如何制作钣金支架：设计与制造指南

支架是连接两个部件的中间部件，用于将其中一个部件固定在一起。支架为连接两个部件提供支撑。根据不同的需求，金属支架有各种形状和尺寸。钣金加工是制作支架的一种经济便捷的方法。在寻找钣金原型制作或其他相关服务的供应商之前，您需要了解一些钣金支架的基本知识。本文将指导您了解钣金支架的设计、类型、技巧和材料。

什么是钣金支架？

钣金支架是由一块扁平的金属板制成的部件。它们经过切割、弯曲和成型，用于提供结构支撑、连接部件以及将物体固定在特定位置。它们为大型结构提供稳定的安装点。

括号是如何工作的？

支架通过物理连接（例如将搁板和墙壁连接起来）和支撑结构，提供额外的强度。它们将物体的载荷和应力传递到安装面。支架可以对齐部件，并为大型组件提供固定点。

利与弊

括号有很多优点，例如

• 对于大型结构而言，钣金支架是一种经济高效的选择。
• 它们强度高，能承受相当大的载荷。
• 这些支架可以定制，并有各种金属支架形状，如 L 形、U 形或 Z 形。
• 金属板支架重量轻

然而，钣金支架的限制很少。

• 有些用途广泛且结构复杂的作物可能难以制作。
• 这些物品容易生锈和腐蚀。
• 他们还需要安装其他五金件，例如螺丝或铆钉。

金属支架的类型

各种钣金支架类型各有其功能和用途，例如有些用于连接垂直表面，有些则环绕物体以将其固定到位。钣金支架类型的简要说明如下：

按形状分类的常见金属支架类型

下面将根据形状讨论常见的金属支架类型：

1. L型支架

L形支架用于连接两个垂直表面，常用于支撑搁板和加固边角。

2. U型支架

U形支架环绕物体放置，常用于固定管道或电缆。

3. Z型支架

这种支架呈“Z”字形弯曲，用于连接不同的部件或错位安装，常用于建筑外立面的安装。

4. T型支架

T形支架连接三个表面，为建筑物提供稳固的基础。

5. 扁平支架/绑带

普通的扁平支架用于连接直线上的两个部件或提供加固作用。而弧形支架则是专门设计用于包裹或贴合圆形物体。

6. 角撑/角撑支架

角撑加固角部或连接处，提供额外的稳定性。它有多种形状，例如三角形、矩形或梯形，用于分散力和载荷。

1. 选择金属支架的材质

接下来我们将讨论如何制作钣金支架。金属支架材料的选择是整体设计过程中的关键要素之一。材料决定了支架的性能和效率。

设计目的

设计时需要考虑的重要因素之一是轻量化支架。例如，铝材强度高、重量轻，是钣金支架的最佳选择。

常见的金属支架材料类型

金属支架常用的材料类型有：

1. 支架用钢材

金属支架通常采用冷轧钢。它强度高、经久耐用，非常适合承载货架或建筑梁等重物。然而，它的重量也相对较重。

2. 不锈钢钢支架

304或316等不锈钢具有很高的耐腐蚀性和良好的物理性能。不锈钢支架非常适合高湿度环境，例如户外建筑或医疗/正畸应用。但它们比铝制支架更重。

3. 镀锌钢

热浸镀锌钢比不锈钢具有更高的耐腐蚀性且成本更低。但其保护涂层容易因焊接而受损，这种损伤会以结晶图案的形式显现出来。

4. 铝制支架

铝合金如6061和5052具有优异的强度重量比，非常适合轻量化应用。然而，它们的强度低于钢。

5. 黄铜支架

当需要美观的表面处理时，会使用C260和C230等黄铜。但这些黄铜并不常见，其应用远不如钢或铝合金广泛。

6.铜制支架

铜因其导电性和装饰性而被广泛应用。但与铝相比，铜的强度和轻质性都不足以用于结构应用。

2. 金属支架的设计规则

支架的设计规则取决于支架的形状、材料和用途。它们各自具有不同的功能和规格。

适用于不同形状

金属支架的形状多种多样，例如L形支架，其角度为90°至120°，用于连接垂直表面。U形支架比L形支架更能牢固地固定管道、电缆或梁。T形支架的用途与U形支架类似。Z形支架则用于加固重型设备。

