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(jì)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(jī)柜和一些大的插箱，需要充分考慮降低整機(jī)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(jìn)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(jī)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(zhǔn)備好的鋼帶表現(xiàn)上得到表面鍍鋅層的過程，因?yàn)楣に囁?，鍍層較薄。

３）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0.25~2.5mm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(jìn)入含有H2、N2混合氣體的還原退火爐加熱到710~920℃，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(jìn)入450~460℃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(qiáng)的鈑金件。

４）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(hù)層，具有優(yōu)良的耐腐蝕性，正常使用壽命可達(dá)25年，比鍍鋅板長3-6倍，與不銹鋼相當(dāng)。覆鋁鋅板的耐腐蝕性來自鋁的障礙層保護(hù)功能，和鋅的犧牲性保護(hù)功能。當(dāng)鋅在切邊、刮痕及鍍層擦傷部分作犧牲保護(hù)時，鋁便形成不能溶解的氧化物層，發(fā)揮屏障保護(hù)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(jìn)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(yùn)輸出費(fèi)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?yàn)榫哂休^強(qiáng)的耐腐蝕能力、良好的導(dǎo)電性能、強(qiáng)度較高等優(yōu)點(diǎn)，使用非常廣泛，但也要充分考慮它的缺點(diǎn)：材料價格很貴，是普通鍍鋅板的4倍；材料強(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)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)L—Mn合金，是應(yīng)用最廣的一種防銹鋁。這種合金的強(qiáng)度不高（僅高于工業(yè)純鋁），不能熱處理強(qiáng)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)L—Mg防銹鋁，與3A21相比，5A02強(qiáng)度較高，特別是具有較高的疲勞強(qiáng)度、塑性與耐蝕性高。熱處理不能強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，牌號表示方法的標(biāo)準(zhǔn)代號為GB/T16474-1996，狀態(tài)代號GB/T16475—1996，與老標(biāo)準(zhǔn)的對照表如下表1-1所示：

1.1.2.3 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(qiáng)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(fèi)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(qiáng)度和優(yōu)良的冷、熱加工性，易用于進(jìn)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(qiáng)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(shí)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(yán)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(zhǔn)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（QSn6.5～2.5）、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(qiáng)比σs/σb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(jì)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(jì)師往往會用高碳鋼或不銹鋼代替低碳鋼，或者用強(qiáng)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(shí)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(qiáng)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(dá)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。

1.1.3.5 常用板材的性能比較

表1-3 幾種常用板材的性能比較

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(jī)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(shí)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(shí)現(xiàn)形狀太復(fù)雜的沖孔和落料。特點(diǎn)：速度快，省模具。加工靈活，方便。基本上能夠滿足樣品下料生產(chǎn)中的需要。注意的問題及要求：薄材(t<0.6)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(yán)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(dāng)?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(yán)重，反而影響了精度。

數(shù)控沖一般適合沖裁T=3.5～4mm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0.8～4.0，低碳鋼板為0.8～3.5mm，不銹鋼板0.8～2.5mm。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Φ1.5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(dāng)然，0.6~1.5mm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(jìn)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(diǎn)：因?yàn)橛美錄_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(jì)時就要考慮按開冷沖模加工的工藝特點(diǎn)設(shè)計(jì)。比如零件不應(yīng)出現(xiàn)尖角（除使用上必須外），需設(shè)計(jì)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(jì)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(jìn)行加工。如：通風(fēng)網(wǎng)板，進(jìn)出風(fēng)擋板等。見圖1-1所示。圖中陰影部分為密孔模，零件的密孔靠密孔模可快速沖出。比一個一個的沖孔，大大的提高效率。

密孔設(shè)計(jì)注意的問題及要求：

產(chǎn)品上密孔的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮密孔沖模具的加工特點(diǎn)是重復(fù)多次沖裁，這樣在設(shè)計(jì)密孔的排布的時候應(yīng)采用這樣的原則：

1）設(shè)計(jì)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Φ5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；

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 1-3所示，兩個密孔之間的距離D小于2t時（t為材料厚度），因?yàn)槟＞叩膹?qiáng)度問題，則密孔模要間隔設(shè)置，圖中陰影部分為密孔模。可以看出，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?yàn)槊颗诺目讛?shù)不等（7空、8孔兩種），則無法用密孔模一次性沖出。

