7、平缓弯曲准则

陡峭的弯曲需特殊的⼯具，且成本⾼。此外，过小的弯曲半径易产生裂纹，在内侧面上还会出现皱折(见下图)

(a)  不合理结构    (b)改进结构

(a)不合理结构     (b)改进结构

8、避免⼩圆形卷边准则

薄板构件的棱边常用卷边结构,这有多项好处。

(1)  加强了刚度;

(2)  避免了锋利的棱边;

(3)  美观。但卷边应注意两点:⼀是半径应大于1.5倍的板厚;⼆是不要完全的圆形,避免给加⼯带来困难,下图所示的卷边b比a所示的卷边更易加⼯。

(a)     不合理结构      (b)改进结构

9、槽边不弯曲准则

弯曲棱边和槽孔棱边要相距⼀定的距离,推荐值是弯曲半径加上2倍的壁厚。弯曲区受力状态复杂, 且强度较低。有缺口效应的槽孔也应排除在这个区域以外。既可以将整个槽孔远离弯曲棱边,也可以让槽孔横跨整个弯曲棱边(见下图)。

（a）不合理结构         (b)改进结构

10、复杂结构组合制造准则

空间结构过于复杂的构件,完全靠弯曲成形⽐较困难。因此尽量将结构设计得简单⼀些,在⾮复杂不可的情况下,可用组合构件,即将多个简单的薄板构件⽤焊接,螺栓连接等⽅式组合在⼀起。

11、避免直线贯通准则

薄板结构有横向弯曲刚度较差的缺点。⼤平板结构易屈曲失稳。进⼀步还会弯曲断裂。通常⽤压槽来提高其刚度。压槽的排列⽅式对提高刚度的效果影响很大,压槽排列基本原则是避免无压槽区域直线贯通。贯通的低刚度窄带易成为整个板⾯屈曲失稳的惯性轴。失稳总要围绕⼀个惯性轴,因此,压槽的排列要切断这种惯性轴,使它越短越好。图21a所示的结构,无压槽区域形成多条贯通的窄条。 下图所示围绕这些轴,整个板的弯曲刚度没有改进。

下图所示结构没有潜在的连通失稳惯性轴

12、 压槽连通排列准则

压槽的终点疲劳强度低是薄弱环节,如果压槽连通,其部分终点将消灭。下图是⼀个卡车上的电瓶箱, 它受动载作用,a结构在压槽端都产生了疲劳破坏，b结构就不存在这⼀问题。

（a）不合理结构     (b)改进结构

陡峭的压槽端面应避免,可能的情况下压槽延至边界，压槽的贯通消除了薄弱的端部。

（a）不合理结构      (b)改进结构

压槽的交汇处要有足够大的空间,使得各压槽之间的相互影响减少

(a)不合理结构      (b)改进结构

13、空间压槽准则

空间结构的失稳不只限于某⼀⽅面,因此,只在⼀个平面上设置压槽不能达到提高整个结构抗失稳能力的效果。如图所示的U型和Z型结构,它们的失稳会发生在棱边附近。解决这个问题的⽅法是将压槽设计成空间的(见图b结构。)

