入門必知:鈑金零件的設計技巧

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。

開口式
水滴式

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。

水滴式折邊

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)。

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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Xometry 以人工智慧技術提供新創企業與各大公司產品製造和材料供應等服務的國外製造交易平台,其技術涉略CNC加工、3D列印、鈑金加工、射出成型和鑄造,有 4,000 多個合作夥伴以維持交貨時間,曾為BMW、Bosch、Dell、General Electric和NASA等知名企業服務。

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