【设计中的知识】钣金类产品设计的基本原则，

我们经常用到的五金类零件中常用的金属材料有不锈钢、铜、铝、锌合金、镁合金、钢、铁等。

五金制品根据加工方式不同常分为冷加工及热加工类，不同种类的五金成型方法也不一样，冷加工类如钣金类材料，主要是通过模具冷冲压、折弯、拉深等工艺成型。热加工类如铸造类零件，主要通过将五金原材料熔化成液态用模具铸造而成。

一般认为，凡是厚度均匀的片材类金属材料统称钣金。常用的钣金材料有不锈钢、镀锌钢板、马口铁、铜、铝、铁等，本文主要来分析一下钣金类产品设计的基本原则。

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钣金特性与工艺要求

（以上动图为冲压）

1.产品厚度均匀的原则

钣金就是厚度均匀的材料，在结构设计时应该要注意，尤其是在折弯比较多的地方，很容易造成厚度不均匀。

2.易于展平的原则

钣金件产品是由片材加工而成的，在没有加工之前，原材料是平整的，所以，在设计钣金件时，所有折弯及斜面都要能展开在同一个平面上，相互之间不能有干涉。例如，图1所示的钣金件设计不合格，原因就是展开后相互干涉。

图1 钣金件展平后会相互干涉图

3.适当地选用板金件厚度原则

钣金件厚度从0.03?4.00mm各种规格都有，但厚度越大越难加工，就越需要大的加工设备，不良率也随之增加。厚度应根据产品实际的功能来选择，在满足强度及功能的前提下，越薄越好，对于大部分产品，钣金件厚度应控制在1.00mm以下。

4.符合加工工艺原则

钣金件产品要符合加工工艺，要易于制造，不符合加工工艺的产品是制造不出来的，就是不合格的设计。

钣金类产品设计的工艺要求

• 工艺性：产品在各种加工过程中如冲切、折弯等的难易程度
• 工艺要求：设计钣金类产品时应符合这些工艺性。
• 基本加工方式有：冲切、折弯、拉伸、成型等
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冲切

普通冲切：目前应用最多。精密冲切：需要精密的冲切模具及高精度的冲切设备，成本要高于普通冲切，一般应用于比较精密的产品。

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1.5/t(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2所示。

图2 避免窄长的悬臂和凹槽

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

将图3所示的设计改进成图4所示的设计，就会以相同的原料增加产品数量，从而减少浪费，降低成本。

图3 原先设计

图4 改进后设计

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 (t为料厚），如图5所示。

图5 倒圆角设计

4.冲切件的孔及方孔

冲切件的孔优先选用圆孔，冲孔时，受到冲头强度的限制，冲孔的直径不能太小，不然容易损坏冲头。冲孔最小尺寸与孔的形状、材料机械性能和材料厚度有关，表1是常用材料最小的冲孔尺寸，t为钣金材料厚度。

表1常用材料最小的冲孔尺寸

• 冲孔最小尺寸设计时一般不小于0.40mm，小于0.40mm的孔一般采用其他方式加工，如腐蚀、激光打孔等。

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