钣金冲压类产品设计结构设计注意事项

神鹰

      看过网络上很多介绍钣金件结构设计过程中的注意事项与规范，但是介绍的不是很细致，可能很多新入行的兄弟姐妹，根本就看不懂，或者是懂非懂，所以今天我们来细化，尽可能让大家通俗易懂；
一、冲压概述：通过冲床机床和模具对板材、带材、管材及型材等材料施加压力，使其材料产生分离或塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的加工方法 ；
二、钣金冲压按工艺分类主要分两大类：
1、分离（冲裁）工序 2 、成形工序（包含折弯、拉伸）                                   
冲裁：使产品沿一定轮廓线与材料分离来获得工件的工序
成形：使材料在不被破坏的条件下发生塑性变形，从而达到所需形状和尺寸的工件的工序；  在实际生产过程中，常常是多种工序应用于一套模具上来满足形状较为负杂的产品
其中：冲裁、弯曲、拉深、胀形等是冲压过程中几个常用也也是主要的冲压工序；
三、冲压优缺点               
优点： 1.冲压加工可以获得极高的生产效率
2.可以得到形状比较复杂、用其它加工方法难以加工的产品，如薄壳工件等
3.产品的尺寸精度与模具的精度相关；因此，尺寸较稳定、互换性较高
4.材料利用率较高，冲压耗能少；单位产品的成本较低
5.冲压生产操作简单，易于实现自动化和机械化
6.适合于大批量的生产
缺点：
1.冲压模具一般比较复杂，模具加工周期较长，且成本较高
2.模具加工要求较高，不易制作
四、冲压件设计案例分析冲裁工艺设计
1、冲裁结构件在满足产品结构强度及链接情况下结构及形状简单对称，在冲裁模具设计排样时候可以减少废料产生；举例：就是一个形状的零件，在一张钢板上面尽可能多的冲裁出零件；（如下图），很明显进过我们简化过的零件，废料产生较少，降低产品成本及加工效率；

2、冲裁结构件外轮廓与内部尽可能避免尖角产生外（如下图），倒圆角目的是让冲压模具刀口强度；圆角钣金R≥0.5t，T为材料厚度；

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3、冲压零件冲孔优先选用圆形孔，圆形冲针方便加工及购买，异形孔冲针加工相对复杂，孔的大小取决于形状，材料硬度强度厚度有关系；设计孔的时候最小尺寸要求应该满足下表所示；注意：钣金冲压件孔径不要小于0.3mm;

冲压孔径取值附表

冲压材料	圆孔直径b	腰型与形孔短边宽b
高碳钢材料	1.3t	1.0t
低碳钢与黄铜材料	1.0t	0.7t
变形铝合金材料	0.8t	0.5t

4、冲裁零件孔的间距与孔边距设计要求

     五金结构零件在冲孔时候边缘离产品外观最小距离随冲孔形状不同而变化，见下图。当冲孔边缘与零件外形边缘不平行时，该最小距离应不小于材料厚度t；平行时，应不小于1.5t；

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5、折弯件及拉深件冲在冲压孔时候，其孔壁与直壁之间应保持成型工艺距离；主要是在冲压过程中便于加工；见下图：

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6、 螺钉及螺栓和沉头孔设计注意事项及规范
螺钉、螺栓过孔和沉头座的开孔尺寸按下表选取。对于沉头螺钉的沉头座，如果板材太薄难以同时保证过孔d2和沉孔D，应优先保证过孔d2。
沉头螺钉设计参数表

沉头螺钉设计参数表

*一般要求钣材厚度t≥h ，

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7、冲压折弯件折弯半径设计与规范
     在设计折弯零件时，其圆角区上，外层受到拉伸，内层则受到压缩。当材料厚度一定时，内R越小，材料的拉伸和压缩就越严重；当外层圆角的拉伸应力超过材料的极限延伸强度时，就会产生裂缝和折断，因此，弯曲零件的结构设计，应避免过小的弯曲圆角半径。

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8、折弯零件直边高度设计注意事项：

在我们设计折弯零件直边高度时候不宜太小，太小会影响折弯精与成型，建议最小高度按下要求：h＞2t。

9、设计折弯零件侧边带有斜角的直边高度

在我们设计产品过程中，当需要折弯的零件带有斜边时候，要高于斜边去折弯，我们建议侧面的最小高度为：h=（2～4）t＞3mm

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10、在设计折弯件的时候零件上面有孔，这个时候就要注意孔边距设计要求；
折弯孔边距：一般是先冲孔在折弯，由于孔的位置应处于弯曲变形区外，为了避免弯曲时孔会产生变形。建议孔壁至弯边的距离见表下表。

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在设计折弯件时候，折弯曲线应避开零件尺寸突变的位置；
在折弯零件局部某一段边缘时，为了防止零件尖角处应力集中产生折弯开裂，可将弯曲线移动一定安全距离，以离开尺寸突变处（图 a)，或开工艺槽（图 b)，或冲工艺孔（c) 。注意图中的尺寸要求：S≥R ；槽宽k≥t；槽深L≥ t+R+k/2。

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11、在进行带斜边的零件设计时候，折弯边应避开变形区域，以免产生裂变；

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11、钣金零件设计打死边的设计要求
     打死边的死边长度与材料的厚度有关。如下图所示，一般死边最小长度L≥3.5t+R。
其中t为材料壁厚，R为打死边前道工序（如下图右所示）的最小内折弯半径。
打死边的目的主要是增强零件强度；避免毛刺外漏起到美观效果；