钣金设计的基础知识，可制造性的技巧

钣金设计简介

环顾四周，您会发现有大量由钣金制成的产品。无论是饮料罐、炊具、文件柜等消费品，还是车身、框架和排气装置等工业产品。钣金是工业和小批量生产的宝贵资产。因此，本文致力于讨论钣金设计基础知识和一些对钣金设计师有用的技巧。许多行业正在采用可制造性设计的概念，或者更常见的 DFM。在钣金设计行业，DFM 有助于避免设计过程中的技术错误，以根据钣金厚度图表和之前的计算来缩短制造提前期。因此，可制造性钣金设计也是本文讨论的一个重要主题。

什么是钣金？

在讨论钣金设计的技术之前，有必要了解钣金是什么。钣金是一种金属，如铝、黄铜、钛、镍、锡和铜，加工成薄片、叶子和板材等薄扁平件。

由于它们具有轻、薄、稳定和弹性的特点，在工业中被广泛用于包覆和覆盖。

基本钣金操作

金属片材涉及在金属片材、线圈和带材上进行成型和切割操作，以制造产品的零部件。钣金设计有几种不同的操作，下面将讨论其中的一些。

1。弯曲

通过在局部区域施加力使金属板围绕直轴产生应变称为弯曲。将工件放置在模块上，然后按下冲头，形成金属板的所需形状。不同的行业使用不同的工具来弯曲金属，但最常见的工具是制动压力机或弯曲制动器。

2。绘图

另一种金属薄板操作是拉深，也称为杯形拉深或拉深。它涉及拉伸金属板以形成中空或凹形。压边机将工件固定在模具中，同时，U形冲头对钣金工件进行冲压。附图说明了这个过程：

3。剪切

与上面讨论的操作不同，剪切是一种金属板材加工过程，涉及通过在冲头上施加力来切割工件，而不是钣金设计成形过程。

如图所示，首先放在模具上的金属片在凸模上受到垂直力，产生剪切作用，切割工件。

4.其他流程

钣金设计还有各种其他工艺，它们可能会或可能不会使用模具和冲头工具来弯曲金属。这些过程包括

• 旋压：旋压操作包括将轴向对称的金属件压在旋转的卡盘或心轴上以成型金属片。
• 拉伸成型：拉伸成型涉及拉伸金属板并同时将其弯曲以形成轮廓形状。
• 压花：在钣金上创建刻字或凸起表面。
• 挤压：它结合了上浆和压印等工艺来制造韧性金属。
• 修剪：也称为剃须，修剪包括去除切割边缘的毛刺以使其光滑。
• 穿孔：这是一种使用锋利的尖头冲头在钣金上形成任何形状的孔的过程，以穿透工件。
• 冲孔：冲孔使用冲头和冲模在一块钣金上创建圆形孔。
• 下料：它涉及从金属板条上切割出给定的形状。这个切割片称为空白。下料通常用于制作圆盘或垫圈。

钣金设计的 DFM 指南

计算机辅助设计和实际产品的差异是不可避免的；但是，遵循 DFM 指南可以减少这些错误。 DFM 或可制造性设计基于设计零件、部件或产品的概念，以便它们易于制造且成本更低。它侧重于通过缩短交货时间来降低整体生产成本。

研究表明，制造商花费大约 40% 的时间来修复错误，其中 24% 是可制造性错误。因此，行业必须解决这些错误。遵守 DFM 指南可以显着减少设计错误。

DFM 专注于简化零件的设计，以便于制造和再现。它建议对零件进行标准化，以减少零件数量并生产具有成本效益的优质产品。

钣金设计的一些基本因素

可制造性钣金设计侧重于整个设计过程中的关键点。以下指南有助于改进设计：

• 孔半径

应避免在金属件上形成小孔，因为它们需要小冲头，在操作过程中可能会破裂。因此，孔的直径必须等于或大于工件的厚度。

• 折弯释放

钣金设计上的压痕称为折弯释放，以便在钣金设计过程中弯曲过程是平滑的。它有助于避免折弯操作过程中的破损。

• 孔折弯间隙

建议孔和折弯之间的距离为板厚的 1.5 倍，并加上折弯半径。

• 钣金折弯半径

应调整最小钣金弯曲半径。这个最小弯曲半径取决于用于弯曲金属的工具。金属越柔韧，半径越小。

• 法兰宽度

在钣金设计中​​，理想的最小法兰宽度应该是钣金厚度的四倍。当涉及到设计的美观性和清洁度时，这一因素至关重要。

钣金设计的 DFM 技巧

这里提到了一些用于制造设计的钣金设计技巧。

1. 与钣金厚度相比，孔径必须更大。

2.两个孔之间的距离最重要。建议此距离应为板材厚度的两倍。这个因素将帮助您防止冲孔的金属变形。

3.如果冲孔非常靠近板材的外边缘，建议孔与边缘之间的最小间距等于板材的厚度。

4. 弯头和孔之间应至少有 1.5 倍材料厚度的空间。

DFM 的好处

DFM 为制造商提供了一个市场选择，以提高其产品质量，同时降低生产成本。它有无穷无尽的好处，其中一些列在下面：

• 性价比高
• 降低人工成本
• 提高产品质量
• 提高客户满意度
• 缩短产品开发时间
• 简化和标准化设计，便于制造

设计钣金零件时要避免的错误

钣金设计中​​存在某些经常发生的问题。下面列出了钣金件设计中必须避免的一些问题：

1.避免使用没有任何弯曲的3D模型

2.约束钣金的完美垂直和尖角

3.防止特征靠近折弯线放置

4. 在为设计的钣金零件选择平面图案之前进行充分研究

5.避免为产品设计选择错误的钣金制造类型

6. 必须根据钣金厚度表在 CAD 设计文件中包含详细规格

7. 密切关注焊接要求，确保不要让他们不切实际

8. 在材料选择过程中始终考虑 U 型槽的强度

钣金原型设计

钣金原型制作涉及对金属产品样本进行建模以测试概念。它可以帮助公司在开始大规模生产之前测试一个想法。与传统的原型设计不同，钣金原型的设计时间更短。

不同的公司采用不同的方法进行钣金原型制作，下面将介绍其中的一些方法：

• 精密原型金属冲压使用冲压机开发高精度零件。
• 快速原型制作使用 3D 虚拟绘图制造模型。
• 增量钣金成型使用铣床在没有模具的情况下成型产品。

结论

钣金在我们的生活中有着不可否认的意义。它们具有广泛的应用，包括家电行业、汽车行业、机器人行业和消费品。因此，了解钣金设计的基础知识和制造过程中考虑的DFM钣金设计指南至关重要。