結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝手冊(鈑金件結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計).doc

結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝手冊前言公司現(xiàn)有零件中，不僅在打樣過程中經(jīng)常會有一些加工工藝性的問題，也有很多歸檔轉(zhuǎn)產(chǎn)的零件存在加工困難的情況，不僅影響生產(chǎn)進度和交貨，也影響結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量。如鈑金零件的折彎，經(jīng)常會發(fā)生折彎碰刀的情況；落料的外圓角、半圓凸臺、異型孔的規(guī)格太多，以及一些不合理的形狀設(shè)計，導(dǎo)致加工廠要多開很多不必要的落料模，大大增加模具的加工和管理成本；插箱的鈑金導(dǎo)軌、拉伸凸臺等設(shè)計，品種越來越多，需要統(tǒng)一、規(guī)范；噴漆和絲印，也經(jīng)常出現(xiàn)噴涂選擇不合理導(dǎo)致廢品率較高、無法絲印等問題；有些鈑金零件的點焊完全可以適當增加定位，不增加成本也不影響美觀，實際上大部分設(shè)計是靠生產(chǎn)的工裝定位，不僅麻煩、效率低，精度也不好；很多可以避免焊接的鈑金零件，往往設(shè)計成角焊的結(jié)構(gòu)形式，焊接和打磨都非常麻煩，不僅效率較低，而且外觀質(zhì)量也經(jīng)常得不到保證，等等。長期以來，這些相同的問題不斷地重復(fù)發(fā)生，無論對產(chǎn)品質(zhì)量還是產(chǎn)品的生產(chǎn)和進度，都會產(chǎn)生不良的影響。 編寫這本結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝手冊目的，就是為了方便工程師在結(jié)構(gòu)設(shè)計時查閱一些常用的、關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，更好地保證工程師設(shè)計出的零件有較好的加工工藝性，統(tǒng)一結(jié)構(gòu)要素，減少不必要的開模，加快加工進度，降低加工成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。編寫這本手冊的同時，對鈑金模具手冊標準進行了徹底的改編，對一些典型的結(jié)構(gòu)形狀進行了優(yōu)化和系列化，減少了品種，并在intralink庫里對相關(guān)的模具建模，不僅方便設(shè)計人員進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，對模具的統(tǒng)一，也會起到較好的效果。手冊中一些典型的數(shù)據(jù)主要來源于參考資料，一些工藝上的極限尺寸，主要來源于加工廠家提供的數(shù)據(jù)，是我們應(yīng)盡可能遵照的。有些正在生產(chǎn)的零件，一些尺寸超出了手冊中給出的極限尺寸，但并不能就能說明這些設(shè)計是有良好的工藝性，原則上是在滿足產(chǎn)品性能的條件下，盡可能達到最好的加工工藝性。由于時間和實際經(jīng)驗有限，手冊中錯誤在所難免，懇請大家批評指正，希望經(jīng)過一定時間的實踐檢驗，經(jīng)過將來補充、修訂、完善之后，能夠成為一部非常實用的參考書，對我們的設(shè)計工作起到很好的指導(dǎo)作用?？紤]手冊的篇幅和實用性，以及我們的設(shè)計主要是鈑金零件設(shè)計，因此，本手冊主要以鈑金件為主。手冊編寫得到中興新的吉海青、胡興勝、李道清、杜堅、巴新安等大力幫助，在此表示感謝！顧 問： 張暉 馬慶魁 何朝來 何劍波 馮力 編寫人員：彭詩林：第一章：鈑金零件設(shè)計工藝顏斌魯：第二章：金屬切削件設(shè)計工藝嚴冬： 第三章: 壓鑄件設(shè)計工藝楊濤： 第四章：鋁型材零件設(shè)計工藝鄭寧生：第五章 金屬的焊接設(shè)計工藝尚玉其：第六章：塑料件設(shè)計工藝劉彥明：第七章 表面處理工藝溫存善、封智：第八章：結(jié)構(gòu)圖紙零部件的分級和代碼申請曹水春、陳進云、張向峰、劉肖：結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝手冊修改、編輯、匯總審 核：公司結(jié)構(gòu)工藝專家委員會專家參考標準和書籍：Q/ZX 04.101.1-2000 結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范文檔要求；Q/ZX 04.101.2-2003A結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范顏色要求Q/ZX 04.101.4-2003結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范鍍涂表示方法；Q/ZX 04.101.6-2000結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范塑膠面板結(jié)構(gòu)要求Q/ZX 04.101.8-2002 結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范絲印要求Q/ZX 