本章目的：設(shè)計符合鈑金制造工藝的零件，不再犯簡單錯誤，不必再為反復(fù)修改模具而煩惱。

1.基礎(chǔ)閱讀

進階篇：2）DFMA方法的運用；

2.鈑金沖壓（Stamping）

鈑金件最常用的就是用沖壓工藝制成的，依據(jù)鈑金件復(fù)雜程度的不同，通常需要一副到多副模具。所以沖壓stamping的概念需要先講。
沖壓是利用沖壓模具安裝在壓力機(例如沖床)等設(shè)備上,對板材、帶材、管材和型材等施加外力,使之產(chǎn)生塑性變形或分離,從而獲得所需形狀和尺寸的鈑金件的一種成形加工方法。

沖壓可以粗略分為沖裁和成形兩大類。
沖裁又叫做分離工序，是使坯料的一部分與另一部分沿一定的輪廓線相互分離的工序。概念可以看下圖：

沖裁又可以細分為：落料、切斷、沖孔、修整等。

成形也叫變形工藝，是使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序。概念參見下圖：

成形工序的細分種類就比較多了，可以參考下圖：

鈑金公差的標(biāo)準(zhǔn)就要區(qū)別沖裁和成形的工藝，所以還是要了解這些具體的制作方法。

3.鈑金沖壓件設(shè)計指南

鈑金沖壓件的設(shè)計需依據(jù)其不同工藝，遵守對應(yīng)的設(shè)計規(guī)范。

下面介紹一些鈑金沖壓常用的設(shè)計規(guī)范，注意，這些規(guī)范基本是依據(jù)沖壓工藝的要求制定的，要用沖壓模具的那種。

3.1 沖裁

沖裁是利用沖裁模,在壓力機的作用下使板料分離的一種沖壓工藝方法。沖裁是沖孔、落料、切斷、切口、割切等多種分離工序的總稱。沖裁是冷沖壓加工方法中的基礎(chǔ)工序,它可以直接沖制出所需的成品零件,也可以為其他冷沖壓工序制備毛坯。

3.1.1 避免外部、內(nèi)部尖角:R≥0.5T，R≥0.8

避免鈑金件外部形狀出現(xiàn)尖角的原因有兩個。其一是安全因素,鈑金件的外部尖角很鋒利,容易造成操作人員在制造和裝配產(chǎn)品的時候刮傷手指,同時也可能使得消費者在使用或者維修產(chǎn)品的過程中刮傷手指,造成人身傷害;其二是沖壓模具因素,鈑金件的尖角對應(yīng)在模具上也是尖角,模具凹模上的尖角加工困難,同時熱處理時易開裂,而且在沖裁時模具凸模的尖角處易崩刃和過快磨損,模具壽命顯著降低。因此,鈑金件設(shè)計需要避免外部尖角,在鈑金件外部尖角處應(yīng)當(dāng)圓弧過渡,
如圖4-1所示。一般來說,圓角半徑至少為鈑金件厚度的0.5倍,且不小于0.8mm,圖中R表示圓角,T表示鈑金件厚度,以下同。

同鈑金件外部尖角需要圓弧過渡一樣,鈑金件內(nèi)部尖角也應(yīng)圓弧過渡,如圖4-2所示,圓角半徑也至少為鈑金件厚度的0.5倍,且不小于0.8mm。

3.1.2 避免窄長的懸臂和狹槽：A≥1.5T

鈑金件上避免過長的懸臂和狹槽,否則沖壓模具上相對應(yīng)的凸模尺寸小,強度低,模具壽命短。一般來說,過長的懸臂和狹槽的尺寸寬度不應(yīng)小于零件壁厚的1.5倍,即A≥1.5T,其中A表示懸臂或狹槽的寬度,如圖4-3所示

3.1.3 鈑金沖裁孔間距與孔邊距：B≥1.0T，C≥1.5T；

當(dāng)鈑金沖裁孔與孔或與邊緣不平行時,孔間距或孔邊距至少為鈑金件厚度,即B≥1T,如圖4-3所示。平行時,孔間距或孔邊距至少為鈑金件厚度的1.5倍,即C≥1.5T,如圖4-3所示。

