钣金件设计经验手册.ppt
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1、钣金件设计经验手册,前 言,随着公司的高速发展,设计项目的增多,部门的队伍也越来越壮大。为了让新生力量能快速的融入公司的文化氛围,尽快适应部门岗位的要求,弥补经验不足,避免重复的出现设计失误,特编制本手册。由于经验不足及时间紧迫,难免出现错误,欢迎大家批评指正。,设计类,冲压工艺类 4-41焊接工艺类42-57涂装工艺类58-60总装工艺类61-65,顾客抱怨类111-112,强度方面 65-72刚度方面 73-75静态干涉类 76动态干涉类 77-82系统密封类 83-85安装点匹配类 86-94功能要求类 95-107NVH方面 108-110,工艺类,售后类,主要内容,工艺类冲压工艺类,
2、冲切件的结构,冲压工艺性,前言:钣金件工艺性指零件在冲切、弯曲、拉伸加工中的难易度。应保证材料消耗少,工序少,模具结构简单,使用寿命高,产品质量稳定。对板金件工艺性影响最大的是材料的性能、零件的几何形状、尺寸和精度要求,冲孔件的结构,弯曲件的结构,拉深件的结构,穿破件的结构,零件加强结构,冲压工艺性,冲压工艺类,孔的设计,冲切件的结构,原则:冲切件的形状应尽量简单,尽量避免冲切件上的过长的悬臂狭槽,对一般钢 A1.5t对合金钢 A2t对黄铜、铝 A1.2t注:t材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,原则:1)两孔边缘之间的距离L:一般钢板L2t;不锈钢、高强钢板L3t2)孔边缘与零件边缘的距离L:对
3、圆孔直径10t5t时,L3t;5t时,L2t;对方孔:方孔宽度w10t,L2t;w10t,应是L4t,冲孔件的结构,最小冲孔直径或方孔的最小边长,冲切缺口原则,注:t材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,翻边孔,锥形孔,冲压工艺类冲压工艺性,原则:冲孔时应受到冲头强度的限制,冲孔尺寸不能太小,否则易损坏冲头,冲孔件的结构,最小冲孔直径或方孔的最小边长,冲切缺口原则,注:t材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,原则:冲切缺口应尽量避免尖角,尖角形式容易减短模具使用寿命,且尖角处容易产生裂纹。,冲孔件的结构,最小冲孔直径或方孔的最小边长,冲切缺口原则,要求:1)R0.5t;wt;2)缺口长度L:直缺口 L5W
4、;V形缺口 L2W;3)缺口与平行面上翻边距离D:D8t+R。4)缺口与垂直面上翻边距离D3T+R;5)缺口与缺口间的距离8tt材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,拉深件的结构,翻边孔,要求:最大翻边高度按公式Hmax=0.5D(1-Kfmin)+0.43rd+0.72t注:t材料厚度,锥形孔,冲压工艺类冲压工艺性,拉深件的结构,翻边孔,要求:1)最大深度L沿着硬件的角度方向满足,L3.5T。2)硬件与锥形孔的接触必须在50%以上。3)两锥形孔边缘之间的距离L:L8T。4)锥形孔边缘与弯曲、翻边部分之间的距离L:L4T+R 注:t材料厚度,锥形孔,冲压工艺类冲压工艺性,弯曲件的结构,板件最小弯曲半
5、径,侧面弯曲,圆角弯曲,直角弯曲,冲孔后弯曲,弯曲回弹,弯曲收缩,直角弯曲搭接,凸部的弯曲,弯曲面上孔变形,弯曲的直边高度,避免残余圆弧,U形弯曲件,弯曲边冲孔,原则:1)弯曲变形部位成直线,有反弹问题。翻边变形部位是平面或空间曲线,存在多料或少料问题,但少有反弹问题2)同一平面有多重弯曲时,应设置相同的弯曲方向3)避免在大钣金件上设置小弯曲,冲压工艺类冲压工艺性,原则:弯曲时,若弯曲处的圆角过小,则外表面容易产生裂纹。若弯曲圆角过大,因受到回弹的影响,弯曲件的精度不易保证,注:t材料厚度,弯曲件的结构,板件最小弯曲半径,冲压工艺类冲压工艺性,原则:弯曲的直边高度不宜过小,否则不易成形足够的弯
