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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(duì)生產(chǎn) 品質(zhì)、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(jiàn)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(cè)范圍內(nèi);
2) 在同一產(chǎn)品中， 盡可能地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(jià)的材料品種， 并降低材料的消耗， 降低 材料成本;
4) 對(duì)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)滿足加工藝要求， 醫(yī)保 證明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(jiǎn)稱(chēng)，它是由碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼帶，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步冷軋而成 層厚度小于 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(hào)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(chǎng)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(guò)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(jiǎn)稱(chēng)鍍鋅板或白鐵皮， 是厚度 0.25~2.5mm 冷軋連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板 和鋼帶， 鋼帶先通過(guò)火焰加熱的預(yù)熱爐， 燒掉表面殘油， 同時(shí)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， 以提高耐磨性。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(zhǎng) 3-6 倍， 與不銹鋼相當(dāng)。覆鋁鋅板的耐腐蝕性來(lái)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(shí)， 鋁便形成不能溶解的氧化物層， 發(fā)揮屏障保護(hù)的功能。
上述 2) 、3) 、4) 鋼板統(tǒng)稱(chēng)為涂層鋼板， 在國(guó)內(nèi)通訊設(shè)備上廣泛采用， 涂層鋼板加工 后面可以不再電鍍、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(shí)間和運(yùn)輸費(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(jià)格很貴， 是普通鍍鋅板的 4 倍; 材料強(qiáng)度較高對(duì)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(jià)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(hào) LF21， 系 AL—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(lái)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(shí)塑性尚好。冷作硬化時(shí)塑性低， 耐蝕性好， 焊接 性良好。
防銹鋁 5A02 即為老牌號(hào) LF2 系 AL—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(shí)有形成結(jié)晶裂紋的傾向，合金在冷作硬化時(shí)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(hào)的 LY6， 是常用的硬鋁牌號(hào)。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(lèi)的材料， 但是塑性較差， 不能進(jìn)行折彎， 折彎會(huì)造成 外圓角部位有裂縫或者開(kāi)裂。
鋁合金的牌號(hào)和狀態(tài)已經(jīng)有新的標(biāo)準(zhǔn)， 牌號(hào)表示方法的標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為 GB/T16474-1996， 狀態(tài)代號(hào) GB/T16475— 1996， 與老標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)照表如下表 1-1 所示：
表 1-1 鋁合金新舊牌號(hào)對(duì)照表
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(chēng)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(jià)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(jià)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(duì)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(duì)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(duì)沖裁加工的影響
沖裁要求板材應(yīng)具有足夠的塑性， 醫(yī)保證沖裁時(shí)板材不開(kāi)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(duì)厚板料 尤為嚴(yán)重。對(duì)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(duì)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(shí)不易 開(kāi)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(shí)必須具有較大的 相對(duì)彎曲半徑 (r/t)， 否則在彎曲過(guò)程中易發(fā)生開(kāi)裂。特別要注意材料的硬軟狀態(tài)的選擇， 對(duì)彎曲性能有很大的影響， 很多脆性材料， 折彎會(huì)造成外圓角開(kāi)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(huì)造成外圓角開(kāi)裂甚至折彎斷裂， 這些都應(yīng) 該盡量避免。
1.1.3.3 材料對(duì)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(jiǎn)單、圓滑過(guò)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(shí)， 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(guò)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(jiàn)的拉伸性能較好的材料有： 純鋁鈑、08Al， ST16、SPCD。
1.1.3.4 材料對(duì)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(huì)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(méi)有明顯的效果。對(duì)于同一種基材的材料， 通過(guò)熱處理、合金化能大幅提高 材料的強(qiáng)度和硬度， 但對(duì)剛度的改變很小， 提高零件的剛度， 只有通過(guò)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(jiàn)表 1-2。
表 1-2 常見(jiàn)材料的彈性模量和剪切模量
