设计用于冲压和激光切割的钣金零件不仅需要 CAD 精度，还需要深入了解制造公差、材料特性以及经济高效的设计实践。从落料和折弯到激光边缘质量和最小孔径，每个设计决策都会直接影响零件性能、可制造性和总生产成本。
1.0冲裁工序
落料是指使用与零件外轮廓相匹配的冲头和模具来切割零件。冲头和模具之间需要留有间隙。
这个间隙导致冲头 切 通过部分材料，然后 断裂 其余部分。
在开始切割之前，冲头会使材料表面轻微变形——这种变形被称为 下拉.
2.0下拉
下拉的程度取决于：
- 一个） 材料回火– 材料越软，下拉力就越大。
- b) 材料结构– 长粒材料（例如铜、不锈钢）往往流动性更强，从而增加下拉力。
- c) 材料厚度– 较厚的材料比较薄的材料表现出更多的下拉效果。
3.0破损
破损受以下因素影响：
- 一个） 材料回火– 较硬的材料（通过轧制或热处理）更容易产生破损。
- b) 材料结构– 短粒材料（例如铝、高碳钢）的破损率更高。
4.0空白设计——最小空白部分
这 最小宽度 空白部分（W）应该是：
- 不少于 5到2倍 材料厚度（T）
- 绝不小于 1/32英寸
这 最大长度 该部分不应超过 宽度的5倍.
5.0角落
角落 半径（R） 至少应该 材料厚度 (T) 的 ½.
对于材料 ≤1/16英寸，尖角是可以接受的。
6.0缺口
如果缺口需要紧密 尺寸或位置公差，考虑两个选项：
- 圆角（最大半径）如果包括在冲裁工序中
- 锐角 如果在二次操作中完成
7.0指定截止值
将毛坯剪切至正确宽度后， 多个截止形状 可指定用于具有成本效益的冲压。
8.0指定孔 – 最小直径
对于总体经济而言：
- 孔径≥材料厚度（T）
- 为了 软材料（例如铝），可以使用较小的孔，但 最小直径应增加 具有材料剪切强度
- 为了 不锈钢，孔直径至少应为 2×材料厚度
- 如果 直径<材料 厚度 或者 < 0.050英寸，这个洞必须是 钻孔和去毛刺，增加成本
9.0孔公差
- 除非另有说明， 公差仅适用于冲孔侧
- 所有打孔均有 破损 由于冲头与模具之间的间隙，在模具侧
- 破损程度因材料类型而异
- 为了 光滑的孔、冲孔尺寸过小以及最终尺寸（增加成本）
10.0毛坯边缘附近的孔和开口
为了避免 凸起，保持 腹板≥1.5×材料厚度 孔与空白边缘之间
如果 网状结构 < 1.5×T，材料可能会膨胀或破裂
凸起变得严重 当网减少到以下 0.5×T
同样的规则也适用于 相邻孔之间的腹板
如果凸起不可接受， 钻孔+去毛刺 是必须的
作为替代方案， 修改空白配置文件 通过添加 耳朵 保持间距
11.0用缺口代替孔
不要打一个圆孔，考虑设计一个 缺口 在空白轮廓中：
缺口可以是 打孔 如果公差允许，直接
或者可以 足够宽 纳入落料工序，无需二次冲孔
12.0弯头附近的孔洞和开口
为了避免变形，弯曲附近的孔必须遵循此 最小距离规则:
距离 = 1.5 × 材料厚度 + 弯曲半径
如果放置得更近，可能会发生扭曲
如果变形不可接受，则打孔 成型后 （增加成本）
13.0孔位置的最低要求
使用下表根据法兰长度 (L) 确定从孔中心到零件边缘的最小高度 (H)：
- L≤1英寸→ H = 2T + R
- 1英寸<L≤2英寸→ H = 5T+R
- L>2英寸→ H = 3T 至 3.5T + R
孔的功能应引导设计的简洁性。提供完整的细节，以实现最佳的成本效益。
14.0指定内部选项卡
查看标签功能，避免不必要的操作：
- 一个 泄压槽 围绕标签允许弯曲
- 如果其他特征被打孔， slot 可以同时添加
- 如果没有，则可能需要 二次加工
15.0指定折弯
避免成型区域撕裂
在设计冲压件的折弯时， 材料撕裂 如果没有提供适当的救济，可能会发生这种情况。为了防止这种情况发生：
- 添加偏移救济 在靠近弯曲处的毛坯轮廓中（图16和17）
- 如果没有缓解，撕裂可能会在压力下扩大，导致 疲劳失效
- 标准工具 无法适应缺乏相邻平坦支撑区域的形状——这会增加模具成本
设计 解决方案：减压槽
经过 修改空白配置文件 （图18和19），可以消除撕裂线：