04.101.10-203 結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范噴砂和拉絲要求；Q/ZX Z 04.400-2005單板插件通用化設(shè)計指南Q/ZX Z 04.401-2005 盒體機箱通用化設(shè)計指南Q/ZX Z 04.402-2005 標準插箱通用化設(shè)計指南Q/ZX Z 04.403-2005 19英寸標準機柜應(yīng)用指南Q/ZX 28.007.1-2004結(jié)構(gòu)材料手冊黑色金屬材料Q/ZX 28.007.2-2004結(jié)構(gòu)材料手冊有色金屬材料Q/ZX 28.007.3-2004結(jié)構(gòu)材料手冊非金屬材料GB/T 4943 信息技術(shù)設(shè)備安全GB/T 8582 電工、電子設(shè)備機械結(jié)構(gòu)術(shù)語Q/ZX 23.019 產(chǎn)品安全性設(shè)計標準(試行)焊接設(shè)計簡明手冊 機械工業(yè)出版社焊接工藝人員手冊 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社表面工程手冊 機械工業(yè)出版社機械設(shè)計手冊 化學(xué)工業(yè)出版社電子設(shè)備設(shè)計手冊 電子工業(yè)出版社結(jié)構(gòu)工藝基本設(shè)計手冊（試用稿）工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（數(shù)沖、激光、數(shù)折、非標螺母）鈑金沖壓工藝手冊國防工業(yè)出版社冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計機械工業(yè)出版社機械零件設(shè)計手冊 冶金出版社五金手冊 機械工業(yè)出版社目 錄1第一章 鈑金零件設(shè)計工藝11.1鈑金材料的選材11.1.1鈑金材料的選材原則11.1.2幾種常用的板材11.1.3材料對鈑金加工工藝的影響31.2沖孔和落料：51.2.1沖孔和落料的常用方式51.2.2沖孔落料的工藝性設(shè)計91.3鈑金件的折彎131.3.1模具折彎：131.3.2折彎機折彎141.4鈑金件上的螺母、螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式261.4.1鉚接螺母261.4.2凸焊螺母291.4.3翻孔攻絲301.4.4漲鉚螺母、壓鉚螺母、拉鉚、翻孔攻絲的比較311.5鈑金拉伸321.5.1常見拉伸的形式和設(shè)計注意事項321.5.2打凸的工藝尺寸331.5.3局部沉凹與壓線331.5.4加強筋341.6其它工藝351.6.1抽孔鉚接351.6.2托克斯鉚接361.7沉頭的尺寸統(tǒng)一361.7.1螺釘沉頭孔的尺寸361.7.2孔沉頭鉚釘?shù)某令^孔的尺寸的統(tǒng)一361.7.3沉頭螺釘連接的薄板的特別處理362第二章 金屬切削件設(shè)計工藝372.1常用金屬切削加工性能372.2零件的加工余量382.2.1零件毛坯的選擇和加工余量382.2.2工序間的加工余量382.3不同設(shè)備的切削特性、加工精度和粗糙度的選擇392.3.1常用設(shè)備的加工方法與表面粗糙度的對應(yīng)關(guān)系392.3.2常用公差等級與表面粗糙度數(shù)值的對應(yīng)關(guān)系392.4螺紋設(shè)計加工402.4.1普通螺紋的加工方法402.4.2普通螺紋加工常用數(shù)據(jù)402.4.3普通螺紋的標記412.4.4普通螺紋公差帶的選用及精度等級412.4.5英制螺紋的尺寸系列422.5常見熱處理選擇和硬度選擇。422.5.1結(jié)構(gòu)鋼零件熱處理方法選擇422.5.2熱處理對零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求432.5.3硬度選擇433第三章 壓鑄件設(shè)計工藝443.1壓鑄工藝成型原理及特點443.2壓鑄件的設(shè)計要求453.2.1壓鑄件設(shè)計的形狀結(jié)構(gòu)要求453.2.2壓鑄件設(shè)計的壁厚要求453.2.3壓鑄件的加強筋/肋的設(shè)計要求453.2.4壓鑄件的圓角設(shè)計要求453.2.5壓鑄件設(shè)計的鑄造斜度要求463.2.6壓鑄件的常用材料463.2.7壓鑄模具的常用材料464 第四章 鋁型材零件設(shè)計工藝463.3型材擠壓加工的基本常識463.3.1鋁型材的生產(chǎn)工藝流程463.3.2常見型材擠壓方法473.3.3空心型材擠壓模具簡單介紹493.4鋁型材常用材料及供貨狀態(tài)493.5鋁型材零件的加工及表面處理513.5.1鋁合金型材零件的加工513.5.2鋁合金型材零件的表面處理514第五章 金屬的焊接設(shè)計工藝534.1金屬的可焊性534.1.1不同金屬材料之間焊接及其焊接性能534.1.2同種金屬的焊接性能534.2點焊設(shè)計554.2.1接頭型式554.2.2點焊的典型結(jié)構(gòu)554.2.3點焊的排列554.2.4鋼板點焊直徑以及焊點之間的距離564.2.5鋁合金板材的點焊574.2.6點焊的定位574.3角焊584.4縫焊585第六章 塑料件設(shè)計工藝595.1塑膠件設(shè)計一般步驟595.2公司不同的產(chǎn)品系列推薦的材料種類。