第四章 板金件和塑料件的制造工藝性在設計產品零件時，必須考慮到容易制造的問題。盡量想一些方法既能使加工容易，又能使材料節約，還能使強度增加，又不出廢品。為此設計人員應該注意以下制造方面事項。 第一節 板金件的工藝性4.1 板金件的工藝性是指零件在沖切、彎曲、拉伸加工中的難易程度。良好的工藝應保證材料消耗少，工序數目少，模具結構簡單，使用壽命高，產品質量穩定。在一般情況下，對板金件工藝性影響最大的是材料的性能、零件的幾何形狀、尺寸和精度要求。4.1.1 沖切件的構型原則沖切件的形狀應盡量簡單，盡量避免沖切件上的過長的懸臂狹槽。如4.1-1圖： 對一般鋼 A1.5t 對合金鋼 A2t 對黃銅、鋁 A1.2t t材料厚度。4.1.2 沖切棄料最少以減少料的浪費 如 4。12b圖，稍稍更改設計，就會得到更多的零件，將大大節約材料。4.1.3 沖孔件的構型原則最小邊距和孔間距。零件上沖孔設計應考慮留有合適的孔邊距和孔間距以免沖裂。最小孔邊距和孔間距見4.11表。4.1.3-1 最小沖孔直徑或方孔的最小邊長 沖孔時，應受到沖頭強度的限制，沖孔的尺寸不能太小，否則容易損壞沖頭。最小沖孔直徑及最小邊長見4.12表。 4.12表 t材料厚度 4.1.3-2 沖切缺口原則 沖切缺口應盡量避免尖角，如4.13a圖所示。尖角形式容易減短模具使用壽命，且尖角處容易產生裂紋。應改為如4.13b圖所示。 R0.5t (t材料厚度) 4.13a圖 4.13b圖4.1.4 彎曲件的結構原則4.1.4-1 板件最小彎曲半徑板件彎曲時，若彎曲處的圓角過小，則外表面容易產生裂紋。若彎曲圓角過大，因受到回彈的影響，彎曲件的精度不易保證。為此規定最小彎曲半徑。見4.1-3表。 4.13表材 料最小彎曲半徑（R）冷軋板、電鍍鋅板、鍍鋅板 R2t黃 銅 板 R1t鋁 合 金 板 R1.2t4.1.4-2 彎曲的直邊高度不宜過小，否則不易成形足夠的彎矩，很難得到形狀準確的零件。其值hR+2t方可。見4.15圖。 4.15圖 4.16圖4.1.4-3 彎曲邊沖孔時，孔邊到彎曲半徑R中心的距離L不得過小，以免彎曲成型后會使孔變形。其值L2t方可。見4.16圖。4.1.4-4 當aR時，彎曲后，b面靠a處仍然有一段殘余圓弧，為了避免殘余圓弧，必須使aR。 417圖4.1.4-5 在U形彎曲件上，兩彎曲邊最好等長，以免彎曲時產生向一邊移位。如不允許，可設一工藝定位孔。如圖4.18圖。 4.18圖4.1.4-6 防止側面（梯形）彎曲時產生裂紋或畸形。應設計預留切槽，或將根部改為階梯形。槽寬K2t，槽深Lt+R+K/2。 4.19圖4.1.4-7 防止圓角在彎曲時受壓產生擠料后起皺，應設計預留切口。如室外機側板（上端、下端）圓角處切口形式。 上端 下端 B與蓋板厚度（t）相等 4.110a圖 4.110b圖4.1.4-8 防止彎曲后，直角的兩側平面產生褶皺，應設計預留切口。 褶皺 4.111圖4.1.4-9 防止彎曲后，產生回彈的切口形式。 a1.5t （t材料厚度) 4.112圖4.1.4-10 防止沖孔后，彎曲產生裂紋的切口形式。 裂紋 切口 4.113圖4.1.4-11 防止彎曲時，一邊向內產生收縮。可設計工藝定位孔，或兩邊同時折彎，還可用增加幅寬的辦法來解決收縮問題。 工藝孔 兩邊折彎 增加幅寬 4.114圖4.1.4-12 彎成直角的搭接形式。 B A AA B A BB 4.115圖 4.116圖4.1.4-13 凸部的彎曲若象a圖那樣彎曲線和階梯線一致，有時會在根部開裂變形。所以使彎曲線讓開階梯線如圖b，或設計切口如c、d那樣。 r2t n=r a b c d m2t k1.5t Lt+R+k/2 4.117圖 4.1.4-14 防止彎曲時，彎曲面上的孔受力后會變形，孔邊距（至底根部）其值A4方可。 鼓起 4.118圖4.1.5 拉深件的構形原則a. 拉深件的形狀應盡量簡單、對稱。b. 拉深件各部分尺寸比例要恰當，盡量避免設計寬凸緣和深度大的拉深件。