6、矩,很难得到形状准确的零件,要求:hR+2t 注:t材料厚度,弯曲件的结构,弯曲的直边高度,冲压工艺类冲压工艺性,原则:孔边到弯曲半径R中心的距离L不得过小,以免弯曲成型后会使孔变形,要求:1)先冲孔后折弯:则L2t(离成型结构距离则L3t)2)先折弯后冲孔:Lt(离成型结构距离则L1.5t)注:t材料厚度,弯曲件的结构,弯曲边冲孔,冲压工艺类冲压工艺性,要求:当aR时,弯曲后,b面靠a处仍然有一段残余圆弧,为了 避免残余圆弧,必须使aR注:t材料厚度,弯曲件的结构,避免残余圆弧,冲压工艺类冲压工艺性,弯曲件的结构,U形弯曲件,原则:两弯曲边最好等长,以免弯曲时产生向一边移位。如不允许,可设一
7、工艺定位孔,冲压工艺类冲压工艺性,弯曲件的结构,侧面弯曲,原则:防止侧面(梯形)弯曲时产生裂纹或畸形。应设计预留切槽,或将根部改为阶梯形,要求:槽宽K2t,槽深Lt+R+K/2 注:t材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,弯曲件的结构,圆角弯曲,原则:防止圆角在弯曲时受压产生挤料后起皱,应设计预留切口,注:t材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,弯曲件的结构,直角弯曲,原则:防止弯曲后,直角的两侧平面产生褶皱,应设计预留切口,冲压工艺类冲压工艺性,弯曲件的结构,弯曲回弹,原则:防止弯曲后回弹,应该设计一些切口,要求:a1.5t 注:t材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,弯曲件的结构,冲孔后弯曲,原则:防止冲孔
8、后,弯曲产生裂纹,应该设计一些切口,冲压工艺类冲压工艺性,弯曲件的结构,弯曲收缩,原则:防止弯曲时一边向内产生收缩,可设计工艺定位孔,或两边同时折弯,还可用增加幅宽的办法来解决,冲压工艺类冲压工艺性,弯曲件的结构,直角弯曲搭接,冲压工艺类冲压工艺性,弯曲件的结构,凸部的弯曲,原则:应避免a图那样弯曲线和阶梯线一致,有时会在根部开裂变形。所以使弯曲线让开阶梯线如图b,或设计切口如c、d那样,要求:m2t k1.5t Lt+R+k/2 r2t n=r注:t材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,弯曲件的结构,弯曲面上孔变形,原则:防止弯曲时,弯曲面上的孔受力后会变形,孔边距(至底根部)其值A4,要求:A4
9、 注:t材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,拉深件的结构,拉深件的圆角半径,注:t材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,拉深件的结构,拉深件冲孔,注:t材料厚度,原则:拉深件冲孔应该离圆角一定的距离否则会产生变形,冲压工艺类冲压工艺性,拉深件的结构,拉深扭曲,要求:A、B宽度应相等(对称)即A=B 注:t材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,拉深件的结构,凹点,要求:1)最大半径Rmax6T,其最大深度H0.5R内;2)凹点与孔的距离L:L3T+R内;3)凹点与材料边缘的距离L:L4T+R内;4)凹点边缘与弯曲的距离L:L2T+R内+R弯5)两凹点之间的距离L:L4T+R内1+R内2注:t材料厚度,冲压工艺类
