钣金材料知识及钣金结构件的设计规范-0035.doc

钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-003501/17一、 目的：随着公司的发展，产品的种类越来越多，所用的金属材料也各式各样；而为着成本的考虑，我们在设计产品时尽可能选择最适合的板材，最合理的钣金结构；做到既经济实惠又不影响产品的品质；下面我就来简单地介绍几种钣金材料的基本知识及钣金结构件可加工性规范设计，为设计担当在设计产品时有借鉴作用；二、 适用范围：公司所有要用到板材的产品；三、板材知识的简单介绍：1、常用的五金冷冲压材料有冷轧板、电解板、镀锌板：a. 冷轧板常用的冷轧板表面灰暗，需电镀或涂装处理以使表面美观和耐腐蚀性。具有很好的加工性，主要分下列三种： SPCC主要适用于一般弯曲及浅冲压成形的零部件，以平板使用为主，厚度有0.2mm、0.3mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm等等，材料强度随厚度增加而增加，它有SPCC-SB和SPCC-SD之分，SStandard Skin PassBBright (光面的) 光亮表面（俗称双光）DDull(雾面的) 灰暗表面（俗称单光）SPCD 主要适用于对拉延有一定要求，但不是很高的场合；SPCE 主要适用于对拉延要求高的场合，使用时需根据强度和拉延的深度选用合适的料厚，以防止拉伸破裂。b. SECC（电镀锌钢板）我们公司称为电解板镀锌钢板表面的化学组成-基材（钢铁）， 镀锌层或镀镍锌合金层， 烙酸盐层和有机化学薄膜层；有机化学薄膜层能表面抗指纹和白锈、抗腐蚀及有较佳的烤漆性；表面为均匀灰色，母材为冷轧退火钢板，保持了冷轧板的加工性，镀层较簿，一般不需涂装。可分为：SECC、SECD、SECE三种，常用厚度有：0.5mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm。SECC的镀锌方法：热浸镀锌法:连续镀锌法（成卷的钢板连续浸在溶解有锌的镀槽中板片镀锌法 (剪切好的钢板浸在镀槽中， 镀好后会有锌花.电镀法: 电化学电镀， 镀槽中有硫酸锌溶液， 以锌为阳极，原材质钢板为阴极.c. SGCC（热浸镀锌板）我们公司常称为镀锌板表面为亮白色，耐蚀性要比SECC强的多，是将母材浸在溶解有锌的镀槽中形成，母材为冷轧退火钢板，可加工性差，可承受简单加工，镀层厚。无要求时可不需涂装或电镀。料厚在0.61.5mm之间。修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-003502/172、常用的不锈钢材料：a. SUS 301 弹性不锈钢b. SUS304 不锈钢3、 钢材品名介绍：材料规格 后处理镀层厚度S A B C DES for SteelA: EG （Electro Galvanized Steel）电气镀锌钢板-电镀锌 一般通称 JIS镀纯锌 EG SECC （1）铅和镍合金 合金EG SECC （2） GI (Galvanized Steel) 溶融镀锌钢板-热浸镀锌非合金化 GI， LG SGCC （3）铅和镍合金 GA， ALLOY SGCC （4）裸露处耐蚀性2341熔接性2413涂漆性4213加工性1234B: 所使用的底材C (Cold rolled) : 冷轧H(Hot rolled):热轧C:底材的种类C:一般用D:抽模用E:深抽用H:一般硬质用D:后处理M: 无处理C:普通烙酸处理-耐蚀性良好， 颜色白色化D:厚烙酸处理-耐蚀性更好， 颜色黄色化P:磷酸处理-涂装性良好U:有机耐指纹树脂处理(普通烙酸处理)- -耐蚀性良好， 颜色白色化， 耐指纹性很好A:有机耐指纹树脂处理(厚烙酸处理)-颜色黄色化， 耐蚀性更好FX:无机耐指纹树脂处理-导电性FS:润滑性树脂处理-免用冲床油E:镀层厚修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-003503/174、板材的物理特性：a.膜厚-含镀锌层，烙酸盐层及有机化学薄膜层， 最小之膜厚需0.00356mm以上. 测试方法有磁性测试(ASTM B499), 电量分析(ASTM B504), 显微镜观察（ASTM B487）表面抗电阻-一般应该小于0.1欧姆/平方公分；b.