（D凸3d，h2d）因為這類零件要較多的拉深次數。c. 拉深件的圓角半徑要合適，圓角半徑盡量取大些，以利于成型和減少拉深次數。4.1.5-1拉深件的圓角半徑。 4.14表4.1.5-2拉深件或彎曲件沖孔的合適位置。 4.119圖4.1.5-3 防止拉深時產生扭曲變形，A、B寬度應相等（對稱）即A=B。 扭曲 AB AB 4.120圖4.1.6 穿破件的構型原則當搭接在一道工序中用沖切法制成90的彎邊時，選材要注意材質不宜太硬，否則易在直角彎折處破裂。應在彎邊位置設計工藝切口，防止折角處破裂。 R2t A A A3 A-B0.5 Lt+R+K/2 K2t AA旋轉 2 ：1 4.121a圖 4.121b圖 4.121c圖4.1.7 提高零件強度的合理構型4.1.7-1對較長的板金件為了提高其強度，應該設計加固筋。筋的形狀、尺寸及適宜間距見4.15表。 4.15表4.1.7-2 在彎曲件的彎角處再作彎折，能起到筋條的加強作用。角部處加強筋的形狀、尺寸及筋間距見4.16表。 4.16表LR1R2R3HB筋間距12695316 60157126420 70 （B參考值） 4.122圖4.1.8 板金件常用自攻螺釘底孔、翻邊孔直徑及翻邊高度。見4.17表。 4.17表4.1.9 鉆普通螺紋底孔的鉆頭直徑。見4.18表。 4.18表4.1.10 鉆英制螺紋底孔的鉆頭直徑。見4.19表。 4.19表4.1.11 板金件的尺寸公差公差是影響產品質量和價格的重要因素之一。在制造零件的時候，經驗告訴我們，無論投入多少成本和時間，完全按圖紙上標注的尺寸準確地加工出來幾乎是不可能的。產品設計無論從性能上還是經濟上都要滿足用戶的需要。從企業本身來說，也必須保持正常的利潤。為此公差必須由產品的性能和經濟兩方面來決定。所以設計要充分掌握公差的原則。4.1.11-1 沖切件的尺寸公差。見4.110表及4.123圖、4.224圖。 4.110表基本尺寸圓孔(H12)長度L(JS12)下偏差上偏差極限偏差300.100.05360.120.066100.150.07510180.180.0918300.210.10530500.250.12550800.300.15801200.350.1751201800.400.201802500.460.232503150.520.263154000.570.2854005000.630.3155006300.700.356308000.800.4080010000.900.45100012501.050.525125016001.250.625160020001.500.75 4.123圖 4.124圖4.1.11-2 彎曲件的邊高h直線尺寸公差。見4.111表及4.125圖。 4.125圖 4.111表彎邊高度h1010181830305050120120250250極限偏差材料厚度10.180.2150.260.310.4350.570.65120.2150.260.310.4350.570.650.77 注：彎曲邊長L直線尺寸公差按4.110表規定。4.1.11-3 彎曲件的角度公差。見4.112表及4.126圖。 4.126圖 4.112表角短邊的長度L非配合角度偏差a最小角 度差 a角短邊的長度 L非配合角度偏差 a最小角度偏差 a3050245260360301550801303036050025128012012550063022101201805020630800209180260401880010002084.1.11-4拉深件的高度h尺寸公差。見4.113表及4.127圖。 4.127圖 4.113表拉深高度 h材 料 厚 度 t0.50.5111.51.5222.52.53極 限 公 差30.150.180.210.250.300.33360.180.210.250.300.330.366100.210.250.300.330.360.4010180.250.300.330.360.400.4518300.300.330.360.400.450.5130500.460.500.600.700.901.1050800.50.600.700.901.101.30801200.70.800.901.101.301.50注：拉深邊長L直線尺寸公差按4.110表規定。