595.3塑膠件的表面處理605.4塑膠件的工藝技術(shù)要求.615.4.1塑膠件零件的壁厚選擇615.4.2塑膠零件的脫模斜度615.4.3塑膠零件的尺寸精度625.4.4塑膠的表面粗糙度.635.4.5圓角645.4.6加強筋的問題645.4.7支承面645.4.8斜頂與行位問題645.5塑膠的極限工藝問題的處理方法655.6塑膠零件常須解決的問題。665.7塑膠件正在進入的領(lǐng)域。676第七章 表面處理工藝686.1金屬鍍覆686.1.1金屬鍍覆工藝范圍686.1.2電鍍基礎(chǔ)介紹686.1.3金屬鍍覆設(shè)計注意事項696.1.4幾種常用零件電、化學(xué)處理推薦716.2表面噴涂716.2.1噴涂基礎(chǔ)介紹716.2.2表面效果選擇原則726.2.3噴粉、噴漆設(shè)計注意事項726.3表面絲印746.3.1絲網(wǎng)印刷原理：746.3.2絲網(wǎng)印刷的主要特點：746.3.3絲印設(shè)計注意事項756.4移印介紹757第八章 結(jié)構(gòu)圖紙零部件的分級和代碼申請767.1零部件分級和代碼申請的基本原則767.2單板整件圖紙的分級方法767.3插箱整件圖紙的分級方法和代碼申請方法787.4整機配置（含機柜）的圖紙的分級方法801 第一章 鈑金零件設(shè)計工藝1.1 鈑金材料的選材鈑金材料是通信產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中最常用的材料，了解材料的綜合性能和正確的選材，對產(chǎn)品成本、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品質(zhì)量、加工工藝性都有重要的影響。1.1.1 鈑金材料的選材原則1） 選用常見的金屬材料，減少材料規(guī)格品種，盡可能控制在公司材料手冊范圍內(nèi)；2） 在同一產(chǎn)品中，盡可能的減少材料的品種和板材厚度規(guī)格；3） 在保證零件的功能的前提下，盡量選用廉價的材料品種，并降低材料的消耗，降低材料成本；4） 對于機柜和一些大的插箱，需要充分考慮降低整機的重量；5） 除保證零件的功能的前提外，還必須考慮材料的沖壓性能應(yīng)滿足加工藝要求，以保證制品的加工的合理性和質(zhì)量。1.1.2 幾種常用的板材介紹1.1.2.1 鋼板1）冷軋薄鋼板冷軋薄鋼板是碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋板的簡稱，它是由碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼帶，經(jīng)過進一步冷軋制成厚度小于4mm的鋼板。由于在常溫下軋制，不產(chǎn)生氧化鐵皮，因此，冷板表面質(zhì)量好，尺寸精度高，再加之退火處理，其機械性能和工藝性能都優(yōu)于熱軋薄鋼板。常用的牌號為低碳鋼08F和10#鋼，具有良好的落料、折彎性能。2）連續(xù)電鍍鋅冷軋薄鋼板連續(xù)電鍍鋅冷軋薄鋼板，即“電解板”，指電鍍鋅作業(yè)線上在電場作用下，鋅從鋅鹽的水溶液中連續(xù)沉積到預(yù)先準備好的鋼帶表現(xiàn)上得到表面鍍鋅層的過程，因為工藝所限，鍍層較薄。）連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板簡稱鍍鋅板或白鐵皮，是厚度0.252.5mm的冷軋連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板和鋼帶，鋼帶先通過火焰加熱的預(yù)熱爐，燒掉表面殘油，同時在表面生成氧化鐵膜，再進入含有H2、N2混合氣體的還原退火爐加熱到710920，使氧化鐵膜還原成海綿鐵，表面活化和凈化了的帶鋼冷卻到稍高于熔鋅的溫度后，進入450460的鋅鍋，利用氣刀控制鋅層表面厚度。最后經(jīng)鉻酸鹽溶液鈍化處理，以提高耐白銹性。與電鍍鋅板表面相比，其鍍層較厚，主要用于要求耐腐蝕性較強的鈑金件。）覆鋁鋅板覆鋁鋅板的鋁鋅合金鍍層是由55%鋁、43.4%鋅與1.6%硅在600高溫下固化而組成，形成致密的四元結(jié)晶體保護層，具有優(yōu)良的耐腐蝕性，正常使用壽命可達25年，比鍍鋅板長3-6倍，與不銹鋼相當。覆鋁鋅板的耐腐蝕性來自鋁的障礙層保護功能，和鋅的犧牲性保護功能。當鋅在切邊、刮痕及鍍層擦傷部分作犧牲保護時，鋁便形成不能溶解的氧化物層，發(fā)揮屏障保護功能。上述2) 、3) 、4) 鋼板統(tǒng)稱為涂層鋼板，在國內(nèi)通訊設(shè)備上廣泛采用，涂層鋼板加工后可以不再電鍍、油漆，切口不做特殊處理，便可直接使用，也可以進行特殊磷化處理，提高切口耐銹蝕的能力。從成本分析看，采用連續(xù)電鍍鋅薄鋼板，加工廠不必將零件送去電鍍，節(jié)省電鍍時間和運輸出費用，另外零件噴涂前也不用酸洗，提高了加工效率。5）不銹鋼板因為具有較強的耐腐蝕能力、良好的導(dǎo)電性能、強度較高等優(yōu)點，使用非常廣泛，但也要充分考慮它的缺點：材料價格很貴，是普通鍍鋅板的4倍；材料強度較高對數(shù)控沖床的刀具磨損較大一般不合適數(shù)控沖床上加工；不銹鋼板的壓鉚螺母要采用高強度的特種不銹鋼材料的壓鉚螺母，價格很貴；壓鉚螺母鉚接不牢固經(jīng)常需要再點焊；表面噴涂的附著力不高、質(zhì)量不宜控制；材料回彈較大折彎和沖壓不易保證形狀和尺寸精度。