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引言
薄板指板厚和其長寬相比小得多的鋼板。它的橫向抗彎能力差，不宜用於受橫向彎曲載荷作用的場合。薄板就其材料而言是金屬，但因其特殊的幾何形狀厚度很小，所以薄板構件的加工工藝有其特殊性。和薄板
構件有關的加工工藝有三類：
(1)
下料：它包括剪下和衝裁。
(2)
成形：它包括彎曲、摺疊、卷邊和深拉。
(3)
連線： 它包括焊接、粘接等。
薄板構件的結構設計主要應考慮加工工藝的要求和特點。此外，要注意構件的批次大小。薄板構件之 所以被廣泛採用是因為薄板有下列優點：
(1)
易變形，這樣可用簡單的加工工藝製造多種形式的構件。
(2)
薄板構件重量輕。
(3)
加工量小，由於薄板表面質量高，厚度方向尺寸公差小，板面不需加工。
(4)
易於裁剪、焊接，可製造大而複雜的構件。
(5)
形狀規範，便於自動加工。
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結構設計準則
如何在薄板構件結構設計時充分考慮加工工藝的要求和特點，這裡推薦幾條設計準則並給出相應的
例子。
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簡單形狀準則
切割面幾何形狀越簡單，切割下料越方便、簡單、切割的路徑越短，切割量也越小。如直線比曲線簡 單，圓比橢圓及其它高階曲線簡單，規則圖形比不規則圖形簡單（見圖1 和圖2 以及圖3） 。
圖4a 的結構只有在批次大時方有意義，否則衝裁時，切割麻煩，因此，小批次生產時，宜用圖b所示結構。
2.
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節省原料準則
節省原材料意味著減少製造成本。零碎的下角料常作廢料處理，因此在薄板構件的設計中，要儘量減少下腳 料。特別在批次大的構件下料時效果顯著，減少下角料的途徑有：
（1） 減少相鄰兩構件之間的距離（見圖5 和圖6） 。
（2） 巧妙排列（見圖7） 。
（3） 將大平面處的材料取出用於更小的構件（見圖8 和圖9） 。
2.
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足夠強度剛度準則
薄板由於很小的壁厚，所以剛度是很低的。尖角剛度不足，應以鈍角取代之（見圖10） 。
兩孔之間的距離若太小，則在切割時有產生裂紋的可能（見圖11） 。
細長的板條剛度低，也易在剪裁時產生裂紋，特別是對刀具的磨損嚴重，可見這樣的薄板結構應避 免（見圖12） 。
2.
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可靠衝裁準則
圖13a 所示的半圓切線結構衝裁加工很難。因為這要求準確地確定刀具和工件之間的相對位置。準確測量定位不僅費時，更重要的是，刀具由可磨損和安裝的誤差，精度通常達不到這麼高的要求。這樣的結構一旦加工稍有偏差，質量很難保證，且切割外觀差。所以應採用圖b 所示的結構，它可保證可靠的衝裁加工質量。
2.
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避免粘刀準則
在構件中間衝裁切割時會出現刀具和構件粘接交緊的問題。解決的辦法：
（1） 留有一定的坡度；
（2） 切割面連通（見圖14 和圖15） 。
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彎曲稜邊垂直切割面準則
薄板在切割加工以後，一般還要進一步進行成形加工，比如彎曲。彎曲稜邊應垂直於切割面，否則交匯處產生裂紋的危險升高（見圖16 、圖17以及圖18） 。
若因其它限制垂直要求不能滿足時，應在切割面和彎曲稜邊交匯處設計一個圓角，其半徑大
於板厚的兩倍（見圖19） 。
2.