(a)不合理结构         (b)改进结构

14、局部松驰准则

薄板上局部变形受到严重阻碍时会出现皱折。解决的办法是在皱折附近设置几个小的压槽,这样减低局部刚度,减少变形阻碍。

(a)  不合理结构   (b)改进结构

15. 冲裁件的构型准则

⑴.最小冲孔直径或⽅孔的最小边长冲孔时，应受到冲头强度的限制，冲孔的尺寸不能太小，否则容易损坏冲头。最小冲孔直径及最小边长见表。

* t为材料厚度，冲孔最⼩尺⼨⼀般不⼩于0.3mm。

⑵.冲切缺口原则

冲切缺口应尽量避免尖角，如a图所示。尖⻆形式容易减短模具使用寿命，且尖角处容易产生裂纹。应改为如b图所示。

  (a)  图               (b) 图

R≥0.5t(t-材料厚度)，冲裁件的外形及内孔应避免尖角。在直线或曲线的连接处要有圆弧连接，圆弧半径R≥0.5t（t为材料壁厚）。

在设计产品零件时，必须考虑到容易制造的问题，⼀些方法既能使加⼯容易，使材料节约，还能使强度增加、不出废品。

钣金件的⼯艺性是指零件在冲切、弯曲、拉伸加⼯中的难易程度。良好的工艺应保证材料消耗少，⼯序数少，模具结构简单，使⽤寿命，产品质量稳定。

在⼀般情况下，对钣金件⼯艺性影响最⼤的是材料的性能、零件的几何形状、尺寸和精度要求。

如何在薄板构件结构设计时充分考虑加⼯⼯艺的要求和特点，这里推荐几条设计准则：

1、简单形状准则

直线曲线简单，圆比椭圆及其它⾼阶曲线简单，规则图形比不规则图形简单，见下图。

(a)不合理结构            (b)改进结构

(a)  不合理结构             (b)改进结构

图a的结构适合大批量生产，冲裁切割对设备要求较高，小批量产时，宜用图b所示结构。

2.节省原料准则（冲切件的构型准则）

节省原材料意味着减少制造成本。零碎的下脚料常作废料处理，因此在薄板构件的设计中，要尽量减少下脚料,特别在批量的构件下料时效果显著，减少下脚料的途径有：

1)   减少相邻两构件之间的距离

(a)  不合理结构             (b)改进结构

2)巧妙排列

3）将大平⾯处的材料取出用于更小的构件

(a)  不合理结构          (b)改进结构

3.⾜够强度刚度准则

1）带斜边的折弯边应避开变形区

2）两孔之间的距离若太小，在切割时有产⽣裂纹的可能。

零件上冲孔设计应考虑留有合适的孔边距和孔间距以免冲裂。零件的冲孔边缘离外形的最小距离随零件与孔的形状不同有⼀定的限制。当冲孔边缘与零件外形边缘不平时，该最小距离应不小于材料厚度t；平行时，应不小于1.5t。

最小孔边距和孔间距见表：

模具制作上以圆孔最坚固、好制造、易维修，唯开孔率较低。

3）细长的板条刚度低，也易在剪裁时产生裂纹，特别是对刀具的磨损严重。

冲裁件的凸出或凹入部分的深度和宽度，一般情况下，应不小于1.5t(t为料厚)，同时应该避免窄长的切口与和过窄的切槽，以便增大模具相应部位的刃口强度。见下图

对一般钢A≥1.5t；对合金钢A≥2t；对黄铜、铝A≥1.2t；t—材料厚度。

4.可靠冲裁准则

图a所示的半圆切线结构冲裁加工很难。因为这要求准确地确定刀具和工件之间的相对位置。准确测量定位不仅费时，更重要的是，刀具由可磨损和安装的误差，精度通常达不到这么高的要求。这样的结构一旦加工稍有偏差，质量很难保证，且切割外观差。所以应采用图b所示的结构，它可保证可靠的冲裁加工质量。

  (a)不合理结构           (b)改进结构

5.避免粘刀准则(穿破件的构型准则)

在构件中间冲裁切割时会出现刀具和构件粘接交紧的问题。

解决的办法：

(1)留有一定的坡度；

(a)不合理结构          (b)改进结构

(2)切割面连通见下图。

(a)  不合理结构    (b)改进结构

当搭接在一道工序中用冲切法制成90°的弯边时，选材要注意材质不宜太硬，否则易在直角弯折处破裂。应在弯边位置设计工艺切口，防止折角处破裂。

6. 弯曲棱边垂直切割面准则

薄板在切割加工以后，一般还要进一步进行成形加工，比如弯曲。弯曲棱边应垂直于切割面，否则交汇处产生裂纹的危险升高。若因其它限制垂直要求不能满足时，应在切割面和弯曲棱边交汇处设计一个圆角，其半径大于板厚的两倍。