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
注: 1， 表中的數(shù)據(jù)與材料具體的牌號(hào)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(jī)預(yù)先輸入對(duì)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(guò)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?；旧夏軌驖M足樣品下料生產(chǎn)中的需要。
注意的問(wèn)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(huì)使沖裁力變大，對(duì)沖頭和精度都有不 好的影響;硬度太低，使沖裁時(shí)變形嚴(yán)重，精度受到很大的限制; 高的塑性對(duì)成形加工有利， 但不適合于蠶食、連續(xù)沖裁， 對(duì)沖孔和切邊也不太合適; 適當(dāng)?shù)捻g性對(duì)沖裁是有益的， 它可 以抑制沖孔時(shí)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(duì)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(shí)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(duì)刀具 磨損大， 現(xiàn)場(chǎng)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(jiǎn)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。
1.2.1.2 冷沖模沖孔和落料：
對(duì)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(zhuān)門(mén)開(kāi)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(jiàn)的沖模有： 沖裁模 (主要有： 開(kāi)式落料模， 閉式落料模， 沖孔落料復(fù)合模， 開(kāi)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(duì)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(kāi)冷沖模加工，
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮按開(kāi)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(duì)于有大量密孔的零件， 為提高沖孔效率， 精度等， 專(zhuān)門(mén)開(kāi)可一次沖大量密孔的沖孔模對(duì)工件進(jìn)行加工。如： 通風(fēng)網(wǎng)板， 進(jìn)出風(fēng)擋板等。見(jiàn)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?zèng)_出。比一個(gè)一個(gè)的沖孔，大大的提高效率。
圖 1-1 密孔沖示意圖
密孔設(shè)計(jì)注意的問(wèn)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(shí)候應(yīng)采用這樣的原則：
1) 設(shè)計(jì)密孔排布時(shí)首先考慮借用《鈑金模具手冊(cè)》上規(guī)劃的密孔模， 以減少模具成本;
2) 同一類(lèi)型的密孔排布時(shí)應(yīng)統(tǒng)一， 行間距規(guī)定一個(gè)不變的數(shù)值， 列間距也規(guī)定一個(gè)不 變的數(shù)值， 這樣同一類(lèi)型的密孔模具可以通用， 減少開(kāi)模數(shù)量， 降低了模具的成本;
3) 同一類(lèi)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(cuò)位排布兩行孔數(shù)不等時(shí)， 必須滿足兩個(gè)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(cuò)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 1-3 所示， 兩個(gè)密孔之間的 距離 D 小于 2t 時(shí) (t 為材料厚度)， 因?yàn)槟＞叩膹?qiáng)度問(wèn)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(shí)， 因?yàn)槊颗诺目讛?shù)不等 (7 空、8 孔兩種)， 則無(wú)法用密孔模一次性沖出。
圖 1-3 密孔模
圖 1-1 a 的密孔模可設(shè)計(jì)成如圖 1-4 所示。
圖 1-4 密孔模
圖 1- 1 b 的密孔模只能設(shè)計(jì)成如圖 1-5 所示。
圖 1-5 密孔模
設(shè)計(jì)密孔的排布時(shí)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(kāi)密孔 模具， 降低沖壓成本，否則只能采用數(shù)沖或開(kāi)很多套模具來(lái)完成加工。如圖 1-6 所示， 圖 a， 交錯(cuò)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(kāi)落料模， 也需要多副沖孔模完成， 工藝性很差。
圖 1-6 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(wú)接觸切割技術(shù)， 利用這種高密度光能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(huì)變形， 切口細(xì)， 精度及質(zhì)量高， 噪聲小， 無(wú)刀具磨損， 無(wú)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(shí)會(huì)損壞工件的支撐臺(tái)， 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(wèn)題及要求： 一般只用于鋼板。鋁板及銅板一般不能用， 因?yàn)椴牧蟼鳠崽欤?造 成切口周?chē)诨?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(shí)形成火花隙， 對(duì)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(huì)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(méi)有圓角， 無(wú)法銑削， 又因 為鋁合金不能用激光切割， 如果沒(méi)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(wú)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(duì)比
表 1-4 常見(jiàn)三種沖孔和落料加工特點(diǎn)比較 注： 以下數(shù)據(jù)為冷軋鋼板的數(shù)據(jù)。
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(duì)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(shí)， 爭(zhēng)取采用無(wú)廢料或少?gòu)U料的排布方法， 如圖 1-7 所示為無(wú)廢料排布。
圖 1-7 無(wú)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 1-8 略改設(shè)計(jì)的省料排部
1.2.2.2 沖裁件的工藝性
對(duì)于數(shù)控沖床加工外圓角， 需要專(zhuān)用的外圓刀具， 為了減少外圓刀具， 如圖 1-9 所示 本手冊(cè)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(cè)》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(shí)間。
