车身结构设计合理性

结构设计合理性冲压件工艺性注塑件工艺性冲压件工艺性1.冷冲压的概念及特点1.1冷冲压的定义冷冲压是指在常温下，利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件的一种压力加工方法。1.2冷冲压的特点产品尺寸稳定，精度高，重量轻，刚度好，互换性好，高效低耗，操作简单，易于实现自动化。2.冷冲压基本工序的分类冷冲压概括起来分两大类：分离工序和成形工序。2.1分离工序板料在外力作用下沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和切断面质量的成品和半成品。2.2成形工序坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的成品和半成品。表2.1-1车身制造冲压工艺中的分离工序表2.2-1车身制造冲压工艺中的成形工序把形状不太准确的工件校正成形整形将板料上的孔的边缘翻成竖立边缘内孔翻边在板料或工件上压出筋条、花纹或文字胀形将板料压制成开口空心零件拉深将工件的外缘翻成圆弧或曲线状的竖立边缘外缘翻边把板料沿直线弯成各种形状弯曲工序性质图例工序工序性质图例工序把形状不太准确的工件校正成形整形将板料上的孔的边缘翻成竖立边缘内孔翻边在板料或工件上压出筋条、花纹或文字胀形将板料压制成开口空心零件拉深将工件的外缘翻成圆弧或曲线状的竖立边缘外缘翻边把板料沿直线弯成各种形状弯曲工序性质图例工序工序性质图例工序3.冲压件工艺性冲压件的工艺是指零件在冲切、弯曲、拉伸加工中的难易程度。良好的工艺应该保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单，使用寿命高，产品质量稳定。在一般情况下，对冲压件工艺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。3.1冲切件的构形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。如图3.1-1：对一般钢A≥1.5t对合金钢A≥2t对黄铜、铝A≥1.2tt-材料厚度3.2冲切废料最少以减少料的浪费如图3.2-1b：3.2-1a3.2-1b3.1-13.3冲孔件的构型原则3.3.1最小边距和孔间距零件上冲孔设计应考虑留有合适的孔边距和孔间距以免冲裂。最小孔边距和孔间距见表3.3-1表3.3-13.3.2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，负责容易顺坏冲头。最小冲孔直径及最小边长见表3.3-2t-材料厚度3.4冲切缺口原则冲切缺口应尽量避免尖角，如图3.4-a所示，尖角形式容易减短模具用寿命且产品容易产生裂纹，应该为图3.4-b所示结构t-材料厚度表3.3-23.4-a3.4-bR≥0.5tt-材料厚度4.弯曲件的结构原则4.1板件最小弯曲半径板件弯曲时，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，会受回弹影响，弯曲件的精度不易保证。材料最小弯曲半径见表4.1-1表4.1-14.1-1弯曲的直边高度不宜过小，否则不易形成足够的弯矩，很难得到形状准确的零件。其值h≥R+2t方可。见图4.1-2弯曲边冲孔时，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。其值L≥2t方可。见图4.1-34.1-24.1-34.2在U形弯曲件上，两弯曲边最好等长，以免弯曲时产生向一边位移。如不允许，可设一工艺定位孔。如图4.2-14.3防止侧面（梯形）弯曲时产生裂纹或畸形。应设计预留切槽，或将根部改为阶梯型。槽宽K≥2t，槽深L≥t+R+K/2。如图4.3-14.2-14.3-14.4防止弯曲后，直角的两侧平面产生褶皱，应设计预留切口。如图4.4-14.4-14.5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收缩问题。5.拉深件的构形原则a.拉深件的形状应尽量简单、对称b.拉深件各部分尺寸比例要恰当，尽量避免设计宽凸缘和深度大的拉深件（D凸3d,h≥2d）因为这类零件要较多的拉深次数。c.拉深件的圆角半径要合适，圆角半径尽量去大些，以利于成型和减少拉深次数。4.5-15.1拉深件的圆角半径5.2拉深件或弯曲件冲孔的合适位置表5.1-15.2-15.3防止拉深时产生扭曲变形，A、B宽度应相等（对称）即A=B5.3-16.穿破件的构形原则当搭接在一道工序中用冲切法制成90°的弯边时，选材要注意不是太硬，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。A≥3A-B≥0.5L≥t+R+K/2K≥2tA-A旋转2:16-1a6-1b6-1c7.提高零件强度的合理构型7.1对较长的钣金件为了提高其强度,应该设计加固筋.筋的形状尺寸及适宜间距见表7.1-1表7.1-17.2在弯曲件的弯角处再作弯折,能起到筋条的加强作用.角部处加强筋的形状、尺寸及筋间距见表7.2-17.2-1表7.2-18.钣金件常用自攻螺钉底孔翻边孔直径及翻边高度。附：1.