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钣金折弯设计指南

文|凤巢包装

1.折弯

折弯是利用压力迫使材料产生塑性变形,从而形成具有一定角度和曲率形状的一种冲压工序。常用的折弯包括V型折弯、Z型折弯和反压折弯等

1.1折弯的高度

钣金折弯高度至少为钣金厚度的2倍加上折弯半径,即H》2t+R。钣金折弯高度太低,钣金折弯时容易变形扭曲,不容易得到理想的形状和尺寸

  

当折弯为斜边时,最容易发生因折弯高度太小而造成折弯扭曲变形的情况,如图,原始设计中,由于最左边折弯高度太小,折弯时容易发生扭曲变形,造成折弯质量低,在改进的设计中,可以增加左侧折弯的高度或者去除折弯高度较小的部分,这样钣金折弯时不会发生扭曲变形,折弯质量高

  

 1.2折弯半径

为保证折弯强度,折弯半径应大于材料最小折弯半径,如下图

钣金原始和改进的折弯半径设计如图

钣金折弯半径不是越大越好,半径越大,折弯反弹越大,折弯角度和折弯高度越不容易控制,因此钣金折弯半径需取合理值

钣金模具制造商倾向于折弯半径为0,这样半径折弯后不容易反弹,折弯高度和折弯角度的尺寸比较容易控制。但折弯半径为零的折弯很容易造成钣金折弯外部破解甚至折断,同时钣金折弯强度相对较低,特别是对较硬的钣金材料,而且在生产一段时间之后模具上的直角会逐渐圆滑,折弯尺寸也会变得难以控制

为了降低折弯力和保证折弯尺寸,钣金模具制造商采用的另一种办法是在折弯工序之前预先增加压线工艺,当然,这样的设计会造成钣金折弯强度相对较低和容易断裂等缺陷

压线工序是强行局部排挤材料,在钣金上面挤出一条沟槽,以利于折弯,确保折弯精度的一种冲压工序

1.3折弯方向

钣金折弯时应尽量垂直于金属材料纤维方向,当钣金折弯平行于金属材料纤维方向时,在钣金折弯处容易产生裂纹,这样强度低,易断裂

1.4避免因折弯根部不能压料而导致折弯失败

钣金折弯时,常因为其他特征与钣金折弯根部距离太近,造成不能压料而无法折弯或者折弯严重变形。一般来说,在折弯根部上方至少保证2倍钣金厚度加上折弯半径的距离上没有其他特征阻挡钣金折弯时的压料

如图上部所示原始设计中,反折压平位置太靠近钣金折弯根部,造成钣金折弯时不能压料而折弯失败;如图下部所示原始设计中,钣金抽牙太靠近折弯根部而造成折弯无法进行,此时可以把抽牙移动到远离钣金根部位置,如果因为设计要求,抽牙和折弯的位置都无法移动,那么可以在抽牙对应的折弯根部增加一个工艺切口,从而保证折弯顺利进行

1.5保证折弯间隙,避免折弯干涉

由于钣金折弯公差的存在,在钣金折弯的运动方向上,需要保证一定的折弯间隙,以避免折弯时干涉而造成的折弯失败

 

如图的零件折弯顺序为上侧边先折弯,右侧边后折弯,原始设计中,两个折弯没有间隙,当上侧边折弯完成后,再将右侧边折弯时,由于钣金折弯公差的存在,很可能造成右侧边在折弯过程中与上侧边造成干涉,改进的设计中,右侧边与上侧边至少保留0.2mm的间隙,可以有效避免干涉

1.6保证折弯强度

钣金折弯时需要保证折弯强度,长而窄的折弯强度低,短而宽的折弯强度高,因此钣金折弯尽量附着在比较长的边上,如图,同样功能的一个折弯,原始设计中因为折弯附着在比较短的边上而折弯强度低,改进的设计折弯附着在比较长的边上而折弯强度高

1.7减少折弯工序

钣金折弯工序越多,模具成本越高,折弯精度越低,因此钣金设计应当尽量减少折弯工序,如图,原始设计中钣金需要两个折弯工序,改进的设计中,钣金只需要一个折弯工序就可以同时完成两个折弯

 

1.8避免复杂的折弯

钣金折弯工序越复杂,模具成本越高,折弯精度越低,而且复杂折弯可能造成零件材料的浪费,因此,当钣金具有复杂的折弯时,可以考虑将复杂的折弯拆分成两个零件,通过拉钉、自铆或点焊等方式装配

 

1.9多重折弯上的孔很难对齐

钣金折弯公差比较大,特别是多重折弯时,公差的累积导致孔与孔很难对齐

钣金的折弯次数越多,折弯公差就越大,钣金的多重折弯很难保证尺寸的准确性,这就是钣金折弯上的螺钉孔、拉钉孔和自铆孔很难对齐的原因

解决方案:

将一个折弯上的孔设计成大孔或者长圆孔,从而允许折弯较大的公差

增加两个内定位孔,模具增加内定位,减少钣金在折弯时的公差,从而保证两个折弯上的孔对齐

先折弯后冲孔,两个孔的尺寸精度可以保证,但这会增加冲压模具的复杂度,增加模具成本,一般不推荐


 

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