由于受到?jīng)_孔凸模強(qiáng)度限制， 孔徑不能過(guò)小， 其最小孔徑與材料厚度有關(guān)。在設(shè)計(jì)時(shí)空 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
沖裁件的孔與孔之間、孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過(guò)小， 其值見(jiàn)圖 1-10：
圖 1-10 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 1-11 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
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
X≥2t+R
圖 1-12 孔與彎邊的最小距離
在拉深零件上沖孔時(shí)， 見(jiàn)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。
圖 1-13 在拉深件上沖孔
1.2.2.3 沖裁件的加工精度
圖 1-14 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
注： 使用本表數(shù)值時(shí)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 1-15 孔中心與邊緣距離的公差
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(guò)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(lái)。
3) 對(duì)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(gè)定位基準(zhǔn)。
表 1-8 孔中心與邊緣距離的公差表
注： 本表適應(yīng)于落料后才進(jìn)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(bǔ)割 (工藝性極差， 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免)。 二次切割就是 拉伸特征對(duì)材料有擠料變形現(xiàn)象、折彎變形較大時(shí)， 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(tái)離邊緣較近等， 都必須補(bǔ)割。
以沉孔為例說(shuō)明， 如圖 1-16 所示。
圖 1- 16 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?rùn)C(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?rùn)C(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(duì)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(kāi)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(zhǎng)模具的壽命， 零件設(shè)計(jì)時(shí)， 盡可能采用圓角。
圖 1- 17 專(zhuān)用的成形模具
過(guò)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(tái)階的加工處理辦法
一些高度較低的鈑金 Z 形臺(tái)階折彎，加工廠家往往采用簡(jiǎn)易模具在沖床或者油壓機(jī)上加 工， 批量不大也可在折彎?rùn)C(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(tái)階高度可以通過(guò)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(gè)缺點(diǎn)， 就是長(zhǎng)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?rùn)C(jī)上折彎。
圖 1- 18 Z 形臺(tái)階折彎
1.3.2 折彎?rùn)C(jī)折彎
折彎?rùn)C(jī)分普通折彎?rùn)C(jī)和數(shù)控折彎?rùn)C(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?rùn)C(jī)折彎， 其基本原理就是利用折彎?rùn)C(jī)的折彎刀(上模)、V 形槽 (下模)， 對(duì)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(jiǎn)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(shí)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(zhuān)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、下模的模 口尺寸等因素。為滿足產(chǎn)品的需求， 在保證折彎?rùn)C(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?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需對(duì)現(xiàn)有折彎刀模有個(gè)大致的了解。見(jiàn)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(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(duì)后繼工序不產(chǎn)生影響或干涉。
圖 1-21 折彎?rùn)C(jī)折彎形式
1.3.2.2 折彎半徑
鈑金折彎時(shí)， 在折彎處需有折彎半徑， 折彎半徑不宜過(guò)大或過(guò)小， 應(yīng)適當(dāng)選擇。折彎半 徑太小容易造成折彎處開(kāi)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(jiàn)下表 1-9
表 1-9 最小彎曲半徑數(shù)值 (mm)
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(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(duì)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(méi)有問(wèn)題的， 但對(duì)于一些高碳 鋼、硬鋁、超硬鋁， 這種折彎圓角就會(huì)導(dǎo)致折彎斷裂， 或者外圓角開(kāi)裂。
1.3.2.3 折彎回彈
圖 1-22 折彎回彈示意圖
1)回彈角 Δα=b-a
式中 b—— 回彈后制件的實(shí)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(shí)的回彈角見(jiàn)表 1- 10。
表 1- 10 單角 90 度自由彎曲時(shí)的回彈角
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(duì)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(duì)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(gè)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(duì)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(jì)算
L 形折彎的折彎時(shí)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(gè)參數(shù)是下?？诘膶挾?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€(gè)最小值。小于該數(shù)值時(shí)， 會(huì)出現(xiàn)折彎不到位或損壞模 具的問(wèn)題.經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明， 最小?？趯挾群筒牧虾穸鹊年P(guān)系為.