4.1.11-5 沖切件的斷面粗糙度。見4.114表。 4.114表材料厚度t 11224粗糙度4.1.11-6 沖切件的毛刺允許高度。見4.115表。 4.115表材料厚度t試 模批量生產 0.35 0.015 0.05 0.51.2 0.03 0.1 1.52.5 0.05 0.15 34 0.06 0.18第二節 注塑件的工藝性4.2 注塑件設計的一般原則: a.充分考慮塑料件的成型工藝性,如流動性: b.塑料件的形狀在保證使用要求的前提下,應有利于充模,排氣,補縮,同時 能適應高效冷卻硬化; c.塑料設計應考慮成型模具的總體結構,特別是抽芯與脫出制品的復雜程度, 同時應充分考慮到模具零件的形狀及制造工藝,以便使制品具有較好的經 濟性; d.塑料件設計主要內容是零件的形狀、尺寸、壁厚、孔、圓角、加強筋、螺 紋、嵌件、表面粗糙度的設計。4.2.1壁厚 塑料件壁厚設計與零件尺寸大小、幾何形狀和塑料性質有關。 塑料件的壁厚決定于塑料件的使用要求，即強度、結構、尺寸穩定性以及裝配等各項要求，壁厚應盡可能均勻，避免太薄，否則會引起零件變形，產品壁厚一般 24mm。小制品可取偏小值，大制品應取偏大值。4.2.1.1 塑料件相鄰兩壁厚應盡量相等，若需要有差別時，相鄰的壁厚比應滿足以下要求： t ：t11.5 2 4.2.1.2 塑料凸肩H與壁厚t之間關系如圖4中，圖中，則造成塑料件的厚度不均勻，應改圖所示，可使塑料件壁厚不均勻程度減少。4.2.2過渡圓角為了避免應力集中，提高強度和便于脫模，零件的各面連接處應設計過渡圓角。零件結構無特殊要求時，在兩面折彎處應有圓角過渡，一般半徑不小于.51mm，。4.2.2.1內外圓角半徑 零件內外表面的拐角處設計圓角時,應保證零件壁厚均勻一致，圖中以R為內圓角半徑,1為外圓角半徑，為零件的壁厚. 4.2.3加強筋為了確保零件的強度和剛度，而又不使零件的壁厚過大，避免零件變形，可在零件的適當部位設置加強筋。 L=(13)a b=(0.51)a R=(0.1250.25)a =2 4 當a2mm時，可選擇a=b。 4.2.3.1筋的高度與圓角半徑. 表 4.2-1 h 6 613 1319 19以上 R0.81.5 1.53 35 67 4.2.3.2 設計加強筋時，應使中間筋低于外壁0.51mm，以減少支承面積，達到平直要求。 4.2.4孔的設計 孔的周壁厚會影響到孔壁的強度。孔口與塑件邊緣間距離a不應小于孔徑，并不小于零件壁厚t的0.25倍。孔口間的距離b不宜小于孔徑0.75倍，并不小于3mm。 4.2.4.1 孔的周壁厚H和突起部分的壁厚c和高度h、h與c之比不能超過3， 如圖 其尺寸可參考表4.2-2 表4.2-2 D336610101818303050H 和 C 1 1.5 2.5 3.5 4 54.2.4.2 孔深h2d情況下的最小直徑 材料 PA 其它 玻璃纖維 塑壓件 d(min) 0.5 0.8 1 1.54.2.5螺紋 內螺紋直徑不能小于2mm,外螺紋直徑不能小于4mm.螺距不小與0.5mm.螺紋的擰合長度一般不大于螺紋直徑的1.5倍,為了防止塑料螺紋的第一扣牙崩裂,并保證擰入,必須在螺紋的始端和末端留有0.20.8mm的圓柱形.并注意:塑料件螺紋不能有退刀槽,否則無法脫模。 4.2.6 嵌件嵌入塑料件的零件,叫做嵌件.由于用途不同,嵌件的形式不同,材料也不同. 但使用最多的是金屬嵌件.它的優點是提高塑料制品的機械強度、磨損壽命、尺寸的穩定性和精度。 4.2.6.1嵌件外塑料層最小厚度 表4.2-4嵌件直徑D 4 48 812 1216 16最小壁厚t 1.5 2 3 4 5 4.2.6.2 回旋體的軸及軸套嵌件形式。