設(shè)計(jì)密孔的排布時盡量按照上述要求設(shè)計(jì)，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(bǔ)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(bǔ)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。

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(shí)現(xiàn)對鈑金件的打孔及落料。

特點(diǎn)：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(xì)，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?yàn)椴牧蟼鳠崽?，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(jìn)行電蝕切割的加工方法，切除的材料由工作液帶走。

特點(diǎn)：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?yàn)殇X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(jì)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(diǎn)對比

1.2.2 沖孔落料的工藝性設(shè)計(jì)

1.2.2.1 排布的工藝性設(shè)計(jì)

大批量及中批量生產(chǎn)，零件的材料費(fèi)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(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。所以在不影響使用要求的條件下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)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。

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，：

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(qiáng)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(jì)時孔的最小直徑不應(yīng)小于下表1-5所示的數(shù)值。

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：

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(qiáng)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， a2≥R2+0.5t. 式中R1，R2－圓角半徑； t－板料厚度。

1.2.2.3 沖裁件的加工精度

沖壓件設(shè)計(jì)尺寸基準(zhǔn)的選擇原則

1） 沖壓件的設(shè)計(jì)尺寸基準(zhǔn)盡可能與制造的定位基準(zhǔn)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(zhǔn)，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(zhǔn)。

1.2.2.4 二次切割

二次切割也叫二次下料，或者補(bǔ)割（工藝性極差，設(shè)計(jì)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(bǔ)割孔或外形輪廓，以達(dá)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(bǔ)割。以沉孔為例說明，如圖1-16所示。

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(jī)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(jī)加工。

這兩種折彎方式有各自的原理，特點(diǎn)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(jì)時，盡可能采用圓角。

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L≥3t（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(jī)上加工，批量不大也可在折彎機(jī)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（0～1.0）t ，如果高度為（1.0～4.0）t，要根據(jù)實(shí)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(jìn)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(diǎn)，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(jī)上折彎。

1.3.2 折彎機(jī)折彎

折彎機(jī)分普通折彎機(jī)和數(shù)控折彎機(jī)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(jī)折彎，其基本原理就是利用折彎機(jī)的折彎刀(上模)、V形槽(下模)，對鈑金件進(jìn)行折彎和成形。優(yōu)點(diǎn):裝夾方便，定位準(zhǔn)確，加工速度快；缺點(diǎn):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：

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(qiáng)度、下模的?？诔叽绲纫蛩亍闈M足產(chǎn)品的需求，在保證折彎機(jī)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(jì)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。

折彎加工順序的基本原則：

1） 由內(nèi)到外進(jìn)行折彎；

2） 由小到大進(jìn)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。

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(dāng)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

上表中的數(shù)據(jù)為優(yōu)選的數(shù)據(jù)，僅供參考之用。實(shí)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

3)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(diǎn)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Δα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(jì)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：

1.3.2.4 一次折彎的最小折彎邊的計(jì)算

L形折彎的折彎時的起始狀態(tài)如圖1-24所示:

這里很重要的一個參數(shù)是下模口的寬度B。由于考慮到折彎效果和模具強(qiáng)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(shí)踐證明， 最小?？趯挾群筒牧虾穸鹊年P(guān)系為.

注：1、最小折彎高度包含一個料厚。

2、當(dāng)V形折彎是折彎銳角時，最短折彎邊需加大0.5。

3、當(dāng)零件材料為鋁板和不銹鋼板時，最小折彎高度會有較小的變化，鋁板會變小一點(diǎn)，不銹鋼會大一點(diǎn)，參考上表即可。

1.3.2.5 Z形折彎的最小折彎高度

Z形折彎的折彎時的起始狀態(tài)如圖1-26所示：

Z形折彎和L形折彎的工藝非常相似，也存在著最小折彎邊問題，由于受下模的結(jié)構(gòu)限制，Z形折彎的最短邊比L形折彎時還要大，Z形折彎最小邊的計(jì)算公式為：