1.1.2.2 鋁和鋁合金板通常使用的鋁和鋁合金板主要有以下三種材料：防銹鋁3A21、 防銹鋁5A02和 硬鋁2A06。防銹鋁3A21即為老牌號LF21，系A(chǔ)LMn合金，是應(yīng)用最廣的一種防銹鋁。這種合金的強度不高（僅高于工業(yè)純鋁），不能熱處理強化。故常用冷加工方法來提高它的力學(xué)性能，在退火狀態(tài)下有高的塑性，在半冷作硬化時塑性尚好。冷作硬化時塑性低，耐蝕性好，焊接性良好。防銹鋁5A02即為老牌號LF2系A(chǔ)LMg防銹鋁，與3A21相比，5A02強度較高，特別是具有較高的疲勞強度、塑性與耐蝕性高。熱處理不能強化，用接觸焊和氫原子焊焊接性良好，氬弧焊時有形成結(jié)晶裂紋的傾向，合金在冷作硬化時有形成結(jié)晶裂紋的傾向。合金在冷作硬化和半冷作硬化狀態(tài)下可切削性較好，退火狀態(tài)下可切削性不良，可拋光。硬鋁2A06為老牌號的LY6，是常用的硬鋁牌號。硬鋁和超硬鋁比一般的鋁合金具有更高的強度和硬度，可以作為一些面板類的材料，但是塑性較差，不能進行折彎，折彎會造成外圓角部位有裂縫或者開裂。鋁合金的牌號和狀態(tài)已經(jīng)有新的標準，牌號表示方法的標準代號為GB/T16474-1996，狀態(tài)代號GB/T164751996，與老標準的對照表如下表1-1所示：表1-1 鋁合金新舊牌號對照表牌 號狀 態(tài)新舊新舊新舊新舊新舊1070AL15A06LF62A80LD82A14LD10H12R1060L25A12LF122A90LD92A50LD5OM1050AL38A06L64A11LD116A02LD2T4CZ1035L43A21LF216063LD317A04LC4T5RCS1200L52A02LY26061LD307A09LC9T6CS5A02LF22A06LY62A11LY115A03LF32A16LY162A12LY125A05LF52A70LD72A13LY131.1.2.3 銅和銅合金板常用的銅和銅合金板材主要有兩種，紫銅T2和黃銅H62，紫銅T2是最常用的純銅，外觀呈紫色，又稱紫銅，具有高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、良好的耐蝕性和成形性，但強度和硬度比黃銅低得多，價格也是非常昂貴，主要用作導(dǎo)電、導(dǎo)熱和耐用消費品腐蝕元件，一般用于電源上需要承載大電流的零件。黃銅H62，屬高鋅黃銅，具有較高的強度和優(yōu)良的冷、熱加工性，易用于進行各種形式的壓力加工和切削加工。主要用于各種深拉伸和折彎的受力零件，其導(dǎo)電性不如紫銅，但有較好強度和硬度，價格也比較適中，在滿足導(dǎo)電要求的情況下，盡可能選用黃銅H62代替紫銅，可以大大降低材料成本，如匯流排，目前絕大部分匯流排的導(dǎo)電片都是采用黃銅H62，事實證明完全滿足要求。1.1.3 材料對鈑金加工工藝的影響 鈑金加工主要有三種：沖裁、彎曲、拉伸，不同的加工工藝對板材有不同要求，鈑金的選材也應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品的大致形狀和加工工藝考慮板材的選擇。1.1.3.1 材料對沖裁加工的影響沖裁要求板材應(yīng)具有足夠的塑性，以保證沖裁時板材不開裂。軟材料（如純鋁、防銹鋁、黃銅、紫銅、低碳鋼等）具有良好的沖裁性能，沖裁后可獲得斷面光滑和傾斜度很小的制件； 硬材料（如高碳鋼、不銹鋼、硬鋁、超硬鋁等）沖裁后質(zhì)量不好，斷面不平度大，對厚板料尤為嚴重。對于脆性材料，在沖裁后易產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象，特別是寬度很小的情況下，容易產(chǎn)生撕裂。1.1.3.2 材料對彎曲加工的影響需要彎曲成形的板材，應(yīng)有足夠的塑性、較低的屈服極限。塑性高的板材，彎曲時不易開裂，較低屈服極限和較低彈性模量的板料，彎曲后回彈變形小，容易得到尺寸準確的的彎曲形狀。含碳量0.2%的低碳鋼、黃銅和鋁等塑性好的材料容易彎曲成形；脆性較大的的材料，如磷青銅（QSn6.52.5）、彈簧鋼（65Mn）、硬鋁、超硬鋁等，彎曲時必須具有較大的相對彎曲半徑（r/t），否則在彎曲過程中易發(fā)生開裂。特別要注意材料的硬軟狀態(tài)的選擇，對彎曲性能有很大的影響，很多脆性材料，折彎會造成外圓角開裂甚至折彎斷裂，還有一些含碳量較高的鋼板，如果選擇硬質(zhì)狀態(tài)，折彎也會造成外圓角開裂甚至折彎斷裂，這些都應(yīng)該盡量避免。1.1.3.3 材料對拉伸加工的影響板材的拉伸，特別是深拉伸，是鈑金加工工藝中較難的一種，不僅要求拉伸的深度盡量小，形狀盡可能簡單、圓滑過渡，還要求材料有較好的塑性，否則，非常容易引起零件整體扭曲變形、局部打皺、甚至拉伸部位拉裂。屈服極限低和板厚方向性系數(shù)大，板料的屈強比s/b越小，沖壓性能就越好，一次變形的極限程度越大。板厚方向性系數(shù)1時，寬度方向上的變形比厚度方向上的變形容易。拉伸圓角R值越大，在拉伸過程中越不容易產(chǎn)生變薄和發(fā)生斷裂，拉伸性能就越好。常見的拉伸性能較好的材料有：純鋁鈑、08Al，ST16、SPCD。 1.1.3.4 材料對剛度的影響在鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計中，經(jīng)常遇到鈑金結(jié)構(gòu)件的剛度不能滿足要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計師往往會用高碳鋼或不銹鋼代替低碳鋼，或者用強度硬度較高的硬鋁合金代替普通鋁合金，期望提高零件的剛度，實際上沒有明顯的效果。