钣金件结构设计工艺手册

钣金件结构设计工艺手册目录1第一章钣金零件设计工艺11.1钣金材料的选材11.1.1钣金材料的选材原则11.1.2几种常用的板材11.1.3材料对钣金加工工艺的影响31.2冲孔和落料：51.2.1冲孔和落料的常用方式51.2.2冲孔落料的工艺性设计91.3钣金件的折弯131.3.1模具折弯：131.3.2折弯机折弯141.4钣金件上的螺母、螺钉的结构形式261.4.1铆接螺母261.4.2凸焊螺母291.4.3翻孔攻丝301.4.4涨铆螺母、压铆螺母、拉铆、翻孔攻丝的比较311.5钣金拉伸321.5.1常见拉伸的形式和设计注意事项321.5.2打凸的工艺尺寸331.5.3局部沉凹与压线331.5.4加强筋341.6其它工艺351.6.1抽孔铆接351.6.2托克斯铆接361.7沉头的尺寸统一361.7.1螺钉沉头孔的尺寸361.7.2孔沉头铆钉的沉头孔的尺寸的统一361.7.3沉头螺钉连接的薄板的特别处理362第二章金属切削件设计工艺372.1常用金属切削加工性能372.2零件的加工余量382.2.1零件毛坯的选择和加工余量382.2.2工序间的加工余量382.3不同设备的切削特性、加工精度和粗糙度的选择392.3.1常用设备的加工方法与表面粗糙度的对应关系392.3.2常用公差等级与表面粗糙度数值的对应关系392.4螺纹设计加工402.4.1普通螺纹的加工方法402.4.2普通螺纹加工常用数据402.4.3普通螺纹的标记412.4.4普通螺纹公差带的选用及精度等级412.4.5英制螺纹的尺寸系列422.5常见热处理选择和硬度选择。422.5.1结构钢零件热处理方法选择422.5.2热处理对零件结构设计的一般要求432.5.3硬度选择433第三章压铸件设计工艺443.1压铸工艺成型原理及特点443.2压铸件的设计要求453.2.1压铸件设计的形状结构要求453.2.2压铸件设计的壁厚要求453.2.3压铸件的加强筋/肋的设计要求453.2.4压铸件的圆角设计要求453.2.5压铸件设计的铸造斜度要求463.2.6压铸件的常用材料463.2.7压铸模具的常用材料464第四章铝型材零件设计工艺463.3型材挤压加工的基本常识463.3.1铝型材的生产工艺流程463.3.2常见型材挤压方法473.3.3空心型材挤压模具简单介绍493.4铝型材常用材料及供货状态493.5铝型材零件的加工及表面处理513.5.1铝合金型材零件的加工513.5.2铝合金型材零件的表面处理514第五章金属的焊接设计工艺534.1金属的可焊性534.1.1不同金属材料之间焊接及其焊接性能534.1.2同种金属的焊接性能534.2点焊设计554.2.1接头型式554.2.2点焊的典型结构554.2.3点焊的排列554.2.4钢板点焊直径以及焊点之间的距离564.2.5铝合金板材的点焊574.2.6点焊的定位574.3角焊584.4缝焊585第六章塑料件设计工艺595.1塑胶件设计一般步骤595.2公司不同的产品系列推荐的材料种类。595.3塑胶件的表面处理605.4塑胶件的工艺技术要求.615.4.1塑胶件零件的壁厚选择615.4.2塑胶零件的脱模斜度615.4.3塑胶零件的尺寸精度625.4.4塑胶的表面粗糙度.635.4.5圆角645.4.6加强筋的问题645.4.7支承面645.4.8斜顶与行位问题645.5塑胶的极限工艺问题的处理方法655.6塑胶零件常须解决的问题。665.7塑胶件正在进入的领域。