冲切件尺寸公差1-1表1-12.弯曲件的边高h直线尺寸公差。注：弯曲边长L直线尺寸公差按表1-1规定图2-1表2-13.弯曲件的角度公差。图3-14.拉深件的高度h尺寸公差表3-1图4-1注：拉深边长L直线尺寸公差按表1-1规定表4.15.冲切件的断面粗糙度表5-16.冲切件的毛刺允许高度表6-11.汽车常用塑料种类及性能用途汽车常用塑料有PP、PE、ABS、POM、PU、PF等。•PP（聚丙烯）：具有优良的耐腐蚀性，耐疲劳性好，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆，不耐磨，易光老化。PP适用于制作注射制品、汽车配件、壳体、日用品、编织袋、上水管材等。•PE(聚乙烯)：包括高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、茂金属聚乙烯(mPE)、超高分子聚乙烯(UHMWPE)。高密度聚乙烯：熔点、刚性、硬度和强度较高、耐应力了、开裂性好，吸水性小，有突出的绝缘性能和良好的耐辐照性。适于制作管材、中空瓶、注射制品、周转箱等。低密度聚乙烯：柔软性、伸长率、冲击强度和透明性较好。适于制作地膜、保鲜膜、电缆及注射件等。线性低密度聚乙烯：性能介于高密度聚乙烯和低密度聚乙烯之间，主要用于薄膜、编制袋、注射用品及打包带等。茂金属聚乙烯：主要用于薄膜，薄膜强度、柔软性、热封性和透明性极好。超高分子量聚乙烯：冲击强度高、耐疲劳、耐磨，适于制作减摩、耐磨及传动零件。•ABS(苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物)：综合性能较好、冲击韧、力学强度高、尺寸稳定、耐化学性、电性能良好；易于成型和机加工，与有机玻璃的熔接行良好，可作双色成型塑件且表面可镀铬等装饰性颜色。适于制作一般机械零件、各类壳体、汽车配件、日用品、管材及文具等。•POM(聚甲醛)：综合性能良好，强度、刚性高，抗冲击，疲劳、蠕变性能较好，减摩耐磨性好，吸水小，尺寸稳定性好，但热稳定性差，易燃烧，长期在大气中暴晒会老化。适于制作汽车配件、减摩零件、传动零件仪器仪表外壳及拉链材料。注塑件工艺性2.注塑件设计的一般原则：a.充分考虑塑料件的成型工艺，如流动性；b.塑料件的形状在保证使用要求的前提下，应有利于充模、排气、补缩、同时能适应高效冷却硬化；c.塑料件设计应考虑成型模具的总体结构，特别是抽芯与脱模的复杂程度，同时应充分考虑到模具零件的形状及制造工艺，以便使制品具有较好的经济性；d.塑料件设计主要内容是零件的形状、尺寸、壁厚、孔、圆角、加强筋、螺纹、嵌件、表面粗糙度的设计。2.1壁厚塑料件的壁厚设计与零件尺寸大小，几何形状和塑性性质有关。塑料件的壁厚决定于塑料件的使用要求，即强度、结构、尺寸稳定性以及装配等各项要求，壁厚应尽可能均匀，避免太薄，否则会引起零件变形，产品壁厚一般2~4mm。小制品可取偏小值，大制品应取偏大值。2.1.1塑料件相邻两壁厚应尽量相等。若需要有差别时，相邻的壁厚比应满足以下要求：t：t1≤1.5~22.1.1-12.1.2塑料凸肩H与壁厚t之间关系如图2.1.2-2所示，图a中Ht,则造成塑料件的厚度不均匀,应该图b所示,H≤t可使塑料件壁厚不均匀程度减少.ab2.2过度圆角为了避免应力集中,提高强度和便于脱模,零件的各面连接处应设计过渡圆角.零件结构无特殊要求时,在两面折弯处应有圆角过渡,一般半径不小0.5~1mm,R≥t.2.2-12.2.1内外圆角半径零件内外表面的拐角处设计圆角时,应保证零件壁厚均匀一致.见图2.2.1-12.2.1-12.3加强筋为了确保零件的强度和刚度,而又不使零件的壁厚过大,避免零件变形,可在零件的适当部位设置加强筋.见图3.1-12.3-12.3.1筋的高度与圆角半径表2.3.1-12.3.1-12.3.2设计加强筋时，应使中间筋低于外壁0.5~1mm，以减少支承面积，达到平直要求2.3.2-12.4孔的设计孔的周壁厚会影响到孔壁的强度。孔口与塑件边缘间距离a不应小于孔径，并不小于零件壁厚t的0.25倍。孔口间的距离b不宜小于孔径的0.75倍，并不小于3mm。4.1-12.4.1孔的周壁厚会影响到孔壁的强度。孔口与塑件边缘间距离a不应小于孔径，并不小于零件壁厚t的0.25倍。孔口间的距离b不宜小于孔径的0.75倍，并不小3mm。如图2.4.1-1，其尺寸参考表2.4.1-12.4.1-1表2.4.1-12.4.2孔深h≤2d情况下的最小直径2.5螺纹内螺纹直径不能小于2mm，外螺纹直径不能小于4mm，螺距不小于0.5mm。螺纹的拧合长度一般不大于螺纹直径的1.5倍，为了防止塑料螺纹的第一扣牙崩裂，并保证拧入，必须在螺纹的始端和末端留有0.2~0.8mm的圆柱形，并注意：塑料件螺纹不能有退刀槽，否则无法脱模。表2.4.2-12.5-12.6压花塑料件的周围上的滚花，也可以压制。滚花必须是直的，与脱模方向一致，滚花的尺寸可参考表2.6-1表2.6-12.7塑料件常用自攻螺钉预留底孔2.7-1注：1.2.一般情况应选用a图结构，特殊情况可选b图结构：表2.7-1附：塑料尺寸公差值注：a.表中公差数值用于基准孔取（+）号，用于基轴取（-）号；b.表中公差数值用于非配合孔取（+）号，用于非配合轴取（-）号，用于非配合长度取（±）号