Советы по проектированию листового металла и как его оптимизировать | MachineMFG

Советы по проектированию листового металла и способы его оптимизации

0
(0)

Предисловие

Детали из листового металла широко используются как для внешнего покрытия, так и для внутренних структурных компонентов автомобилей.

Как инженер-конструктор по контролю за строительством, снижение затрат - это всегда давление, которое я должен испытывать в своей основной деятельности.

Проведя обширное исследование, я обнаружил, что мои коллеги успешно превратили верхнюю крышку контроллера в штампованную деталь из листового металла.

Чтобы избежать ошибок в процессе проектирования, я собрал данные и составил список распространенных методов проектирования деталей из листового металла. Я надеюсь поделиться этой информацией и научиться у других представителей отрасли.

Обработка листового металла включает в себя четыре ключевых процесса: Заготовка, гибка, растяжение и формовка.

Каждый процесс имеет свои специфические требования к дизайну, и в этом разделе мы дадим краткий обзор каждого процесса с четырех различных точек зрения.

1. Заглушка

Заготовка подразделяется на две категории: Обычная заготовка и прецизионная заготовка.

Поскольку методы обработки различны, технология, используемая в процесс зачистки также варьируется.

Для верхней крышки контроллера двигателя и других конструктивных элементов обычно используются только обычные заглушки.

В этом разделе мы остановимся на структуре и технологии обычных заготовок, которые мы обычно используем.

Навык 1.1

Идеально, чтобы форма и размер заготовок были простыми и симметричными, так как это минимизирует количество отходов в процессе раскладки.

Расположение заготовок

Навык 1.2

Форма и внутренние отверстия заготовок не должны иметь острых углов.

В местах пересечения прямых или кривых линий следует использовать дуговое соединение с радиусом R ≥ 0,5t, где t - толщина стенки материала.

Минимальное значение радиуса галтели заготовки

Навык 1.3

При изготовлении заготовок с узкими консолями и пазами следует избегать глубоких и широких выпуклых или вогнутых участков.

Как правило, эти секции не должны быть меньше 1,5 т, где t - толщина материала.

Кроме того, следует избегать узких и длинных вырезов, а также чрезмерно узких вырезов, чтобы повысить прочность соответствующих частей штампа.

Избегайте узких консолей и пазов.

Навык 1.4

Круглые отверстия являются предпочтительным выбором для перфорации, особенно если учитывать требования к минимальному размеру.

Минимальный размер для пробивки зависит от таких факторов, как форма отверстия, механические свойства материала и его толщина.

Пример формы пуансона

МатериалДиаметр круглого отверстия (b)Ширина b короткой стороны прямоугольного отверстия
Высокоуглеродистая сталь1.3t 1.0t
Низкоуглеродистая сталь, латунь1.0t0.7t
Алюминий0.8t0.5t

*t - толщина материала, а минимальный размер перфорации обычно не менее 0,3 мм.

Навык 1.5

Расстояние между перфорационными отверстиями и расстояние между краями отверстий - важные моменты.

Минимальное расстояние между пробиваемым краем детали и ее формой ограничено в зависимости от формы детали и отверстия, как показано на сопроводительном рисунке.

Если кромка перфорации не параллельна кромке контура детали, минимальное расстояние должно быть не меньше толщины материала (t). При параллельном расположении оно должно быть не менее 1,5t.

Схема расстояния между краями отверстий и расстояния между отверстиями заготовок

Навык 1.6

При пробивке гибочных и вытяжных деталей необходимо соблюдать определенное расстояние между стенкой отверстия и прямой стенкой.

Расстояние между стенками отверстия гибочная часть и растягивающаяся часть и прямая стенка заготовки

Навык 1.7

Для сквозных отверстий и потайных мест под винты и болты конструктивные размеры сквозного отверстия под винт или болт и места под потайную головку приведены в сопроводительной таблице.

При проектировании посадочного места под винт с потайной головкой, если пластина слишком тонкая, чтобы вместить и сквозное отверстие (d2), и потайное отверстие (D), приоритет должен быть отдан сквозному отверстию (d2).

d1M2M2.5M3M4M5M6M8M10
d2Φ2.2Φ2.8Φ3.5Φ4.5Φ5.5Φ6.5Φ9.0Φ11

Сквозные отверстия для винтов и болтов

d1M2M2.5M3M4M5
d2Φ2.2Φ2.8Φ3.5Φ4.5Φ5.5
DΦ4.0Φ5.5Φ6.5Φ9.0Φ10.
h1.21.51.652.72.7
a90°

*Необходимо, чтобы листовой металл толщина t ≥ h.