3.1.4 鈑金沖裁孔的大小：D≥1.5T；

一般來說,鈑金件沖孔大小至少為鈑金件厚度的1.5倍。沖孔太小,模具凸模尺寸小,易折斷或壓彎,使用壽命低。當(dāng)然沖孔最小尺寸與鈑金材料相關(guān),較軟材料沖孔最小尺寸可以小于鈑金厚度,而較硬材料(如不銹鋼等)沖孔最小尺寸不應(yīng)小于鈑金厚度的1.5倍,即D≥1.57,如圖4-3所示。

3.1.5 沖孔優(yōu)先選用圓形孔

鈑金件沖孔優(yōu)先選用圓孔,模具加工較容易。風(fēng)孔的選擇包括圓孔、六邊形孔和正方形孔,圖4-4所示為圓形和六邊形的風(fēng)孔設(shè)計。圓孔的開孔率較低,散熱效果較差。六邊形風(fēng)孔開孔率較高,散熱效果較好,但六邊形風(fēng)孔模具加工較復(fù)雜。正方形風(fēng)孔開孔率最高,但因為邊角是直角,模具容易磨損。因此在設(shè)計風(fēng)孔時需要綜合考慮模具加工容易性和系統(tǒng)散熱效果,在滿足系統(tǒng)散熱要求的前提下,優(yōu)先選用圓孔。

3.1.6 避免孔距離鈑金折彎邊或成形特征距離太近：E≥1.5T+R；

鈑金件沖裁孔距離鈑金件折彎邊或成形特征的距離最小為，鈑金件厚度的1.5倍加上折彎半徑或成形半徑，即E≥1.5T+R,如圖4-5所示。否則沖裁孔極易在折彎或成形時發(fā)生扭曲變形。

1)當(dāng)鈑金件沖孔距離折彎邊或成形邊特征太近時,可以考慮先折彎或成形,然后再沖孔,但這會增加模具的復(fù)雜度,增加模具成本。不推薦這樣的做法

2)在鈑金件折彎或成形處增加工藝切口,用于吸收鈑金件折彎或成形時的變形,從而保證鈑金件沖孔的質(zhì)量,如圖4-6上部所示。

3)加大沖孔的尺寸,如圖4-6下部所示。

3.1.7 避免鈑金展開后沖裁間隙過小或材料干涉；

產(chǎn)品設(shè)計工程師進行鈑金設(shè)計時是三維設(shè)計,容易忽略鈑金件展開后沖裁間隙的檢查驗證。于是,常常會發(fā)生鈑金件展開后沖裁間隙過小甚至發(fā)生材料干涉的現(xiàn)象,鈑金件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,這種錯誤越容易發(fā)生。
以圖4-6上部所示的工藝切口為例,如果工藝切口尺寸不合理,鈑金展開后沖裁間隙過小,則沖裁模具凸模強度低,模具壽命短,如圖4-7所示。

鈑金折彎寬度設(shè)計不合理,會造成鈑金展開后材料干涉,如圖4-8所示。

//雖然簡單，這卻是鈑金設(shè)計最常見的錯誤。所以作者建議繪制鈑金件時采用鈑金專用模塊，就可以查看鈑金展開后的內(nèi)容了。

3.2 折彎

折彎是利用壓力迫使材料產(chǎn)生塑性變形,從而形成有一定角度和曲率形狀的一種沖壓工序。常用的折彎包括Ⅴ形折彎、Z形折彎和反折壓平等。

一般情況下，鈑金折彎有兩種方法：一種方法是模具折彎，用于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積較小、大批量加工的鈑金結(jié)構(gòu)；對于加工量較大，尺寸不是太大的結(jié)構(gòu)件（一般情況為300X300)，加工廠家一般考慮開沖壓模具加工。模具折彎的模具是安裝在沖床上的。

另一種是折彎機折彎（自由折彎），用于加工結(jié)構(gòu)尺寸比較大的或產(chǎn)量不是太大的鈑金結(jié)構(gòu)。折彎機折彎的模具自然是安裝在折彎機上的。

這兩種折彎方式有各自的原理，特點以及適用性。但都請遵守以下的折彎設(shè)計準(zhǔn)則。

3.2.1 折彎的高度：H≥2T+R

鈑金件折彎高度至少應(yīng)為鈑金厚度的2倍加上折彎半徑，即H≥2T+R，如圖4-9所示。折彎高度太低，鈑金件在折彎時容易變形扭曲，不容易得到理想的零件形狀和理想的尺寸精度。

