機械結(jié)構(gòu)設計準則：薄板件設計準則以及工藝難點解決
關(guān)于“薄板件加工工藝設計”這個話題，相信很多機械專業(yè)的工科小伙伴都非常有興趣了解，因為這個話題也是機械制造入門的時候老師專門講解的。薄板類零件是常見的工程產(chǎn)品,在汽車、航空航天、家用電器以及金屬夾具方面相當普遍的應用。薄壁零件在加工過程中，常常出現(xiàn)變形的問題，此時應該怎么處理呢？那么既然大家都想知道機械結(jié)構(gòu)設計入門基礎知識專題：一片看似簡單的薄板件加工藝剖析。100唯爾教育機械結(jié)構(gòu)實訓課程小編便從網(wǎng)上搜集了一些薄板件設計準則相關(guān)的信息，下面分享給大家一起了解一下這些原則吧!
1薄板翻邊準則
薄板(≤0.8mm)的零件，安裝螺釘過孔位應有折邊。
2薄板零件禁攻絲準則
薄板(≤0.8mm)的零件禁止翻邊攻絲
3薄板件判定標準
確認是否有薄板件，
判定標準：板厚和其長度相比小得多的鋼板，
特點是橫向抗彎能力差包括三個加工工藝：
1)下料包括剪切和沖裁;
2)成形包括彎曲、折疊、卷邊和深拉;
3)連接包括焊接和粘接。
4形狀簡單準則
用直線、圓形等簡單形狀，便于加工
5節(jié)省材料準則
明確了解所選用材料的原材料形狀形狀設計考慮加工時的自拼接，減少下腳料，尤其是批量大時。解決方法：
1)下料排列方法優(yōu)化;
2)下腳料再利用
選用材料的原材料形狀?
6足夠強度剛度準則
1)尖角剛度不足，用鈍角代替;
2)兩孔間距不宜太近，避免切割沖孔時的裂紋;
3)細長板條剪裁會產(chǎn)生裂紋，應避免。
7避免粘刀準則
需要沖裁切割部分作如下處理：
1)留有一定坡度;
2)切割面連通。
8彎曲棱邊垂直切割面準則
1)切割后的薄板如果需要進行彎曲，彎曲棱需垂直于切割面;
2)不能保證時，應在切割面和彎曲棱邊交匯處設計一個r>2倍板厚的圓角。否則會有裂紋的危險。
9平緩彎曲準則
對板進行彎折時，彎曲半徑不宜太小，外側(cè)會出現(xiàn)裂紋，內(nèi)側(cè)會出現(xiàn)褶皺。
10避免小圓形卷邊準則
r>1.5倍的板厚;不要完全的卷形。加強剛度，避免棱邊劃傷。
11槽孔邊不彎曲準則
彎曲棱邊與槽孔的棱邊的距離大于彎曲半徑+2倍壁厚的距離;或者讓槽孔橫跨整個彎曲棱邊。
12復雜結(jié)構(gòu)組合制造準則
將超過二(三)道工序的結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)進行分解，分解成只由圓形、直線等組成的簡單結(jié)構(gòu)，然后焊接在一起。
13避免直線貫通準則
1)薄板橫向彎曲剛度較差，用加壓槽的設計避免。
2)并且無壓槽區(qū)域禁止直線貫通，貫通的低剛度無壓槽窄帶區(qū)域易成為板面彎曲失穩(wěn)的慣性軸。
3)不規(guī)則排列是消除直線貫通的較好方法。
14壓槽連通排列準則
壓槽終點是薄弱點，通過連通消除終點為佳
15空間壓槽準則
非單一平面的薄板結(jié)構(gòu)，棱邊附近是失穩(wěn)的薄弱環(huán)節(jié)，設計壓槽不能只在一個平面上設計，需要設計成空間的。
16局部松弛準則
薄板局部變形受阻礙時，會出現(xiàn)皺折，在皺折附近設幾個小的壓槽，減少變形阻礙。
補充：薄板加工工藝中薄板變形原因與解決文檔：
薄板加工變形原因分析及控制
零件在加工過程中產(chǎn)生的變形包括：
(1)零件加工后，內(nèi)應力重新分布產(chǎn)生的變形。
(2)定位面平面度達不到要求，回彈產(chǎn)生的變形。
(3)零件夾緊位置、方向及受力點不恰當引起的變形。
(4)零件的加工余量及加工過程中的切削力引起的變形。
(5)加工過程中的切削熱引起的變形。
(6)零件結(jié)構(gòu)不合理引起的變形。
零件變形控制方法有：
1、通過熱處理消除應力控制變形。劃分為粗加工、半精加工和精加工工序，中間增加熱處理消除應力、穩(wěn)定化處理等，使零件釋放加工應力和材料應力，提高精加工后零件尺寸精度的穩(wěn)定性。
2、精加工定位面控制變形。通過磨削、研磨等方法精加工基準面，提高定位面精度，以防止回彈變形。
3、改進壓緊裝夾控制變形。通過改變夾緊位置、方向及受力點控制變形，如將徑向壓緊改為軸向壓緊。
4、減小切削力控制變形。在精加工時，可采用磨削、拋光等切削力較小的加工方法加工，還可以采用改變切削參數(shù)、減少切削用量的方法。
5、減少切削熱控制變形。為防止切削熱引起的熱變形，在加工中可使用切削液，以及減少切削用量。
6、改進零件結(jié)構(gòu)或工藝方法控制變形。通過改進零件結(jié)構(gòu)減少或控制零件變形，比如增加支撐筋、形狀對稱設計等;改進工藝方法，使應力完全釋放。
零件在粗加工后都經(jīng)過了時效處理，應力得到釋放。加工中都使用了切削液冷卻，防止了切削熱引起的變形。粗加工余量為1mm，切削力、加工應力還可能影響零件變形。夾緊方式為縱向(勁向)夾緊，夾緊力很大，會引起很大的變形。從分析認為，零件夾緊位置、方向及受力點不恰當是引起變形的主要原因。
(注:因7系列鋁材做了人工時效的話力學性能會改變,做自然時效的話，自然時效的時間長，存在交期延誤風險)
針對薄板零件采取的工藝措施
1、研磨定位基準面。
2、按照零件形狀制作專用工裝(在數(shù)控機床上飛面)
3、精加工余量由1mm減到0.5mm，加工時分三次切削，最后一次背吃刀量0.05～0.1mm，以控制精加工時切削力、加工應力引起的零件變形
注意事項：所做專用工裝定位不能高于零件;螺釘拉緊力要均勻;切削參數(shù)選擇適當，刀具要保持鋒利
總結(jié)：
薄板類零件在現(xiàn)代產(chǎn)品中的應用非常廣泛,針對使用傳統(tǒng)的加工工藝,及現(xiàn)有加工設備加工薄板類零件,易造成零件變形的情況.因先從薄板類零件變形的類型和原因著手分析,進而從加工工藝,加工技術(shù)條件,加工刀具,裝夾方法幾個方面研究薄板類零件加工變形的解決方法,從而達到減小加工變形的目的,多數(shù)采用磨的方式,也有一些經(jīng)驗豐富的老師傅在銑床,CNC上根據(jù)變形量做出相應的加工手法調(diào)整,但是一般光潔度會有所降低,對刀具的依賴性較強。
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