钣金设计常识.docx

1引言
薄板指板厚和其长宽相比小得多的钢板。它的横向抗弯能力差，不宜用于受横向弯曲载荷作用的场合。 薄板就其材料而言是金属，但因其特殊的几何形状厚度很小，所以薄板构件的加工工艺有其特殊性。 和薄板构件有关的加工工艺有三类：
下料：它包括行成形加工，比如弯曲。弯曲棱边应垂直于切割面，否则交 汇处产生裂纹的危险升高。若因其它限制垂直要求不能满足时，应在切割面和弯曲棱边交汇处设计一 个圆角，其半径大于板厚的两倍。

陡峭的弯曲需特殊的工具，且成本高。此外，过小的弯曲半径易产生裂纹，在内侧面上还会出现皱折
（见图16、图17）。
（a）不合理结构
（b）改进结构
（a）不合理结构 （b）改进结构
图17

薄板构件的棱边常用卷边结构，这有多项好处。（1）加强了刚度；（2 ）避免了锋利的棱边;（3 ）美观。
但卷边应注意两点，；二是不要完全的圆形，这样加工起来困难，图18b 所示的卷边比各自a所示的卷边易加工。
（3）不合理结构 （b）改进结构
图18

弯曲棱边和槽孔棱边要相距一定的距离，推荐值是弯曲半径加上2倍的壁厚。弯曲区受力状态复杂，
且强度较低。有缺口效应的槽孔也应排除在这个区域以外。既可以将整个槽孔远离弯曲棱边，也可以 让槽孔横跨整个弯曲棱边（见图19）。
（3）不合理结构 （b）改进结构
图19

空间结构过于复杂的构件，完全靠弯曲成形比较困难。因此尽量将结构设计得简单一些，在非复杂不 可的情况下，可用组合构件，即将多个简单的薄板构件用焊接，螺栓连接等方式组合在一起。图20b 的结构比其图20a的结构易加工。
（3）不合理结构 （b）改进结构
图20

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21a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21b所示结构没有潜在的连通失稳惯性轴，图22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。
（3）不合理结构
（b）改进结构
图21
图22

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23是一个卡车上的电瓶箱,
它受动载作用，图23a结构在压槽端都产生了疲劳破坏。而图23b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24）。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25）。
（3）不合理结构
（b）改进结构
图23
（3）不合理结构
（b）改进结构
图24
（3）不合理结构
（b）改进结构
图25

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26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26b结构。）
（3）不合理结构
（b）改进结构
图26

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28）。
（3）不合理结构
（b）改进结构

⑴.最小冲孔直径或方孔的最小边长 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 长见表。
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* t为材料厚度，。
⑵.冲切缺口原则 冲切缺口应尽量避免尖角，如a图所示。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b图所示。
R>（t-材料厚度）
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>°（t