當(dāng)折彎為斜邊時，最容易發(fā)生因折彎高度太小而造成折彎扭曲變形的情況。如圖4-10所示，在原始的設(shè)計中，由于最左側(cè)折彎高度太小，折彎時就很容易發(fā)生扭曲變形，造成折彎質(zhì)量低；在改進的設(shè)計中，可以增加左側(cè)折彎的高度或者去除折彎高度較小的部分，這樣鈑金折彎時就不會發(fā)生扭曲變形，折彎質(zhì)量高。

3.2.2 折彎半徑

為保證折彎強度,鈑金折彎半徑應(yīng)大于材料最小折彎半徑,各種常用鈑金材料的最小折彎半徑Rmin見表4-2,其中T為鈑金厚度。

鈑金原始和改進的折彎半徑設(shè)計如圖4-11所示

當(dāng)然,鈑金折彎半徑也不是越大越好。折彎半徑越大,折彎反彈越大,折彎角度和折彎高度越不容易控制,因此鈑金折彎半徑需要合理的取值。

關(guān)于折彎的角度，各個廠家的標(biāo)準(zhǔn)會有很大的不同。除了不建議取值為零，作者建議依據(jù)實際情況合理地選擇標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.2.1 鈑金模具廠關(guān)于折彎的小坑

另外,鈑金模具制造商傾向于折彎半徑為零,這樣鈑金折彎后不容易反彈,折彎高度和折彎角度的尺寸比較容易控制。

但折彎半徑為零的折彎很容易造成鈑金折彎外部破裂甚至折斷,同時鈑金折彎強度相對較低,特別是對較硬的鈑金材料,而且,在生產(chǎn)一段時間之后模具上的直角會逐漸變圓滑,折彎尺寸也會變得難以控制。

為了降低折彎力和保證折彎尺寸,鈑金模具制造商采用的另一個辦法是在折彎工序之前預(yù)先增加壓線工序,如圖4-12所示。這樣的設(shè)計同樣也會造成鈑金折彎強度相對較低和易斷裂等缺陷。

壓線工序是強行局部排擠材料,在鈑金上面擠出一條溝槽,以利于折彎,確保折彎精度的一種沖壓工序。

3.2.3 折彎方向

鈑金折彎時應(yīng)盡量垂直于金屬材料纖維方向。當(dāng)鈑金折彎平行于金屬材料纖維方向時,在鈑金折彎處很容易產(chǎn)生裂紋,折彎強度較低,易破裂,如圖4-13所示。

3.2.4 避免因折彎根部不能壓料而造成折彎失敗

鈑金折彎時,常因為其他特征距離鈑金折彎根部距離太近,造成不能壓料而無法折彎或者折彎嚴(yán)重變形。
一般來說,在鈑金折彎根部上方至少需要保證2倍鈑金厚度加上折彎半徑的距離上沒有其他特征阻擋鈑金折彎時的壓料。
圖4-14上部所示原始的設(shè)計中,反折壓平太靠近鈑金折彎根部,造成鈑金折彎時不能壓料而折彎失敗。

圖4-14下部所示原始的設(shè)計中,鈑金抽牙太靠近折彎根部而造成折彎無法進行,此時可以把抽牙移動到遠離鈑金根部的位置,如改進的設(shè)計中第一個設(shè)計所示。如果因為設(shè)計要求,抽牙和折彎的位置都無法移動,那么可以在抽牙對應(yīng)的折彎根部增加一個工藝切口,從而保證折彎順利進行,如改進的設(shè)計中的第二個設(shè)計。

3.2.5 避免折彎干涉

由于鈑金折彎公差的存在,在鈑金折彎的運動方向上,需要保證一定的折彎間隙,以避免折彎時干涉而造成折彎失敗。
圖4-15所示為一個具有復(fù)雜折彎鈑金件的簡化圖,折彎順序為上側(cè)邊先折彎,右側(cè)邊后再折彎。在原始的設(shè)計中,兩個折彎邊沒有間隙,當(dāng)上側(cè)邊折彎完成后,再將右側(cè)邊折彎時,因為鈑金折彎公差的存在,很可能造成右側(cè)邊在折彎過程中與上側(cè)邊干涉;在改進的設(shè)計中,右側(cè)邊與上側(cè)邊保留至少0.2mm的間隙(間隙的大小視折彎公差而變化),可以有效避免折彎干涉。

3.2.6 保證折彎強度

鈑金折彎時需要保證折彎強度,長而窄的折彎強度低,短而寬的折彎強度高,因此鈑金折彎盡量附著在比較長的邊上。如圖4-16所示,同樣功能的一個折彎原始的設(shè)計中因為折彎附著在比較短的邊上而折彎強度低,改進的設(shè)計中折彎附著在比較長的邊而折彎強度高。