- 救济允许使用 库存 90° 冲头和模具
- 这导致 更高的零件质量 和 降低模具成本
- 减压槽宽度 至少应该 材料厚度（T）的5至2倍
- 如果形状如图 19 所示，缺口可以包含在冲裁中 几乎不需额外费用
形式 高度 考虑
解决方案:
- 加料高度（H）在形成之前和 修剪后
- 这需要一个 附加操作，增加成本
弯曲 高度 经验法则
使用此公式 表格内部最小高度 （图22）：
H = 2.5T + R
在哪里：
T = 材料厚度
R = 内弯半径
对于软材料（铝、黄铜、铜、低碳钢）， 减少 H ~20%
该指南平衡了材料成形性、工具成本和生产效率。
图 21 显示了不良的形状设计——尝试 90° 弯曲 材料高度不足，导致成型缺陷。
| 最低限度 里面 高度 的 表格“H” | |||||
| “T” 库存 厚度 |
里面 弯曲 半径 | ||||
| 锋利的 “R” |
1/32 “R” |
1/16 “R” |
3/32 “R” |
1/8 “R” |
|
| 1/32 | 5/64 | 7/64 | 9/64 | 11/64 | 13/64 |
| 1/16 | 5/32 | 3/16 | 7/32 | 1/4 | 9/32 |
| 3/32 | 15/64 | 17/64 | 19/64 | 21/64 | 23/64 |
| 1/8 | 5/16 | 11/32 | 3/8 | 13/32 | 7/16 |
| 5/32 | 25/64 | 27/64 | 29/64 | 31/64 | 33/64 |
| 3/16 | 15/32 | 1/2 | 17/32 | 9/16 | 19/32 |
16.0弯曲——凸起、断裂和毛刺侧注意事项
边缘 失真 （鼓胀）
什么时候 厚材料 弯曲 内半径小，明显的边缘 凸起 可能会发生（见图23和24）。
原因： 压缩 在弯道内侧 紧张 在外边缘
不是材料问题 < 1/16” 或者当 弯曲半径大 相对于厚度
这是 标准做法 通常 不用担心
例外：
如果凸起干扰了配合部件， 在图纸上注明 所以 二次加工 （例如，边缘修整）可以进行规划——这将 增加成本.
控制 弯道宽度（W）
如果必须保持表格宽度，请使用 减压槽口 （见图24）。
断裂 在 Burr Side
- 当 毛刺侧 空白处位于 弯道外，它处于紧张状态。
- 这可能导致 微小骨折 沿着锋利的边缘，特别是在 厚料 和 急弯 （见图25）
- 毛刺侧骨折 最小 在薄材料中或 弯曲半径较大
最小化 断裂
最佳实践：保持 弯曲内侧的毛刺侧 （压缩状态下）
如果不可能（由于零件方向或打印要求）：
– 翻滚/去毛刺 成型前
– 对于困难的材料（例如， SAE 4130） 或者 超重库存， 手动的 锉削或打磨 可能需要
这些都是 二次加工 并且将会 增加成本。
为了获得最佳经济效益， 指定较大的弯曲半径 如果 毛刺面必须在外面
如果 轻微骨折是可以接受的， 清楚地 在打印件上注明
关于铝合金的特别说明
回火铝合金 要求 弯曲半径更大 比钢合金
17.0指定沉头孔
一个。 形成 锪孔
- 洞的边缘是 形成 与螺钉头形状相匹配
- 留下 凸起部分 在另一边
- 优点： 更强, 更经济尤其是在软材料中
- 指定：埋头孔 直径, 角度， 和 最小孔径
- 最大沉孔深度≈ 3× 材料厚度
B. 钻头 按 （切割）埋头孔
- 使用 钻床
- 孔径（D）= T – 0.005英寸
- 在 薄材料，孔直径可能需要 超过标准间隙尺寸
两种常见方法（见图26和27）：
18.0点焊技巧
点焊时 法兰连接至主体， 这 最小翼缘宽度 应该是 ½英寸
宽度小于 ½” 的法兰需要 特殊焊接头 并可能导致 焊接强度较弱
19.0尺寸标注
始终向内标注尺寸 尽可能地
这避免了材料厚度和 保持公差精度
尤其重要的是 拉伸件，材料可能会变薄
20.0挤压件
规则 拇指：
- 什么时候 D≥2T， 然后 H≈1T
- 什么时候 D < 2T, H 迅速下降至约½T
挤压增加局部厚度 攻丝螺纹 或创建 轴承表面.