塑料層最小壁厚參照表4.2-4 4.2.7 壓花 塑料件的周圍上滾花，也可以壓制。 滾花必須是直的，并與脫模方向一致，滾花的尺寸可參考表4.2-5 直徑D 181850508080120181850508080120齒距t1.21.51.52.52.53.53.54.5 4R半徑R0.20.30.30.50.50.7 0.710.310.54 1.55 26齒高h 0.86t 0.8R4.2.8塑料件常用自攻螺釘預留底孔直徑選擇 注: 1. 2一般情況應選用a圖結構,特殊情況可選b圖結構; 表4.2-6 螺紋規格 D ST 2.21.75ST 2.92.46ST 3.52.97ST 4.23.49ST 4.84.211 (KT-28) 4X103.39 4.2.9 塑料尺寸公差值 表4.2-7 基本尺寸 (mm) 等 級 1 2 3 4 5 6 7 8 (mm) 30.040.060.090.140.220.360.460.56360.040.070.100.160.240.400.500.646100.050.080.110.180.26 0.440.540.7010140.050.090.120.200.300.480.600.7614180.060.100.130.220.340.540.660.8418240.060.110.150.240.380.600.740.9424300.070.120.160.260.420.660.821.0430400.080.140.180.300.460.740.921.1840500.090.160.220.340.540.861.061.3650650.110.180.260.400.620.961.221.5865800.130.200.300.460.701.141.441.84801000.150.220.340.540.841.341.662.101001200.170.260.380.620.961.541.942.401201400.190.300.440.701.081.762.202.801401600.220.340.500.781.221.982.403.101601800.380.560.861.362.202.703.501802000.420.600.961.502.403.003.802002250.460.661.061.662.603.304.202252500.500.721.161.822.903.604.602502800.560.801.282.003.204.005.102803150.620.881.402.203.504.405.603153550.680.981.562.403.904.906.303554000.761.101.742.704.405.507.004004500.851.221.943.004.906.107.804505000.941.342.203.405.406.708.60 注:1.表中公差數值用于基準孔取(+)號,用于基軸取(-)號; 2.表中公差數值用于非配合孔取(+)號, 用于非配合軸取(-)號, 用于非配 合長度取()號4.2.10 塑料件成型質量問題和原因分析 質 量 問 題 原 因 分 析 1飛邊1. 注模壓力過大2. 合模不緊3. 模具分型面不干凈4. 塑料溫度過高5. 塑件在分型面上的投影面積超出機床允許范圍6. 模板彎曲變形 2.變形1. 冷卻時間不足2. 模具溫度過高或不勻3. 頂桿位置不合理4. 塑件厚度不勻 3.氣泡1. 原料中含有水份或其他易揮發物2. 塑料溫度過高或受熱時間過長3. 注射速度過快4. 注射壓力太小5. 模具溫度太低6. 注射活塞退回太早7. 料筒內混入空氣 4.成型不足1. 加料量不足2.注射速度過慢3.注射壓力太小4.模具溫度太低5. 料筒及噴嘴溫度偏低6. 塑件在分型面上的投影面積過大7. 回料太多8. 澆注系