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鈑金件加工工藝

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鈑金件加工工藝

發布日期:2020-03-28 作者:漢鵬實業 點擊:

五金鈑金加工工藝是針對金屬薄板(其板厚通常在6mm以下)加工的綜合冷加工工藝,包括沖裁、折彎、焊接和壓鉚等。鈑金件具有輕便、強度高、可批量生產和成本低等特點,較典型特征就是同一零件厚度一致,導電性能好,有電磁兼容的要求時屏蔽效能好。目前,鈑金件在電子電器、通信等領域得到了良好的應用和廣泛的認可。隨著鈑金件的應用越來越廣,鈑金工藝的設計也成為產品開發過程中很重要的一部分。設計師應熟練掌握鈑金的工藝特點,一方面可以使得鈑金滿足產品的功能和外觀等要求;另一方面可以簡化模型進而簡化生產工藝,達成生產成本低以及生產效率高。

鈑金工藝重要的4個步驟是沖裁、折彎、壓鉚和焊接。本文通過圖例闡述每一個步驟應注意的工藝要求和設計要求,并提出對鈑金產品結構設計的優化方法。


1沖裁


沖裁是利用沖模使板料相互分離的工序。沖裁零件的形狀應力求簡單,盡可能采用圓形或矩形等規則形狀并簡單對稱,以使下料簡便和排樣時廢料Z少(見圖1)。

五金鈑金加工


1.1 沖裁件的外形及內孔

沖裁件的外形和內孔的轉角處,應以圓弧過渡,避免尖角,以便于模具加工,減少熱處理或沖壓時在尖角處開裂的現象;同時也能防止尖角部位刃口的過快磨損。圓弧半徑R的大小可由材料壁厚t決定,當尖角α>90°時,取R≥(0.3~0.5)t;當α<90°時,取R≥(0.6~0.7)t。沖裁件圓角半徑的Z小值如圖2所示。

五金鈑金加工


1.2 沖孔的Z小值

沖孔應優選圓形孔。沖孔時,如果沖裁件上孔的尺寸小,則沖床負荷小,但不能過小。因為孔過小時,凸模單位面積上的壓力增大,使凸模材料不能勝任??椎腪小尺寸與孔的形狀、材料的力學性能和材料的厚度有關。另外,零件上孔與孔之間或孔與邊緣之間的距離a受凸模強度和零件質量的限制,也不能太小。應滿足a≥2t,且a>3mm。


1.3 沖裁件上的懸臂和凹槽

沖裁件上應避免窄長的懸臂和凹槽,以便增大模具相應部位的刃口強度。懸臂和切口的寬度b應大于板厚t的2倍(b>2t)。沖裁件的懸臂和凹槽如圖3所示。

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2折彎


折彎是指鈑金料在折彎機上?;蛳履5膲毫ο?,首先經過彈性變形,然后進入塑性變形的一種工藝過程。應根據零件尺寸和材料厚度確定折彎時所用刀具和刀槽,選用上模避免產品與刀具相碰撞引起變形,選用下模由材料的厚度來確定。

折彎時,零件容易產生局部畸形,影響外觀質量,工藝技術人員應先設置工藝切口,這樣能有效防止變形。鈑金件折彎規律一般是先內后外,先小后大,先復雜后簡單。當零件需要多重折彎時,應考慮折彎前工序成型不能影響后續的折彎,以避免相互干涉。大批量折彎時,還應進行工藝驗證,通過多次試折彎,檢測是否達到圖樣精度尺寸,并找出折彎機吃料規律。根據延伸后得到結果,工藝人員精確尺寸后明確折彎順序,以避免批量產品報廢,造成損失。


2.1 折彎件的Z小彎曲半徑

在折彎過程中,在材料彎曲的圓角區,其外層受到拉伸,其內層則受到壓縮。當鈑金料厚度一定時,內側彎曲半徑越小,材料的拉伸和壓縮就越嚴重;當外層圓角的拉伸應力超過材料的極限強度時,會產生裂縫和折斷。在結構設計時,應避免過小的彎曲圓角半徑。


