进阶篇：3.2.5）DFM钣金-常见装配和成形结构

本章目的：了解钣金件常见装配和成型的结构

 

1.钣金件装配

钣金件的装配方式非常多,而钣金件广泛应用于各种行业中,各自行业具有各自行业常用的装配方式,以下将介绍在电子电器等行业广泛应用的钣金件装配方式。

1.1 卡扣装配

同塑胶件的卡扣装配不一样，因为大多数的钣金件没有弹性（不锈钢SUS301除外），钣金装配并不能完全依靠卡扣来完成。卡扣装配常是与其他钣金装配方式(如螺钉）配合使用，起着快速装配和降低产品装配成本的作用。

卡扣装配的结构包括卡扣和卡槽，常用的卡扣和卡槽的形状如图4-37所示。产品设计可以选择合适的卡扣和卡槽形状进行配对选用。根据面向装配的设计中的导向原则，卡扣或卡槽的前端最好增加一个30°的小折弯，以保证装配顺利。

 

1.2  拉（铆）钉装配

这里拉钉和铆钉要分清楚，重写。

拉钉装配是通过将拉钉插入两个零件的对应孔内,用拉钉枪拉动拉杆直至拉断使外包的拉钉套变形胀大,大于孔的直径,从而达到将两个零件装配在一起的目的。

常用的拉钉包括平头拉钉和圆头拉钉,其装配如图4-38所示。

 

其中平头拉钉用于拉钉装配后拉钉头不能突出零件表面的场合,此时在零件上需要增加沉孔。钣金件通孔的尺寸一般比拉钉尺寸大0.1~0.3mm当设计拉钉装配时,需要注意以下问题。

1）避免拉钉尾部与其他零件干涉
如4-38所示,拉钉的尾部一般会突出零件表面2~4mm,这一点很容易被忽视而造成装配干涉等情况发生,严重时会带来产品质量问题。例如PCB常常固定在钣金上,如果拉钉的尾部接触到PCB上的电路或电子零部件,很容易造成短路,损坏PCB。在进行面向装配的设计检查时需要特别注意这一点。
2）平头拉钉头部表面需低于钣金表面
平头拉钉用于装配后拉钉不能高于钣金表面的场合,特别是当钣金表面有运动配合要求时。此时需要在零件上合理设计沉孔的尺寸并在制造时管控沉孔的尺寸,否则拉钉头高于零件表面,会造成装配时发生干涉或者造成零件运动时不顺畅。
3）避免拉钉枪干涉
拉钉装配是通过拉钉枪来进行的,拉钉枪具有一定的尺寸大小,因此,在设计拉钉装配时需要考虑到拉钉枪的工作范围,避免在拉钉枪的工作范围内设计零件特征,否则拉钉枪工作时会与这些特征干涉,造成拉钉拉偏,甚至无法完成拉钉动作。由于拉钉枪的种类比较多,很难用具体的数字来描述拉钉枪的工作范围,产品设计工程师在进行拉钉装配设计时应当咨询拉钉枪的具体型号与尺寸。一般来说距离拉钉中心线8mm的范围内(拉钉枪的大小不同,该尺寸范围大小可能会不同)和在拉钉的垂直方向上避免设计零件特征。

钣金尺寸可以参考所使用的拉钉厂商或者制造厂商提供的推荐数据，如下表：

拉钉铆钉容易搞混，作者建议还是现场看看最好，要注意拉钉或铆钉枪的位置。

拉铆钉的视频

1.3 自铆

自铆的原理如图4-39所示,零件A(带有沉孔)和零件B(带有抽牙孔)配合,两个零件贴合在一起,然后通过模具冲头使得抽牙孔胀开,填充至沉孔的角孔内,从而使两个零件装配成一个整体。

