钣金件结构设计工艺手册

钣金件结构设计工艺手册前言公司现有零件中，不仅在打样过程中经常会有一些加工工艺性的问题，也有很多归档转产的零件存在加工困难的情况，不仅影响生产进度和交货，也影响结构件的质量。如钣金零件的折弯，经常会发生折弯碰刀的情况；落料的外圆角、半圆凸台、异型孔的规格太多，以及一些不合理的形状设计，导致加工厂要多开很多不必要的落料模，大大增加模具的加工和管理成本；插箱的钣金导轨、拉伸凸台等设计，品种越来越多，需要统一、规范；喷漆和丝印，也经常出现喷涂选择不合理导致废品率较高、无法丝印等问题；有些钣金零件的点焊完全可以适当增加定位，不增加成本也不影响美观，实际上大部分设计是靠生产的工装定位，不仅麻烦、效率低，精度也不好；很多可以避免焊接的钣金零件，往往设计成角焊的结构形式，焊接和打磨都非常麻烦，不仅效率较低，而且外观质量也经常得不到保证，等等。长期以来，这些相同的问题不断地重复发生，无论对产品质量还是产品的生产和进度，都会产生不良的影响。编写这本《结构设计工艺手册》目的，就是为了方便工程师在结构设计时查阅一些常用的、关键的数据，更好地保证工程师设计出的零件有较好的加工工艺性，统一结构要素，减少不必要的开模，加快加工进度，降低加工成本，提高产品质量。编写这本手册的同时，对《钣金模具手册》标准进行了彻底的改编，对一些典型的结构形状进行了优化和系列化，减少了品种，并在intralink库里对相关的模具建模，不仅方便设计人员进行结构设计，对模具的统一，也会起到较好的效果。手册中一些典型的数据主要来源于参考资料，一些工艺上的极限尺寸，主要来源于加工厂家提供的数据，是我们应尽可能遵照的。有些正在生产的零件，一些尺寸超出了手册中给出的极限尺寸，但并不能就能说明这些设计是有良好的工艺性，原则上是在满足产品性能的条件下，尽可能达到最好的加工工艺性。由于时间和实际经验有限，手册中错误在所难免，恳请大家批评指正，希望经过一定时间的实践检验，经过将来补充、修订、完善之后，能够成为一部非常实用的参考书，对我们的设计工作起到很好的指导作用。考虑手册的篇幅和实用性，以及我们的设计主要是钣金零件设计，因此，本手册主要以钣金件为主。手册编写得到中兴新的吉海青、胡兴胜、李道清、杜坚、巴新安等大力帮助，在此表示感谢！顾问：张晖马庆魁何朝来何剑波冯力编写人员：彭诗林：第一章：钣金零件设计工艺颜斌鲁：第二章：金属切削件设计工艺严冬：第三章:压铸件设计工艺杨涛：第四章：铝型材零件设计工艺郑宁生：第五章金属的焊接设计工艺尚玉其：第六章：塑料件设计工艺刘彦明：第七章表面处理工艺温存善、封智：第八章：结构图纸零部件的分级和代码申请曹水春、陈进云、张向峰、刘肖：《结构设计工艺手册》修改、编辑、汇总审核：公司结构工艺专家委员会专家参考标准和书籍：Q/ZX04.101.1-2000《结构设计规范－文档要求》；Q/ZX04.101.2-2003A《结构设计规范——颜色要求》Q/ZX04.101.4-2003《结构设计规范——镀涂表示方法》；Q/ZX04.101.6-2000《结构设计规范——塑胶面板结构要求》Q/ZX04.101.8-2002《结构设计规范——丝印要求》Q/ZX04.101.10-203《结构设计规范－喷砂和拉丝要求》；Q/ZXZ04.400-2005《单板插件通用化设计指南》Q/ZXZ04.401-2005《盒体机箱通用化设计指南》Q/ZXZ04.402-2005《标准插箱通用化设计指南》Q/ZXZ04.403-2005《19英寸标准机柜应用指南》Q/ZX28.007.1-2004《结构材料手册——黑色金属材料》Q/ZX28.007.2-2004《结构材料手册——有色金属材料》Q/ZX28.007.3-2004《结构材料手册——非金属材料》GB/T4943《信息技术设备安全》GB/T8582《电工、电子设备机械结构术语》Q/ZX23.019《产品安全性设计标准(试行)》《焊接设计简明手册》机械工业出版社《焊接工艺人员手册》上海科学技术出版社《表面工程手册》机械工业出版社《机械设计手册》化学工业出版社《电子设备设计手册》电子工业出版社《结构工艺基本设计手册》（试用稿）《工艺结构设计手册》（数冲、激光、数折、非标螺母）《钣金冲压工艺手册》国防工业出版社《冷冲压及塑料成型工艺与模具设计》机械工业出版社《机械零件设计手册》冶金出版社《五金手册》机械工业出版社目录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