盐雾试验-试片尺寸100mmX150mmX1.2mm, 试片需冲整捆或整叠铁材中取下， 必须在镀烙酸盐后24小时， 但不可超过72小时才可以用于测试， 使用5%的盐水， 用含盐的水汽充满箱子， 试片垂直倒挂在箱子中48小时。测试后试片的镀锌层不可全部流失， 也不能看到底材或底材生锈， 但是离切断层面6mm范围有生锈情况可以忽略。5、镀锌钢板的一般问题点：a.白锈-因结露或被水沾湿致迅速发生氢氧化锌为主要成分的白色粉末状的锈. (会导致产品质量劣化)b.红锈-因结露或被水沾湿致迅速发生氢氧化铁为主要成分的红茶色粉末状的锈.c.烙酸不均匀-黄茶色的小岛形状或线形状的花纹。 但耐蚀性没有问题。d.替代腐蚀保护-在锌面割伤而；露出钢板基体表面的情况下， 我们也不必担心镀锌钢 板切边生锈问题.6、镀锌钢板之烤漆处理：a.前处理由于锌是一种高活性金属， 在烤漆前需要适当的化学转化处理如磷酸盐处理。 磷酸盐处理剂有两种，一种是处理铁的， 一种是处理锌的。b.脱脂采用弱碱， 有机溶剂及中性乳液或洗涤剂， 避免用酸或强碱脱脂剂。可用水膜试验（Water lreakage test）来确认， 观察试验后的水是否受到污染， 以及试品表面的水膜是否均匀.c.烤漆电镀锌钢片对漆的选择性比冷轧钢片为严。使用水性底漆（Water promer）可以确保有较强的油漆附着性.四、钣金结构件可加工性设计规范：1. 冲裁冲裁分为普通冲裁和精密冲裁，由于加工方法的不同，冲裁件的加工工艺性也有所不同。下面介绍冲裁的工艺性，是指普通冲裁的结构工艺性。1.1 冲裁件的形状和尺寸尽可能简单对称，使排样时废料最少：图1.1 冲裁件的排样修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-003504/171.2 冲裁件的外形及内孔应避免尖角：在直线或曲线的连接处要有圆弧连接，圆弧半径R0.5t。（t为材料壁厚）图1.2 冲裁件圆角半径的最小值1.3 冲裁件应避免窄长的悬臂与狭槽：冲裁件的凸出或凹入部分的深度和宽度，一般情况下，应不小于1.5t(t为料厚)，同时应该避免窄长的切口与和过窄的切槽，以便增大模具相应部位的刃口强度。见图1.3；图1.3 避免窄长的悬臂和凹槽1.4 冲孔优先选用圆形孔，冲孔有最小尺寸要求：冲孔优先选用圆形孔，冲孔最小尺寸与孔的形状、材料机械性能和材料厚度有关。图1.4 冲孔形状示例材料圆孔直径b矩形孔短边宽b高碳钢1.3t1.0t低碳钢、黄铜1.0t0.7t铝0.8t0.5t* t为材料厚度，冲孔最小尺寸一般不小于0.3mm。* 高碳钢、低碳钢对应的牌号列表见附录。表1 冲孔最小尺寸列表修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-003505/171.5 冲裁的孔间距与孔边距：零件的冲孔边缘离外形的最小距离随零件与孔的形状不同有一定的限制，见图1.5；当冲孔边缘与零件外形边缘不平行时，该最小距离应不小于材料厚度t；平行时，应不小于1.5t。图1.5 冲裁件孔边距、孔间距示意图1.6 折弯件及拉深件冲孔时，其孔壁与直壁之间应保持一定的距离：折弯件或拉深件冲孔时，其孔壁与工件直壁之间应保持一定的距离（图1.6）图1.6 折弯件、拉伸件孔壁与工件直壁间的距离1.7 螺钉、螺栓的过孔和沉头座：螺钉、螺栓过孔和沉头座的结构尺寸按下表选取。对于沉头螺钉的沉头座，如果板材太薄难以同时保证过孔d2和沉孔D，应优先保证过孔d2。表2 用于螺钉、螺栓的过孔修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-003506/17*要求钣材厚度th。表3 用于沉头螺钉的沉头座及过孔*要求钣材厚度th。表4 用于沉头铆钉的沉头座及过孔1.8 冲裁件毛刺的极限值及设计标注：1.8.1 冲裁件毛刺的极限值冲裁件毛刺超过一定的高度是不允许的，冲压件毛刺高度的极限值(mm)见下表。材料壁厚材料抗拉强度 （N/mm2）100250250400400630630f mgfmgfmgfmg0.7 1.00.120.170.230.090.130.170.050.070.10.030.040.051.0 1.60.170.250.340.120.180.240.070.110.150.040.060.081.6 2.50.250.370.50.180.260.350.110.160.220.060.090.122.5 4.00.360.540.720.250.370.50.20.30.40.090.130.18* f级（精密级）适用于较高要求的零件；m级（中等级）适用于中等要求的零件；g级（粗糙级）适用于一般要求的零件。