Посадочное место с потайной головкой и сквозное отверстие для винтов с потайной головкой

d1Φ2Φ2.5Φ3Φ4Φ5
d2Φ2.1Φ2.6Φ3.1Φ4.1Φ5.1
DΦ4.1Φ5Φ5.5Φ7.2Φ9
h11.11.21.62
a90°

*Требуется, чтобы толщина листового металла t ≥ h.

Посадочное место с потайной головкой и сквозное отверстие для заклепки с потайной головкой

Навык 1.8

Заготовки с заусенцами, превышающими определенную высоту, не допускаются. В прилагаемой таблице указаны предельные значения (мм) высоты заусенцев штампованной детали.

Толщина стенки материалаПрочность материала на разрыв (Н / мм2)
>100~250>250~400>400~630>630
fmgfmgfmgfmg
>0.7~1.00.120.170.230.090.130.170.050.070.10.030.040.05
>1.0~1.60.170.250.340.120.180.240.070.110.150.040.060.08
>1.6~2.50.250.370.50.180.260.350.110.160.220.060.090.12
>2.5~4.00.360.540.720.250.370.50.20.30.40.090.130.18

* Марка f (марка точности) применяется для деталей с повышенными требованиями;

m уровень (средний уровень) применяется к деталям со средними требованиями;

Класс g (шероховатость) применяется для деталей с общими требованиями.

2. Сгибание

Навык 2.1

Минимальный радиус изгиба гибки деталей: Когда материал сгибается, внешний слой испытывает растяжение, а внутренний - сжатие в области галтели.

При постоянной толщине материала чем меньше внутренний радиус (R), тем сильнее растяжение и сжатие материала.

Если растягивающее напряжение в наружной галтели превысит предел прочности материала, появятся трещины и разломы.

Поэтому при проектировании гибочных деталей следует избегать слишком малых радиусов загибов.

Минимальный радиус изгиба для распространенных материалов, используемых компанией, приведен в прилагаемой таблице.

Серийный номер:МатериалМинимальный радиус изгиба
108, 08F, 10, 10F, DX2, SPCC, E1-T52, 0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 1100-H24, T20.4t
215, 20, Q235, Q235A, 15F0.5t
325, 30, Q2550.6t
41Cr13, H62 (M, Y, Y2, холодная прокатка)0.8t
545, 501.0t
655, 601.5t
765Mn, 60SiMn, 1Cr17Ni7, 1Cr17Ni7-Y, 1Cr17Ni7-DY, SUS301, 0Cr18Ni9, SUS3022.0t

Радиус изгиба означает внутренний радиус изгибаемой части, а t - толщину стенки материала.

Символ t обозначает толщину стенки материала, M - отожженное состояние, Y - твердое состояние, а Y2 - твердое состояние 1/2.

Список минимальных радиусов изгиба распространенных металлических материалов

Навык 2.2

Высота прямой кромки на гнутой детали не должна быть слишком маленькой, минимальная высота h > 2t.

Относительно минимального значения высоты прямого края изгибаемой детали:

Если конструкция предусматривает высоту прямой кромки h ≤ 2t, то сначала следует увеличить высоту гиба, а затем после гибки обрезать до требуемого размера.

В качестве альтернативы можно обработать неглубокую канавку в зоне деформации изгиба, а затем выполнить вторичный изгиб (как показано на прилагаемом рисунке).

В особых случаях высота прямой кромки может потребовать косого угла со стороны изгиба.

Если сторона изгибаемой детали имеет косой угол (как показано на прилагаемом рисунке), минимальная высота стороны должна составлять h = (2-4)t > 3 мм.

Высота прямой кромки со скошенным краем

Навык 2.3

Расстояние между краями отверстий на гнутых деталях:

Сначала нужно пробить отверстие, а затем согнуть его.

Расположение отверстия должно находиться вне зоны деформации при изгибе, чтобы предотвратить деформацию при изгибе.