1.3.2.6 折彎時的干涉現(xiàn)象

對于二次或二次以上的折彎，經(jīng)常出現(xiàn)折彎工件與刀具相碰出現(xiàn)干涉，如圖1-27所示，黑色部分為干涉部分，這樣就無法完成折彎，或者或者因?yàn)檎蹚澑缮鎸?dǎo)致折彎變形。

鈑金折彎的干涉問題，不涉及到太多的技術(shù)，只要了解一下折彎模的形狀和尺寸，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時注意避開折彎模就可以了。圖1-28為常見的幾種折彎刀的截面形狀，在新修訂的《鈑金模具手冊》都有介紹，并且在intralink庫里也有對應(yīng)的刀具實(shí)體，在設(shè)計(jì)沒有把握的情況下，可以按照上圖的原理，直接用刀具進(jìn)行裝配干涉檢驗(yàn)。

對于翻孔攻絲來說，如圖1-29所示的D值不能設(shè)計(jì)得太小，最小D值可以根據(jù)材料厚度、翻孔外徑、翻孔高度、所選折彎刀具等參數(shù)計(jì)算或作圖得到。以1.5mm厚的折彎鋼板上翻M4的翻孔攻絲為例， D值應(yīng)該大于8mm，否則，折彎刀會碰傷翻邊。

1.3.2.7 孔、長圓孔離折彎邊最小距離

如圖1-30所示折彎處孔邊離折線太近，折彎時料無法帶起，產(chǎn)生孔形狀變形；因此，孔邊與折彎線要求大于最小孔邊距X≥t+R。

如圖1-31所示長圓孔離折線太近，折彎時料無法帶起，產(chǎn)生孔形狀變形；因此，孔邊與折彎線要求大于最小孔邊距按表1-14，折彎半徑參考表1-9折彎半徑。

對不重要孔， 可將孔擴(kuò)大至折彎線，如圖1-32所示，缺點(diǎn)：影響外觀效果。

1.3.2.8 孔靠近折彎時的特殊加工處理

當(dāng)靠近折彎線的孔距折彎線小于上述的最小距離時，折彎后會產(chǎn)生變形， 此時可根據(jù)產(chǎn)品不同的要求， 作如下表1-15方式來處理。但是，可以看到這些辦法的工藝性較差，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量避免。

1.3.2.9 彎曲件的工藝孔、工藝槽和工藝缺口

在設(shè)計(jì)彎曲件時，如果彎曲件須將彎邊彎曲到毛坯內(nèi)邊時，一般應(yīng)事先在落料后加沖工藝孔、工藝槽或工藝缺口如圖1-33所示。

d－工藝孔的直徑，d≥t；K－工藝缺口的寬度，K≥t。

止裂槽或切口：一般情況下，對于一條邊的一部分折彎，為了避免撕裂和畸變，應(yīng)開止裂槽或切口。特別是對于內(nèi)彎角小于60度的彎曲，更需要開止裂槽或切口。切口寬度一般大于板厚t，切口深度一般大于1.5t。

1-34中圖b較圖a折彎更合理。

工藝槽、工藝孔要正確處理，面板及外觀能看得到的工件可不加折彎拼角工藝孔（如面板在加工過程中，為保持統(tǒng)一風(fēng)格，均不設(shè)工藝缺口），其它應(yīng)加折彎拼角工藝孔。如圖1-35所示。

1.3.2.10 90度方向的折彎搭碰的間隙規(guī)定：

圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時，對于沒有特殊要求，不要標(biāo)注90度方向的折彎搭碰之間的間隙，一些不合理的間隙標(biāo)注，反而影響加工廠家的工藝設(shè)計(jì)。加工廠家一般按照0.2～0.3的間隙進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。如圖1-36所示：

1.3.2.11 突變位置的折彎

折彎件的折彎區(qū)應(yīng)避開零件突變的位置，折彎線離變形區(qū)的距離L應(yīng)大于彎曲半徑r，即L≥r，如圖1-37。

1.3.2.12 一次壓死邊

一次壓死邊的方法：如圖1-38所示，先用30度折彎刀將板材折成30度，再將折彎邊壓平。

圖中的最小折彎邊尺寸L按照1.3.2.2中描述的一次折彎邊的最小折彎邊尺寸加0.5t(t為材料厚度)。壓死邊一般適用于板材為不銹鋼、鍍鋅板、覆鋁鋅板等。電鍍件不宜采用，因?yàn)閴核肋叺牡胤綍袏A酸液的現(xiàn)象。