676第七章表面处理工艺686.1金属镀覆686.1.1金属镀覆工艺范围686.1.2电镀基础介绍686.1.3金属镀覆设计注意事项696.1.4几种常用零件电、化学处理推荐716.2表面喷涂716.2.1喷涂基础介绍716.2.2表面效果选择原则726.2.3喷粉、喷漆设计注意事项726.3表面丝印746.3.1丝网印刷原理：746.3.2丝网印刷的主要特点：746.3.3丝印设计注意事项756.4移印介绍757第八章结构图纸零部件的分级和代码申请767.1零部件分级和代码申请的基本原则767.2单板整件图纸的分级方法767.3插箱整件图纸的分级方法和代码申请方法787.4整机配置（含机柜）的图纸的分级方法80第一章钣金零件设计工艺钣金材料的选材钣金材料是通信产品结构设计中最常用的材料，了解材料的综合性能和正确的选材，对产品成本、产品性能、产品质量、加工工艺性都有重要的影响。钣金材料的选材原则选用常见的金属材料，减少材料规格品种，尽可能控制在公司材料手册范围内；在同一产品中，尽可能的减少材料的品种和板材厚度规格；在保证零件的功能的前提下，尽量选用廉价的材料品种，并降低材料的消耗，降低材料成本；对于机柜和一些大的插箱，需要充分考虑降低整机的重量；除保证零件的功能的前提外，还必须考虑材料的冲压性能应满足加工艺要求，以保证制品的加工的合理性和质量。几种常用的板材介绍钢板1）冷轧薄钢板冷轧薄钢板是碳素结构钢冷轧板的简称，它是由碳素结构钢热轧钢带，经过进一步冷轧制成厚度小于4mm的钢板。由于在常温下轧制，不产生氧化铁皮，因此，冷板表面质量好，尺寸精度高，再加之退火处理，其机械性能和工艺性能都优于热轧薄钢板。常用的牌号为低碳钢08F和10#钢，具有良好的落料、折弯性能。2）连续电镀锌冷轧薄钢板连续电镀锌冷轧薄钢板，即“电解板”，指电镀锌作业线上在电场作用下，锌从锌盐的水溶液中连续沉积到预先准备好的钢带表现上得到表面镀锌层的过程，因为工艺所限，镀层较薄。３）连续热镀锌薄钢板连续热镀锌薄钢板简称镀锌板或白铁皮，是厚度0.25~2.5mm的冷轧连续热镀锌薄钢板和钢带，钢带先通过火焰加热的预热炉，烧掉表面残油，同时在表面生成氧化铁膜，再进入含有H2、N2混合气体的还原退火炉加热到710~920℃，使氧化铁膜还原成海绵铁，表面活化和净化了的带钢冷却到稍高于熔锌的温度后，进入450~460℃的锌锅，利用气刀控制锌层表面厚度。最后经铬酸盐溶液钝化处理，以提高耐白锈性。与电镀锌板表面相比，其镀层较厚，主要用于要求耐腐蚀性较强的钣金件。４）覆铝锌板覆铝锌板的铝锌合金镀层是由55%铝、43.4%锌与1.6%硅在600℃高温下固化而组成，形成致密的四元结晶体保护层，具有优良的耐腐蚀性，正常使用寿命可达25年，比镀锌板长3-6倍，与不锈钢相当。覆铝锌板的耐腐蚀性来自铝的障碍层保护功能，和锌的牺牲性保护功能。当锌在切边、刮痕及镀层擦伤部分作牺牲保护时，铝便形成不能溶解的氧化物层，发挥屏障保护功能。上述2)、3)、4)钢板统称为涂层钢板，在国内通讯设备上广泛采用，涂层钢板加工后可以不再电镀、油漆，切口不做特殊处理，便可直接使用，也可以进行特殊磷化处理，提高切口耐锈蚀的能力。从成本分析看，采用连续电镀锌薄钢板，加工厂不必将零件送去电镀，节省电镀时间和运输出费用，另外零件喷涂前也不用酸洗，提高了加工效率。5）不锈钢板因为具有较强的耐腐蚀能力、良好的导电性能、强度较高等优点，使用非常广泛，但也要充分考虑它的缺点：材料价格很贵，是普通镀锌板的4倍；材料强度较高对数控冲床的刀具磨损较大一般不合适数控冲床上加工；不锈钢板的压铆螺母要采用高强度的特种不锈钢材料的压铆螺母，价格很贵；压铆螺母铆接不牢固经常需要再点焊；表面喷涂的附着力不高、质量不宜控制；材料回弹较大折弯和冲压不易保证形状和尺寸精度。铝和铝合金板通常使用的铝和铝合金板主要有以下三种材料：防锈铝3A21、防锈铝5A02和硬铝2A06。防锈铝3A21即为老牌号LF21，系AL—Mn合金，是应用最广的一种防锈铝。这种合金的强度不高（仅高于工业纯铝），不能热处理强化。故常用冷加工方法来提高它的力学性能，在退火状态下有高的塑性，在半冷作硬化时塑性尚好。冷作硬化时塑性低，耐蚀性好，焊接性良好。防锈铝5A02即为老牌号LF2系AL—Mg防锈铝，与3A21相比，5A02强度较高，特别是具有较高的疲劳强度、塑性与耐蚀性高。