刃口強度，如圖1-2所示。

圖1—2避免窄長的懸臂和凹槽

(2)沖切件外形盡量使排樣時廢料最少，從而減少原料的浪費

將圖1-3所示的設計改進成圖1-4所示的設計，就會以相同的原料增加產品數量，從而減少浪費，降低成本。

圖1-3原先設計

圖1-4改進后設計

(3)沖切件的外形及內孔應避免尖角。

尖角會影響模具的壽命，在產品設計時要注意在角落連接處倒圓角過渡，圓角半徑R≥ 0.5t (t為料厚），如圖1-5所示。

圖1-5倒圓角設計

(4)沖切件的孔及方孔

沖切件的孔優先選用圓孔，沖孔時，受到沖頭強度的限制，沖孔的直徑不能太小，不然容易損壞沖頭。沖孔最小尺寸與孔的形狀、材料機械性能和材料厚度有關，表1-1是常用材料最小的沖孔尺寸，t為鈑金材料厚度。

表1-1常用材料最小的沖孔尺寸

• 沖孔最小尺寸設計時一般不小于0.40mm，小于0.40mm的孔一般采用其他方式加工，如腐蝕、激光打孔等。

(5)沖切的孔間距與孔邊距。

鈑金件結構設計時孔與孔之間、孔與邊距之間應有足夠的料件，以免沖壓時破裂。如圖1-6所示是最小孔間距及最小孔邊距示意圖，t為鈑金材料厚度。

圖1-6最小孔間距及最小孔邊距示意圖

(6)折彎件及拉深件沖孔時，其孔壁與直壁之間應保持一定的距離。

在拉伸產品上沖孔時，為保證孔的形狀及位置精度，也為了保證模具的強度，其孔壁與直壁之間應保持一定的距離，如圖1-7所示。

圖1-7拉伸產品上沖孔

(7)鈑金件在設計時盡量避免缺口尖角的設計。

缺口尖角會造成模具沖頭尖利，容易損壞沖頭，在產品的缺口尖角處也容易產生裂縫。圖1-8(a)所示產品有尖角，圖1-8(b)所示是倒了圓角后的尖角，t為鈑金材料厚度。

圖1-8缺口尖角的處理

折彎

• 折彎的原理：是指在鈑金件上做直邊、斜邊、彎曲等形狀，如將鈑金件彎成L形、U 形、V形等。
• 模具折彎：一般用于外形復雜、尺 寸較小、產量多的鈑金產品。
• 折彎機折彎：一般用于產品外形尺寸較大、小批量生產的鈑金產品。

(1)鈑金折彎件最小的彎曲半徑

材料彎曲時，在圓角區上，外層受到拉伸，內層則受到壓縮。當材料厚度一定時，內層圓角越小，材料的拉伸和壓縮就越嚴重；當外層圓角的拉伸應力超過材料的極限強度時，就會產生裂縫和折斷；如果彎曲圓角過大，則會受到材料回彈的影響，產品的精度及形狀 得不到保證。設計折彎件最小的彎曲半徑可參考表1-2。

表1-2常用材料最小的彎曲半徑

(2)彎曲件的直邊高度

彎曲件的直邊高度不能太小，否則很難達到產品的精度要求。一般情況下，最小直邊高度按圖1-9所示要求來設計。

圖1-9最小直邊高度設計

如果彎曲件直邊高度因為產品結構需要而小于最小直邊高度設計時，可以在彎曲變形區內加工淺槽后再進行折彎，如圖1-10所示。這種方式的缺點就是降低了產品強度，如果鈑金材料太薄也不適用。

圖1-10

(3)折彎件的最小孔邊距。

折彎件上的孔加工方式有兩種，一種是先折彎后沖孔；另一種是先沖孔后折彎。先折彎后沖孔邊距的設計參照沖切件的要求；先沖孔后折彎應讓孔處于折彎的變形區外，不然會造成孔的變形及開孔處易裂，其基本設計要求如圖1-11所示。

圖1-11折彎件的最小孔邊距

(4)在靠近折彎圓角邊的鄰近邊折彎時，折彎邊應與圓角保持一定的距離，如圖1-12所示，距離L≥0.5t,其中t是鈑金厚度。

圖1-12

(5) 彎曲件的工藝缺口設計

如果一條邊只有一部分折彎，為了防止裂開及畸形，應設計有工藝切口，工藝切口寬度不小于1.5t,工藝缺口深度不小于2.0t+R,其中t是鈑金厚度，如圖1-13所示。

圖1-13工藝缺口設計

(6)折彎件打死邊的設計。

折彎件打死邊是指折彎的面與底面平行，俗稱打死邊。打死邊的前道工序是將折彎邊 折彎成一定的角度，然后打死貼合。

打死邊的死邊長度與材料的厚度有關，一般死邊最小長度L≥3.5t+R，其中t為鈑金材料厚度，R為打死邊前道工序的最小內折彎半徑，如圖1-14所示。

圖1-14打死邊的長度設計

(7)彎曲件的工藝孔設計

在設計U形彎曲件時，兩彎曲邊最好一樣長，以免彎曲時產品偏移而產生廢品，如果因為結構設計不允許兩邊一樣長，為保證產品在模具中準確定位，應預先在設計時添加工藝定位孔，特別是多次彎曲成型的零件，必須設計工藝孔為定位基準，以減少累計誤差，保證產品質量，如圖1-15所示。

圖1-15彎曲件的工藝孔設計

拉伸

一、含義

鈑金件拉伸：將鈑金件拉深成四周有側壁的圓形或者方形、異形等形狀的工藝， 如鋁制的洗臉盆、不銹鋼杯等。

二、鈑金件拉伸注意事項

(1)拉伸件的底與壁之間的最小圓角半徑應大于板厚，即r1>t；為了使拉伸進行得更順利，一般取r1=(3～5)t，最大圓角半徑應小于板厚的8倍，即r1<8t。

拉深件圓角半徑大小要求如表所示

拉深件圓角半徑大小

(2)拉伸件凸緣與壁之間的最小圓角半徑應大于板厚的2倍，即r2>2t；為了使拉伸進行得更順利，一般取r2=5t，最大圓角半徑應小于板厚的8倍，即r1<8t。（例如圖1-16）

圖1-16圓形無凸緣拉深件一次成型時高度與直徑的尺寸關系

(3)矩形拉伸件相鄰兩壁間的最小圓角半徑應取r3≥3t，為了減少拉伸次數，盡可能取r3≥1/5H，以便一次拉伸完成。

(4)拉伸件由于各處所受應力不同，使拉伸后，材料厚度發生變化。一般，底部中央保持原來厚度，底部圓角處材料變薄，頂部靠近凸緣處材料變厚；矩形拉伸件四周圓角處材料變厚。在設計拉伸產品時，在圖紙上明確注明必須保證外部尺寸或內外部尺寸，不能同時標注內外尺寸。

(5)拉伸件之材料厚度，一般都考慮工藝變形中的上下壁厚不相等的規律（即上厚下?。?。圓形無凸緣拉伸件一次成形時，高度H和直徑D之比應小于或等于0.4。

總的來說，在設計拉伸件時注意拉伸件形狀應盡量簡單，外形上盡量對稱，拉伸深度不宜太大。

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