1.3.2.13 180度折彎:

180度折彎的方法：如圖1-39所示，先用30度折彎刀將板才折成30度，再將折

彎邊壓平，壓平后抽出墊板。

圖中的最小折彎邊尺寸L按照1.3.2.2中描述的一次折彎邊的最小折彎邊尺寸加t(t為材料厚度)，高度H應(yīng)該選擇常用的板材，0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0，一般這個高度不宜選擇更高的尺寸。

1.3.2.14 三重折疊壓死邊:

如圖1-40所示，先折形，再折死邊。設(shè)計(jì)時注意各部分尺寸，保證各加工步驟滿足最小折彎尺寸，避免不必要的后期加工。

1.4 鈑金件上的螺母、螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式

1.4.1 鉚接螺母

鉚接螺母常見的形式有壓鉚螺母柱、壓鉚螺母、漲鉚螺母、拉鉚螺母、浮動壓鉚螺母

1.4.1.1 壓鉚螺母柱

壓鉚就是指在鉚接過程中，在外界壓力下，壓鉚件使基體材料發(fā)生塑性變形，而擠入鉚裝螺釘、螺母結(jié)構(gòu)中特設(shè)的預(yù)制槽內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)兩個零件的可靠連接的方式，壓鉚的非標(biāo)螺母有兩種，一種是壓鉚螺母柱，一種是壓鉚螺母。采用此種鉚接形式實(shí)現(xiàn)與基材的連接的，此種鉚接形式通常要求鉚接零件的硬度要大于基材的硬度。普通低碳鋼、鋁合金板、銅板板材適合于壓接壓鉚螺母柱，對于不銹鋼和高碳鋼板材因?yàn)椴馁|(zhì)較硬，需要特制的高強(qiáng)度的壓鉚螺母柱，不僅價格很高，而且壓接困難，壓接不牢靠，壓接后容易脫落，廠家為了保證可靠性，常常需要在螺母柱的側(cè)面加焊一下，工藝性不好，因此，有壓鉚螺母柱和壓鉚螺母的鈑金零件盡可能不采用不銹鋼。包括壓鉚螺釘、壓鉚螺母也是這種情況，不合適在不銹鋼板材上使用。

壓鉚螺母柱的壓接過程如圖1-41所示：

1.4.1.2 壓鉚螺母

壓鉚螺母的壓接過程如圖1-42所示：

1.4.1.3 漲鉚螺母

漲鉚就是指在鉚接過程中，鉚裝螺釘或螺母的部分材料在外力作用下發(fā)生塑性變形，與基體材料形成緊配合，從而實(shí)現(xiàn)兩個零件的可靠連接的方式。常用的ZRS等等就是采用此種鉚接型式實(shí)現(xiàn)與基材的連接的。漲鉚工藝比較簡單，連接強(qiáng)度較低，通常用在對緊固件高度有限制，且承受扭距不大的情況。如圖1-43所示：

1.4.1.4 拉鉚螺母

1）拉鉚是指在鉚接過程中，鉚接件在外界拉力的作用下，發(fā)生塑性變形，其變形的位置通常在專門設(shè)計(jì)的部位，靠變形部位夾緊基材來實(shí)現(xiàn)可靠的連接。常用的拉鉚螺母就是采用此種鉚接型式實(shí)現(xiàn)與基材的連接的。拉鉚使用專用的鉚槍進(jìn)行鉚接，多用在安裝空間較小，無法使用通用鉚接工裝的情況，例如封閉的管材。如圖1-44所示：

1.4.1.5 浮動壓鉚螺母

有些鈑金結(jié)構(gòu)上的鉚裝螺母，因?yàn)檎w機(jī)箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)的積累誤差太大，以致這些鉚裝螺母的相對位置誤差很大，造成其它零件裝配困難，在相應(yīng)的壓鉚螺母位置上采用壓鉚式浮動螺母后，很好的改善了這一情況。如圖1-45所示：(注意事項(xiàng)：壓鉚位置一定要有足夠空間)