3.2.7 減少折彎工序

鈑金折彎工序越多,模具成本就越高,折彎精度就越低,因此鈑金設(shè)計應(yīng)當(dāng)盡量減少折彎工序。如圖4-16所示,原始的設(shè)計中,鈑金需要兩個折彎工序;在改進的設(shè)計中,鈑金僅僅只需要一個折彎工序就可以同時完成兩個邊的折彎。

3.2.8 避免復(fù)雜折彎

同樣地,鈑金折彎工序越復(fù)雜,模具成本就越高,折彎精度就越低,而且復(fù)雜折彎可能造成零件材料的浪費。因此,當(dāng)鈑金件具有復(fù)雜的折彎時,可以考慮將復(fù)雜的折彎拆分成兩個零件,盡管這有違面向裝配的設(shè)計中減少零件數(shù)量的原理,但這更可能帶來產(chǎn)品成本的降低和產(chǎn)品質(zhì)量的提高,當(dāng)然,這樣的設(shè)計需要通過嚴(yán)密的計算來驗證。如圖4-17所示,具有復(fù)雜折彎的鈑金件被拆分成兩個零件,兩個零件通過拉釘、自鉚或點焊等方式裝配在一起。

就作者看來，這一條規(guī)則隨著時代的發(fā)展，已經(jīng)越來越不適用了，原因在于模具的費用可能減少，但裝配、運輸、管理的費用會提高（人力和場地的費用提高的必然），減少產(chǎn)品零件的數(shù)量才是優(yōu)化設(shè)計的第一方法。

3.2.9 多重折彎上的孔很難對齊

很多產(chǎn)品設(shè)計工程師一定有過這樣的痛苦體會:為什么鈑金件折彎上的螺釘孔或拉釘孔總是對不齊,以至于無法固定螺釘或拉釘?
這是因為鈑金折彎公差較大,特別是當(dāng)鈑金具有多重折彎時。鈑金折彎公差見表4-3。

可以看出，鈑金件折彎次數(shù)越多，折彎公差就越大，鈑金件的多重折彎很難保證尺寸的準(zhǔn)確性，這就是為什么鈑金件折彎上的螺釘孔、拉釘孔和自鉚孔等很難對齊的原因。
因此，在產(chǎn)品設(shè)計時，產(chǎn)品設(shè)計工程師需要考慮到多重折彎公差較大的特點，避免對零件多重折彎上的特征要求過于嚴(yán)格的公差；同時優(yōu)化鈑金的設(shè)計，避免在零件裝配中出現(xiàn)裝配孔位對不齊、裝配尺寸很難保證，甚至裝配干涉等不良現(xiàn)象的發(fā)生。
鈑金件兩個折彎上的孔因為折彎公差較大的原因很難對齊（見圖4-18a)，解決的辦法有：
1)將一個折彎上的孔設(shè)計成長圓孔或者大孔，從而允許折彎較大的公差，保證零件的裝配，見圖4-18b、c。
2)增加兩個內(nèi)定位孔，模具增加內(nèi)定位，減小鈑金件在折彎時的公差，從而保證兩個折彎上孔的對齊，見圖4-18d。
3)先折彎后沖孔，兩個孔的尺寸精度可以保證，但這會增加沖壓模具的復(fù)雜度，增加模具成本。一般不推薦這樣的做法。

3.2.10 褶邊的最小長度L≥3.5T+R

褶邊的死邊長度與材料的厚度有關(guān)。如下圖所示，一般死邊最小長度L≥3.5T+R。其中T為材料壁厚，R為褶邊前道工序（如下圖右所示）的最小內(nèi)折彎半徑。

3.3 拉深

拉深是將一定形狀的平板毛坯沖壓成各種開口空心件，或以開口空心件為毛坯，減小直徑，增加高度的一種沖壓加工方法。

淺拉深特征可以一次成形，但深拉深特征需要分多次沖壓才能在材料不被破壞的情況下得到設(shè)計的形狀，如下圖所示：

3.3.1 拉深件的形狀

拉深件的形狀應(yīng)盡量簡單、對稱。軸對稱的拉深件在圓周方向上變形均勻，模具加工也容易，其制造性能最好。其他形狀的拉深件，應(yīng)盡量避免急劇的輪廓變化。