對于同一種基材的材料，通過熱處理、合金化能大幅提高材料的強度和硬度，但對剛度的改變很小，提高零件的剛度，只有通過變換材料、改變零件的形狀，才能達到一定的效果，不同材料的彈性模量和剪切模量參見表1-2。表1-2 常見材料的彈性模量和剪切模量名稱彈性模量EGPa切變模量GGPa名稱彈性模量EGPa切變模量GGPa灰鑄鐵118126 44.3軋制鋅8231.4球墨鑄鐵173鉛166.8碳鋼、鎳鉻鋼20679.4玻璃551.96鑄鋼202有機玻璃2.3529.4軋制純銅10839.2橡膠0.0078冷拔純銅12748電木1.962.940.692.06軋制磷錫青銅11341.2夾布酚醛塑料3.958.83冷拔黃銅899734.336.3賽璐珞1.711.890.690.98軋制錳青銅10839.2尼龍10101.07軋制鋁6825.526.5硬四氯乙烯3.143.92拔制鋁線69聚四氯乙烯1.141.42鑄鋁青銅10311.1低壓聚乙烯0.540.75鑄錫青銅103高壓聚乙烯0.1470.24硬鋁合金7026.5混凝土13.7339.24.915.691.1.3.5 常用板材的性能比較表1-3 幾種常用板材的性能比較材料價格系數(shù)搭接電阻(m)數(shù)控沖床加工性能激光加工性能折彎性能漲鉚螺母工藝性壓鉚螺母工藝性表面噴涂切口防護性能。冷軋鋼板鍍藍鋅1.0好好好好好一般較好冷軋鋼板鍍彩鋅1.227好好好好好一般好連續(xù)電鍍鋅鋼板1.726好好好好好一般最差熱鍍鋅鋼板1.326好好好好好一般較差覆鋁鋅板1.423好好好好好一般差不銹鋼6.560差好一般差很差差好防銹鋁板2.946一般極差好好好一般好硬鋁、超硬鋁板3.046一般極差極差好好一般好T2銅板5.6好極差好好好一般好黃銅板5.0好極差好好好一般好注: 1，表中的數(shù)據(jù)與材料具體的牌號和廠家均有關(guān)系，僅作為定性參考之用。2，鋁合金、銅合金板材在激光切割上加工性極差，一般不能采用激光加工。1.2 沖孔和落料：1.2.1 沖孔和落料的常用方式1.2.1.1 數(shù)控沖沖孔和落料：數(shù)控沖沖孔和落料，就是利用在數(shù)控沖床上的單片機預(yù)先輸入對鈑金零件的加工程序（尺寸，加工路徑，加工工具等等信息），使數(shù)控沖床采用各種刀具，通過豐富的NC指令可以實現(xiàn)各種各樣的沖孔、切邊、成形等形式的加工。數(shù)控沖一般不能實現(xiàn)形狀太復(fù)雜的沖孔和落料。特點：速度快，省模具。加工靈活，方便?；旧夏軌驖M足樣品下料生產(chǎn)中的需要。注意的問題及要求：薄材(t0.6)不好加工，材料易變形；加工范圍受刀具，夾爪等限制；適中的硬度和韌性有較好的沖裁加工性能；硬度太高會使沖裁力變大，對沖頭和精度都有不好的影響；硬度太低，使沖裁時變形嚴重，精度受到很大的限制；高的塑性對成形加工有利，但不適合于蠶食、連續(xù)沖裁，對沖孔和切邊也不太合適；適當?shù)捻g性對沖裁是有益的，它可以抑制沖孔時的變形程度；韌性太高則使沖裁后反彈嚴重，反而影響了精度。數(shù)控沖一般適合沖裁T=3.54mm以下的低碳鋼、電解板、覆鋁鋅板、鋁板、銅板、T=3mm以下的不銹鋼板，推薦的數(shù)控沖床加工的板料厚度為：鋁合金板和銅板為0.84.0，低碳鋼板為0.83.5mm，不銹鋼板0.82.5mm。對銅板加工變形較大，數(shù)控沖加工PC和PVC板，加工邊毛刺大，精度低。沖壓時用的刀具直徑和寬度必須大于料厚，比如1.5的刀具不能沖1.6mm的材料.0.6mm以下的材料一般不用NCT加工。不銹鋼材料一般不用NCT加工。(當然，0.61.5mm的材料可以用NCT加工，但對刀具磨損大，現(xiàn)場加工出現(xiàn)的廢品率的幾率比其它GI等材料要高的多。) 其它形狀的沖孔落料希望盡可能簡單、統(tǒng)一。數(shù)控沖的尺寸要規(guī)格化，如圓孔，六邊形孔、工藝槽最小寬度為1.2mm。具體參考鈑金模具手冊。1.2.1.2 冷沖模沖孔和落料：對產(chǎn)量較大，尺寸不太大的零件進行沖孔落料，為提高生產(chǎn)效率，而專門開的鈑金沖壓模具。一般由凸模和凹模組成。凹模一般有：壓入式，鑲拼式等。凸模一般有：圓形，可更換；組合式；快裝卸型等。最常見的沖模有：沖裁模（主要有：開式落料模，閉式落料模，沖孔落料復(fù)合模，開式?jīng)_孔落料連續(xù)模，閉式?jīng)_孔落料連續(xù)模），彎曲模，壓延模。 特點：因為用冷沖模沖孔及落料基本可一次沖壓完成，效率高，一致性好，成本低。所以對于年加工量在5000件以上，零件尺寸不是太大的結(jié)構(gòu)件，加工廠一般開冷沖模加工，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時就要考慮按開冷沖模加工的工藝特點設(shè)計。比如零件不應(yīng)出現(xiàn)尖角（除使用上必須外），需設(shè)計成圓角，可改善模具的質(zhì)量和壽命，也使工件美觀，安全，耐用；為滿足功能要求，零件的結(jié)構(gòu)形狀可以設(shè)計得更復(fù)雜等。1.2.1.3 密孔沖沖孔：密孔沖可以視為數(shù)控沖的一種，對于有大量密孔的零件，為提高沖孔效率，精度等，專門開可一次沖大量密孔的沖孔模對工件進行加工。如：通風(fēng)網(wǎng)板，進出風(fēng)擋板等。見圖1-1所示。