news 2026/8/21 7:56:02

钣金类产品设计的基本原则(1)

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张小明

前端开发工程师

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钣金类产品设计的基本原则(1)

钣金件属于五金件的一种,通常由厚度均匀的金属板材加工而成,常见材料包括不锈钢、镀锌钢板、马口铁、铜、铝、铁等。主要加工方式有冲裁、折弯、拉伸和成型,与铸造件依靠熔化金属成型不同,钣金主要属于冷加工。

钣金结构设计重点遵循 4 个原则:

  1. 厚度均匀:整个零件尽量保持统一板厚,尤其折弯区域不能随意改变厚度。
  2. 易于展开:设计完成后应能够展开成一张平整板材,各折弯面、斜面展开后不能互相干涉。
  3. 厚度合理:板厚根据强度和功能选择,不是越厚越好;越厚加工越困难、成本越高、不良率也可能增加。对于大部分产品来说,钣金件厚度应该控制在1mm以下。
  4. 符合加工工艺:结构必须能够通过冲压、折弯等现有工艺制造出来,不能只考虑三维造型而忽略实际生产。

钣金件常见加工方式包括:

一、冲切通过冲压去除材料,形成外形、孔、槽等结构。

(1)冲切件的外形尽量简单,避免细长的悬臂及狭槽。
冲切件的凸出或凹入部分的深度和宽度,一般情况下,应不小于 1.5t(t 为料厚),同时应该避免窄长的切口与过窄的切槽,以便增大模具相应部位的刃口强度,如图所示。

(2)冲切件外形尽量使排样时废料最少,从而减少原料的浪费。

(3)冲切件的外形及内孔应避免尖角。

尖角会影响模具的寿命,在产品设计时要注意在角落连接处倒圆角过渡,圆角半径 R≥ 0.5t

(4)冲切件的孔及方孔的设计原则

(5)折弯件及拉深件冲孔时,其孔壁与直壁之间应保持一定的距离。

在拉伸产品上冲孔时,为保证孔的形状及位置精度,也为了保证模具的强度,其孔壁与直壁之间应保持一定的距离。

(6)钣金件在设计时尽量避免缺口尖角的设计。

二、折弯:将平板材料弯折成立体结构,需要考虑折弯半径和避免干涉。

(1)钣金折弯件最小弯曲半径原则

钣金折弯时,外层材料受到拉伸,内层受到压缩。当弯曲半径过小时,内外层应力过大,容易产生裂纹、断裂;当弯曲半径过大时,会因材料回弹导致尺寸精度下降。

(2)钣金折弯件直边高度设计原则

(3)钣金折弯件直边高度设计原则

钣金折弯件上的孔,应布置在折弯影响区域之外,孔边距离折弯线应满足 C≥R+t;若无法满足,可增加浅槽释放应力,但会降低强度。

(4)在靠近折弯圆角边的邻近边折弯时,折弯边应与圆角保持一定的距离;距离为L≥0.5t,其中 t 是钣金厚度。

(5)弯曲件的工艺缺口设计。如果一条边只有一部分折弯,为了防止裂开及畸形,应设计有工艺切口,工艺切口宽度不小于 1.5t,工艺缺口深度不小于 2.0t+R,其中 t 是钣金厚度。

(6)钣金折弯件打死边设计原则

打死边是指折弯边经过二次折弯后,与底面贴合并保持平行的结构。

加工过程:

第一次折弯 → 形成一定角度 → 第二次折弯压平

设计时,死边长度需满足:

L≥3.5t+R

其中:

  • L:打死边长度
  • t:钣金厚度
  • R:前道折弯内半径

设计目的:

  • 保证折弯后能够完全贴合
  • 避免长度不足导致无法压平
  • 提高加工稳定性

(7)弯曲件的工艺孔设计。
在设计 U 形弯曲件时,两弯曲边最好一样长,以免弯曲时产品偏移而产生废品,如果 因为结构设计不允许两边一样长,为保证产品在模具中准确定位,应预先在设计时添加工艺定位孔,特别是多次弯曲成型的零件,必须设计工艺孔为定位基准,以减少累计误差,保证产品质量。

三、拉伸:钣金件的拉伸是指将钣金件拉伸成四周有侧壁的圆形或者方形、异形等形状的工艺,如铝制的洗脸盆、不锈钢杯等。

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