3.3.2 拉深件的深度

根據(jù)鈑金材料的性質(zhì)，圓形拉深件的深度會有不同的限制，一般來說，深度一般不超過直徑的0.2倍。常用金屬材料可以拉深的最大深度值見表4-4。深度太大，很容易拉破。拉深件設(shè)計時盡量使用較淺的拉深，較淺的拉深比較深的拉深具有更好的制造性能，成本較低。

3.3.3 拉深件的轉(zhuǎn)角

拉深件各相鄰壁的轉(zhuǎn)角部分應(yīng)當(dāng)以合適大小的圓弧過渡,以防止模具相應(yīng)部分易于磨損和產(chǎn)生應(yīng)力集中,直角連接容易造成拉深件被刺破。

如圖4-19所示,拉深的根部圓角R1≥T,一般取R1=（3~5）T。

拉深的頂部圓角R2≥2T,，一般取R2=（5~8）T。

拉深轉(zhuǎn)角處圓角R3≥4T，為了減少拉伸次數(shù)應(yīng)盡可能取r3 ≥H/5，以便一次拉深出來。

在設(shè)計允許的情況下,上述圓角半徑越大,拉深越容易。

3.3.4 有凸緣圓筒形拉深件凸緣直徑：d+25t≥D≥d+12t，D≤3d，h≤2d；

對于有凸緣圓筒形件，凸緣直徑宜控制在禹d+25t≥D≥d+12t的范圍內(nèi)；
對于寬凸緣圓筒形件，為改善其工藝性、減少拉深次數(shù)，通常應(yīng)保證必D≤3d，h≤2d。

3.3.5 拉深件的尺寸精度：不能同時保證其內(nèi)部和外部尺寸

拉深件由于各處所受應(yīng)力大小各不相同，使拉深后的材料厚度發(fā)生變化。一般來說，底部中央保持原來的厚度，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。

鈑金件在拉深時尺寸精度不宜要求過高，同時因為鈑金件壁厚的變化，鈑金件在拉深時只能保證特征的內(nèi)部或者外部的尺寸，而不能同時保證其內(nèi)部和外部尺寸。

3.4 起伏成形

起伏成形是平板毛坯在模具的作用下發(fā)生局部脹形而形成各種形狀的凸起或凹下的沖壓方法。
起伏成形是鈑金件中常用的一個特征，起伏成形主要用于加工加強筋、局部凹槽、文字、花紋等。

3.4.1 拉深與起伏成形的分界

在寬凸緣拉深中，當(dāng)零件的凸緣寬度大于某一數(shù)值后，凸緣部分不再產(chǎn)生明顯的塑性流動，毛坯的外緣尺寸在成形前后保持不變。零件的成形將主要靠凸模下方及附近材料的拉薄，極限成形高度與毛坯直徑不再有關(guān)，這一階段就是起伏成形階段。它與寬凸緣拉深的分界點取決于材料的應(yīng)變強化率，模具幾何參數(shù)和壓邊力的大小，其d/D0約在0.38?0.35之間（圖5-2)。圖中，曲線以上為破裂區(qū)，以下為安全區(qū)，線上為臨界狀態(tài)。

3.4.2 起伏成形的深度與斜度

起伏成形的深度一般不超過鈑金厚度的3倍,即H≤3T。深度太大,起伏成形特征容易變形甚至破裂。
起伏成形的斜度一般不小于15°,即α≥15°。較大的斜度能夠保證零件在起伏成形順利成形,并減小鈑金件變形的可能性。如圖4-20所示：

3.4.3 起伏成形的轉(zhuǎn)角

同拉深一樣,起伏成形的轉(zhuǎn)角部分應(yīng)以圓角過渡,起伏成形的轉(zhuǎn)角部分圓角設(shè)計可以參考拉深的設(shè)計,如圖4-19所示。

3.4.4 起伏成形與周圍特征的距離

起伏成形與起伏成形、起伏成形與鈑金件邊緣、起伏成形與折彎邊的距離不宜太近,至少應(yīng)保證兩個鈑金件厚度以上的距離。否則起伏成形成形會存在質(zhì)量問題,或者起伏成形會影響鈑金件的折彎質(zhì)量。
起伏成形與折彎邊的距離如圖4-21所示。在原始的設(shè)計中,起伏成形與折彎邊距離太近,起伏成形會影響折彎的質(zhì)量;在改進的設(shè)計中,起伏成形與折彎邊的距離E≥2T,凸包不會影響鈑金的折彎質(zhì)量。

