1.1 钣金材料的選材

钣金材料是通信産品結構設計中最常用的材料，了解材料的綜合性能和正确的選材，對産品成本、産品性能、産品質量、加工工藝性都有重要的影響。

1.1.1 钣金材料的選材原則

1） 選用常見的金屬材料，減少材料規格品種，盡可能控制在公司材料手冊範圍内；

2） 在同一産品中，盡可能的減少材料的品種和闆材厚度規格；

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） 對于機櫃和一些大的插箱，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滿足加工藝要求，以保證制品的加工的合理性和質量。

1.1.2 幾種常用的闆材介紹

1.1.2.1 鋼闆

1）冷軋薄鋼闆

冷軋薄鋼闆是碳素結構鋼冷軋闆的簡稱，它是由碳素結構鋼熱軋鋼帶，經過進一步冷軋制成厚度小于4mm的鋼闆。由于在常溫下軋制，不産生氧化鐵皮，因此，冷闆表面質量好，尺寸精度高，再加之退火處理，其機械性能和工藝性能都優于熱軋薄鋼闆。常用的牌号為低碳鋼08F和10#鋼，具有良好的落料、折彎性能。

2）連續電鍍鋅冷軋薄鋼闆

連續電鍍鋅冷軋薄鋼闆，即“電解闆”，指電鍍鋅作業線上在電場作用下，鋅從鋅鹽的水溶液中連續沉積到預先準備好的鋼帶表現上得到表面鍍鋅層的過程，因為工藝所限，鍍層較薄。

　３）連續熱鍍鋅薄鋼闆

連續熱鍍鋅薄鋼闆簡稱鍍鋅闆或白鐵皮，是厚度0.25~2.5mm的冷軋連續熱鍍鋅薄鋼闆和鋼帶，鋼帶先通過火焰加熱的預熱爐，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710~920℃，使氧化鐵膜還原成海綿鐵，表面活化和淨化了的帶鋼冷卻到稍高于熔鋅的溫度後，進入450~460℃的鋅鍋，利用氣刀控制鋅層表面厚度。最後經鉻酸鹽溶液鈍化處理，以提高耐白鏽性。與電鍍鋅闆表面相比，其鍍層較厚，主要用于要求耐腐蝕性較強的钣金件。

４）覆鋁鋅闆

覆鋁鋅闆的鋁鋅合金鍍層是由55%鋁、43.4%鋅與1.6%矽在600℃高溫下固化而組成，形成緻密的四元結晶體保護層，具有優良的耐腐蝕性，正常使用壽命可達25年，比鍍鋅闆長3-6倍，與不鏽鋼相當。覆鋁鋅闆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，發揮屏障保護功能。

上述2) 、3) 、4) 鋼闆統稱為塗層鋼闆，在國内通訊設備上廣泛采用，塗層鋼闆加工後可以不再電鍍、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，提高切口耐鏽蝕的能力。從成本分析看，采用連續電鍍鋅薄鋼闆，加工廠不必将零件送去電鍍，節省電鍍時間和運輸出費用，另外零件噴塗前也不用酸洗，提高了加工效率。

5）不鏽鋼闆

因為具有較強的耐腐蝕能力、良好的導電性能、強度較高等優點，使用非常廣泛，但也要充分考慮它的缺點：材料價格很貴，是普通鍍鋅闆的4倍；材料強度較高對數控沖床的刀具磨損較大一般不合适數控沖床上加工；不鏽鋼闆的壓鉚螺母要采用高強度的特種不鏽鋼材料的壓鉚螺母，價格很貴；壓鉚螺母鉚接不牢固經常需要再點焊；表面噴塗的附着力不高、質量不宜控制；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 鋁和鋁合金闆

通常使用的鋁和鋁合金闆主要有以下三種材料：防鏽鋁3A21、 防鏽鋁5A02和 硬鋁2A06。

防鏽鋁3A21即為老牌号LF21，系AL—Mn合金，是應用最廣的一種防鏽鋁。這種合金的強度不高（僅高于工業純鋁），不能熱處理強化。故常用冷加工方法來提高它的力學性能，在退火狀态下有高的塑性，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。