设计指南：
- 最大挤出高度（哈) ≈ 1×材料厚度（T）
- H > 1T常常导致 撕裂或断裂尤其是在较硬的材料中
- 挤出高度 孔径 (D) 越小，其值越小
21.0压花冲压件
- 最大压花深度（L）应遵循：
L≤R₁+R₂ 用于偏移 - 超出限制会导致 开裂, 拒绝， 和 成本增加
减少 指南（适用于商业级钢材和大多数铝合金）：
- 减少至 2T 用于压花
- 对于偏移量，减少至 5 × (R₁ + R₂)
22.0去除毛刺
- 所有冲压件都将具有 毛刺— 沿切口边缘有锋利或粗糙的材料
- 典型津贴： 毛刺高度 ≈ 10% 库存厚度
- 翻滚或打磨 在需要且可行时是标准的
- 特殊边缘处理（例如，倒角，手工去毛刺）可在 额外费用
23.0平整度
没有任何冲压工艺能够产生完美平整的表面。超过以下标准公差的平整度要求将显著增加冲压件的成本：
对于 0 英寸至 1 英寸的表面长度：允许公差为 ±0.005 英寸
对于超过 4 英寸的长度：允许 0.020 英寸，每增加一英寸长度再增加 0.004 英寸
可根据要求提供特殊的压平操作以达到更严格的平整度，但这会产生额外的费用。
24.0冲压件的表面处理
暗沉 · 半光泽 · 明亮
一般来说，表面越亮，成本越高。
金属原材料的表面光洁度各不相同。通常，光洁度越高，基材成本也就越高。此外，冲压工艺也会显著改变表面光洁度。因此，确定原材料的 最低可接受的表面光洁度 以优化成本节约。
25.0转塔压力机尺寸标注
对于转塔冲压项目，提供 详细零件图 与您的解释一起。清晰的沟通和准确的记录是确保高质量且经济高效的成果的关键。请遵循以下步骤：
- 建立固定的起点（基准）— 最好位于孔中心，而不是边缘或角落。这有助于防止夹紧造成的错位和变形。它还能提高精度，尤其是在材料存在锥度的情况下，并且可以通过减少参考点来简化检查。
- 使用单一维度 从基准面定义总体布局。相关孔型应相对于此起点进行尺寸标注，以保证功能和精度。
- 突出显示所有关键尺寸— 清楚地指出影响零件功能的任何尺寸关系。
26.0折弯机尺寸标注最佳实践
钥匙 指南:
- 测量弯曲半径附近。
这减少了由角度和平整度变化引起的误差。 - 尽可能使用单方向尺寸标注。
这最大限度地减少了连续弯曲操作过程中的公差累积。 - 考虑每次弯曲时的尺寸变化。
每次折弯都会带来潜在的差异。为了确保准确性，请在零件设计和尺寸确定时考虑这些差异。 - 确保正确夹紧或固定。
薄板零件在成型过程中必须牢固固定，以防止出现累积公差问题。正确的夹具应符合上述标准。 - 避免跨不同平面的特征到特征尺寸。
相反，尺寸特征是相对于固定边缘的。这可能需要使用定制夹具或量规，但可以提供更可靠的结果。 - 仔细检查标题栏公差。
零件图中的通用公差对于某些角度和尺寸可能过于严格。请务必验证此类公差是否适合您的应用。
27.0激光切割与转塔冲压相结合
激光切割已成为现代金属制造的基石，尤其是 短期生产运行, 快速周转， 和 即时生产 日益成为标准。现代激光系统旨在以高速和高精度满足这些需求。
一体化 采用转塔冲孔：
激光和转塔冲压技术可以用于：
- 独立地，作为独立机器，或
- 一起，在综合 激光炮塔组合系统
这些系统允许制造商：
- 达到 复杂的孔型 和 不规则轮廓切割
- 维持 高精度 和 处理速度快
在结合冲压和激光切割工艺之前，必须做到以下几点：
- 评估机器能力 满足您的特定项目需求
- 确保设备能够处理 两种操作均高效 生产精确、经济高效的零件
- 激光炮塔组合机
非常适合涉及切割和冲压的多功能、高速、高精度操作。
28.0设计激光加工零件
最低限度 特征 尺寸
不像 冲床，激光切割不遵循有关最小孔尺寸或特征之间间距的相同限制。
- 典型的激光束聚焦光斑尺寸约为 010英寸（0.2毫米）
- 它可以切割半径小至 030英寸（0.76毫米）
边缘 锥度 准确性
激光最精确的是 光束入口点，洞稍微小一点。 出口点 由于边缘锥度，其直径通常会略大一些。
- 这种边缘状况类似于穿孔或剪切表面
- 一个 二次精加工 根据应用情况可能需要
- 考虑 功能方面 选择激光切割的表面时
微 标签
微型突出部分是未切割的小部分，用于在切割过程中将零件固定到位，以防止移位并减少变形。
- 典型的标签尺寸： 25毫米至5毫米
- 只需极小的去除力，通常无需进行额外的精加工
- 适用于以下应用 通风口间距紧密 和 精细的内部特征
热-做作的 热影响区 (HAZ)
激光切割会产生强烈的局部热量，使金属熔化并蒸发。热影响区的范围取决于 材料类型 和 厚度.
- 热处理材料 可能会成为 表面硬化 在激光切割区域
- 这可能会带来挑战 二次加工 比如铰孔或埋头孔
- 然而， 故意表面硬化 通过激光可以利用来增加 耐磨性 和 组件寿命
宽容 积累
与任何制造工艺一样——冲压、切割或弯曲——激光加工部件都会受到 累积公差.
- 至关重要的是 识别并传达关键尺寸 在设计阶段
- 优先考虑功能公差有助于实现 高品质、高性价比 结果
笔记：
激光加工非常适合原型设计、小批量生产和复杂几何形状，但适当的设计沟通是最大限度发挥其优势的关键。