2.2 折彎件的直邊高度

折彎件的直邊高度不宜太小,Z小高度h應大于2倍的材料厚度t(見圖4)。當零件折彎的直邊高度h≤2t時,可在彎曲變形區內加工淺槽后,再折彎(見圖5)。當折彎件的折彎邊帶有斜角時(見圖6),側面的Z小高度h=(2~4)t,且h>3mm。

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2.3 折彎件上的孔邊距

當零件有折彎且彎邊上有孔時,應先沖孔后折彎??椎某叽缥恢脩挥趶澢冃螀^域外,以避免彎曲時孔會產生變形。一般情況下,孔壁至彎邊的距離如圖7所示。

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2.4 打死邊的設計要求

有需要壓死邊的零件應先將零件折彎到30°~40°,然后用整平模將其壓死。打死邊的死邊長度(見圖8)與材料的厚度有關。一般死邊Z小長度L≥3.5t+R。其中,t為材料壁厚;R為折彎的Z小內折彎半徑。

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3壓鉚


壓鉚是在壓力的作用下使金屬發生塑性變形而連接在一起。在鈑金工藝過程中,壓鉚往往用于壓鉚螺釘、壓鉚螺母等成品小五金件的加工。其中,壓鉚螺母外形呈圓形,一端帶有壓花齒及導向槽。與傳統焊接螺母工藝相比,其具有質量更加可控且避免焊傷等優點。目前,壓鉚螺母常用于機箱機柜、鈑金件。

在壓鉚時,應考慮螺母或螺柱的高度,選擇不同的模具,然后對壓力機的壓力進行調整,以保證螺母或螺柱和工件表面平齊,避免螺母或螺柱沒壓牢或壓出超過工件面,造成工件報廢。

在結構設計時,應注意所選用的壓鉚五金件的尺寸規范,往往有邊距的限制。應注意留出壓鉚空間(壓鉚方向無遮擋),并考慮壓鉚方向,以保證螺釘安裝方向利于壓鉚螺母等壓鉚件,不易脫出。


4焊接


焊接是冷作鈑金結構中的重要連接方式。它是在高溫或高壓條件下,使用焊接材料將2塊或2塊以上的工件連接成一個整體的操作方法。

焊接方法常用的有氬弧焊、接觸點焊、二氧化碳保護焊、手工電弧焊和氣焊等。在鈑金焊接操作過程中,選擇合適的焊接方法,并用優質的填充材料,可獲得高機械強度的焊縫。

氬弧焊成本相對較高,且有夾鎢缺陷,生產率較低,但其焊接質量好,可焊接有色金屬,變形量??;點焊可代替鉚接,適合于板厚<6mm的低碳鋼,以及已有堅固焊縫的產品,其焊接質量好,生產成本低,操作簡單,點焊位置合理,批量生產時應利用定位工裝保證焊點位置準確一致;二氧化碳保護焊有抗銹能力高、生產率高和變形量小等優點,比較適合要求焊縫強度較高且氣密性好的產品;手工電弧焊應用較普遍,其優點為生產率高、變形量不大等,但在焊接較薄的金屬時變形較大;氣焊生產率低,不適用于焊接較厚的金屬,變形量較大,易產生裂紋。

在結構設計中,應留足空間便于焊接,并避免焊接后的結構影響后續表面處理。對于鈑金薄板件,設計時應注意焊接長度不宜過長和焊縫不宜過多,以避免板材變形;焊點也應盡量對稱,以保證成形后變形量的協調。焊點承力較大時,應避免焊縫之間距離過近。焊后應校平,修光焊縫,提高焊后外觀質量;但如果有強度高和氣密性的要求,則不要求焊后磨平焊縫。

另外,在設計焊接結構時,應盡量使材料以及厚度一致,厚度比應<1∶3。接觸點焊還應注意在結合處的焊件數目≤2件,且搭接處≤8mm。當結構有封閉的要求時,應在結構中開通氣孔,以免焊接困難和結構變形。


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