热处理不能强化，用接触焊和氢原子焊焊接性良好，氩弧焊时有形成结晶裂纹的倾向，合金在冷作硬化时有形成结晶裂纹的倾向。合金在冷作硬化和半冷作硬化状态下可切削性较好，退火状态下可切削性不良，可抛光。硬铝2A06为老牌号的LY6，是常用的硬铝牌号。硬铝和超硬铝比一般的铝合金具有更高的强度和硬度，可以作为一些面板类的材料，但是塑性较差，不能进行折弯，折弯会造成外圆角部位有裂缝或者开裂。铝合金的牌号和状态已经有新的标准，牌号表示方法的标准代号为GB/T16474-1996，状态代号GB/T16475—1996，与老标准的对照表如下表1-1所示：表1-1铝合金新旧牌号对照表牌号状态新旧新旧新旧新旧新旧1070AL15A06LF62A80LD82A14LD10H12R1060L25A12LF122A90LD92A50LD5OM1050AL38A06L64A11LD116A02LD2T4CZ1035L43A21LF216063LD317A04LC4T5RCS1200L52A02LY26061LD307A09LC9T6CS5A02LF22A06LY62A11LY115A03LF32A16LY162A12LY125A05LF52A70LD72A13LY13铜和铜合金板常用的铜和铜合金板材主要有两种，紫铜T2和黄铜H62，紫铜T2是最常用的纯铜，外观呈紫色，又称紫铜，具有高的导电、导热性、良好的耐蚀性和成形性，但强度和硬度比黄铜低得多，价格也是非常昂贵，主要用作导电、导热和耐用消费品腐蚀元件，一般用于电源上需要承载大电流的零件。黄铜H62，属高锌黄铜，具有较高的强度和优良的冷、热加工性，易用于进行各种形式的压力加工和切削加工。主要用于各种深拉伸和折弯的受力零件，其导电性不如紫铜，但有较好强度和硬度，价格也比较适中，在满足导电要求的情况下，尽可能选用黄铜H62代替紫铜，可以大大降低材料成本，如汇流排，目前绝大部分汇流排的导电片都是采用黄铜H62，事实证明完全满足要求。材料对钣金加工工艺的影响钣金加工主要有三种：冲裁、弯曲、拉伸，不同的加工工艺对板材有不同要求，钣金的选材也应该根据产品的大致形状和加工工艺考虑板材的选择。材料对冲裁加工的影响冲裁要求板材应具有足够的塑性，以保证冲裁时板材不开裂。软材料（如纯铝、防锈铝、黄铜、紫铜、低碳钢等）具有良好的冲裁性能，冲裁后可获得断面光滑和倾斜度很小的制件；硬材料（如高碳钢、不锈钢、硬铝、超硬铝等）冲裁后质量不好，断面不平度大，对厚板料尤为严重。对于脆性材料，在冲裁后易产生撕裂现象，特别是宽度很小的情况下，容易产生撕裂。材料对弯曲加工的影响需要弯曲成形的板材，应有足够的塑性、较低的屈服极限。塑性高的板材，弯曲时不易开裂，较低屈服极限和较低弹性模量的板料，弯曲后回弹变形小，容易得到尺寸准确的的弯曲形状。含碳量＜0.2%的低碳钢、黄铜和铝等塑性好的材料容易弯曲成形；脆性较大的的材料，如磷青铜（QSn6.5～2.5）、弹簧钢（65Mn）、硬铝、超硬铝等，弯曲时必须具有较大的相对弯曲半径（r/t），否则在弯曲过程中易发生开裂。特别要注意材料的硬软状态的选择，对弯曲性能有很大的影响，很多脆性材料，折弯会造成外圆角开裂甚至折弯断裂，还有一些含碳量较高的钢板，如果选择硬质状态，折弯也会造成外圆角开裂甚至折弯断裂，这些都应该尽量避免。材料对拉伸加工的影响板材的拉伸，特别是深拉伸，是钣金加工工艺中较难的一种，不仅要求拉伸的深度尽量小，形状尽可能简单、圆滑过渡，还要求材料有较好的塑性，否则，非常容易引起零件整体扭曲变形、局部打皱、甚至拉伸部位拉裂。屈服极限低和板厚方向性系数大，板料的屈强比σs/σb越小，冲压性能就越好，一次变形的极限程度越大。板厚方向性系数1时，宽度方向上的变形比厚度方向上的变形容易。拉伸圆角R值越大，在拉伸过程中越不容易产生变薄和发生断裂，拉伸性能就越好。常见的拉伸性能较好的材料有：纯铝钣、08Al，ST16、SPCD。材料对刚度的影响在钣金结构设计中，经常遇到钣金结构件的刚度不能满足要求，结构设计师往往会用高碳钢或