Bmin = kT ①
Bmin 為最小模寬， T 為材料厚度， 計(jì)算最小?？趯挾葧r(shí) K=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(shí)所需下模?？趯挾鹊淖钚≈? 例如 1.5mm 厚的板材折彎時(shí)， B=6*1.5=9 對(duì)照上面的模寬系列可以選擇模口寬度為 10mm(或 8mm) 的下模.從折彎的起始狀態(tài)圖可以看出折彎的邊不能太短， 結(jié)合上面的最小?？趯挾龋?得到 最短折彎邊的計(jì)算公式為②： (見(jiàn)圖 1-25 所示)
Lmin = (Bmin + ?) + 0.5 (參考) ②
Lmin 為最短折彎邊， Bmin 為最小?？趯?， Δ為板材的折彎系數(shù)。
1.5mm 厚的板材折彎時(shí)， 最短折彎邊 Lmin =(8+2.5) /2+0.5=5.75mm(包括一個(gè)板厚)
圖 1-25 最小?？趯?br> 表 1-11： 冷軋薄鋼板材料折彎內(nèi) R 及最小折彎高度參考表
注： 1、最小折彎高度包含一個(gè)料厚。
2、當(dāng) V 形狀是折彎銳角時(shí)， 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(shí)， 最小折彎高度會(huì)有較小的變化， 鋁板會(huì)變小一點(diǎn)， 不銹鋼會(huì)大一點(diǎn)， 參考上表即可。
1.3.2.5 Z 形成折彎的最小折彎高度
Z 形折彎的折彎時(shí)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(wèn)題，由于受下模的結(jié)構(gòu)限制， Z 折彎的最短邊比 L 形折彎時(shí)還要大， Z 形折彎最小邊的計(jì)算公式為：
Lmin = (Bmin + ?) + D +0.5 +T ③
Lmin 為最短折彎邊， Bmin 為最小模寬， Δ為板材的折彎系數(shù) ， T 為料厚， D 為下模模口到 邊的結(jié)構(gòu)尺寸， 一般大于 5mm。
圖 1-26 Z 形折彎
不同材料厚度的鈑金 Z 形折彎對(duì)應(yīng)的最小折彎尺寸 L 如下表 1-12 所示：
表 1-12 Z 形成折彎的最小高度
1.3.2.6 折彎時(shí)的干涉現(xiàn)象
對(duì)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(wú)法完成折彎， 或者或者因?yàn)檎蹚澑缮鎸?dǎo)致折彎變形。
圖 1-27 折彎的干涉
鈑金折彎的干涉問(wèn)題， 不會(huì)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) 及時(shí)注意避開(kāi)折彎模就可以了。圖 1-28 為常見(jiàn)的幾種折彎刀的截面形狀， 并且在 intralink 庫(kù)里也有對(duì)應(yīng)的刀具實(shí)體， 在沒(méi)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(duì)于翻孔攻絲來(lái)說(shuō)， 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(huì)碰傷翻邊。
圖 1-29 翻孔攻絲件的折彎
1.3.2.7 孔、長(zhǎng)圓孔離折彎邊最小的距離
如圖 1-30 所示折彎處孔邊離折線太近， 折彎時(shí)料無(wú)法帶起， 產(chǎn)生孔形狀變形; 因 此， 孔邊線與折彎線要求大于最小孔邊距 X≥t+R。
圖 1-30 圓孔距折彎邊最小距離
表 1-13 圓孔距折彎邊最小距離
如圖 1-31 所示長(zhǎng)圓孔離折線太近， 折彎時(shí)料無(wú)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。
圖 1-31 長(zhǎng)圓孔距折彎邊最小距離
表 1-14 長(zhǎng)圓孔距折彎邊最小距離
對(duì)不重要孔， 可將空間擴(kuò)大至折彎線， 如圖 1-32 所示， 缺點(diǎn)： 影響外觀效果。
圖 1-32 折彎改進(jìn)設(shè)計(jì)
1.3.2.8 孔靠近折彎時(shí)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(shí)，折彎后會(huì)產(chǎn)生變形， 此時(shí)可根據(jù) 產(chǎn)品不同的要求， 作如下表 1-15 方式來(lái)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。
表 1-15 孔靠近折彎時(shí)的特殊加工處理
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(shí)，如果彎曲件須將彎邊彎曲到毛坯內(nèi)邊時(shí)，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。
圖 1-33 加沖工藝孔、工藝槽或工藝缺口
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(duì)于一條邊的一部分折彎， 為了避免撕裂和畸變， 應(yīng)開(kāi)止 裂槽或切口 。特別是對(duì)于內(nèi)彎角小于 60 度的彎曲， 更需要開(kāi)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。
圖 1-34 開(kāi)止裂槽或切口的折彎
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(guò)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。