(未完待续)

随着大批量生产达到瓶颈，消费者的个性化需求日益强烈。“柔性制造”是应对大规模定制生产而产生的，具有批量小、品种多的特点，并以其合理的规划实现了对生产过程的有效把控。

“柔性制造”是指主要依靠有高度柔性数控设备来实现多品种、小批量的生产方式。一般是指企业整体活动方式，包括所有制造过程与经营管理过程。柔性制造的概念是1965年由英国的Molins公司首次提出的，它是适应市场需求多变和市场竞争激烈而产生的市场导向型的按需生产的先进生产方式，其优点是增强制造企业的灵活性和应变能力，缩短产品生产周期，提高设备利用率和员工劳动生产率，改善产品质量。

柔性制造系统（Flexible Manufacturing System, FMS）是一种高度自动化的制造系统，通过多种不同的工具和机器进行生产加工，具有快速切换生产任务、有效利用资源、降低成本等优点。

1.柔性制造系统的组成

柔性制造系统包括：加工设备、运输设备、控制系统、计算机系统、自动化存储与检测系统等。

2.柔性制造系统的优点

1）快速响应市场需求，适应小批量、多品种、定制化生产;

2）提高资源利用率，减少生产过程中的浪费;

3）精确控制质量，提高产品品质；

4）减少生产周期，提高生产效率；

5）降低生产成本，增加企业竞争力。

4.柔性制造系统的应用

柔性制造广泛应用于汽车、自动化设备、医疗设备、半导体设备、电子通讯设备等制造领域，尤其是适合生产品种多、批量小和质量要求高的产品。

全球医疗设备市场稳健增长，预计未来几年仍将保持14%左右的年均增速， 2024年将达到4458亿美元。全球千亿美元医疗设备市场为企业端提供足够高的发展天花板。

在中国，老龄化推动医疗需求加速释放，疫情后《“十四五”优质高效医疗卫生服务体系建设实施方案》统筹推进公立医院建设，各地政府在财政上给予充分支持。景气周期下医疗资源建设有望提速，设备配置先行，预计未来三年国内医疗设备等需求将持续释放。

政策相对友好，国产替代趋势显著。政策明确提出国产化率实质要求，国产替代基础上持续支持高端创新。《中国制造2025》重点领域技术路线图提出重点发展影像设备、医用机器人等高性能诊疗设备。大幅提高高端医疗设备国产化率已成为“健康中国 2030”的目标之一。从《中国制造2025》、 《“十三五”医疗器械科技创新专项规划》、到《健康中国“ 2030”规划纲要》、《“十四五”医疗装备产业发展规划》都将中高端医疗器械国产化推向国家战略高度。

高端设备自主可控成新时代战略重心，“卡脖子”的核心技术的国产攻克势在必行，《“十四五”医疗装备产业发展规划》中提出提升供应链现代化水平、补齐医疗装备基础零部件及元器件、基础软件、基础材料、基础工艺和产业技术等瓶颈短板，打造具有产业链生态主导力，同时强调打造具备产品认可度、品牌力、国际竞争力的产业链领航企业，6-8家企业跻身全球医疗器械行业50强。

中国已经形成一批具备出口能力的企业，行业整体看，高技术壁垒的医疗设备出口趋势加速。中国造医疗设备在高端领域持续打破外资垄断，龙头引领加速出海，同时随着核心部件的自主研发及医疗芯片的突破，将进一步推动国产高端设备全产业链自主可控和创新升级，高端国产设备质量逐步比肩外资，带动国产设备走向国际市场新高度。