Расстояние от стенки отверстия до края загиба можно найти в прилагаемой таблице.

t(mm)s(mm)1(Mm)s(mm)
≤2.s≥t+r≤25s≥2t+r
>25~50s≥2.5t+r
>2s≥1.5t+r>50s≥3t+r

Высота прямой кромки со скошенным краем

Навык 2.4

Когда участок кромки локально изгибается локально изогнутым технологическим надрезом, для предотвращения концентрации напряжений, вызывающей трещину изгиба на остром углу, изгиб может быть смещен на некоторое расстояние, чтобы устранить резкое изменение размера (как показано на рис. a), или может быть пробита технологическая канавка (как показано на рис. b) или технологическое отверстие (как показано на рис. c).

Обратите внимание на требования к размерам на чертеже: s ≥ R; ширина паза K ≥ t; глубина паза L ≥ t + R + K/2.

Метод проектирования и обработки для локального изгиба, когда отверстие находится в области деформации изгиба, использует форму надреза в качестве примера.

Пример формы надреза

Навык 2.5

Сгибаемый край со скошенной кромкой должен располагаться вне зоны деформации.

Сгибаемый край со скошенной кромкой должен избегать зоны деформации.

Навык 2.6

При проектировании мертвой кромки необходимо учитывать длину мертвой кромки в зависимости от толщины материала.

Как показано на прилагаемом рисунке, минимальная длина (L) мертвой кромки обычно составляет ≥ 3,5t + R.

Здесь t представляет собой толщину стенки материала, а R - минимальный внутренний радиус изгиба в предыдущем процессе (как показано на правом рисунке) до образования мертвой кромки.

Минимальная длина мертвой кромки (L)

Навык 2.7

Технологические позиционные отверстия добавлены в конструкцию для обеспечения точного позиционирования заготовки в пресс-форме и предотвращения отходов, вызванных отклонением при гибке.

Как показано на сопроводительном рисунке, отверстия для позиционирования процесса должны быть предусмотрены в конструкции заранее.

Для деталей, сформированных путем многократных изгибов, технологические отверстия должны использоваться в качестве опорных точек для позиционирования, чтобы минимизировать накопленную погрешность и гарантировать качество продукции.

Отверстия для технологического позиционирования, добавляемые при многократной гибке

Навык 2.8

При указании соответствующих размеров гнутых деталей необходимо учитывать технологический процесс.

Например, как показано на сопроводительном рисунке:

a) Если перфорация выполняется перед гибкой, то точность L-размера легко обеспечивается, а обработка не вызывает затруднений.

b) и c) Если требуется высокая точность для L-размера, отверстия должны быть обработаны перед гибкой, что более обременительно.

Мастерство 2.9

Существует несколько факторов, влияющих на springback гибки деталей, включая механические свойства материала, толщину стенки, радиус гиба и давление при гибке.

Чем больше отношение внутреннего радиуса изогнутой части к толщине листа, тем выше springback.

Пример подавления пружинящей обратной связи можно найти в конструкции гибочных деталей.

В настоящее время производитель в основном использует конструктивные меры для предотвращения пружинящего отката в конструкции пресс-формы.

Кроме того, для уменьшения угла пружинения некоторые конструкции улучшаются, например, добавляется усиливающее ребро в зоне сгиба. Это не только повышает жесткость заготовки, но и помогает уменьшить обратную пружину.

Примеры методов подавления пружинящего отката в конструкции

3. Растяжка

Навык 3.1

Радиус галтели между нижней частью растягиваемой детали и прямой стенкой должен быть таким, как показано на прилагаемом рисунке.

Радиус галтели между нижней частью растягиваемой детали и прямой стенкой должен быть больше толщины пластины, то есть r1 ≥ t.

Для более плавного растяжения r1 обычно устанавливается равным (3 ~ 5)t, а максимальный радиус галтели должен быть не более чем в 8 раз больше толщины пластины, т.е. r1 ≤ 8t.

Пример размера изгиба

Навык 3.2

Радиус галтели между фланцем и стенкой растягиваемой детали должен быть больше удвоенной толщины пластины, то есть r2 ≥ 2t.

Для более плавного растяжения r2 обычно устанавливается равным (5 ~ 10)t, а максимальный радиус фланца не должен превышать 8-кратную толщину пластины, т.е. r2 ≤ 8t.

(см. рисунок выше)

Навык 3.3

Диаметр внутренней полости круглой растягиваемой детали должен быть не менее d ≥ d + 10t, чтобы предотвратить образование складок во время растяжения.

(см. рисунок выше)

Навык 3.4

Радиус галтели между соседними стенками прямоугольной вытянутой детали должен составлять r3 ≥ 3t.