1.4.1.6 漲鉚螺母或壓鉚螺母到邊距離

漲鉚螺母或壓鉚螺母都是通過對板料的擠壓使之與板料鉚合在一起，漲鉚或壓鉚時如到邊的距離太近，則容易使此部分變形，無特殊要求時，鉚裝緊固件中心線與板邊緣最小距離應(yīng)該大于L，見圖1-46，否則必須使用專用夾具防止板的邊緣受力變形。L的大小參見新的《非標(biāo)緊固件》手冊，每種非標(biāo)緊固件的L值都有詳細(xì)描述。

1.4.1.7 影響鉚接質(zhì)量的因素

影響鉚接質(zhì)量的因素很多，總結(jié)下來，主要有以下幾個：基材性能，底孔尺寸，鉚接方式。

1）基材性能?；挠捕冗m當(dāng)時，鉚接質(zhì)量較好，鉚接件的受力較好。

2）底孔尺寸。底孔尺寸的大小直接影響鉚接的質(zhì)量，開大了，基材和鉚接件的間隙大，對于壓鉚來講，不能有足夠的變形來填滿鉚接件上的溝槽，使剪切受力不足，直接影響壓鉚螺母（釘）的抗推力。對于漲鉚螺釘來講，底孔太大，鉚接過程中由塑性變形而產(chǎn)生的擠壓力變小，直接影響漲鉚螺釘（母）的抗推力和抗扭力bvty.VIP。對拉鉚相同，底孔太大，使塑性變形后兩件之間的有效摩擦力減小，影響鉚接的質(zhì)量。底孔尺寸小，雖然在一定程度上可以增加鉚接的承力，但是容易造成鉚接外觀質(zhì)量差，鉚接力大，安裝不便、易造成底板變形等缺點(diǎn)，影響鉚接工作的生產(chǎn)效率和鉚接的質(zhì)量。

3）鉚接方式。在上一節(jié)中已經(jīng)有所介紹。

鉚裝螺釘、螺母在使用的過程中要非常注意其所在的場合，不同的場合，不同的受力要求，就要采用不同的型式。如果采用的不合適，就會降低鉚裝螺釘、螺母的受力范圍，造成連接的失效。下面舉幾個例子來說明正常情況下的正確使用方法。

1） 不要在鋁板陽極氧化或表面處理之前安裝鋼或不銹鋼鉚裝緊固件。2）同一直線上壓鉚過多，被擠壓的材料沒有地方可流動，會產(chǎn)生很大的應(yīng)力，使工件彎曲成弧形

3）盡量保證在板的表面鍍覆處理后再安裝鉚裝緊固件。

4）M5、M6、M8、M10的螺母一般要點(diǎn)焊，太大的螺母一般要求強(qiáng)度較大，可采用弧焊，M4（含M4）以下盡量選用漲鉚螺母，如是電鍍件，可選用未電鍍的漲鉚螺母。

5）當(dāng)在折彎邊上鉚壓螺母時，為保證鉚壓螺母的鉚接質(zhì)量，需注意1、鉚孔邊到折彎邊的距離必須大于折彎的變形區(qū)。2、鉚裝螺母中心到折彎邊內(nèi)側(cè)的距離L應(yīng)大于鉚裝螺母外圓柱半徑與折彎內(nèi)半徑之和。即L>D/2+r。

1.4.2 凸焊螺母

凸焊螺母（點(diǎn)焊螺母）在鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣泛，在公司的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，也經(jīng)常用到，但是，很多設(shè)計(jì)中，預(yù)孔的大小沒有按照標(biāo)準(zhǔn)，是無法準(zhǔn)確定位的。國家標(biāo)準(zhǔn)的凸焊螺母有兩種，一種是焊接六角螺母GB13680-92，定位比較粗糙，定位尺寸不準(zhǔn)確，焊接后經(jīng)常需要對螺紋回絲；另外一種是焊接六角螺母GB13681-92，焊接時有自定位結(jié)構(gòu)，推薦采用這種結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)型式和尺寸按圖1-47和圖1-48，焊接用鋼板焊接前的孔徑D0與板厚H的推薦值按表1-17的規(guī)定。