10、冲压工艺性,拉深件的结构,凸座,要求:1)最大半径Rmax6T,其最大深度H0.5R凸内。2)凸点与孔的距离L:L3T+R凸内。3)凸点与材料边缘的距离L:L4T+R凸内。4)凸点边缘与弯曲的距离L:L2T+R凸内+R弯5)两凸点之间的距离L:L4T+R凸内1+R凸内26)V形凸座的最大高度H:H3T 注:t材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,拉深件的结构,加强筋,要求:1)最大R内3t,最大高度HR内2)中线与孔边缘的最小距离L 3t+R内3)中线与垂直面边缘之间的最小距离L4t+R内4)与平行面边缘之间的最小距离应L8t+R内5)与垂直于筋间的翻边的最小距离L2t+R内R翻6)两平行筋之间的最
11、小距离L10t+R内注:t材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,拉深件的结构,拔模角,要求:在功能性允许的情况下尽量增大拔模斜度,以利于产品成型和使拔模方便易行。减少卡模的可能性,也减少表面擦伤。具体说明见图1.2。两个B是推荐的方式,工艺性均优于A方式,冲压工艺类冲压工艺性,穿破件的结构,原则: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,要求:A3;A-B0.5;Lt+R+K/2;K2t 注:t材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,零件加强结构,较长的零件的加固筋,弯曲件的弯角弯折,原则:对较长的板金件为了提高其强
12、度,应该设计加强筋,注:T材料厚度,冲压工艺类冲压工艺性,零件加强结构,较长的零件的加固筋,弯曲件的弯角弯折,原则:在弯曲件的弯角处再作弯折,能起到加强作用,注:T材料厚度,冲压工艺类孔的设计,凸焊螺栓孔的设计,孔的设计,凸焊螺母孔的设计,自攻螺钉孔的设计,多层钣金孔的设计,翻边孔的设计,冲压工艺类孔的设计,凸焊螺栓孔的设计,孔的设计,原则:孔的直径比螺栓公称直径大0.5mm,冲压工艺类孔的设计,凸螺母孔的设计,孔的设计,原则:孔的直径比凸焊螺母、螺母座的公称直径大1mm,冲压工艺类孔的设计,自攻螺钉孔的设计,孔的设计,冲压工艺类孔的设计,多层钣金孔的设计,孔的设计,冲压工艺类孔的设计,翻边孔
13、的设计,孔的设计,工艺类焊接工艺类,点焊通用要求,焊接工艺类,定位,焊接空间,凸焊,弧焊,点焊,植焊,搭接边,焊点直径及间距,板厚及层数,定位原则,定位精度,定位孔,焊接工艺类焊接空间,焊接空间,点焊,要求:1)焊接面尽可能是平面2)有足够的焊钳进出零件的空间3)能够实现点焊面与焊钳极臂垂直4)有电极焊接时的运动空间5)有足够的可视空间,至少能看见一个极臂与板件的接触点6)零件不能与焊钳钳身、悬挂钢缆、焊钳转盘相干涉,焊接工艺类焊接空间,焊接空间,凸焊,对凸焊零件要求:1)焊接面必须为平面,螺母沿轴向旋转不会与R角或翻边干涉2)外表件不建议采用凸焊3)零件重量超过10kg,不建议采用凸焊对螺母
14、凸焊、螺栓凸焊孔径和局部形状、尺寸要求:,焊接工艺类焊接空间,焊接空间,凸焊,要求:1)最小尺寸a小于焊机喉深(我公司最大为480520mm)2)最大尺寸b小于焊机喉宽单臂最大尺寸(我公司最大活动尺寸为230280mm)3)凸焊位置点沿轴线方向40空间内无结构型面,如图尺寸c1、c24)螺母、螺钉轴线方向可焊接最小空间高度为60mm,如图尺寸d,焊接工艺类焊接空间,焊接空间,弧焊,要求:1)在弧焊焊角正对方向上无结构、视线遮挡2)部分可能存在搭接不良、或搭接间隙大的位置要有可供铁锤修正的空间3)对接焊缝的间隙要根据对接料厚进行选择,焊接厚度越大,所留间隙越大4)弧焊角度要求在3075范围内,焊
