2.4 可靠冲裁准则
图9a所示的半圆切线结构冲裁加工很难。因为这要求准确地确定刀具和工件之间的相对位置。准确测量定位不仅费时,更重要的是,刀具由可磨损和安装的误差,精度通常达不到这么高的要求。这样的结构一旦加工稍有偏差,质量很难保证,且切割外观差。所以应采用图b所示的结构,它可保证可靠的冲裁加工质量。
(a)不合理结构 (b)改进结构
图9
2.5 避免粘刀准则(穿破件的构型准则)
在构件中间冲裁切割时会出现刀具和构件粘接交紧的问题。解决的办法:(1)留有一定的坡度;(2)切割面连通(见图10和图11)。
(a)不合理结构 (b)改进结构 (a)不合理结构 (b)改进结构
图10 图11
当搭接在一道工序中用冲切法制成90°的弯边时,选材要注意材质不宜太硬,否则易在直角弯折处破裂。应在弯边位置设计工艺切口,防止折角处破裂。
2.6 弯曲棱边垂直切割面准则
薄板在切割加工以后,一般还要进一步进行成形加工,比如弯曲。弯曲棱边应垂直于切割面,否则交汇处产生裂纹的危险升高。若因其它限制垂直要求不能满足时,应在切割面和弯曲棱边交汇处设计一个圆角,其半径大于板厚的两倍。
2.7 平缓弯曲准则
陡峭的弯曲需特殊的工具,且成本高。此外,过小的弯曲半径易产生裂纹,在内侧面上还会出现皱折(见图16、图17)。
(a)不合理结构 (b)改进结构
图16
(a)不合理结构 (b)改进结构
图17
2.8 避免小圆形卷边准则
薄板构件的棱边常用卷边结构,这有多项好处。(1)加强了刚度;(2)避免了锋利的棱边;(3)美观。但卷边应注意两点,一是半径应大于1.5倍的板厚;二是不要完全的圆形,这样加工起来困难,图18b所示的卷边比各自a所示的卷边易加工。
(a)不合理结构 (b)改进结构
图18
2.9 槽边不弯曲准则
弯曲棱边和槽孔棱边要相距一定的距离,推荐值是弯曲半径加上2倍的壁厚。弯曲区受力状态复杂,且强度较低。有缺口效应的槽孔也应排除在这个区域以外。既可以将整个槽孔远离弯曲棱边,也可以让槽孔横跨整个弯曲棱边(见图19)。
(a)不合理结构 (b)改进结构
图19
2.10 复杂结构组合制造准则
空间结构过于复杂的构件,完全靠弯曲成形比较困难。因此尽量将结构设计得简单一些,在非复杂不可的情况下,可用组合构件,即将多个简单的薄板构件用焊接,螺栓连接等方式组合在一起。图20b的结构比其图20a的结构易加工。
(a)不合理结构 (b)改进结构
图20
2.11 避免直线贯通准则
薄板结构有横向弯曲刚度较差的缺点。大平板结构易屈曲失稳。进一步还会弯曲断裂。通常用压槽来提高其刚度。压槽的排列方式对提高刚度的效果影响很大,压槽排列基本原则是避免无压槽区域直线贯通。贯通的低刚度窄带易成为整个板面屈曲失稳的惯性轴。失稳总要围绕一个惯性轴,因此,压槽的排列要切断这种惯性轴,使它越短越好。图21a所示的结构,无压槽区域形成多条贯通的窄条。围绕这些轴,整个板的弯曲刚度没有改进。图21b所示结构没有潜在的连通失稳惯性轴,图22列出了常见的压槽形状和排列方式,从左到右刚度增强效果逐渐加大,不规则排列是避免直线贯通的有效方法。
(a)不合理结构 (b)改进结构
图21
图22
2.12 压槽连通排列准则
压槽的终点疲劳强度低是薄弱环节,如果压槽连通,其部分终点将消灭。图23是一个卡车上的电瓶箱,它受动载作用,图23a结构在压槽端都产生了疲劳破坏。而图23b结构就不存在这一问题。陡峭的压槽端面应避免,可能的情况下压槽延至边界(见图24)。压槽的贯通消除了薄弱的端部。但压槽的交汇处要有足够大的空间,使得各压槽之间的相互影响减少(见图25)。
(a)不合理结构 (b)改进结构
图23
(a)不合理结构 (b)改进结构
图24
(a)不合理结构 (b)改进结构
图25
2.13 空间压槽准则
空间结构的失稳不只限于某一方面,因此,只在一个平面上设置压槽不能达到提高整个结构抗失稳能力的效果。例如图26所示的U型和Z型结构,它们的失稳会发生在棱边附近。解决这个问题的方法是将压槽设计成空间的(见图26b结构。)
(a)不合理结构 (b)改进结构
图26
2.14 局部松驰准则
薄板上局部变形受到严重阻碍时会出现皱折。解决的办法是在皱折附近设置几个小的压槽,这样减低局部刚度,减少变形阻碍(见图28)。
(a)不合理结构 (b)改进结构
图28
2.15 冲裁件的构型准则
⑴.最小冲孔直径或方孔的最小边长
冲孔时,应受到冲头强度的限制,冲孔的尺寸不能太小,否则容易损坏冲头。最小冲孔直径及最小边长见表。
* t为材料厚度,冲孔最小尺寸一般不小于0.3mm。
⑵.冲切缺口原则
冲切缺口应尽量避免尖角,如a图所示。尖角形式容易减短模具使用寿命,且尖角处容易产生裂纹。应改为如b图所示。
R≥0.5t(t─材料厚度)
a 图 b 图
冲裁件的外形及内孔应避免尖角。在直线或曲线的连接处要有圆弧连接,圆弧半径R≥0.5t。(t为材料壁厚)