防鏽鋁5A02即為老牌号LF2系AL—Mg防鏽鋁，與3A21相比，5A02強度較高，特别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，氩弧焊時有形成結晶裂紋的傾向，合金在冷作硬化時有形成結晶裂紋的傾向。合金在冷作硬化和半冷作硬化狀态下可切削性較好，退火狀态下可切削性不良，可抛光。

硬鋁2A06為老牌号的LY6，是常用的硬鋁牌号。硬鋁和超硬鋁比一般的鋁合金具有更高的強度和硬度，可以作為一些面闆類的材料，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。

鋁合金的牌号和狀态已經有新的标準，牌号表示方法的标準代号為GB/T16474-1996，狀态代号GB/T16475—1996，與老标準的對照表如下表1-1所示：

表1-1 鋁合金新舊牌号對照表

1.1.2.3 銅和銅合金闆

常用的銅和銅合金闆材主要有兩種，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，具有高的導電、導熱性、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，主要用作導電、導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，其導電性不如紫銅，但有較好強度和硬度，價格也比較适中，在滿足導電要求的情況下，盡可能選用黃銅H62代替紫銅，可以大大降低材料成本，如彙流排，目前絕大部分彙流排的導電片都是采用黃銅H62，事實證明完全滿足要求。

1.1.3 材料對钣金加工工藝的影響

钣金加工主要有三種：沖裁、彎曲、拉伸，不同的加工工藝對闆材有不同要求，钣金的選材也應該根據産品的大緻形狀和加工工藝考慮闆材的選擇。

1.1.3.1 材料對沖裁加工的影響

沖裁要求闆材應具有足夠的塑性，以保證沖裁時闆材不開裂。軟材料（如純鋁、防鏽鋁、黃銅、紫銅、低碳鋼等）具有良好的沖裁性能，沖裁後可獲得斷面光滑和傾斜度很小的制件； 硬材料（如高碳鋼、不鏽鋼、硬鋁、超硬鋁等）沖裁後質量不好，斷面不平度大，對厚闆料尤為嚴重。對于脆性材料，在沖裁後易産生撕裂現象，特别是寬度很小的情況下，容易産生撕裂。

1.1.3.2 材料對彎曲加工的影響

需要彎曲成形的闆材，應有足夠的塑性、較低的屈服極限。塑性高的闆材，彎曲時不易開裂，較低屈服極限和較低彈性模量的闆料，彎曲後回彈變形小，容易得到尺寸準确的的彎曲形狀。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生開裂。特别要注意材料的硬軟狀态的選擇，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闆，如果選擇硬質狀态，折彎也會造成外圓角開裂甚至折彎斷裂，這些都應該盡量避免。

1.1.3.3 材料對拉伸加工的影響

闆材的拉伸，特别是深拉伸，是钣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。屈服極限低和闆厚方向性系數大，闆料的屈強比σs/σb越小，沖壓性能就越好，一次變形的極限程度越大。闆厚方向性系數>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産生變薄和發生斷裂，拉伸性能就越好。常見的拉伸性能較好的材料有：純鋁钣、08Al，ST16、SPCD。

1.1.3.4 材料對剛度的影響

在钣金結構設計中，經常遇到钣金結構件的剛度不能滿足要求，結構設計師往往會用高碳鋼或不鏽鋼代替低碳鋼，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，隻有通過變換材料、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

1.1.3.5 常用闆材的性能比較

注: 1，表中的數據與材料具體的牌号和廠家均有關系，僅作為定性參考之用。

2，鋁合金、銅合金闆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 數控沖沖孔和落料：

數控沖沖孔和落料，就是利用在數控沖床上的單片機預先輸入對钣金零件的加工程序（尺寸，加工路徑，加工工具等等信息），使數控沖床采用各種刀具，通過豐富的NC指令可以實現各種各樣的沖孔、切邊、成形等形式的加工。數控沖一般不能實現形狀太複雜的沖孔和落料。特點：速度快，省模具。加工靈活，方便。基本上能夠滿足樣品下料生産中的需要。