3.5 止裂槽

止裂槽用于鈑金折彎和起伏成形等成形工序中,其作用是防止鈑金件在成形過程中材料撕裂和變形,產(chǎn)生飛邊,帶來安全問題;同時止裂槽能夠減小成形力,輔助鈑金件折彎和起伏成形。止裂槽的寬度一般應(yīng)當(dāng)大于鈑金厚度的1.5倍,同時止裂槽的長度應(yīng)當(dāng)超過鈑金成形的變形區(qū)域。
如圖4-22所示,在原始的設(shè)計中,折彎時會在折彎的兩端產(chǎn)生飛邊;在改進的設(shè)計中,通過將折彎邊外移或增加止裂槽來避免飛邊的產(chǎn)生。

常見的起伏成形止裂槽如圖4-23所示。

3.6 毛邊

鈑金沖裁過程如圖4-24 a~c所示,沖裁后鈑金件的斷面包括四個部分:圓角帶、光亮帶、斷裂帶、飛邊,如圖4-24d所示。可以看出,沖裁斷面并不是與鈑金的沖裁方向完全平行,而是呈一定的斜度,同時斷面除去很窄一部分光亮帶以外,其余部分均粗糙無光澤,并有飛邊和塌角。飛邊的方向與沖裁的方向一致。

3.6.1 指明毛邊的高度≤0.1T(毛邊高度需查看可靠性技術(shù)要求)

飛邊會帶來安全問題。飛邊可能刮傷操作人員和消費者的手指,因此在產(chǎn)品設(shè)計階段,就應(yīng)當(dāng)指明飛邊的方向,并把飛邊設(shè)置于鈑金件內(nèi)部或者位于操作人員和消費者不容易接觸的位置,而且要求飛邊的高度不超過鈑金件厚度的10%。但更加具體的要求可以查看零件的技術(shù)要求（如墊圈國家標(biāo)準(zhǔn)中就有毛邊的要求）。也有公司內(nèi)部有毛邊具體的規(guī)定，如下表：

3.6.2 指明毛邊方向和需要壓毛邊的邊

對于操作人員和消費者經(jīng)常接觸的邊或者電纜接觸的邊,需要額外增加壓飛邊的工序,這也是必須在產(chǎn)品設(shè)計階段就指明的。因為一旦沖壓模具加工完成,再來增加壓飛邊的工序就會變得比較困難。當(dāng)然,需要盡量避免對整個鈑金邊緣壓飛邊以降低模具成本。

壓毛邊的圖紙標(biāo)注，如下圖所示：

其中：

* 毛邊方向：BURR SIDE。

* 需要壓毛邊的部位：COIN或COIN CONTINUE 。一般不要整個結(jié)構(gòu)件斷口全部壓毛邊，這樣會增加成本。盡量在下面情況使用：暴露在外面的斷口；人手經(jīng)常觸摸到的銳邊；需要過線纜的孔或槽；有相對滑動的部位。

3.7 提高鈑金強度的設(shè)計

3.7.1 避免平板的設(shè)計

同塑膠件一樣,單純的平板式鈑金件強度較低,特別是較軟和較薄的材料;同時平板式鈑金件在受力時容易變形,產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)當(dāng)避免這樣的設(shè)計。
針對平板式鈑金件，可以采用增加加強筋，增加折彎、翻邊或打死邊，增加起伏成形的凸包等，來提高鈑金件的強度。如圖4-25、圖4-26、圖3.7.1 所示。

3.7.2 添加加強筋

加強筋常用于增加鈑金件強度和減少鈑金件變形,常用加強筋形狀包括半圓形和梯形,其主要尺寸見表4-5。

但是,一個鈑金件上的加強筋并不是越多越好,太多的加強筋反而會造成零件變形翹曲；同時,加強筋最好均勻?qū)ΨQ布置在鈑金件上,不均勻的加強筋設(shè)計也是造成零件變形翹曲的原因之一。

