鈑金沖壓加工零件是用金屬板經過穿孔、切割、壓印和彎曲製成,透過軟體可以將 CAD 轉換成 NC 代碼來控制機器,達到精準切割。鈑金零件耐用極高,可廣泛應用於各種產品領域,連續沖壓具有大量生產的特性,只要付出初始材料成本(模具),對於原型製作與大量生產都很具有成本效益。以下是一些設計鈑金零件的技巧,將有利讀者在設計過程中提前了解鈑金零件的製造過程。
壁厚
因為零件是由單片金屬製成,所以設計時要確保零件維持相同壁厚 。
折彎
鈑金機具會將零件彎曲成所需的形狀,盡量在同一個平面的設計上往相同方向折彎,可以避免重新定位零件,減少成本與時間,設計上使用相同的折彎半徑也可以減少製造成本。另外,太厚的壁厚有可能製造無法達到需要的精準度。
左圖正確示範;右圖錯誤示範
經驗法則:內部折彎的半徑至少要和鈑材厚度一樣,避免零件破裂或變形。
捲邊
如果需要開孔,孔的位置至少要距離捲邊彎折處「捲邊半徑加上板材厚度」的距離。而捲邊尚未捲起時的長度至少要是「鈑材厚度加上捲邊半徑的 6 倍」。
經驗法則:捲邊的外徑必須至少是鈑材厚度的 2 倍。
埋頭孔
埋頭孔是指在鑽孔時,要在孔的邊緣導個錐角,這樣鎖螺絲的時候,螺絲頭才可以鎖到錐角中,讓螺絲面和週圍的材料齊平。而埋頭孔之間的距離,至少要是鈑材厚度的 8 倍;而距離角落,至少要是板材厚度的 4 倍;而離折彎處至少要是板材厚度的 3 倍距離。
折邊
折邊是基於安全而在零件邊緣向內折的設計,分為平開口式和水滴式,其公差取決於折邊的半徑、材料厚度和折邊造型。需要特別注意的是,平開口折邊在製造過程中比水滴式折邊易斷裂,應該盡量避免。
經驗法則:開放式折邊,其內徑需至少與材料厚度相同,超過也可能無法成為正圓。而折邊的長度要至少為材料的厚度的 4 倍。水滴式折邊的內徑至少也要等於材料厚度,開口至少為材料的 1/4 厚 ,折邊長度也要至少為材料厚度的 4 倍。
孔與溝
如果孔或溝設計的太接近折彎處可能產生變形。與折彎處的開孔距離至少要是鈑材厚度的 2.5 倍加上折彎處半徑(下圖綠線);溝和折彎處距離則至少為鈑材厚度的 4 倍加上折邊處的半徑(下圖紫線)。
孔和溝與鈑材邊緣的距離,至少要保持鈑金厚度的 2 倍距離,以免變形,並且每個孔之間至少要保持鈑金厚度的6 倍距離。
經驗法則:孔和溝的直徑至少要和鈑金厚度一樣,越高強度的材料需要越大的直徑。
缺口與耳片
缺口之間至少為 1/8 英寸(3.175 mm)。折邊處的缺口距離至少是鈑材厚度的 3 倍加上折邊的半徑。若是突出的耳片造型,則至少相距 1 mm ,或是板材厚度(以較大尺寸為準)。
經驗法則:缺口厚度至少是 0.04 英寸(1 mm),或和鈑材一樣厚(以較大尺寸為準)。而耳片長度不得大於耳片寬度的 5 倍,且至少要 3.2 mm 厚,或是鈑材厚度的 2 倍厚(以較大尺寸為準)。
凹處相距
導角與止裂槽
鈑金零件可能會有尖角,設計一個 ½ 鈑金厚度的圓角可以讓零件更具成本效益。
在折彎半徑較小、較厚的零件或彎折處太接近邊緣時,材料容易有撕裂變形的情況,可以設計止裂槽避免。
經驗法則:折彎處的止裂槽要至少與材料厚度相同長度,且要大於折彎處半徑。
本文作者為 Xometry 的應用工程總監Greg Paulsen,加點製造經授權同意轉載編譯,原文著作所屬Xomentry 鈑金加工。
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