圖中陰影部分為密孔模，零件的密孔靠密孔?？煽焖贈_出。比一個一個的沖孔，大大的提高效率。圖 11 密孔沖示意圖密孔設(shè)計注意的問題及要求：產(chǎn)品上密孔的設(shè)計應(yīng)考慮密孔沖模具的加工特點是重復(fù)多次沖裁，這樣在設(shè)計密孔的排布的時候應(yīng)采用這樣的原則：1）設(shè)計密孔排布時首先考慮借用鈑金模具手冊上規(guī)劃的密孔模，以減少模具成本；2）同一類型的密孔排布時應(yīng)統(tǒng)一，行間距規(guī)定一個不變的數(shù)值，列間距也規(guī)定一個不變的數(shù)值，這樣同一類型的密孔模具可以通用，減少開模數(shù)量，降低了模具的成本；3）同一類型的孔的尺寸應(yīng)一致，如六方孔可以統(tǒng)一為內(nèi)切圓5的六方孔，此六方孔為公司六方孔的常用尺寸，占六方密孔的90%以上。4）采用錯位排布兩行孔數(shù)不等時，必須滿足兩個要求，1，孔距較大，兩孔的邊緣距離大于2t（t為材料厚度）；2，總排數(shù)應(yīng)該為偶數(shù)排，如圖1-2所示； 圖 1-2 密孔錯位排布示意圖5）如果密孔的孔距很小，每排孔的數(shù)量必須為為偶數(shù)。如圖 13所示，兩個密孔之間的距離D小于2t時（t為材料厚度），因為模具的強度問題，則密孔模要間隔設(shè)置，圖中陰影部分為密孔模?？梢钥闯?，每排孔的數(shù)量必須為為偶數(shù)。如果圖1-2中的孔距也是這樣很小時，因為每排的孔數(shù)不等（7空、8孔兩種），則無法用密孔模一次性沖出。圖 13 密孔模圖1-1 a的密孔?？稍O(shè)計成如圖1-4所示。圖 14 密孔模圖1-1 b的密孔模只能設(shè)計成如圖1-5所示。圖 15 密孔模設(shè)計密孔的排布時盡量按照上述要求設(shè)計，并且連續(xù)和有一定的規(guī)律性，便于開密孔模具，降低沖壓成本，否則只能采用數(shù)沖或開很多套模具來完成加工。如圖1-6所示，圖a，交錯孔，行數(shù)不是偶數(shù)；圖b，中間缺孔；圖c，密孔距離太近，每行孔數(shù)和每列孔數(shù)都是奇數(shù)；圖d、e，密孔距離太近，密孔的每行孔數(shù)不相等，這些不能僅靠密孔模沖孔一次完成加工，還須用其它補加工方法才能完成。圖f，如果用密孔模加工，也需要用其它補加工方法才能完成，即使開落料模，也需要多副沖孔模完成，工藝性很差。圖 16 密孔排部示意圖1.2.1.4 激光切割：激光切割是由電子放電作為供給能源，利用反射鏡組聚焦產(chǎn)生激光光束作熱源的一種無接觸切割技術(shù)，利用這種高密度光能來實現(xiàn)對鈑金件的打孔及落料。 特點：切割形狀多樣化，切割速度比線切割快，熱影響區(qū)小，材料不會變形，切口細，精度及質(zhì)量高，噪聲小，無刀具磨損，無需考慮切割材料的硬度，可加工大型，形狀復(fù)雜及其它方法難以加工的零件。但其成本較高，同時會損壞工件的支撐臺，而且切割面易沉積氧化膜，難處理。一般只適合單件和小批量加工。 注意的問題及要求：一般只用于鋼板。鋁板及銅板一般不能用，因為材料傳熱太快，造成切口周圍融化，不能保證加工精度及質(zhì)量。激光切割端面有一層氧化皮，酸洗不掉，有特殊要求的切割端面要打磨；激光切割密孔變形較大，一般不用激光切割密孔。1.2.1.5 線切割：線切割是把工件和電極絲（鉬絲，銅絲）各作為一極，并保持一定距離，在有足夠高的電壓時形成火花隙，對工件進行電蝕切割的加工方法，切除的材料由工作液帶走。 特點：加工精度高，但加工速度較低，成本較高，且會改變材料表面性質(zhì)。一般用于模具加工，不用作加工生產(chǎn)用零件。有些單板型材面板的方孔沒有圓角，無法銑削，又因為鋁合金不能用激光切割，如果沒有沖壓空間不能沖壓，只能采取線切割加工，速度很慢，效率非常低，無法適應(yīng)批量生產(chǎn)，設(shè)計應(yīng)該避免這種情況。 1.2.1.6 常用的三種落料和沖孔方法的特點對比表1-4常見三種沖孔和落料加工特點比較 注：以下數(shù)據(jù)為冷軋鋼板的數(shù)據(jù)。激光切割數(shù)控沖(包括密孔沖)冷沖模可加工材質(zhì)鋼板鋼板，銅板、鋁板鋼板，銅板、鋁板可加工料厚1mm 8mm0.6mm 3mm一般小于4mm加工最小尺寸（普通冷軋鋼板）最小細縫0.2mm最小圓0.7mm沖圓孔t方孔小邊Wt長槽寬Wt沖圓孔t方孔小邊Wt長槽寬W2t孔與孔，孔與邊的邊緣最小距離tt1t孔與孔，孔與邊的邊緣優(yōu)選距離1.5t1.5t1.5t一般加工精度0.1mm0.1mm0.1mm加工范圍2000X13502000X1350外觀效果外緣光滑，切割端面有一層氧化皮毛邊大，且有帶料毛邊少量毛邊曲線效果光滑，形狀多變毛邊大，形狀規(guī)范；光滑，形狀多變加工速度切割外圓快沖制密孔快最快加工文字刻蝕，較淺，尺寸不受限制沖壓凹形文字，符號較深；尺寸受模具限制沖壓，凹形文字，符號，較深；尺寸受模具限制成形不能凹點，沉(沉)孔，小型拉伸等均可可實現(xiàn)較復(fù)雜的形狀加工費用較高低低1.2.2 沖孔落料的工藝性設(shè)計1.2.2.1 排布的工藝性設(shè)計大批量及中批量生產(chǎn)，零件的材料費用占較大的比重，對材料的充分和有效利用，是鈑金生產(chǎn)的一項重要經(jīng)濟指標。所以在不影響使用要求的條件下，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員設(shè)計時，爭取采用無廢料或少廢料的排布方法，如圖1-7所示為無廢料排布。