注意的問題及要求：薄材(t<0.6)不好加工，材料易變形；加工範圍受刀具，夾爪等限制；适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，但不适合于蠶食、連續沖裁，對沖孔和切邊也不太合适；适當的韌性對沖裁是有益的，它可以抑制沖孔時的變形程度；韌性太高則使沖裁後反彈嚴重，反而影響了精度。

數控沖一般适合沖裁T=3.5～4mm以下的低碳鋼、電解闆、覆鋁鋅闆、鋁闆、銅闆、T=3mm以下的不鏽鋼闆，推薦的數控沖床加工的闆料厚度為：鋁合金闆和銅闆為0.8～4.0，低碳鋼闆為0.8～3.5mm，不鏽鋼闆0.8～2.5mm。對銅闆加工變形較大，數控沖加工PC和PVC闆，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。

不鏽鋼材料一般不用NCT加工。(當然，0.6~1.5mm的材料可以用NCT加工，但對刀具磨損大，現場加工出現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、統一。

數控沖的尺寸要規格化，如圓孔，六邊形孔、工藝槽最小寬度為1.2mm。具體參考《钣金模具手冊》。

1.2.1.2 冷沖模沖孔和落料：

對産量較大，尺寸不太大的零件進行沖孔落料，為提高生産效率，而專門開的钣金沖壓模具。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，沖孔落料複合模，開式沖孔落料連續模，閉式沖孔落料連續模），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，一緻性好，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構件，加工廠一般開冷沖模加工，在結構設計時就要考慮按開冷沖模加工的工藝特點設計。比如零件不應出現尖角（除使用上必須外），需設計成圓角，可改善模具的質量和壽命，也使工件美觀，安全，耐用；為滿足功能要求，零件的結構形狀可以設計得更複雜等。

1.2.1.3 密孔沖沖孔：

密孔沖可以視為數控沖的一種，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：通風網闆，進出風擋闆等。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。

圖 11 密孔沖示意圖

密孔設計注意的問題及要求：

産品上密孔的設計應考慮密孔沖模具的加工特點是重複多次沖裁，這樣在設計密孔的排布的時候應采用這樣的原則：

1）設計密孔排布時首先考慮借用《钣金模具手冊》上規劃的密孔模，以減少模具成本；

2）同一類型的密孔排布時應統一，行間距規定一個不變的數值，列間距也規定一個不變的數值，這樣同一類型的密孔模具可以通用，減少開模數量，降低了模具的成本；

3）同一類型的孔的尺寸應一緻，如六方孔可以統一為内切圓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，總排數應該為偶數排，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，每排孔的數量必須為為偶數。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，則密孔模要間隔設置，圖中陰影部分為密孔模。可以看出，每排孔的數量必須為為偶數。如果圖1-2中的孔距也是這樣很小時，因為每排的孔數不等（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的密孔模可設計成如圖1-4所示。

圖 14 密孔模

圖1-1 b的密孔模隻能設計成如圖1-5所示。

圖 15 密孔模

設計密孔的排布時盡量按照上述要求設計，并且連續和有一定的規律性，便于開密孔模具，降低沖壓成本，否則隻能采用數沖或開很多套模具來完成加工。如圖1-6所示，圖a，交錯孔，行數不是偶數；圖b，中間缺孔；圖c，密孔距離太近，每行孔數和每列孔數都是奇數；圖d、e，密孔距離太近，密孔的每行孔數不相等，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，利用反射鏡組聚焦産生激光光束作熱源的一種無接觸切割技術，利用這種高密度光能來實現對钣金件的打孔及落料。

特點：切割形狀多樣化，切割速度比線切割快，熱影響區小，材料不會變形，切口細，精度及質量高，噪聲小，無刀具磨損，無需考慮切割材料的硬度，可加工大型，形狀複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台，而且切割面易沉積氧化膜，難處理。一般隻适合單件和小批量加工。

注意的問題及要求：一般隻用于鋼闆。鋁闆及銅闆一般不能用，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（钼絲，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。一般用于模具加工，不用作加工生産用零件。有些單闆型材面闆的方孔沒有圓角，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，隻能采取線切割加工，速度很慢，效率非常低，無法适應批量生産，設計應該避免這種情況。