3.7.3 增加折彎、翻邊或褶邊

增加折彎、翻邊或反折壓平來提高鈑金件的強度如圖4-26所示。

3.7.4 折彎處添加三角加強筋

在鈑金折彎處增加三角加強筋可以提高折彎的強度,如圖4-27所示。

3.7.5 折彎邊自鉚或者通過拉釘?shù)确绞竭B接成一體

對于強度要求較高的鈑金件,鈑金折彎后折彎邊之間通過自鉚或者拉釘?shù)确绞竭B接在一起,把鈑金的多個折彎邊形成一個整體,可以大幅提高零件強度。

兩個鈑金件就作者所見最常用的連接方式反而是焊接。

如圖4-8所示鈑金的三個折彎邊通過拉釘連接在一起,鈑金件強度大幅度提高。

3.8 減少鈑金成本的設(shè)計

鈑金件的成本主要來自于三個方面:材料、沖壓模具以及勞動力成本。其中材料和沖壓模具成本占主要部分,減少鈑金成本的設(shè)計主要從這兩方面入手。

3.8.1 合理設(shè)計鈑金形狀、提高鈑金材料利用率

鈑金件的形狀應(yīng)當(dāng)利于排樣，盡量減少廢料，提高材料使用率。合理的鈑金件形狀設(shè)計可以使得鈑金件在排樣時材料使用率高，廢料少，從而降低鈑金材料成本。如圖4-29所示，稍微修改鈑金件的外形，就可以大量提高材料的使用率，從而節(jié)約零件的成本。

當(dāng)然，這種排版并非一蹴而就。先需要考慮設(shè)計的要求，然后逐步優(yōu)化，提高利用率。如下圖9.38 所示。

3.8.2 減少鈑金件外形尺寸

鈑金件外形尺寸是決定鈑金沖壓模具成本的主要因素之一。鈑金件外形尺寸越大,沖壓模具尺寸就越大,模具成本就越高,這在沖壓模具包含多套沖壓工序模時變得更為明顯。
(1)鈑金件上避免狹長的特征狹長的鈑金件形狀不但零件強度低,而且鈑金件在排樣時材料浪費嚴(yán)重;同時狹長的鈑金特征使得沖壓模具尺寸加大,增加模具成本,如圖4-30所示。

(2)避免鈑金件展開后呈十字形外形展開后呈十字形外形的鈑金件在排樣時材料浪費嚴(yán)重,同時會增加沖壓模具的尺寸,增加模具成本。如圖4-31所示,在原始的設(shè)計中,鈑金的四個折彎邊均附著于鈑金的底部四個邊緣,鈑金展開后呈十字形,在排樣時材料浪費嚴(yán)重,同時鈑金外形尺寸較大;改進的設(shè)計中鈑金的后兩個折彎邊附著于前兩個折彎邊,避免鈑金展開后呈十字形,從而使得鈑金可以合理排樣,材料使用率提高30%以上,同時鈑金外形尺寸減小,模具費用降低。

3.8.3 鈑金件外形盡量簡單

復(fù)雜鈑金件外形需要復(fù)雜的凸模和凹模,增加模具加工成本,鈑金的外形應(yīng)盡可能地簡單,如圖4-32所示。

3.8.4 減少沖壓模具工序數(shù)

沖壓模具主要包括兩種:工程模和連續(xù)模。一個鈑金件的工程模可能包括多套工序模模具,如沖裁模、折彎模、成形模和壓飛邊模等。模具工序數(shù)越多,鈑金模具的工序模套數(shù)就越多,沖壓模具成本就越高。對于連續(xù)模也是如此。模具成本與模具的工序數(shù)成正比,因此,為降低沖壓模具的成本,應(yīng)當(dāng)盡量減少模具的工序數(shù)。

1)合理定義折彎的附著邊,不合理的折彎附著邊容易增加折彎工序 。

例如,如圖4-16所示,在原始的設(shè)計中,鈑金需要兩個折彎工序;而在改進的設(shè)計中,通過更改折彎的附著邊,鈑金僅僅只需要一個折彎工序就可以同時完成兩個邊的折彎,改進的設(shè)計可以節(jié)省一套折彎工序模,從而降低模具成本。

2)產(chǎn)品設(shè)計需要盡量避免復(fù)雜折彎。

復(fù)雜折彎需要兩套甚至多套折彎模,是沖壓模具工序數(shù)增加的主要原因。可以通過設(shè)計的優(yōu)化來避免復(fù)雜折彎。如圖4-17所示,復(fù)雜的折彎通過零件的拆分減少沖壓模具工序數(shù),減少零件成本。