适用于螺纹孔或攻丝孔

在铝等软金属中，螺纹深度至少为两个螺钉直径。在钢等较硬的材料中，螺纹深度为一个螺钉直径。对于边缘到孔的距离等关键尺寸，攻丝孔的公差要求更小。

弯曲角度

硬质金属和较厚的板材难以弯曲，不能弯曲成极端角度。而延展性材料则具有较大的弯曲半径，以减少应力集中。不锈钢和铝需要更大的弯曲半径来减少回弹效应。

用于工业用途

支架提供结构支撑，并用于牢固地连接部件。面向制造的设计 (DFM)尽量减少特殊结构，例如超高法兰或焊缝，以降低成本。虽然焊接可以提高强度，但也会增加成本。

3. 创建CAD图纸和展开图

制作支架图案的步骤不多。要创建钣金零件图案的DXF文件，首先需要创建3D CAD模型，然后在CAD软件中生成展开图。最后，将该展开图导出为DXF文件。

弯曲数据设置

在CAD软件中创建包含所有特征（例如弯曲和折叠）的3D模型。定义弯曲时，指定弯曲半径、弯曲角度和材料厚度等参数。

设置浮雕和转角

添加凹槽或槽口等减压装置，以防止弯曲过程中撕裂。设置拐角减压装置，以防止材料在拐角处堆积。

制作制造图纸

根据展开图创建 2D 图形，并导出为 DXF 文件，其中包含所有制造信息。

4. 如何切割坯料？——数控机床、激光切割、水刀切割还是冲压？

切割坯料的方法不多。但工艺的选择取决于所需的材料、厚度、精度和速度。

CNC切割

它是一种由计算机控制的旋转切削工具（CNC）。CNC 最适合加工刚性和半刚性材料，例如复合材料、塑料和木材，以及需要极佳表面光洁度的场合。

激光切割

它利用高功率激光束熔化、燃烧或汽化材料，或利用聚焦激光束进行切割或雕刻。它最适合用于薄至中等厚度的金属板、塑料、木材和亚克力材料。

水刀法

这种方法利用高压水流混合石榴石等磨料来侵蚀材料。它适用于多种材料，例如金属、石材、玻璃和塑料。

冲孔

这是一个机械加工过程，使用冲床和冲头模具从金属薄板上剪切出所需的形状或孔洞。它最适合大批量生产结构简单的零件或加工较软的金属。

5. 如何使用折弯机进行弯曲和成型

使用折弯机进行弯曲成型时，需要考虑的因素不多。首先是选择合适的模具和方法，其次是弯曲顺序以及控制回弹，以确保最终结果的精确性。

选择工具和方法

了解定制金属支架所需的角度、半径和公差。气动弯管是一种常见的弯曲方式，所需吨位较小。选择与所需弯曲角度和半径相匹配的工具。

规划弯曲顺序

规划好先弯曲哪个法兰的顺序，以避免冲头、模具或零件撞击机器框架。

控制回弹和角度

不同材料的回弹特性各不相同。压印或底部弯曲会显著降低回弹力。

6. 如何攻丝或安装支架螺纹？

支架的攻丝或螺纹加工过程如下：

• 将丝锥插入手柄并使其垂直，以避免螺纹错位。
• 顺时针旋转手柄并施加恒定压力，让丝锥自行切削螺纹。
• 每转一圈后，将水龙头转回半圈。这样可以清除碎屑。
• 继续操作，直到丝锥穿过支架。
• 攻丝完成后，沿反向从螺纹孔中取出工具。

结语

钣金支架的设计和制造包括材料选择；使用CAD软件并遵循钣金加工指南进行切割、弯曲和精加工等工艺。材料强度、抗疲劳性和环境因素是设计和制造的常见考虑因素，需要选择CNC加工、激光切割或弯曲等精密工艺，并且通常需要使用定制模具来制造定制金属支架。

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