医疗设备细分领域众多，国产化率低+高技术壁垒设备是当前中国医疗设备重点发力领域，中高端国产替代+集中度提升蕴含巨大商机，主要领域包括医学影像设备（包括CT、MR、 XR（含DSA）、PET/CT、PET/MR、超声等）、放疗设备、内窥镜（硬镜+软镜）、基因测序、手术机器人等。

　　国内半导体设备业这几年的发展蒸蒸日上，半导体设备国产替代的黄金浪潮开启。从国内半导体设备的整体类别而言，国产设备基本可以覆盖到半导体制造的各阶段所需，尤其在刻蚀、清洗、薄膜等设备方面表现突出。在前20家全球半导体设备企业中，中国大陆和香港各一家入围，分别是ASMPT和北方华创。            

　　如果单看国内半导体设备企业的情况，根据CINNO Research统计发布的2021年国内上市公司半导体设备业务营收排名Top10，如下图所示。2021年半导体设备龙头企业北方华创半导体设备营收71.2亿元，同比增长71%；半导体刻蚀设备和沉积设备供应商中微公司营收31.1亿元，同比增长37%；清洗设备供应商盛美半导体业务营收15.5亿元，同比增长59%；半导体测试设备厂商长川科技营收15.1亿元，同比增长88%；封装设备供应商新益昌固晶机业务营收9.1亿元，同比增长71%；半导体测试设备厂商华峰测控营收8.8亿元，同比增长121%；半导体晶圆制造中的湿制程设备供应商芯源微2021年营收8.3亿元，同比增长152%；主营化学机械抛光设备的华海清科2021年营收8.0亿元，同比增长109%；半导体薄膜沉积设备供应商拓荆科技2021年营收7.6亿元，同比增长74%；清洗设备供应商至纯科技2021年半导体设备业务营收7.0亿元，同比增222%。

　　根据《2021-2027中国半导体设备市场现状及未来发展趋势》行业分析报告显示，目前中国成为了全球第一大半导体设备市场，约占全球了百分之三十五的市场份额，不过设备都是进口的，自给率低。根据相关统计数据显示，2020年中国大陆地区半导体设备销售规模达到了一百八十七亿美元，同比增长了百分之三十九，成为全球第一大半导体设备市场。

　　在2020年中国国内半导体设备销售总额达到二百十三亿元，约占了百分之十七点五 ，不过考虑到集成电路设备的自给率为全球市场的百分之五左右，而集成电路前端设备的高技术自给率还更低，严重依赖进口半导体设备不只是影响我国半导体产业的发展，也对中国信息产业的安全构成重大影响。

　　半导体设备行业的上游主要是电子信息制造业，其中包含了电子元器件、连接器、电缆、PCB、结构件、电源、工业计算机等原材料。

　　在未来销售分化的背景下，国内设备商还有很大的市场空间，中国半导体设备行业会在多重限制下得到稳步发展，市场竞争加剧，供需严重失去平衡，并且因为我国技术落后，工艺功率密度不够，那么就要发展多种复杂工艺设备供应行业。

　　钣金加工产业在国内的机械制造行业、通讯电子行业、汽车和造船、航空航天等行业均占有一定的重要性和产值。随着国内这些行业的逐步兴起，也带动了钣金加工业的快速发展。

钣金加工行业现状

　　钣金加工行业是与我们生活密切相关的行业，虽然相对于金属加工来说只占20%~30%的比重，但是几乎所有的制造行业中都会涉及到钣金加工，比如：电力行业、机床机器行业、食品机械、纺织、电器、仪表、设备、电力、网络、环卫、橱卫、办公等等;具体产品有：高低压机柜、控制柜、控制箱、电箱、设备和机器的外壳、网络机柜、电脑机箱、电器仪表的外壳、不锈钢厨卫设备、办公家私产品、地铁产品等等。

目前，钣金加工产业在国内的机械制造行业、通讯电子行业、汽车和造船、航空航天等行业均占有一定的重要性和产值。随着国内这些行业的逐步兴起，也带动了钣金加工业的快速发展。