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平緩彎曲準則
陡峭的彎曲需特殊的工具，且成本高。此外，過小的彎曲半徑易產生裂紋，在內側面上還會出現皺摺
（見圖20 、圖21） 。
鈑金件結構設計準則
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引言
在薄板件結構設計準則（一） 一文中， 作者提出了七條薄板件的結構設計準則： 簡單形狀準則， 節省 原料準則， 足夠強度剛度準則， 可靠衝裁準則，避免粘刀準則， 彎曲稜邊垂直切割面準則， 平緩彎曲準則。
本文在上文的基礎上再推薦七條薄板件的結構設計準則。
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結構設計準則
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避免小圓形卷邊準則
薄板構件的稜邊常用卷邊結構， 這有多項好處。（1） 加強了剛度； （2） 避免了鋒利的稜邊； （3） 美觀。但卷邊應注意兩點， 一是半徑應大於115 倍的板厚； 二是不要完全的圓形， 這樣加工起來困難，圖1b 和圖2b 所示的卷邊比各自a 所示的卷邊易加工。
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槽邊不彎曲準則
彎曲稜邊和槽孔稜邊要相距一定的距離， 推薦值是彎曲半徑加上2 倍的壁厚。彎曲區受力狀態複雜， 且強度較低。有缺口效應的槽孔也應排除在這個區域以外。既可以將整個槽孔遠離彎曲稜邊， 也可以讓槽孔橫跨整個彎曲稜邊（見圖3 和圖4）。
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複雜結構組合製造準則
空間結構過於複雜的構件， 完全靠彎曲成形比較困難。因此儘量將結構設計得簡單一些， 在非複雜不 可的情況下， 可用組合構件， 即將多個簡單的薄板構件用焊接， 螺栓連線等方式組合在一起。圖5 是一個純彎曲成形的結構。圖6 是對應於圖5 的改進結構。後者比前者加工容易。圖7b 的結構比其圖7a 的結構易加工。
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避免直線貫通準則
薄板結構有橫向彎曲剛度較差的缺點。大平板結構易屈曲失穩。進一步還會彎曲斷裂。通常用壓槽 來提高其剛度。壓槽的排列方式對提高剛度的效果影響很大， 壓槽排列基本原則是避免無壓槽區域直線 貫通。貫通的低剛度窄帶易成為整個板面屈曲失穩的慣性軸。失穩總要圍繞一個慣性軸， 因此， 壓槽的排 列要切斷這種慣性軸， 使它越短越好。圖8a 所示的結構， 無壓槽區域形成多條貫通的窄條。圍繞這些軸， 整個板的彎曲剛度沒有改進。圖8b 所示結構沒有潛在的連通失穩慣性軸， 圖9 列出了常見的壓槽形狀和排列方式， 從左到右剛度增強效果逐漸加大， 不規則排列是避免直線貫通的有效方法（見圖10）。
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壓槽連通排列準則
壓槽的終點疲勞強度低是薄弱環節， 如果壓槽連通， 其部分終點將消滅。圖11 是一個卡車 上的電瓶箱， 它受動載作用， 圖11a 結構在壓槽端都產生了疲勞破壞。而圖11b 結構就不存在這一問題。
陡峭的壓槽端面應避免（見圖12） ，
可能的情況下壓槽延至邊界（見圖13）。
壓槽的貫通消除了薄弱的端部。但壓槽的交匯處要有足夠大的空間，使得各壓槽之間的相互影響減少（見圖14）。
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空間壓槽準則
空間結構的失穩不只限於某一方面， 因此， 只在一個平面上設定壓槽不能達到提高整個結構抗失穩 能力的效果。例如圖15 和圖16 所示的U 型和Z 型結構， 它們的失穩會發生在稜邊附近。解決這個問題的方法是將壓槽設計成空間的（見圖15b、16b 結構。）
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區域性松馳準則
薄板上區域性變形受到嚴重阻礙時會出現皺摺。解決的辦法是在皺摺附近設定幾個小的壓槽，這樣減低區域性剛度， 減少變形阻礙（見圖17）。
鴻圖教育Proe/Creo產品設計課程大綱
2021-07-22