圖 1-35 折彎拼角工藝孔
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(shí)， 對(duì)于沒(méi)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：
圖 1-36 折彎搭碰的間隙
1.3.2.11 突變位置的折彎
折彎件的折彎區(qū)應(yīng)避開(kāi)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。
圖 1-37 折彎區(qū)應(yīng)避開(kāi)零件突變的位置
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 1-38 壓死邊的方法
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?huì)有夾酸液的現(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 1-39 180 度折彎的方法
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， 如 0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0， 一般這個(gè)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(shí)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。
圖 1-40 三重折疊壓死邊
表 1-16 最后折彎邊壓平所需最小承壓邊尺寸
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(jiàn)的形式有壓鉚螺母柱、壓鉚螺母、漲鉚螺母、拉鉚螺母、浮動(dòng)壓鉚螺母
1.4.1.1 壓鉚螺母柱
壓鉚就是指在鉚接過(guò)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(gè)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(duì)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(jià)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(guò)程如圖 1-41 所示：
圖 1-41 壓鉚過(guò)程示意圖
1.4.1.2 壓鉚螺母
壓鉚螺母的壓接過(guò)程如圖 1-42 所示：
圖 1-42 壓鉚過(guò)程示意圖
1.4.1.3 漲鉚螺母
漲鉚就是指在鉚接過(guò)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(gè)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(jiǎn)單， 連接強(qiáng)度較低， 通常用在對(duì)緊固 件高度有限制， 且承受扭距不大的情況。如圖 1-43 所示：
圖 1-43 漲鉚過(guò)程示意圖
1.4.1.4 拉鉚螺母
1) 拉鉚是指在鉚接過(guò)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(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的部位，靠變形部位夾緊基材來(lái)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(zhuān)用的鉚槍進(jìn)行鉚 接， 多用在安裝空間較小， 無(wú)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：
圖 1-44 拉鉚過(guò)程示意圖
1.4.1.5 浮動(dòng)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(duì)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(dòng)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)
圖 1-45 浮動(dòng)壓鉚螺母壓入過(guò)程示意圖
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(guò)對(duì)板料的擠壓使之與板料鉚合在一起，漲鉚或壓鉚時(shí)如到 邊的距離太近， 則容易使此部分變形， 無(wú)特殊要求時(shí)， 鉚裝緊固件中心線與板邊緣最小距離 應(yīng)該大于 L， 見(jiàn)圖 1-46， 否則必須使用專(zhuān)用夾具防止板的邊緣受力變形。
圖 1-46 中心線與板邊緣最小距離
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(lái)， 主要有以下幾個(gè)： 基材性能， 底孔尺寸， 鉚接方式。
