《專注產品設計有關資料分享》
資料更新第82篇
看一次不記得住、建議收藏起來，以後設計上用得著方便拿出來看。
薄板指板厚和其長寬相比小得多的鋼板。它的橫向抗彎能力差,不宜用於受橫向彎曲載荷作用的場合。
薄板就其材料而言是金屬,但因其特殊的幾何形狀厚度很小,所以薄板構件的加工工藝有其特殊性。和薄板構件有關的加工工藝有三類:
(1) 下料:它包括剪切和衝裁。
(2) 成形:它包括彎曲、摺疊、卷邊和深拉。
(3) 連接: 它包括焊接、粘接等。
薄板構件的結構設計主要應考慮加工工藝的要求和特點。此外,要注意構件的批量大小。薄板構件之所以被廣泛採用是因為薄板有下列優點:
(1) 易變形,這樣可用簡單的加工工藝製造多種形式的構件。
(2) 薄板構件重量輕。
(3) 加工量小,由於薄板表面質量高,厚度方向尺寸公差小,板面不需加工。
(4) 易於裁剪、焊接,可製造大而複雜的構件。
(5) 形狀規範,便於自動加工。
2 結構設計準則 如何在薄板構件結構設計時充分考慮加工工藝的要求和特點,這裡推薦幾條設計準則並給出相應的 例子。
2. 1 簡單形狀準則 切割面幾何形狀越簡單,切割下料越方便、簡單、切割的路徑越短,切割量也越小。如直線比曲線簡單,圓比橢圓及其它高階曲線簡單,規則圖形比不規則圖形簡單(見圖1 和圖2 以及圖3) 。
2. 2 節省原料準則 節省原材料意味著減少製造成本。零碎的下角料常作廢料處理,因此在薄板構件的設計中,要儘量減少下腳料。特別在批量大的構件下料時效果顯著,減少下角料的途徑有: (1) 減少相鄰兩構件之間的距離(見圖5 和圖6) 。
細長的板條剛度低,也易在剪裁時產生裂紋,特別是對刀具的磨損嚴重,可見這樣的薄板結構應避免(見圖12) 。
2. 4 可靠衝裁準則 圖13a 所示的半圓切線結構衝裁加工很難。因為這要求準確地確定刀具和工件之間的相對位置。準確測量定位不僅費時,更重要的是,刀具由可磨損和安裝的誤差,精度通常達不到這麼高的要求。這樣的結構一旦加工稍有偏差,質量很難保證,且切割外觀差。所以應採用圖b 所示的結構,它可 保證可靠的衝裁加工質量。
2. 5 避免粘刀準則 在構件中間衝裁切割時會出現刀具和構件粘接交緊的問題。解決的辦法: (1) 留有一定的坡度; (2) 切割面連通(見圖14 和圖15) 。
2. 6 彎曲稜邊垂直切割面準則 薄板在切割加工以後,一般還要進一步進行成形加工,比如彎曲。彎曲稜邊應垂直於切割面,否則交匯處產生裂紋的危險升高(見圖16 、圖17以及圖18) 。
避免小圓形卷邊準則
薄板構件的稜邊常用卷邊結構, 這有多項好處。(1) 加強了剛度; (2) 避免了鋒利的稜邊; (3) 美觀。但卷邊應注意兩點, 一是半徑應大於115 倍的板厚; 二是不要完全的圓形, 這樣加工起來困難,圖1b 和圖2b 所示的卷邊比各自a 所示的卷邊易加工。
鈑金件結構設計準則二
1 引言 在薄板件結構設計準則(一) 一文中, 作者提出了七條薄板件的結構設計準則: 簡單形狀準則, 節省原料準則, 足夠強度剛度準則, 可靠衝裁準則,避免粘刀準則, 彎曲稜邊垂直切割面準則, 平緩彎曲準則。本文在上文的基礎上再推薦七條薄板件的結構設計準則。
2 結構設計準則
2. 1 避免小圓形卷邊準則 薄板構件的稜邊常用卷邊結構, 這有多項好處。
(1) 加強了剛度;
(2) 避免了鋒利的稜邊;
(3) 美觀。但卷邊應注意兩點, 一是半徑應大於115 倍的板厚; 二是不要完全的圓形, 這樣加工起來困難,圖1b 和圖2b 所示的卷邊比各自a 所示的卷邊易加工。
2. 2 槽邊不彎曲準則 彎曲稜邊和槽孔稜邊要相距一定的距離, 推薦值是彎曲半徑加上2 倍的壁厚。彎曲區受力狀態複雜, 且強度較低。有缺口效應的槽孔也應排除在這個區域以外。既可以將整個槽孔遠離彎曲稜邊, 也可以讓槽孔橫跨整個彎曲稜邊(見圖3 和圖4)。
2. 3 複雜結構組合製造準則 空間結構過於複雜的構件, 完全靠彎曲成形比較困難。因此儘量將結構設計得簡單一些, 在非複雜不可的情況下, 可用組合構件, 即將多個簡單的薄板構件用焊接, 螺栓連接等方式組合在一起。圖5 是一個 純彎曲成形的結構。圖6 是對應於圖5 的改進結構。後者比前者加工容易。圖7b 的結構比其圖7a 的結 構易加工。
2. 4 避免直線貫通準則 薄板結構有橫向彎曲剛度較差的缺點。大平板結構易屈曲失穩。進一步還會彎曲斷裂。通常用壓槽來提高其剛度。壓槽的排列方式對提高剛度的效果影響很大, 壓槽排列基本原則是避免無壓槽區域直線貫通。貫通的低剛度窄帶易成為整個板面屈曲失穩的慣性軸。失穩總要圍繞一個慣性軸, 因此, 壓槽的排列要切斷這種慣性軸, 使它越短越好。圖8a 所示的結構, 無壓槽區域形成多條貫通的窄條。圍繞這些軸, 整個板的彎曲剛度沒有改進。圖8b 所示結構沒有潛在的連通失穩慣性軸, 圖9 列出了常見的壓槽形狀和排列方式, 從左到右剛度增強效果逐漸加大, 不規則排列是避免直線貫通的有效方法(見圖10)。
2. 5 壓槽連通排列準則 壓槽的終點疲勞強度低是薄弱環節, 如果壓槽連通, 其部分終點將消滅。圖11 是一個卡車上的電瓶箱, 它受動載作用, 圖11a 結構在壓槽端都產生了疲勞破壞。而圖11b 結構就不存在 這一問題。
可能的情況下壓槽延至邊界(見圖13)。
壓槽的貫通消除了薄弱的端部。但壓槽的交匯處要有足夠大的空間,使得各壓槽之間的相互 影響減少(見圖14)。
2. 6 空間壓槽準則 空間結構的失穩不只限於某一方面, 因此, 只在一個平面上設置壓槽不能達到提高整個結構抗失穩能力的效果。例如圖15 和圖16 所示的U 型和Z 型結構, 它們的失穩會發生在稜邊附近。解決這個問題的方法是將壓槽設計成空間的(見圖15b、16b 結構。)
2. 7 局部松馳準則 薄板上局部變形受到嚴重阻礙時會出現皺摺。解決的辦法是在皺摺附近設置幾個小的壓槽,這樣減低局部剛度, 減少變形阻礙(見圖17)。
閱讀更多 小六設計館 的文章
