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细节决定成本,设计倒角和圆角,一定要先回答这4个问题

2022-07-29

我们经常在很多产品中看到边角圆润化设计。这种设计叫边角倒钝,在澳门永利welcome的质检部,能看到很多零件都使用了这种工艺处理。




边角倒钝包括倒角和倒圆角。它们在产品的制造、装配和使用过程中却发挥着非常重要的作用,不可忽略。以至于很多工程师在产品设计时看到边角就想添加一个倒角,还必须是圆角。殊不知,随意添加倒角和圆角,可能会大大增加产品制造成本。


01

哪些地方需要倒角和倒圆角?


设计倒角和圆角主要是为了安全、工艺,以及外观装饰方面的需要。


零件通过铣削加工后,边角处往往很锋利,常用倒角和圆角的方式去除尖角和毛刺,避免划伤。在这些地方倒角和倒圆角还能去除产品的尖部应力,减少磕碰和疲劳等原因造成产品的损坏、失效。


而有些零件因工艺需要,必须设计合适的倒角和圆角。轴孔配合零件设计倒角易于装配;齿轮齿顶倒角既能防止热处理变形导致齿顶反翘,又能防止齿顶淬透而崩落,避免影响啮合质量。


粉末冶金零件设计拔模角能方便产品脱模和减少磨损;产品结构转角处设计倒角或圆角,方便液体在模具内流通顺畅、受压均匀和方便脱模。


倒角和圆角还有装饰作用。偏圆润的倒角,让产品显得更加亲和友善、具有吸引力。产品设计中常用到4类倒角方法:平等型倒角、相关型倒角、逆向型倒角和平面过度型倒角。


平等型倒角的特征是水平线相互平行,断面轮廊边缘互相垂直。倒角半径不大时,会形成硬朗而精致的“线”,能体现产品工艺的精致感和整体感。




相关型倒角因产生的虚空间在部件之外,使得整个产品的体量感明显变小,把产品从视觉上“削”薄,不仅减弱了矩形呆板、冷漠的形象,也使得整体造型简约,增强了产品的整体感,被广泛应用于电子产品。




背离型倒角的形态有折线、曲线、角度和虚空间的变化。与平等型倒角相比,背离型倒角体、面转折和立体空间的节律变化,产生了动态暗示,在形体分割上有强烈的独立作用。最典型的运用是手机按键和电脑键盘,一些电子产品的开合盖设计也多使用此类倒角。




平面过度型倒角是最为常见的一类倒角,并没有明显分型线。圆滑过渡的体感,丰富多样的造型,提升产品整体的美感。




02

倒角和圆角,该如何选择?


圆角的过渡部位圆滑,没有尖点和棱边;而倒角则是形成斜面,且不管其倾斜角度的大小如何变化,斜面的两个边都会和零件轮廓线形成尖角,只不过这些尖角是钝角,不锐利而已。所以圆角比倒角更适合减轻应力集中,同时圆角的防护性能要优于倒角。


装配关系中,倒角设计常起导入作用,方便装配,但需避免发生干涉。以下图中的圆角和倒角为例,要保证不发生干涉,则外倒角和内圆角配合时,外倒角需大于内圆角内倒角。同理,外圆角和内圆角内倒角配合时,外圆角需大于内圆角内倒角。



在机加工中,圆角和倒角都可以采用切削、磨削等加工方法来完成,但倒角加工的加工范围比圆角更广泛,更容易加工。


如加工一个轴类零件,使用普通车床时,倒角用普通车刀即可加工完成,圆角则需使用专用的成型刀具;使用数控机床加工,加工倒角的效率要高于圆角



倒角和圆角的对比(点击可放大)


所以就经济性来说,倒角要优于圆角,无特殊要求时,外表面和平面优先选用倒角。内腔侧壁转角尽可能选择圆角,因为刀具在采用侧刃切削加工过程中,转角会留有刀具的半径圆弧。如果内腔侧壁加工成倒角或直角,需要采用辅助加工设备,如电火花加工等,会产生相对较高的成本。


03

倒角如何设计,更节约成本?


倒角产生的刀具成本会随着边缘半径的增大而成比例地增加不分场合的倒圆角会造成不必要的加工成本


在向设计中添加倒角或圆角之前,可以先思考以下4个问题:


  • 倒角或圆角的作用是什么?

  • 该倒角、圆角对于零件起的作用是否必要?

  • 在计划生产的数量下,增加此设计是否具有成本效益?

  • 如何检查公差?


如果只是打样,每个零件的成本已经很高了,增加倒角或圆角设计不具备成本效益。但如果进行批量生产,则每个零件的成本增加得不多,具有成本效益。而对于需要使用铸造或锻造工艺,圆角不仅具有成本效益,而且是必须的。


公差越小,加工成本就越高。如果确定尺寸不重要,可以将倒角从实体模型中移除,并在图纸中添加注释,说明“锐边倒钝并给定倒钝倒角或圆弧的范围值”。


所以,想要节约成本,设计倒角和圆角的一个必要原则是:满足需求为前提,尽可能少的添加严格公差、大尺寸的圆角和倒角。

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