15、接工艺类焊接空间,焊接空间,植焊,要求:1)焊接面必须为平面,螺柱焊凸台尺寸应 大于螺柱焊枪端部最小尺寸(30)2)必须留有螺柱焊枪的操作空间;3)在同一零件上或同一焊接工序内的螺柱 焊焊柱直径、样式尽可能统一,在不能 统一样式的情况下,尽可能统一直径4)小零件(零件最大尺寸小于1m)上不建 议采用螺柱焊5)螺柱焊板材厚度应大于1/8d(d为螺柱焊 螺钉直径),但最小厚度不能小于 0.6mm,避免熔穿板材;,焊接工艺类通用要求,点焊通用要求,点焊搭接边宽度,要求:1)车身的焊接搭接边应大于12,料厚大于3的,搭接边宽度应达到16,料厚越大搭接宽度越宽,宽度指两个或以上零件重叠的平面的宽度2)搭
16、接量与熔核大小、焊头直径密切相关;下表列出了几种材料 的最小搭接量,表中的数据都是最小的极限值,焊接工艺类通用要求,焊点直径及间距,要求:1)对于白车身的焊点直径,通常情况下为48mm;一般焊点直径可取6mm,关键焊点取8mm2)焊点直径与被焊工件的材料、料厚有关,是评定点焊质量的主要指标之一。下表列出了几种材料焊点的最小直径,应用中可以此为下限选取,点焊通用要求,焊接工艺类通用要求,焊点直径及间距,要求:3)长、直焊缝、焊点一般在5080mm之间,强度要求低的位置可增大至100mm。小件可依实际情况增加,点距相应缩短4)其最小值与被焊金属的厚度、导电率、表面清洁度、以及熔核大小有关,还与被焊
17、板件的层数关,下表列出几种材料的最小点距,实际应用中可以此为下限参考设计,点焊通用要求,焊接工艺类通用要求,板厚及层数,要求:多采用两层板点焊,减少三层板点焊,避免三层以上板点焊,下表列出目前我公司的低频焊机所能保证焊接质量的料厚要求,如采用高频焊机的话可以增加料厚及搭接层数,点焊通用要求,焊接工艺类通用要求,板厚及层数,要求:1)三层板点焊搭接顺序见下表,考虑到三层板点焊过程中焊核偏移对焊接质量的影响,在设计中尽量采用搭接形式1。2)当镀锌板或高强板与低碳板混合焊接时,尽可能使镀锌板或高强板夹在低碳钢之间以增强可焊性,减少锌层对电极的污损和粘连3)同序能用同型号焊钳焊接的,料厚尽可能接近以便
18、于参数的统一,点焊通用要求,焊接工艺类定位,定位,定位原则,原则:1)N-2-1原则,随零件的大小、板件刚性的强弱,N的数量也不同2)建议优选图1,对大且刚性差板件优选图2、33)尽可能实现圆孔、椭圆孔定位,避免使用方孔、不规则孔定位4)对不上夹具的小零件可以采用凸点定位5)对装配点要求高的可采用螺母孔定位6)对于装配精度要求低的件,可采用翻边自定位、简化的捆绑、夹持等定位形式,以简化夹具,焊接工艺类定位,定位,定位精度,原则:1)位置:将高精度的装配孔/点设为定位孔/点以保证最终定位精度定位孔间距应该大于该件在此平面最大距离的三分之二零件定位孔所在面需为平面,不可在曲面上定位孔处零件刚性相对
19、较好同一零件定位孔法线方向相互平行,并缩减同一零件/总成的定位孔平面间距定位孔轴线方向须与X、Y、Z平行尽可能避开焊点位置尽可能避免定位孔径向受力降低装配难度,焊接工艺类定位,定位,定位精度,原则:2)数量确保零件装配稳定,定位点须合理使用,谨慎使用过定位3)误差积累误差积累方向为从上到下、从左到右、从前到后定位点的统一与延续性及误差积累方向的一致性模块化生产方式贯穿其中,须有误差消减措施,焊接工艺类定位,定位,定位孔,原则:1)孔径与所定位零件重量相匹配,如料薄可采用翻边孔、台阶孔2)形状相似零件定位孔孔距要求长度不一避免错装3)模具包边零件定位孔建议采用翻边孔以提高孔对销的导向作用4)对有
20、切力或有3个工位使用同一定位孔的采用翻边孔5)定位孔大小要求:大型零件在25mm以上,小件的最小定位孔在12mm,对受力较大的要求30mm,实际选用时可参照下表选取,斜体的为优选的孔,焊接工艺类定位,定位,定位孔,原则:6)减少零件的上定位,即减少翻销的使用7)避让定位孔的过孔要求比定位孔直径至少大12mm8)避让螺母孔的过孔要求比螺母焊接定位孔至少大1mm9)在焊接装配定位时要考虑定位销运动方向上有5mm的定位销动空间(见下图);随销直径的增大,运动空间相应增大,涂装工艺类吊具孔要求,涂装工艺类,吊具孔要求,要求:1)涂装吊具孔尺寸要求:孔直径为30mm,对于二涂因翻转工艺需做翻边孔结构,翻