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：以下數據為冷軋鋼闆的數據。

1.2.2 沖孔落料的工藝性設計

1.2.2.1 排布的工藝性設計

大批量及中批量生産，零件的材料費用占較大的比重，對材料的充分和有效利用，是钣金生産的一項重要經濟指标。所以在不影響使用要求的條件下，結構設計人員設計時，争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，就可以大大節約材料。如圖1-8所示， 圖2比圖1省料。

圖 18 略改設計的省料排部

1.2.2.2 沖裁件的工藝性

對于數控沖床加工外圓角，需要專用的外圓刀具，為了減少外圓刀具，如圖1-9所示本手冊規範外圓角為：

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一為R5.0，：

圖 19 沖裁件的外圓角

沖孔優先選用圓形孔，圓孔應按照《钣金模具手冊》中規定的系列圓孔選取，這樣可以減少圓孔刀具的數量，減少數控沖床換刀時間。

由于受到沖孔凸模強度限制，孔徑不能過小，其最小孔徑與材料厚度有關。在設計時孔的最小直徑不應小于下表1-5所示的數值。

表1-5 用普通沖床沖孔的最小尺寸

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，采用複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複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 複合模加工沖裁件的搭邊最小尺寸

如圖1-12所示，先沖孔後折彎，為保證孔不變形，孔與彎邊的最小距離

X≥2t 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保持一定距離，即其距離a1及a2應滿足下列要求：

a1 ≥R1 0.5t，

a2≥R2 0.5t.

式中R1，R2－圓角半徑；

t－闆料厚度。

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：

注：使用本表數值時所有孔應是一次沖出的。

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

沖壓件設計尺寸基準的選擇原則

1） 沖壓件的設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

注：本表适應于落料後才進行沖孔的情況。

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，設計時應盡量避免）。二次切割就是拉伸特征對材料有擠料變形現象、折彎變形較大時，加大落料，先成型，再補割孔或外形輪廓，以達到去除預留材料，獲得完整正确結構尺寸。

應用：拉伸凸台離邊緣較近等，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 钣金件的折彎

钣金的折彎，是指改變闆材或闆件角度的加工。如将闆材彎成V形，U形等。一般情況下，钣金折彎有兩種方法:一種方法是模具折彎，用于結構比較複雜，體積較小、大批量加工的钣金結構；另一種是折彎機折彎，用于加工結構尺寸比較大的或産量不是太大的钣金結構。目前公司産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，特點以及适用性。

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構件（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L≥3t（包括壁厚）。

1.3.1.2 台階的加工處理辦法

一些高度較低的钣金Z形台階折彎，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，一般應該在（0～1.0）t ，如果高度為（1.0～4.0）t，要根據實際情況考慮使用加卸料結構的模具形式。這種模具台階高度可以通過加墊片進行調整，所以，高度H是任意調節的，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形台階折彎

1.3.2 折彎機折彎

折彎機分普通折彎機和數控折彎機兩種。由于精度要求較高，折彎形狀不規則，通信設備的钣金折彎一般用數控折彎機折彎，其基本原理就是利用折彎機的折彎刀(上模)、V形槽(下模)，對钣金件進行折彎和成形。

優點:裝夾方便，定位準确，加工速度快；

缺點:壓力小，隻能加工簡單的成形，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，加工時主要是根據工件的形狀需要選用，一般加工廠家的折彎刀形狀較多，特别是專業化程度很高的廠家，為了加工各種複雜的折彎，定做很多形狀、規格的折彎刀。

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、料厚、下模強度、下模的模口尺寸等因素。為滿足産品的需求，在保證折彎機使用安全的情況下，廠家已經把折彎刀模系列化了，我們在結構設計過程中需對現有折彎刀模有個大緻的了解。見圖1-20左邊為上模，右邊為下模。