圖 17 無廢料排布有些零件形狀略加改變，就可以大大節(jié)約材料。如圖1-8所示， 圖2比圖1省料。 圖 18 略改設(shè)計的省料排部1.2.2.2 沖裁件的工藝性對于數(shù)控沖床加工外圓角，需要專用的外圓刀具，為了減少外圓刀具，如圖1-9所示本手冊規(guī)范外圓角為：1） 90度直角外圓角系列半徑為r2.0，r3.0、r5.0，r10，2） 135度的斜角的外圓角半徑統(tǒng)一為R5.0，： 圖 19 沖裁件的外圓角沖孔優(yōu)先選用圓形孔，圓孔應(yīng)按照鈑金模具手冊中規(guī)定的系列圓孔選取，這樣可以減少圓孔刀具的數(shù)量，減少數(shù)控沖床換刀時間。由于受到?jīng)_孔凸模強度限制，孔徑不能過小，其最小孔徑與材料厚度有關(guān)。在設(shè)計時孔的最小直徑不應(yīng)小于下表1-5所示的數(shù)值。表1-5 用普通沖床沖孔的最小尺寸材料沖孔的最小直徑或最小邊長(t為材料厚度) 圓孔D（D為直徑）方孔L（L為邊長）腰圓孔、矩形孔a（a為 最小邊長）高、中碳鋼1.3t1.2t1t 低碳鋼及黃銅1t0.8t0.8t 鋁、鋅0.8t0.6t0.6t 布質(zhì)膠木層壓板0.4t0.35t0.3t沖裁件的孔與孔之間、孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過小，其值見圖1-10：圖 110 沖裁件的孔與孔、孔與邊緣之間的距離考慮到模具的沖壓加工中，采用復(fù)合模加工的孔與外形、孔與孔之間的精度較易保證，加工效率較高，而且模具的的維修成本，維修方便，考慮到以上原因，孔與孔之間，孔與外形之間的距離如果能滿足復(fù)合模的最小壁厚要求，工藝性更好，如圖1-11所示：圖 111 沖裁件的搭邊要求表1-6 復(fù)合模加工沖裁件的搭邊最小尺寸t (0.8以下)t (0.81.59)t (1.593.18)t (3.2以上)D13mm2tD23mm2tD31.6mm2t2.5tD41.6mm2t2.5t如圖1-12所示，先沖孔后折彎，為保證孔不變形，孔與彎邊的最小距離X2t+R圖 112 孔與彎邊的最小距離在拉深零件上沖孔時，見圖1-13，為了保證孔的形狀及位置精度以及模具的強度，其孔壁與零件直壁之間應(yīng)保持一定距離，即其距離a1及a2應(yīng)滿足下列要求： a1 R1+0.5t， a2R2+0.5t. 式中R1，R2圓角半徑； t板料厚度。 圖 113 在拉深件上沖孔1.2.2.3 沖裁件的加工精度圖 114 沖裁件孔中心距的公差圖1-14沖裁件孔中心距的公差： 表1-7 孔中心距的公差表 單位：mm材料厚度普通沖孔精度高級沖孔精度公稱尺寸L公稱尺寸L5050150150300505015015030010.10.150.200.030.050.08120.120.200.300.040.060.10240.150.250.350.060.080.12460.200.300.400.080.100.15注：使用本表數(shù)值時所有孔應(yīng)是一次沖出的。圖1-15孔中心距與邊緣距離公差：圖 115 孔中心與邊緣距離的公差沖壓件設(shè)計尺寸基準的選擇原則1） 沖壓件的設(shè)計尺寸基準盡可能與制造的定位基準相重合，這樣可以避免尺寸的制造誤差。2）沖壓件的孔位尺寸基準，應(yīng)盡可能選擇在沖壓過程中自始至終不參加變形的面或線上，且不要與參加變形的部位聯(lián)系起來。3）對于采用多工序在不同模具上分散沖壓的零件，要盡可能采用同一個定位基準。表1-8 孔中心與邊緣距離的公差表材料厚度尺寸b5050b120120b220220b36040.40.50.81.0注：本表適應(yīng)于落料后才進行沖孔的情況。1.2.2.4 二次切割二次切割也叫二次下料，或者補割（工藝性極差，設(shè)計時應(yīng)盡量避免）。二次切割就是拉伸特征對材料有擠料變形現(xiàn)象、折彎變形較大時，加大落料，先成型，再補割孔或外形輪廓，以達到去除預(yù)留材料，獲得完整正確結(jié)構(gòu)尺寸。應(yīng)用：拉伸凸臺離邊緣較近等，都必須補割。以沉孔為例說明，如圖1-16所示。圖 116 二次切割1.3 鈑金件的折彎鈑金的折彎，是指改變板材或板件角度的加工。如將板材彎成V形，U形等。一般情況下，鈑金折彎有兩種方法:一種方法是模具折彎，用于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積較小、大批量加工的鈑金結(jié)構(gòu)；另一種是折彎機折彎，用于加工結(jié)構(gòu)尺寸比較大的或產(chǎn)量不是太大的鈑金結(jié)構(gòu)。目前公司產(chǎn)品的折彎主要采用折彎機加工。這兩種折彎方式有各自的原理，特點以及適用性。1.3.1 模具折彎：對于年加工量在5000件以上，零件尺寸不是太大的結(jié)構(gòu)件（一般情況為300X300），加工廠家一般考慮開沖壓模具加工。1.3.1.1 常用折彎模具常用折彎模具，如圖1-17所示：為了延長模具的壽命，零件設(shè)計時，盡可能采用圓角。圖 1-17 專用的成形模具過小的彎邊高度，即使用折彎模具也不利于成形，一般彎邊高度L3t（包括壁厚）。1.3.1.2 臺階的加工處理辦法一些高度較低的鈑金Z形臺階折彎，加工廠家往往采用簡易模具在沖床或者油壓機上加工，批量不大也可在折彎機上用段差模加工，如圖1-18所示。