1.4 螺钉机械装配

钣金件的螺钉装配是指在两个需要装配的零件中，其中一个零件上抽牙，另一个零件上冲孔，然后通过螺钉把两个零件固定。钣金件的螺钉机械装配包括三种方式。

1.4.1 抽牙孔+自攻螺钉装配

如图4-40所示，在零件A上抽牙孔，在零件上B冲孔，使用自攻螺钉，自攻螺钉在拧人的时候同时攻螺纹。对于零件A抽牙孔的内径，其尺寸可以参考所使用的自攻螺钉厂商或者制造厂商提供的推荐数据。某自攻螺钉厂商提供的三角自攻螺钉的钣金抽牙孔数据，如图4-41所示。

零件B过孔可以参考下面的表2：

如沉头螺钉/铆钉的沉头座或过孔也可以向供应商询问设计指南（配套最好）。

 

1.4.2 抽牙孔+攻螺纹+螺钉装配

同第一种情况比较类似，区别在于两点：其一是对零件A完成抽牙后增加额外的攻螺纹工序；其二是使用普通的机械螺钉而不是自攻螺钉就可以完成两个零件的装配。零件A的抽牙孔的内径参考数值见表4-6。

1.4.3 铆合螺母+螺钉装配

第三种装配方式需要在零件A上铆合螺母，替代抽牙孔及其攻螺纹，如下图所示。

 

1.5 点焊

点焊是两个钣金件在接触面处的一些点被焊接起来。焊接时，先把钣金件表面清理干净，然后把两个钣金件对齐装配好，压在两柱状铜电极之间，施加力压紧。当通过足够大的电流时，在零件的接触处产生大量的热，将中心最热区域的金属很快加热至高塑性或熔化状态，形成一个透镜形的液态熔池，继续保持压力，断开电流，金属冷却后，形成了一个焊点。

点焊设备如下：

1.5.1 钣金件焊点的设计

为了提高点焊的效果，保证点焊的可靠性，常在点焊的一个钣金件上设计一排焊点，焊点的尺寸一般如图4-43所示。在焊接过程中，焊接头压在凸点处，施加压力通电后，焊点被熔化。

严格说这种焊接方式叫做凸焊（广州也有些公司叫排焊），是点焊的一种变形。

Projection welding is a modification of spot welding. In this process, the weld is localized by means of raised sections, or projections, on one or both of the workpieces to be joined. Heat is concentrated at the projections, which permits the welding of heavier sections or the closer spacing of welds. The projections can also serve as a means of positioning the workpieces. Projection welding is often used to weld studs, nuts, and other threaded machine parts to metal plate. It is also frequently used to join crossed wires and bars. This is another high-production process, and multiple projection welds can be arranged by suitable designing and jigging.

1.5.2 两焊点的间距

通常两焊点的距离不超过35mm(针对厚度在2mm以下的材料），偏小则过热，使工件容易变形；偏大则强度不够，使两个零件间出现裂缝。

1.5.3 使用定位特征

当钣金件通过点焊装配时，应当在两个钣金件上添加定位特征（如定位柱和定位孔），以辅助钣金件的点焊和提高钣金件的装配尺寸精度。没有定位特征的辅助，钣金件点焊时很容易移位，装配尺寸很难得到保证。

//很多大型钣金件手动焊接时也不需要焊点。可能是出于便于手动操作的考虑。

1.6 钣金装配方式对比

 

2.钣金件常见成形结构

2.1 百叶窗

百叶窗通常用于各种罩壳或机壳上起通风散热作用，其成型方法是借凸模的一边刃口将材料切开，而凸模的其余部分将材料同时作拉伸变形，形成一边开口的起伏形状。
百叶窗的典型结构参见图6.3.1。

百叶窗尺寸要求：a≥4t；b≥6t；h≤5t；L≥24t；r≥0.5t。

 

2.2 翻孔

翻孔通常用于自攻螺丝紧固作用。通常螺钉翻孔尺寸标准可以向供应商索要。

翻孔的典型结构如下：

 

3.DFMA的运用

DFMA学以致用,事前遵循，事后补缺.