圖 1-20 數孔折彎模示意圖

折彎加工順序的基本原則：

1） 由内到外進行折彎；

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） 前工序成型後對後繼工序不産生影響或幹涉。

目前的外協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

钣金折彎時，在折彎處需有折彎半徑，折彎半徑不宜過大或過小，應适當選擇。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選折彎半徑（折彎内半徑）見下表1-9

表1-9 最小彎曲半徑數值 (mm)

注：表中t為闆料厚度。

上表中的數據為優選的數據，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，我們的钣金件的折彎内圓角基本上都是0.2。對于普通的低碳鋼鋼闆、防鏽鋁闆、黃銅闆、紫銅闆等，内圓角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緻折彎斷裂，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Δα=b-a

式中 b——回彈後制件的實際角度；

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

3)影響回彈的因素和減少回彈的措施。

1， 材料的力學性能 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钣金件，為了減少回彈，材料應該盡可能選擇低碳鋼，不選擇高碳鋼和不鏽鋼等。

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，钣金折彎的圓角，在材料性能允許的情況下，應該盡可能選擇小的彎曲半徑，有利于提高精度。特别是注意應該盡可能避免設計大圓弧，如圖1-23所示，這樣的大圓弧對生産和質量控制有較大的難度：

圖 1-23 钣金的圓弧太大

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态如圖1-24所示:

圖 1-24 L形折彎的折彎

這裡很重要的一個參數是下模口的寬度B。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模口寬度存在一個最小值。小于該數值時， 會出現折彎不到位或損壞模具的問題.經過實踐證明， 最小模口寬度和材料厚度的關系為.

①

為最小模寬， T為材料厚度， 計算最小模口寬度時K=6.目前廠家常用的折彎下模寬度的規格如下:

4，5，6，8，10，12，14，16，18，20，25

根據上面的關系式就可以确定不同的料厚在折彎時所需下模模口寬度的最小值. 例如1.5mm厚的闆材折彎時， B=6*1.5=9 對照上面的模寬系列可以選擇模口寬度為10mm（或8mm）的下模.從折彎的起始狀态圖可以看出折彎的邊不能太短，結合上面的最小模口寬度，得到最短折彎邊的計算公式為②：（見圖1-25所示）

（參考） ②

為最短折彎邊，為最小模口寬，Δ為闆材的折彎系數。

1.5mm厚的闆材折彎時，最短折彎邊 ＝（8 2.5）/2 0.5=5.75mm(包括一個闆厚)

圖 1-25 最小模口寬

表1-11：冷軋薄鋼闆材料折彎内R及最小折彎高度參考表

注：1、最小折彎高度包含一個料厚。

2、當V形折彎是折彎銳角時，最短折彎邊需加大0.5。

3、當零件材料為鋁闆和不鏽鋼闆時，最小折彎高度會有較小的變化，鋁闆會變小一點，不鏽鋼會大一點，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态如圖1-26所示：

Z形折彎和L形折彎的工藝非常相似，也存在着最小折彎邊問題，由于受下模的結構限制，Z形折彎的最短邊比L形折彎時還要大，Z形折彎最小邊的計算公式為：

為最短折彎邊，為最小模寬，Δ為闆材的折彎系數 ，T為料厚，為下模模口到邊的結構尺寸，一般大于5mm。

圖 1-26 Z形折彎

不同材料厚度的钣金Z形折彎對應的最小折彎尺寸L如下表1-12所示：

表1-12 Z形折彎的最小高度

1.3.2.6 折彎時的幹涉現象

對于二次或二次以上的折彎，經常出現折彎工件與刀具相碰出現幹涉，如圖1-27所示，黑色部分為幹涉部分，這樣就無法完成折彎，或者或者因為折彎幹涉導緻折彎變形。

圖 1-27 折彎的幹涉

钣金折彎的幹涉問題，不涉及到太多的技術，隻要了解一下折彎模的形狀和尺寸，在結構設計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《钣金模具手冊》都有介紹，并且在intralink庫裡也有對應的刀具實體，在設計沒有把握的情況下，可以按照上圖的原理，直接用刀具進行裝配幹涉檢驗。

