魏艺
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摘要：光学仪器结构具有很重要的作用，不仅要完成一定的运动，还要承载一定的荷载，因此在对其结构进行设计的时候，要对其可靠性进行重视。本文主要是与钣金结构的加工进行结合，对钣金结构设计的可靠性进行了一定的分析，并且还从钣金设计的几个方面的内容中提出了的需要注意的问题，希望能够促进机械制件的质量。
关键词：光学仪器；结构可靠性
引言
光学仪器中结构的主要作用就是对某种运动进行完成，同时还要承受一定的荷载，因此对于光学仪器的可靠性设计来说，它的主要任务就是要能够满足安全系数，同时还能尽量的减少机械的重量和体积。在进行光学仪器结构设计的时候，对可靠性具有较强的重视，尽量不能出现故障。本文主要针对的是钣金方面的结构可靠性设计，通过对其进行一定的说明，进一步的保证产品的质量。
一、结构可靠性设计的基本方法和分布函数
在对结构失效进行研究的过程中，一般卡伊对结构失效的模式进行一定的分析，一般是结构在薄弱环节或者是在最大应力处的应力超过一定的强度的时候，会出现一定的强度失效的情况，因此对于结构失效来说，一般可以表现为材料失效，具体的表现就可以是断开、弯曲和屈服等状态。但是不管是哪一种结构失效模式，统统都被称为是应力失效，因此在进行结构可靠性设计的时候，需要对应力作用下的普遍规律进行寻找，然后就可以对不同的结构可靠性设计的问题进行合理的解决。对于电子产品来说，它的可靠性服从指数分布一般是正太分布，结构可靠性分布函数就是荷载大于强度这个随机事件概率分布问题。如图1所示。
图1 结构可靠性分布函数图示
二、钣金结构设计的分析
钣金一般就是将一些金属薄板通过手工或者是模具冲压的方式来产生一定的塑性变形，然后就可以形成想要的形状和尺寸，然后进一步的通过加工形成更为复杂的机械零件。钣金件没有什么特定的结构要求，一般都是根据产品的要求来进行设计的，都在在对产品功能进行满足的前提之下，对结构设计的安全性和简易性进行重视。一般来说，要根据实际的情况，通过不同的选择不同的结构来对机械产品进行呈现。总之，钣金结构的设计是没有什么固定的框架可以进行套用的，可以根据产品的变化来进行变化，这是进行钣金设计的一个的难点。另外，对于钣金结构设计来说，经常会与开模注塑厂有着密切的交流，因此在进行结构设计的过程中，需要进行零件和图纸的沟通，只有得到了有效的沟通，才能在进行结构设计的时候，避免出现较大的误差，同时还能更好的符合产品的需求。
三、钣金结构设计需要注意的问题
在对实际加工中所遇到的问题进行分析之后，需要对钣金结构设计中的几个方面内容进行重视。
（一）板材选用
对于板材钣金来说，它是光学仪器的重要组成部分，因此板材选择是非常重要的一项内容，只要进行合适的选材，就可以提高加工的质量，同时还能在一定层度上减少成本。
想要材料的利用率进行保证，保证最少的换模次数，就需要对板材厚度进行重视，同一个结构上不能有超过三种的厚度规格，对于一些强度要求比较高的结构来说，可以采用在薄板上进行压筋的方式来实现。另外，还避免零件展开尺寸要原材料的外廓尺寸出现相等的情况，如果出现了这种情况，没有留出一定的余量，就容易造成加工之后产品尺寸出现误差这样的情况，会对后续的安装造成不利的影响。对于一些对装饰面有着较高要求的非喷涂板材来说，应该与板材进行具体的结合，对板材装饰面和纹路方向要进行重视，在进行加工的过程中，不能出现划伤的情况，在进行焊接之后要对焊缝进行合理的处理，进一步的对材料的利用率进行保证，进而减少不必要的加工。
（二）孔缺结构设计
对于孔缺的设计来说，首先就是要对产品的需求进行满足，同时还要便于进行加工，在加工的过程中还不能对后面一道工序造成影响，同时也要对美观性进行注重。在进行结构的设计的时候，要尽量避免将孔开到折弯的根部，这样在折弯之后会出现对板材的拉伸，然后容易导致孔缺的变形，但是如果手工进行就会增加加工的难度。螺孔的加工方式是可以通过不同的方式来进行事先的，要根据不同的情况和不同的的板材厚度与螺孔的大小来进行加工，具体的话可以参考图2。
图2 螺母孔加工方式与板厚的关系
（三）弯曲结构设计
折弯有一个内径最小边的要求，一般会按照通用折弯模具的相关参数来进行结构设计和加工。折弯件上的孔边距都是先进行冲孔，然后进行折弯，孔的位置一般是要处在一个弯曲变形区之外的，要避免在弯曲的时候孔产生了一定的变形。一般来说，折弯死边的长度会与材料的厚度有一定的关系。想要对零件的折弯撕裂进行有效的避免，就需要对料厚和设计宽度进行合理的控制。
（四）焊接结构设计
要对产品结构的工艺性和美观性进行保证，就需要对焊点的焊缝设计进行重视，最好是设计在相对次要的表面上，这样才能使得仪器表面更加平整光滑。要尽量的采用角焊缝，避免使用对接焊缝，这样更好的对美观度进行保证。另外，门板如果比较宽或者是门板上的孔比较堵，就必须要设置加强筋来对其强度进行重视，这样可以更好的对工件质量进行保证。
（五）表面涂层设计
表面涂层的设计要对喷涂的厚度进行重视，最好保证在60～90μm 之间，边缘部位可以稍厚，因此在进行结构设计的时候，需要留有一定的间隙，如果不对涂层因素进行充分的的考虑，具比较容易出现较大的偏差。另外，对于需要镀涂的工件来说，在进行结构设计的时候需要预留出一定的工艺孔，这样才能方便后续的吊挂。
结语：综上所述，对于光学仪器来说，结构的可靠性是非常重要的内容，它不仅会关系到机械制件的质量，还会影响到整体的生产。在自动化技术的不断发展之下，钣金设备的自动化程度也在提升，因此需要对钣金结构设计的可靠性进行重视，要在满足产品性能的基础上，对零件的工艺进行重视，进一步的提升产品质量，同时降低加工的成本。
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论文作者:魏艺
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第30期
论文发表时间:2019/9/12
标签：结构论文; 结构设计论文; 可靠性论文; 钣金论文; 加工论文; 光学仪器论文; 板材论文; 《建筑细部》2018年第30期论文;