1) 基材性能?；挠捕冗m當(dāng)時(shí)， 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(kāi)大了，基材和鉚接件的間隙大， 對(duì)于壓鉚來(lái)講， 不能有足夠的變形來(lái)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(duì)于漲鉚螺釘來(lái)講， 底孔太大， 鉚接過(guò)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。對(duì)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(guò)程中要非常注意其所在的場(chǎng)合， 不同的場(chǎng)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(huì)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(gè)例子來(lái)說(shuō)明正常情況下的正確使用方法。
1) 不要在鋁板陽(yáng)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(guò)多， 被擠壓的材料沒(méi)有地方可流動(dòng)， 會(huì)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(shí)， 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(méi)有按照標(biāo)準(zhǔn)， 是無(wú)法準(zhǔn)確定位的。國(guó)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(duì)螺紋回絲; 另外一種是焊接六角螺母 GB13681-92， 焊接時(shí)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。
圖 1-47 焊接六角螺母 GB13681-92 結(jié)構(gòu)型式
圖 1-48 焊接六角螺母與鋼板的焊接
表 1-17 焊接六角螺母 GB13681-92 尺寸和對(duì)應(yīng)鋼板的開(kāi)孔厚度(mm)
注： 盡可能不采用括號(hào)內(nèi)的規(guī)格。
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
表 1-18 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(duì)照表：
1.4.4 漲鉚螺母、壓鉚螺母、拉鉚、翻孔攻絲的比較
表 1-20 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(jiàn)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，
圖 1-50 鈑金拉伸設(shè)計(jì)
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(shí)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(lái)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(shí)， 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(shí)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 (即上厚下薄)。
7、 圓形無(wú)凸緣拉伸件一次成形時(shí)， 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)：
1.5.2.2 打凸間距和凸邊距的極限尺寸
表 1-21 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(cè)》上規(guī)定了與銘牌對(duì)應(yīng)的系列尺寸， Intralink 庫(kù)中有 相應(yīng)的 Form 模型， 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照手冊(cè)規(guī)定的尺寸選用， 直接調(diào)用庫(kù)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(duì)于四周沒(méi)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。
圖 1-52 沉凹與壓線
1.5.4 加強(qiáng)筋
在板狀金屬零件上壓筋， 見(jiàn)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(cè)》上規(guī)定的五種規(guī)格選用。
圖 1-53 加強(qiáng)筋示意結(jié)構(gòu)
1.5.5 標(biāo)注彎曲件相關(guān)尺寸時(shí)， 要考慮工藝性
圖 1-54 彎曲件標(biāo)注示例
如圖 1-54 所示， a) 先沖孔后折彎， L 尺寸精度容易保證， 加工方便。b) 和 c)如果尺 寸 L 精
度要求高， 則需要先折彎后加工孔， 加工非常麻煩， 最好不采用。
1.6 其它工藝
1.6.1 抽孔鉚接
抽孔鉚接是鈑金之間的鉚接鉚接方式，主要用于涂層鋼板或者不銹鋼板的連接，采用其 中一個(gè)零件沖孔， 另一個(gè)零件沖孔翻邊， 通過(guò)鉚接使之成為不可拆卸的連接體。優(yōu)點(diǎn):翻邊 與直孔相配合， 本身具有定位功能， 鉚接強(qiáng)度高， 通過(guò)模具鉚接效率也比較高， 具體方式如 圖 1-55 所示 :
圖 1-55 抽孔鉚接
表 1-22 抽孔鉚接尺寸
注: 配合一般原則 H=T+T’+(0.3~0.4)
D=D’-0.3 ;
D-d=0.8T
當(dāng) T≧0.8mm 時(shí)， 翻邊孔壁厚取 0.4T.
當(dāng) T<0.8mm 時(shí)， 通常翻邊孔壁厚取 0.3mm.