圖 1-28 折彎刀

對于翻孔攻絲來說，如圖1-29所示的D值不能設計得太小，最小D值可以根據材料厚度、翻孔外徑、翻孔高度、所選折彎刀具等參數計算或作圖得到。以1.5mm厚的折彎鋼闆上翻M4的翻孔攻絲為例， D值應該大于8mm，否則，折彎刀會碰傷翻邊。

圖 1-29 翻孔攻絲件的折彎

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，産生孔形狀變形；因此，孔邊與折彎線要求大于最小孔邊距X≥t R。

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所示長圓孔離折線太近，折彎時料無法帶起，産生孔形狀變形；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長圓孔距折彎邊最小距離

表1-14 長圓孔距折彎邊最小距離

對不重要孔， 可将孔擴大至折彎線，如圖1-32所示，缺點：影響外觀效果。

圖1-32 折彎改進設計

1.3.2.8 孔靠近折彎時的特殊加工處理

1.3.2.9 彎曲件的工藝孔、工藝槽和工藝缺口

在設計彎曲件時，如果彎曲件須将彎邊彎曲到毛坯内邊時，一般應事先在落料後加沖工藝孔、工藝槽或工藝缺口如圖1-33所示。

工藝孔 工藝缺口

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，對于一條邊的一部分折彎，為了避免撕裂和畸變，應開止裂槽或切口。特别是對于内彎角小于60度的彎曲，更需要開止裂槽或切口。切口寬度一般大于闆厚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 開止裂槽或切口的折彎

工藝槽、工藝孔要正确處理，面闆及外觀能看得到的工件可不加折彎拼角工藝孔（如面闆在加工過程中，為保持統一風格，均不設工藝缺口），其它應加折彎拼角工藝孔。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定：

圖紙設計時，對于沒有特殊要求，不要标注90度方向的折彎搭碰之間的間隙，一些不合理的間隙标注，反而影響加工廠家的工藝設計。加工廠家一般按照0.2～0.3的間隙進行工藝設計。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

折彎件的折彎區應避開零件突變的位置，折彎線離變形區的距離L應大于彎曲半徑r，即L≥r，如圖1-37。

圖 1-37 折彎區應避開零件突變的位置

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度折彎刀将闆材折成30度，再将折彎邊壓平。

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)。壓死邊一般适用于闆材為不鏽鋼、鍍鋅闆、覆鋁鋅闆等。電鍍件不宜采用，因為壓死邊的地方會有夾酸液的現象。

1.3.2.13 180度折彎:

180度折彎的方法：如圖1-39所示，先用30度折彎刀将闆才折成30度，再将折彎邊壓平，壓平後抽出墊闆。

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應該選擇常用的闆材，如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:

圖1-40三重折疊壓死邊

如圖1-40所示，先折形，再折死邊。設計時注意各部分尺寸，保證各加工步驟滿足最小折彎尺寸，避免不必要的後期加工。

表1-16 最後折彎邊壓平所需最小承壓邊尺寸

1.4 钣金件上的螺母、螺釘的結構形式

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生塑性變形，而擠入鉚裝螺釘、螺母結構中特設的預制槽内，從而實現兩個零件的可靠連接的方式，壓鉚的非标螺母有兩種，一種是壓鉚螺母柱，一種是壓鉚螺母。采用此種鉚接形式實現與基材的連接的，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、鋁合金闆、銅闆闆材适合于壓接壓鉚螺母柱，對于不鏽鋼和高碳鋼闆材因為材質較硬，需要特制的高強度的壓鉚螺母柱，不僅價格很高，而且壓接困難，壓接不牢靠，壓接後容易脫落，廠家為了保證可靠性，常常需要在螺母柱的側面加焊一下，工藝性不好，因此，有壓鉚螺母柱和壓鉚螺母的钣金零件盡可能不采用不鏽鋼。包括壓鉚螺釘、壓鉚螺母也是這種情況，不合适在不鏽鋼闆材上使用。

壓鉚螺母柱的壓接過程如圖1-41所示：

圖 1-41 壓鉚過程示意圖

1.4.1.2 壓鉚螺母

壓鉚螺母的壓接過程如圖1-42所示：

圖 1-42 壓鉚過程示意圖

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生塑性變形，與基體材料形成緊配合，從而實現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現與基材的連接的。漲鉚工藝比較簡單，連接強度較低，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：