　　据中研产业研究院报告《2020-2025年中国钣金加工行业全景调研与发展战略研究咨询报告》分析：目前国内在经济发展较快、制造业发达地区都出现了钣金加工业集群，在珠江三角洲、长江三角洲和环渤海经济开发区，都出现了几十家甚至上百家的产业群。随着中国经济的稳定增长，钣金制品行业也在持续发展，但现阶段的钣金加工大部分仍然是劳动密集型产业，岗位技术人员的流动以及个人专业技能对产品质量稳定性存在很大的影响。比如：不同的焊接人员，其焊缝长度及高度、焊缝间距、焊接速度都存在明显差异，造成的虚焊、漏焊、焊穿、焊瘤等焊接缺陷不断出现。因此最终产品质量得不到有效控制、生产返工率高、能耗增大、利润降低，直接牵制着企业的稳定发展。

钣金加工行业发展趋势

　　随着钣金的应用领域越来越广泛，钣金件的设计已经变成了产品开发过程中一个很重要的环节，所以机械工程师就必须熟练掌握钣金件的设计技巧，才能使得设计出来的钣金既满足了产品的功能和外观等要求，又能使得冲压模具制造更加简单、成本更加低。相信在未来的发展趋势中，钣金技术会越来越受欢迎的，更有发展的空间。

据工信部统计，2021年我国制造业增加值总量达到31.4万亿人民币，占GDP比重达27.4%，连续12年位居世界首位，制造业是我国经济蓬勃发展的动力源泉。同时，自2014年《国家新型城镇化规划（2014-2020）》出台以来，“十三五”时期我国以城市群为主体的城镇化空间逐步形成，京津冀协同发展、长三角一体化发展，粤港澳大湾区建设有序推进，三地区的经济发展既是我国城市群建设的“示范生”，也是我国经济发展的坚实支柱。因此，本文以城市群为主体，试图从政治、经济、环境、技术等维度对比京津冀、长三角、珠三角三地区制造业的发展现状及发展差异。

总体来看，京津冀、长三角、珠三角在发展制造业方面，各有利弊。

京津冀地区：以北京为中心，依托众多的高校和科研院所资源，在技术方面占据得天独厚优势。但在地区面积、人力资源、交通资源等方面相对有限，近年来在制造业产出绝对量上并不占优。从长远来看，京津冀地区制造业发展需要考虑两个问题：其一，在“双碳”目标不断深化的背景下，如何在保证就业和营收的基础上，实现地区节能减排，绿色发展；其二，近年地区人口出生率低、人口净流出现象较重，需要思考如何稳定劳动力数量。

长三角地区：以上海为核心，凭借优渥的地理条件、绝佳的交通资源和深厚的工业基础在制造业产出总量上有着明显的优势，多个行业的均衡发展和不断的生产再投资使其制造业发展保持强劲动能。需要注意的是，虽然长三角人口基数较大，且近年仍保持人口净流入，但在不断下降的生育率和加速老龄化的双重压力下，未来将面对劳动力短缺和人力成本增高的问题。

珠三角地区：以深圳、广州为核心，创业氛围浓厚，民营企业多，对高新技术的接受度更高、包容性更强，而且城市群联动性更强，故整体市场经济较为活跃。同时，作为沿海地区，工业产品出口能力强，出口贸易活跃。受地区文化影响，人口结构年轻，劳动力充沛且仍具潜力。但放眼未来，珠三角地区制造业发展存在两个隐忧：其一，未来土地、劳动力等生产要素价格进一步上行，将会对产业结构单一、人均营收较低的制造业企业发展造成较大压力；其二，在企业端研发投入增长有限、资本投入又不足的情况下，需要更积极的调动地区各单位科研资源，提高科研转化效率，疏导更多资本流入产业，扩大企业在资产端的投入，为地区制造业发展提供长远动力。