21、边孔的总高度为6.50,如有两层板搭接的两个件在翻边处的间隙为0.1mm,涂装工艺类吊具孔要求,涂装工艺类,吊具孔要求,要求:2)车身孔的对角尺寸可以参考左图,涂装工艺类漏液孔要求,涂装工艺类,漏液孔要求,要求:1)涂装漏液孔的布置主要在车身底板上,底板的前部需要有孔,以保证入电解槽时不发飘,前底板和后底板都要设计有漏液孔,孔的尺寸可以参考现有车型;2)侧围上一般布置在侧围外板的前端和后端、侧裙下部;3)漏液的要求应该满足生产节拍的流量要求;,工艺类总装工艺类,车身总装是车身总装配的一个重要组成部分,也是制造工艺过程的最后一个环节。好的装配工艺,不仅可以保证汽车产品的水平、质量,还可以降低成本
22、和提高劳动生产率。当然要保证汽车总装的顺利完成,并保证汽车产品质量,同样需要象冲压、焊装和涂装进行同步工程分析一样,在先期就要在设计阶段针对具体的整个装配的过程和需满足的要求,特别在车身设计上加以考虑。,总装工艺类,吊具孔设计,车门联接形式,VIN码,总装工艺类-吊具孔设计,1)确认该车型批产时总装线。如果是在现有生产线上生产,必须优先考虑利用该线上的输送设备支撑点。根据该输送设备设计车身吊具孔,保证前后吊具孔相对距离同原有车型一致。2)确保吊孔周围30-50mm的环面可以承受按照重心位置分配的整车整备质量。总装用的吊孔直径为30毫米,同时前吊孔的翻边为6.5毫米高。前吊孔下部内侧直径120毫
23、米的范围内没有障碍物。确保前支撑销锁止拨叉的工作。3)吊孔支撑面开始向上要求空腔的高度至少30毫米,确保定位销可以完全进入。4)侧裙立边的要求。由于在涂总通廊举升机需要托侧裙边进行转挂,要求侧裙边的结构采用T11的方式(几个钣金件边缘是平齐的),避免采用B14的方式(外板将其他板包在里面,托的时候外边产生变形,掉漆。)并确保立边的强度。可以承受车身的重量及适当的冲击,不产生变形。5)吊具用孔位置要满足总装时,四门两盖可同时打开,不影响整个总装工序,总装工艺类-吊具孔设计,-公司二总装配线采用的运输设备为双边板式输送机和悬挂式输送机。其中悬挂式输送机采用的吊具如图,总装工艺类-车门联接方式,在实
24、际总装生产中,考虑到提高生产效率,提高产能,其中一个有效做法就是在总装中拆除车门,从而提高总装效率。为此,在车身与车门的连接方式的设计上,也要考虑下列设计原则:1)车门可以拆卸及安装,铰链的形式要方便此项操作,并可以保持在焊装调整好的车门状态。2)确保铰链与车门连接处的空间,确保车门打开状态可以进行铰链的拆装,保证螺栓头到侧围的距离至少45毫米,提供足够拆卸空间。,总装工艺类-VIN,VIN(Vehicle Identification Number),中文名叫车辆识别代号。铭牌为整车重要参数标识,均是在总装实现。VIN码是采用打号机实现,在车型开发阶段,需要依据批产的总装线上车型VIN码位置
25、特点,尽可能将新开发车型打码位置钣金形状特征设计一致,尽量做到打号机通用,避免不同车型采用不同打号机,从而节约成本,提高效率。,1、B14后轴安装支架强化路试断裂,问题描述,原因分析,整改措施,经验总结,B14后轴安装支架在强化路试时13000Km),发生开裂现象。如右图。,cae分析发现,后轴支架所受的强度已经远远超过其材料本身的强度。具体分析如下:1、后轴支架本身并没有包住纵梁,造成悬臂的效果;2、支架在和纵梁搭接的地方圆角过小,造成应力集中;3、同时,试制时焊接效果不好,CO2焊缝焊接疏松,起球,焊瘤现象比较明显。电焊未溶透。,1、更换材料,由SPHC换成SAPH440,2、改大圆角;3
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