圖1-43漲鉚過程示意圖

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，發生塑性變形，其變形的位置通常在專門設計的部位，靠變形部位夾緊基材來實現可靠的連接。常用的拉鉚螺母就是采用此種鉚接型式實現與基材的連接的。拉鉚使用專用的鉚槍進行鉚接，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：

圖 1-44拉鉚過程示意圖

1.4.1.5 浮動壓鉚螺母

有些钣金結構上的鉚裝螺母，因為整體機箱結構複雜，結構的積累誤差太大，以緻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，在相應的壓鉚螺母位置上采用壓鉚式浮動螺母後，很好的改善了這一情況。如圖1-45所示：(注意事項：壓鉚位置一定要有足夠空間)

圖1-45 浮動壓鉚螺母壓入過程示意圖

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對闆料的擠壓使之與闆料鉚合在一起，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闆邊緣最小距離應該大于L，見圖1-46，否則必須使用專用夾具防止闆的邊緣受力變形。L的大小參見新的《非标緊固件》手冊，每種非标緊固件的L值都有詳細描述。

圖 1-46 中心線與闆邊緣最小距離

1.4.1.7 影響鉚接質量的因素

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

1） 基材性能。基材硬度适當時，鉚接質量較好，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産生的擠壓力變小，直接影響漲鉚螺釘（母）的抗推力和抗扭力。對拉鉚相同，底孔太大，使塑性變形後兩件之間的有效摩擦力減小，影響鉚接的質量。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量差，鉚接力大，安裝不便、易造成底闆變形等缺點，影響鉚接工作的生産效率和鉚接的質量。

3） 鉚接方式。在上一節中已經有所介紹。

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。如果采用的不合适，就會降低鉚裝螺釘、螺母的受力範圍，造成連接的失效。下面舉幾個例子來說明正常情況下的正确使用方法。

1） 不要在鋁闆陽極氧化或表面處理之前安裝鋼或不鏽鋼鉚裝緊固件。

2）同一直線上壓鉚過多，被擠壓的材料沒有地方可流動，會産生很大的應力，使工件彎曲成弧形

3）盡量保證在闆的表面鍍覆處理後再安裝鉚裝緊固件。

4）M5、M6、M8、M10的螺母一般要點焊，太大的螺母一般要求強度較大，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）當在折彎邊上鉚壓螺母時，為保證鉚壓螺母的鉚接質量，需注意1、鉚孔邊到折彎邊的距離必須大于折彎的變形區。2、鉚裝螺母中心到折彎邊内側的距離L應大于鉚裝螺母外圓柱半徑與折彎内半徑之和。即L>D/2 r。

1.4.2 凸焊螺母

凸焊螺母（點焊螺母）在钣金件結構設計中應用非常廣泛，在公司的結構設計中，也經常用到，但是，很多設計中，預孔的大小沒有按照标準，是無法準确定位的。國家标準的凸焊螺母有兩種，一種是焊接六角螺母GB13680-92，定位比較粗糙，定位尺寸不準确，焊接後經常需要對螺紋回絲；另外一種是焊接六角螺母GB13681-92，焊接時有自定位結構，推薦采用這種結構。其結構型式和尺寸按圖1-47和圖1-48，焊接用鋼闆焊接前的孔徑D0與闆厚H的推薦值按表1-17的規定。

圖1-47 焊接六角螺母GB13681-92結構型式

圖 1-48焊接六角螺母與鋼闆的焊接

表1-17 焊接六角螺母GB13681-92尺寸和對應鋼闆的開孔厚度（mm）

注：盡可能不采用括号内的規格。

1.4.3 翻孔攻絲

翻孔攻絲的預孔、外經、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 钣金拉伸

1.5.1 常見拉伸的形式和設計注意事項

钣金件的拉伸如圖1-50所示，

圖 1-50 钣金拉伸設計

钣金件的拉伸注意事項：

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

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

3、 圓形拉伸件的内腔直徑應取D≥d 12t，以便在拉伸時壓闆壓緊不緻起皺。

4、 矩形拉伸件相鄰兩壁間的最小圓角半徑應取r3≥3t，為了減少拉伸次數，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力不同，使拉伸後，材料厚度發生變化。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。在設計拉伸産品時，在圖紙上明确注明必須保證外部尺寸或内外部尺寸，不能同時标注内外尺寸。