1.4.3 翻孔攻絲

翻孔攻絲的預(yù)孔、外經(jīng)、高度等列表：

1.4.3.1 常用粗牙螺紋翻孔尺寸

1.4.3.2 翻孔攻絲到折彎邊的最小距離

表1-19 翻孔攻絲中心到折彎邊距離H值對照表：

1.4.4 漲鉚螺母、壓鉚螺母、拉鉚、翻孔攻絲的比較

1.5 鈑金拉伸

1.5.1 常見拉伸的形式和設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

鈑金件的拉伸如圖1-50所示，

鈑金件的拉伸注意事項(xiàng)：

1、 拉伸件的底與壁之間的最小圓角半徑應(yīng)大于板厚，即r1>t；為了使拉伸進(jìn)行得更順利，一般取r1=(3～5)t，最大圓角半徑應(yīng)小于板厚的8倍，即r1<8t。

2、 拉伸件凸緣與壁之間的最小圓角半徑應(yīng)大于板厚的2倍，即r2>2t；為了使拉伸進(jìn)行得更順利，一般取r2=5t，最大圓角半徑應(yīng)小于板厚的8倍，即r1<8t。

3、 圓形拉伸件的內(nèi)腔直徑應(yīng)取D≥d+12t，以便在拉伸時壓板壓緊不致起皺。

4、 矩形拉伸件相鄰兩壁間的最小圓角半徑應(yīng)取r3≥3t，為了減少拉伸次數(shù)，盡可能取r3≥1/5H，以便一次拉伸完成。

5、 拉伸件由于各處所受應(yīng)力不同，使拉伸后，材料厚度發(fā)生變化。一般，底部中央保持原

來厚度，底部圓角處材料變薄，頂部靠近凸緣處材料變厚；矩形拉伸件四周圓角處材料變厚。在設(shè)計(jì)拉伸產(chǎn)品時，在圖紙上明確注明必須保證外部尺寸或內(nèi)外部尺寸，不能同時標(biāo)注內(nèi)外尺寸。

6、 拉伸件之材料厚度，一般都考慮工藝變形中的上下壁厚不相等的規(guī)律（即上厚下?。?。

7、 圓形無凸緣拉伸件一次成形時，高度H和直徑d之比應(yīng)小于或等于0.4。

1.5.2 打凸的工藝尺寸

1.5.2.1 在鈑金上打凸需參照以下數(shù)據(jù)：

在鈑金上打凸的形狀和尺寸，《鈑金模具手冊》上規(guī)定了幾種系列尺寸，Intralink庫中有相應(yīng)的Form模型，設(shè)計(jì)時應(yīng)按照手冊規(guī)定的尺寸選用，直接調(diào)用庫里的Form模具。

1.5.2.2 打凸間距和凸邊距的極限尺寸

1.5.3 局部沉凹與壓線

如1-52所示，在鈑金上沖0.3深的半切壓凹，可作為標(biāo)貼等的粘貼位，可以提高標(biāo)貼的可靠性，《鈑金模具手冊》上規(guī)定了與銘牌對應(yīng)的系列尺寸，Intralink庫中有相應(yīng)的Form模型，設(shè)計(jì)時應(yīng)按照手冊規(guī)定的尺寸選用，直接調(diào)用庫里的模具。此種半切壓凹，變形比正常的拉伸要小的的多，但是，對于四周沒有折彎或者折彎高度較小的大面積蓋板和底板等零件，還是有一定的變形。替代方法：可以在貼標(biāo)貼范圍沖壓兩直角線，可改善變形，但標(biāo)貼粘貼的可靠性降低，此方法還可用于產(chǎn)品編碼、生產(chǎn)日期、版本、甚至圖案等加工。

1.5.4 加強(qiáng)筋

在板狀金屬零件上壓筋，見示意圖1-53，有助于增加結(jié)構(gòu)剛性，加強(qiáng)筋形狀及尺寸應(yīng)按照《鈑金模具手冊》上規(guī)定的五種規(guī)格選用。

摘自鈑金學(xué)習(xí)網(wǎng)