Чтобы минимизировать количество растягиваний, r3 следует установить как можно больше на ≥ H / 5, чтобы обеспечить однократное растягивание.

Радиус закругления между двумя соседними стенками прямоугольной растягивающейся детали

Навык 3.5

При формовании круглой бесфланцевой растягивающейся детали за один этап отношение высоты (h) к диаметру (d) должно быть меньше или равно 0,4, то есть H / d ≤ 0,4, как показано на рисунке ниже.

Размерная зависимость между высотой и диаметром круглых бесфланцевых вытянутых деталей при однократной формовке.

Навык 3.6

Меры предосторожности при нанесении размеров на конструкторский чертеж растягиваемых деталей:

Растянутые детали подвергаются различным уровням напряжения, что может привести к изменению толщины материала после растяжения. Как правило, центр дна сохраняет свою первоначальную толщину, в то время как материал в нижнем углу становится тоньше, материал возле фланца вверху становится толще, а материал в углу вокруг прямоугольной растягиваемой детали становится толще.

  • При проектировании вытянутых деталей размеры на чертеже изделия должны быть четко указаны как внешние или внутренние, которые должны быть гарантированы и не могут быть обозначены как оба одновременно.
  • Внутренний радиус вогнутой или выпуклой дуги растягиваемой детали и допуск на размер по высоте цилиндрической растягиваемой детали, сформированной за один шаг, являются двусторонними симметричными отклонениями с величиной отклонения, равной половине абсолютного значения допуска точности класса 16 национального стандарта (GB), и обозначаются знаком ±.

4. Формирование

Навык 4.1

Армирующие ребра на металлических деталях в форме пластин помогают увеличить жесткость конструкции. Структура и выбор размеров армирующих ребер показаны на следующем рисунке.

ИмяДиаграммаRhB или Drα °
Укрепление (3~4)t(3~2)t(7-10)t(1~2)t
Выпуклый (2~1.5)t≥3h(0.5~1.5)t15~30

Выбор конструкции и размеров ребер жесткости

Навык 4.2

Предельные размеры расстояния между выступами и расстояния между краями указаны в следующей таблице.

ДиаграммаDL1
6.5106
8.5137.5
10.5159
131811
152213
182616
243420
314426
365130
436035
486840
557845

Конструкция жалюзи

Требования к размерам жалюзи: a ≥ 4 т; b≥6 т; h≤5 т; L≥24 т; r≥0,5 т.

Навык 4.3

Жалюзи обычно используются на различных крышках или корпусах для вентиляции и отвода тепла. Метод формовки заключается в разрезании материала одним краем пуансона и одновременном растяжении и деформации материала остальной частью пуансона для создания волнистой формы с отверстием на одной стороне. Типичная структура жалюзи показана на следующем рисунке.

Требования к размерам конструктивных жалюзи: a ≥ 4 т; b≥6 т; h≤5 т; L≥24 т; r≥0,5 т.

Навык 4.4

Внутренний отбортовка отверстий обрабатываемая резьба

Схема конструкции отбортовки внутренних отверстий с резьбой

винтовая резьбаТолщина материала (t)Внутреннее отверстие для отбортовки D1Внешнее отверстие для отбортовки d2Высота фланца (h)Диаметр предварительной пробивки D0Радиус галтели фланца R
M30.83.381.61.90.6
3.251.62.2
13.381.81.90.5
2.553.522
1.23.381.9220.6
3.52.161.5
1.53.52.41.70.75
M414.4622.30.5
4.351.922.7
1.24.52.162.30.6
3.354.652.41.5
1.54.462.42.50.75
4.652.71.8
24.562.22.41
1.25.62.430.6
M55.462.42.5
1.55.62.730.75
4.255.7532.5
25.533.22.4
5.753.62.71
2.55.7543.11.25
1.5733.60.75
6.73.24.2
M6273.63.61
5.17.342.5
2.5742.8
7.34.531.25
374.83.41.5

Параметры размеров отбортовки внутренних отверстий с резьбой

5. Как оптимизировать конструкцию из листового металла?

Обработка листового металла это метод холодной обработки металлических листов для производства деталей, отвечающих определенным требованиям. Детали из листового металла обладают рядом преимуществ, включая прочность, вес, экономичность и улучшенные эксплуатационные характеристики по сравнению с традиционными компонентами.

В результате детали из листового металла все чаще используются в высокотехнологичных отраслях промышленности, таких как электроника и связь в Китае.