但是，其高度H不能太高，一般應(yīng)該在（01.0）t ，如果高度為（1.04.0）t，要根據(jù)實際情況考慮使用加卸料結(jié)構(gòu)的模具形式。這種模具臺階高度可以通過加墊片進行調(diào)整，所以，高度H是任意調(diào)節(jié)的，但是，也有一個缺點，就是長度L尺寸不易保證，豎邊的垂直度不易保證。如果高度H尺寸很大，就要考慮在折彎機上折彎。圖1-18 Z形臺階折彎1.3.2 折彎機折彎折彎機分普通折彎機和數(shù)控折彎機兩種。由于精度要求較高，折彎形狀不規(guī)則，通信設(shè)備的鈑金折彎一般用數(shù)控折彎機折彎，其基本原理就是利用折彎機的折彎刀(上模)、V形槽(下模)，對鈑金件進行折彎和成形。優(yōu)點:裝夾方便，定位準確，加工速度快；缺點:壓力小，只能加工簡單的成形，效率較低。1.3.2.1 成形基本原理成形基本原理如圖1-19所示：圖 1-19 成形基本原理1） 折彎刀（上模）折彎刀的形式如圖1-20所示，加工時主要是根據(jù)工件的形狀需要選用，一般加工廠家的折彎刀形狀較多，特別是專業(yè)化程度很高的廠家，為了加工各種復(fù)雜的折彎，定做很多形狀、規(guī)格的折彎刀。2） 下模一般用V=6t（t為料厚）模。影響折彎加工的因素有許多，主要有上模圓弧半徑、材質(zhì)、料厚、下模強度、下模的?？诔叽绲纫蛩?。為滿足產(chǎn)品的需求，在保證折彎機使用安全的情況下，廠家已經(jīng)把折彎刀模系列化了，我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需對現(xiàn)有折彎刀模有個大致的了解。見圖1-20左邊為上模，右邊為下模。圖 1-20 數(shù)孔折彎模示意圖折彎加工順序的基本原則：1） 由內(nèi)到外進行折彎；2） 由小到大進行折彎；3） 先折彎特殊形狀，再折彎一般形狀；4） 前工序成型后對后繼工序不產(chǎn)生影響或干涉。目前的外協(xié)廠見到的折彎形式一般都是如圖1-21所示。圖 1-21 折彎機折彎形式1.3.2.2 折彎半徑鈑金折彎時，在折彎處需有折彎半徑，折彎半徑不宜過大或過小，應(yīng)適當選擇。折彎半徑太小容易造成折彎處開裂，折彎半徑太大又使折彎易反彈。各種材料不同厚度的優(yōu)選折彎半徑（折彎內(nèi)半徑）見下表1-9表1-9 最小彎曲半徑數(shù)值 (mm)材料退火狀態(tài)冷作硬化狀態(tài)彎曲線方向與纖維方向的對應(yīng)位置垂直平行垂直平行08、10、0.1t0.4 t0.4 t0.8 t15、20、0.1 t0.5 t0.5 t1.0 t25、30、0.2 t0.6 t0.6 t1.2 t45、500.5 t1.0 t1.0 t1.7 t65Mn1.0 t2.0 t2.0 t3.0 t鋁0.1 t0.35 t0.5 t1.0 t紫銅0.1 t0.35 t1.0 t2.0 t軟黃銅0.1 t0.35 t0.35 t0.8 t半硬黃銅0.1 t0.35 t0.5 t1.2 t磷青銅1.0 t3.0 t注：表中t為板料厚度。上表中的數(shù)據(jù)為優(yōu)選的數(shù)據(jù)，僅供參考之用。實際上，廠家的折彎刀的圓角通常都是0.3，少量的折彎刀的圓角為0.5，所以，我們的鈑金件的折彎內(nèi)圓角基本上都是0.2。對于普通的低碳鋼鋼板、防銹鋁板、黃銅板、紫銅板等，內(nèi)圓角0.2 都是沒有問題的，但對于一些高碳鋼、硬鋁、超硬鋁，這種折彎圓角就會導(dǎo)致折彎斷裂，或者外圓角開裂。1.3.2.3 折彎回彈圖1-22折彎回彈示意圖1)回彈角=b-a式中 b回彈后制件的實際角度；a模具的角度。2) 回彈角的大小單角90 o自由彎曲時的回彈角見表1-10。表1-10 單角90 度自由彎曲時的回彈角材料r/t材料厚度t(mm)2低碳鋼黃銅 b=350MPa鋁、鋅54o5o6o2o3o4o0o1o2o中碳鋼b=400-500MPa硬黃銅b=350-400MPa硬青銅b=350-400MPa55o6o8o2o3o5o0o1o3o高碳鋼b550Mpa57o9o12o4o5o7o2o3o6o3)影響回彈的因素和減少回彈的措施。1， 材料的力學(xué)性能 回彈角的大小與材料的的屈服點成正比，與彈性模量E成反比。對于精度要求較高的鈑金件，為了減少回彈，材料應(yīng)該盡可能選擇低碳鋼，不選擇高碳鋼和不銹鋼等。2， 相對彎曲半徑r/t 越大，則表示變形程度越小，回彈角就越大。這是一個比較重要的概念，鈑金折彎的圓角，在材料性能允許的情況下，應(yīng)該盡可能選擇小的彎曲半徑，有利于提高精度。特別是注意應(yīng)該盡可能避免設(shè)計大圓弧，如圖1-23所示，這樣的大圓弧對生產(chǎn)和質(zhì)量控制有較大的難度：圖 1-23 鈑金的圓弧太大1.3.2.4 一次折彎的最小折彎邊的計算 L形折彎的折彎時的起始狀態(tài)如圖1-24所示: 圖 1-24 L形折彎的折彎這里很重要的一個參數(shù)是下?？诘膶挾菳。由于考慮到折彎效果和模具強度， 不同厚度的材料所需要的?？趯挾却嬖谝粋€最小值。小于該數(shù)值時， 會出現(xiàn)折彎不到位或損壞模具的問題.經(jīng)過實踐證明， 最小?？趯挾群筒牧虾穸鹊年P(guān)系為. 為最小模寬， T為材料厚度， 計算最小?？趯挾葧rK=6.目前廠家常用的折彎下模寬度的規(guī)格如下: 4，5，6，8，10，12，14，16，18，20，25 根據(jù)上面的關(guān)系式就可以確定不同的料厚在折彎時所需下模?？趯挾鹊淖钚≈?