//這一條能不能用，需要再評估一下，畢竟和kiss原則相違背。

3)產(chǎn)品設(shè)計需要盡量避免反折壓平,反折壓平至少需要兩個工序,也就是說需要兩套工程模。

4)另外壓飛邊一般也需要單獨的壓飛邊工序模。對于產(chǎn)品內(nèi)部零件如果可以不壓飛邊,則盡量不壓飛邊。

3.8.5 合理選擇零件的裝配方式

鈑金裝配方式很多,如分章節(jié)所述,合理的選擇鈑金件裝配方式與產(chǎn)品成本息息相關(guān),常用鈑金件裝配方式的成本如下所示:
卡扣≤拉釘≤自鉚≤點焊≤普通螺釘≤手動螺釘

3.8.6 合理利用鈑金結(jié)構(gòu)，減少零件數(shù)量

盡管沖壓制造工藝不允許鈑金件具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu),但在鈑金件結(jié)構(gòu)所能達到的范圍之內(nèi),應(yīng)當(dāng)合理利用鈑金件結(jié)構(gòu),合并鈑金件周圍的零件,減少零件的數(shù)量,從而減少產(chǎn)品成本。
如圖4-33所示,在原始的設(shè)計中,整個裝配件包括3個零件,零件A、B、C之間通過焊接裝配在一起,產(chǎn)品制造和裝配費用高;改進的設(shè)計中,合理利用鈑金折彎,使得鈑金件A能夠合并零件B和C的功能,產(chǎn)品成本低。

如圖4-34所示,在原始的設(shè)計中,除了螺栓外,整個裝配件還包括3個零件,零件B通過兩個螺栓固定在零件A上,零件A與零件C通過焊接固定;改進的設(shè)計中,合理設(shè)計鈑金件A,將零件B和零件C的功能合并在零件A上,從而減少零件的制造和裝配費用,減少產(chǎn)品成本。

3.8.7 標(biāo)準(zhǔn)化

a.鈑金件在設(shè)計時盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的孔、槽等，從而可以使用標(biāo)準(zhǔn)的沖壓模具凸模和凹模，減少模具成本。
b.在選擇鈑金材料時，選用具有標(biāo)準(zhǔn)厚度和當(dāng)?shù)厥袌霰容^容易獲得的鈑金材料,也可以降低材料成本。

3.9 其他鈑金設(shè)計考慮

3.9.1 翻邊轉(zhuǎn)角處增加圓角

翻邊轉(zhuǎn)角處增加圓角可以避免在轉(zhuǎn)角處擠料,圓角半徑至少為鈑金厚度的4倍R≥4T，當(dāng)然,為了保證翻邊的質(zhì)量,可以使用較大的圓角,圓角越大翻邊越容易,如圖4-35所示

3.9.2 合適的曲線翻邊高度

一般來說,曲線翻邊的高度不宜超過鈑金厚度的4倍,即H≤4T,如圖4-35所示。如果曲線翻邊轉(zhuǎn)角處圓角較大,翻邊的高度可以相應(yīng)地增加。

3.9.3 正確設(shè)計與螺柱、螺母及手?jǐn)Q螺釘?shù)鹊呐浜峡?/h3>

螺柱、螺母及手?jǐn)Q螺釘?shù)仁氢k金件上常用的五金件/它們通過鉚合方式固定在鈑金件上。鈑金件上與五金件的配合孔需要正確設(shè)計，否則鉚合后會存在五金件鉚合不穩(wěn)甚至脫落等質(zhì)量缺陷。如果對配合孔的設(shè)計要求不清楚，可以向五金件的供應(yīng)商尋求幫助。國際上比較著名的五金件供應(yīng)商均會提供如何在鈑金件上設(shè)計配合孔，以及如何鉚合等設(shè)計要求。
某五金件供應(yīng)商的一款螺柱對鈑金設(shè)計的要求，如圖4-36所示，其中包括螺柱在鈑金上配合孔的具體尺寸大小和配合孔中心與鈑金邊緣最小的距離等。

4.鈑金沖壓件DFMA表格

DFMA學(xué)以致用,事前遵循，事后補缺。

5.鈑金沖壓件公差標(biāo)準(zhǔn)

//使用時注意這些標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍，沖壓工藝！

GBT 13914-2013 沖壓件尺寸公差；

GBT 13915-2013 沖壓件角度公差。

GBT 13916-2013 沖壓件形狀和位置未注公差。

GBT 15055-2007 沖壓件未注公差尺寸極限偏差。

6.本章節(jié)對應(yīng)的資料

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的进阶篇：3.2.1）DFM钣金-冲压件设计的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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