Однако требования к качеству и функциональности деталей из листового металла продолжают расти. Таким образом, оптимизация исходного обработка листового металла Технология стала важнейшим направлением для специалистов по обработке листового металла.

По мнению авторов данной статьи, к оптимизации технологии обработки следует подходить системно, начиная с применения четырех основополагающих звеньев холодной обработки в обработка листового металла.

1. Заглушка

Заготовка - это процесс отделения листового металла друг от друга путем пробивки штампом. Этот этап обычно используется для обработки деталей простой формы, поскольку позволяет добиться высокой точности обработки и минимизировать отходы материала.

Для оптимизации этапа заготовки необходимо учитывать следующие факторы:

  • Контроль формы: Необходимо контролировать форму заготовленных деталей из листового металла, особенно в угловых зонах внешних и внутренних отверстий. В этих областях следует установить дугу, чтобы уменьшить чрезмерные углы, избежать острых углов и предотвратить растрескивание формы при последующей термообработке, что может повлиять на конструкцию листового металла.
  • Оптимизация перфорации: Размер пробивки и ее минимальное значение должны быть оптимизированы. При штамповке деталей из листового металла, если размер пробивки слишком мал, это может снизить нагрузку на пуансон, но увеличить внезапное давление на штамп и повлиять на качество штампа. Размер пробивки следует устанавливать исходя из различных целевых нагрузок на детали из листового металла. Как правило, длина отверстия должна быть более чем в два раза больше расстояния между отверстиями и превышать 3,00 мм.
  • Настройка консолей и пазов: Консоль и паз на заготовках не должны быть слишком узкими или слишком длинными, чтобы повысить прочность кромки штампа, и контролировать ширину паза консолей, чтобы она превышала толщину металлического листа в 200 раз.

2. Сгибание

На этапе гибки используется гибочное оборудование для приложения давления к листу. металлические материалыВ результате чего они подвергаются упругой, а затем пластической деформации в соответствии с желаемым дизайном.

На этом этапе различные детали должны быть выбраны на основе требований к конструкции, а фактические операция гибки следует определять исходя из толщины металлического листа.

Во время процесс гибкиЛокальная ненормальная деформация - часто встречающаяся проблема, которая может повлиять на внешний вид и функциональность деталей из листового металла. Чтобы оптимизировать процесс гибки, оператор должен заранее сделать надрез для предотвращения этого типа деформации.

При необходимости многократных изгибов следует всесторонне прогнозировать все этапы гибки, чтобы избежать негативного влияния на последующие процессы гибки и достичь желаемой цели конструкции деталей из листового металла.

3. Прессовое клепание

Пресса процесс клепки для деталей из листового металла заключается в деформации металла и его соединении под давлением. Этот процесс обычно используется при клепке на винтовом прессе и клепке на болтах.

Для операций клепки на торцевом прессе гайка обычно имеет круглую форму с рельефным зубчатым колесом и прорезью для проволоки. Этот процесс не только оптимизирует качество изготовления гайки, но и устраняет необходимость в сварке.

Чтобы добиться лучшего результата, необходимо предпринять следующие шаги:

  • Выбор пресс-формы: Различные спецификации пресс-форм могут быть выбраны в зависимости от высоты запрессованных болтов в процессе прессовой клепки, а сброс давления прессового клепального устройства должен быть отрегулирован, чтобы обеспечить качество запрессовки гаек и избежать отходов.
  • Выбор размера листового металла: При установке конструкции для прессовой клепки необходимо выбрать соответствующий размер листового металла, чтобы обеспечить результат прессовой клепки и предотвратить размыкание прессового соединения деталей из листового металла.

4. Сварка

Сварка является важнейшим методом соединения конструкций деталей в процессе холодной обработки обработка листового металла. Этот процесс обычно осуществляется в условиях высокой температуры.

Наиболее часто используемыми методами сварки являются аргонодуговая сварка и контактной точечной сварки.

В процесс сваркиДля минимизации сварочных деформаций и повышения эффективности сварки следует выбирать различные методы в зависимости от свойств листового металла.

Чтобы оптимизировать процесс сварки, необходимо предпринять следующие шаги:

  • Контроль сварки: Необходимо обеспечить надлежащий контроль сварки.
  • Контроль длины: Длина сварочной части должна точно контролироваться, чтобы предотвратить деформацию листа и оптимизировать нагрузку на точку сварки.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх