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【专业积累】钣金件结构设计知识(二)
作者:强力球彩票 发布时间:2020-11-19 19:16

  薄板结构有横向弯曲刚度较差的缺点。大平板结构易屈曲失稳,进一步还会弯曲断裂。通常用压槽来提高其刚度。压槽的排列方式对提高刚度的效果影响很大,压槽排列基本原则是避免无压槽区域直线贯通。贯通的低刚度窄带易成为整个板面屈曲失稳的惯性轴。失稳总要围绕一个惯性轴,因此,压槽的排列要切断这种惯性轴,使它越短越好。图18a所示的结构,无压槽区域形成多条贯通的窄条。围绕这些轴,整个板的弯曲刚度没有改进。图18b所示结构没有潜在的连通失稳惯性轴,图19列出了常见的压槽形状和排列方式,从左到右刚度增强效果逐渐加大,不规则排列是避免直线贯通的有效方法。

  压槽的终点疲劳强度低是薄弱环节,如果压槽连通,其部分终点将消灭。图20是一个卡车上的电瓶箱,它受动载作用,图20a结构在压槽端都产生了疲劳破坏。而图20b结构就不存在这一问题。陡峭的压槽端面应避免,可能的情况下压槽延至边界(见图21)。压槽的贯通消除了薄弱的端部,但压槽的交汇处要有足够大的空间,使得各压槽之间的相互影响减少(见图22)。

  空间结构的失稳不只限于某一方面,因此,只在一个平面上设置压槽不能达到提高整个结构抗失稳能力的效果。例如图23所示的U型和Z型结构,它们的失稳会发生在棱边附近。解决这个问题的方法是将压槽设计成空间的(见图23b结构。)

  薄板上局部变形受到严重阻碍时会出现皱折。解决的办法是在皱折附近设置几个小的压槽,这样减低局部刚度,减少变形阻碍(见图24)。

  冲孔时,应受到冲头强度的限制,冲孔的尺寸不能太小,否则容易损坏冲头。最小冲孔直径及最小边长见图25。

  冲切缺口应尽量避免尖角,如图26a所示。尖角形式容易减短模具使用寿命,且尖角处容易产生裂纹,应改为如图26b所示。

  冲裁件的外形及内孔应避免尖角。在直线或曲线的连接处要有圆弧连接,圆弧半径R≥0.5t。(t为材料壁厚)

  材料弯曲时,其圆角区上,外层收到拉伸,内层则受到压缩。当材料厚度一定时,内半径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。为此规定最小弯曲半径。

  对于如图28所示封闭式弯边零件,其弯边高度h最大不得超过40㎜,若需大于40㎜者,须经校核后方能使用。

  弯曲的直边高度不宜过小,否则不易成形足够的弯矩,很难得到形状准确的零件。其值h≥R+2t方可,如图29所示。

  如果设计需要弯曲件的直边高度h≤2t,,则先要加大弯边高度,弯好后再加工到需要尺寸;或者在弯曲变形区内加工浅槽后,再折弯,如图31所示。

  当弯边侧边带有斜角的弯曲件时,侧面的最小高度为:h=(2~4)t>3mm,如图32所示。

  ①当a<R时,弯曲后,b面靠a处仍然有一段残余圆弧,为了避免残余圆弧,必须使a≥R,如图33所示。

  ②在U形弯曲件上,两弯曲边最好等长,以免弯曲时产生向一边移位。如不允许,可设一工艺定位孔,如图34所示。

  ③防止侧面(梯形)弯曲时产生裂纹或畸形。应设计预留切槽,或将根部改为阶梯形。槽宽K≥2t,槽深L≥t+R+K/2,如图35所示。

  ④防止圆角在弯曲时受压产生挤料后起皱,应设计预留切口。如室外机侧板(上端、下端)圆角处切口形式,如图36所示。

  ⑧防止弯曲时,一边向内产生收缩,可设计工艺定位孔,或两边同时折弯,还可用增加幅宽的办法来解决收缩问题,如图40所示。

  若像图42a那样弯曲线和阶梯线一致,有时会在根部开裂变形。所以使弯曲线d那样。

  孔边距:先冲孔后折弯,孔的位置应处于弯曲变形区外,避免弯曲时孔会产生变形。折弯件上的孔边距见图43所示。

  ①防止弯曲时,弯曲面上的孔受力后会变形,孔边距(至底根部)其值A≥4方可,如图44所示。

  ②弯曲边冲孔时,孔边到弯曲半径R中心的距离L不得过小,以免弯曲成型后会使孔变形。其值L≥2t方可,如图45所示。

  局部弯曲某一段边缘时,为了防止尖角处应力集中产生弯裂,可将弯曲线移动一定距离,以离开尺寸突变处(图a),或开工艺槽(图b),或冲工艺孔(图c) 。注意图中的尺寸要求:S≥R ;槽宽k≥t;槽深L≥t+R+k/2,如图46所示。

  打死边的死边长度与材料的厚度有关。如图48所示所示,一般死边最小长度L≥3.5t+R。

  为保证毛坯在模具中准确定位,防止弯曲时毛坯偏移而产生废品,应预先在设计时添加工艺定位孔,特别是多次弯曲成形的零件,均必须以工艺孔为定位基准,以减少累计误差,保证产品质量,如图49所示。

  影响回弹的因素很多,包括:材料的机械性能、壁厚、弯曲半径以及弯曲时的正压力等。

  弯曲件的回弹,目前主要是由生产厂家在模具设计时,采取一定的措施进行规避。同时,从设计上改进某些结构促使回弹角减小如下图所示:在弯曲区压制加强筋,不仅可以提高工件的刚度,也有利于抑制回弹。如图51所示。

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