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律（即上厚下薄）。

7、 圓形無凸緣拉伸件一次成形時，高度H和直徑d之比應小于或等于0.4。

1.5.2 打凸的工藝尺寸

1.5.2.1 在钣金上打凸需參照以下數據：

在钣金上打凸的形狀和尺寸，《钣金模具手冊》上規定了幾種系列尺寸，Intralink庫中有相應的Form模型，設計時應按照手冊規定的尺寸選用，直接調用庫裡的Form模具。

圖 1-51 钣金上打凸

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，在钣金上沖0.3深的半切壓凹，可作為标貼等的粘貼位，可以提高标貼的可靠性，《钣金模具手冊》上規定了與銘牌對應的系列尺寸，Intralink庫中有相應的Form模型，設計時應按照手冊規定的尺寸選用，直接調用庫裡的模具。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闆和底闆等零件，還是有一定的變形。替代方法：可以在貼标貼範圍沖壓兩直角線，可改善變形，但标貼粘貼的可靠性降低，此方法還可用于産品編碼、生産日期、版本、甚至圖案等加工。

圖 1-52 沉凹與壓線

1.5.4 加強筋

在闆狀金屬零件上壓筋，見示意圖1-53，有助于增加結構剛性，加強筋形狀及尺寸應按照《钣金模具手冊》上規定的五種規格選用。

圖 1-53 加強筋示意結構

1.5.5 标注彎曲件相關尺寸時，要考慮工藝性

圖 1-54 彎曲件标注示例

如圖1-54所示， a）先沖孔後折彎，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，則需要先折彎後加工孔，加工非常麻煩，最好不采用。

1.6 其它工藝

1.6.1 抽孔鉚接

抽孔鉚接是钣金之間的鉚接鉚接方式，主要用于塗層鋼闆或者不鏽鋼闆的連接，采用其中一個零件沖孔，另一個零件沖孔翻邊，通過鉚接使之成為不可拆卸的連接體。優點:翻邊與直孔相配合，本身具有定位功能，鉚接強度高，通過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T≧0.8mm時，翻邊孔壁厚取0.4T.

當T<0.8mm時，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

在钣金鉚接方式中，還有一種鉚接方式就是托克斯鉚接，其原理就是兩個闆疊放在一起，如圖1-56所示，利用模具進行沖壓拉伸，主要用于塗層鋼闆或者不鏽鋼闆的連接，它具有節省能源、環保、效率高等優點，以前通訊行業的機箱中采用這種鉚接較多，但批量生産的質量控制較為困難，現在已經應用較少，不推薦采用。

圖 1-56 托克斯鉚接

1.7 沉頭的尺寸統一

1.7.1 螺釘沉頭孔的尺寸

螺釘沉頭孔的結構尺寸按下表選取。對于沉頭螺釘的沉頭座，如果闆材太薄，難以同時保證過孔d2和沉孔D，應優先保證過孔d2。

用于沉頭螺釘之沉頭座及過孔：(選擇的闆材厚度t最好大于h)

表1-23 螺釘沉頭孔的尺寸

1.7.2 孔沉頭鉚釘的沉頭孔的尺寸的統一

表1-24 孔沉頭鉚釘的沉頭孔的尺寸

1.7.3 沉頭螺釘連接的薄闆的特别處理

采用M3沉頭螺釘完成钣金與钣金的連接，如果開沉孔的闆厚的厚度尺寸為1mm，按照常規的辦法，是有問題的，但在實際設計中，大量遇到此類問題，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。特别需要注意的是，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 薄闆的沉頭螺釘連接

為了規範此類尺寸，d/D應按照如下尺寸：

表1-25 薄闆沉頭孔的統一

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