H 通常取 0.46±0.12
1.6.2 托克斯鉚接
在鈑金鉚接方式中，還有一種鉚接方式就是托克斯鉚接，其原理就是兩個(gè)板疊放在 一起， 如圖 1-56 所示， 利用模具進(jìn)行沖壓拉伸， 主要用于涂層鋼板或者不銹鋼板的連接， 它具有節(jié)省能源、環(huán)保、效率高等優(yōu)點(diǎn)， 以前通訊行業(yè)的機(jī)箱中采用這種鉚接較多， 但批量 生產(chǎn)的質(zhì)量控制較為困難， 現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用較少， 不推薦采用。
圖 1-56 托克斯鉚接
1.7 沉頭的尺寸統(tǒng)一
1.7.1 螺釘沉頭孔的尺寸
螺釘沉頭孔的結(jié)構(gòu)尺寸按下表選取。對(duì)于沉頭螺釘?shù)某令^座， 如果板材太薄， 難以同時(shí) 保證過(guò)孔 d2 和沉孔 D， 應(yīng)優(yōu)先保證過(guò)孔 d2。
用于沉頭螺釘之沉頭座及過(guò)孔： (選擇的板材厚度 t 最好大于 h)
表 1-23 螺釘沉頭孔的尺寸
1.7.2 孔沉頭鉚釘?shù)某令^孔的尺寸的統(tǒng)一
表 1-24 孔沉頭鉚釘?shù)某令^孔的尺寸
1.7.3 沉頭螺釘連接的薄板的特別處理
采用 M3 沉頭螺釘完成鈑金與鈑金的連接， 如果開(kāi)沉孔的板厚的厚度尺寸為 1mm， 按 照常規(guī)的辦法， 是有問(wèn)題的， 但在實(shí)際設(shè)計(jì)中， 大量遇到此類(lèi)問(wèn)題， 下面采用漲鉚螺母， 沉 孔的直徑為 6mm， 可以有效完成連接， 如圖所示， 這種尺寸在盒體插箱中大量采用。特別 需要注意的是，這種連接方式要求下面是漲鉚螺母。壓鉚螺母和翻孔攻絲不能完成緊固連接。
圖 1-57 薄板的沉頭螺釘連接
為了規(guī)范此類(lèi)尺寸， d/D 應(yīng)按照如下尺寸：
表 1-25 薄板沉頭孔的統(tǒng)一
碳鋼是含碳量Wc小于2.11%的鐵碳合金。也叫碳素鋼。一般還含有少量的硅、錳、硫、磷。一般碳鋼中含碳量較高則硬度越大，強(qiáng)度也越高，但塑性較低。
?。?）按用途可以把碳鋼分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和易切削結(jié)構(gòu)鋼三類(lèi)，碳素結(jié)構(gòu)鋼又分為工程構(gòu)建鋼和機(jī)器制造結(jié)構(gòu)鋼兩種；
?。?）按冶煉方法可分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼；
?。?）按脫氧方法可分為沸騰鋼（F）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）和特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）；
（4）按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼（WC ≤ 0.25%）,中碳鋼（WC0.25%—0.6%）和高碳鋼（WC>0.6%）；
?。?）按鋼的質(zhì)量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼（含磷、硫較高）、優(yōu)質(zhì)碳素鋼（含磷、硫較低）和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（含磷、硫更低）和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。
碳鋼：我們以碳鋼料中碳的含量區(qū)分低碳鋼，中碳鋼和高碳鋼以及合金鋼。
1、低碳鋼C%≤0.25% 國(guó)內(nèi)通常稱(chēng)為A3 鋼。國(guó)外基本稱(chēng)為1008，1015，1018，1022 等。主要用于4.8 級(jí)螺栓及4 級(jí)螺母、小螺絲等無(wú)硬度要求的產(chǎn)品。(注：鉆尾釘主要用1022 材料)
現(xiàn)有資料查詢結(jié)果，1006和1008的化學(xué)成分主要區(qū)別在于：
a、含碳C量不一致：1006含C小于0.08，1008小于0.10
b、含錳（Mn)量不一致：1006含Mn小于0.45，1008小于0.50
2、中碳鋼0.25%<C%≤0.45% 國(guó)內(nèi)通常稱(chēng)為35號(hào),45 號(hào)鋼,國(guó)外基本稱(chēng)為1035，CH38F， 1039，40ACR 等。主要用于8 級(jí)螺母、8.8 級(jí)螺栓及8.8 級(jí)內(nèi)六角產(chǎn)品。
3、高碳鋼C%>0.45%。目前市場(chǎng)上基本沒(méi)使用。
4、合金鋼：在普碳鋼中加入合金元素，增加鋼材的一些特殊性能：如35、40 鉻鉬、SCM435， 10B38。
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