表5 冲压件毛刺高度的极限值1.8.2 设计图纸中毛刺的标注要求* 毛边方向：BURR SIDE。* 需要压毛边的部位：COIN或COIN CONTINUE 。一般不要整个结构件断口全部压毛边，这样会增加成本。尽量在下面情况使用：暴露在外面的断口；人手经常触摸到的锐边；需要过线缆的孔或槽；有相对滑动的部位。修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-003507/17图1.8.2 钣金结构设计图纸中毛刺的标注示例2 .折弯2.1 折弯件的最小弯曲半径：材料弯曲时，其圆角区上，外层受到拉伸，内层则受到压缩。当材料厚度一定时，内r越小，材料的拉伸和压缩就越严重；当外层圆角的拉伸应力超过材料的极限强度时，就会产生裂缝和折断，因此，弯曲零件的结构设计，应避免过小的弯曲圆角半径。常用材料的最小弯曲半径见下表。序号材 料最小弯曲半径108、08F、10、10F、DX2、SPCC、E1-T52、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、1100-H24、T20.4t215、20、Q235、Q235A、15F0.5t325、30、Q2550.6t41Cr13、H62(M、Y、Y2、冷轧)0.8t545、501.0t655、601.5t765Mn、60SiMn、1Cr17Ni7、1Cr17Ni7-Y、1Cr17Ni7-DY、SUS301、0Cr18Ni9、SUS3022.0tl 弯曲半径是指弯曲件的内侧半径,t是材料的壁厚。t为材料壁厚，M为退火状态，Y为硬状态，Y2为1/2硬状态。表6 公司常用金属材料最小折弯半径列表2.2 弯曲件的直边高度：2.2.1 一般情况下的最小直边高度要求弯曲件的直边高度不宜太小，最小高度按（图2.2.1）要求：h2t。 图2.2.1 弯曲件的直边高度最小值2.2.2 特殊要求的直边高度如果设计需要弯曲件的直边高度h2t,，则首先要加大弯边高度，弯好后再加工到需要尺寸；或者在弯曲变形区内加工浅槽后，再折弯（如下图所示）。修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-003508/17图2.2.2 特殊情况下的直边高度要求2.2.3 弯边侧边带有斜角的直边高度当弯边侧边带有斜角的弯曲件时（图2.2.3），侧面的最小高度为：h=（24）t3mm图2.2.3 弯边侧边带有斜角的直边高度2.3 折弯件上的孔边距：孔边距：先冲孔后折弯，孔的位置应处于弯曲变形区外，避免弯曲时孔会产生变形。孔壁至弯边的距离见表下表。表7 折弯件上的孔边距修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-003509/172.4 局部弯曲的工艺切口：2.4.1 折弯件的弯曲线应避开尺寸突变的位置局部弯曲某一段边缘时，为了防止尖角处应力集中产生弯裂，可将弯曲线移动一定距离，以离开尺寸突变处（图2.4.1 a)，或开工艺槽（图2.4.1 b)，或冲工艺孔（图2.4.1 c) 。注意图中的尺寸要求：SR ；槽宽kt；槽深L t+R+k/2。 图2.4.1 局部弯曲的设计处理方法2.4.2 当孔位于折弯变形区内，所采取的切口形式当孔在折弯变形区内时，采用的切口形式示例（图2.4.2）图2.4.2 切口形式示例修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-0035010/172.5 带斜边的折弯边应避开变形区：图2.5 带斜边的折弯边应避开变形区2.6 打死边的设计要求：打死边的死边长度与材料的厚度有关。如下图所示，一般死边最小长度L3.5t+R。其中t为材料壁厚，R为打死边前道工序（如下图右所示）的最小内折弯半径。图2.6 死边的最小长度L2.7 设计时添加的工艺定位孔：为保证毛坯在模具中准确定位，防止弯曲时毛坯偏移而产生废品，应预先在设计时添加工艺定位孔，如下图所示。特别是多次弯曲成形的零件，均必须以工艺孔为定位基准，以减少累计误差，保证产品质量。图2.7 多次折弯时添加的工艺定位孔修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-0035011/172.8 标注弯曲件相关尺寸时，要考虑工艺性：图2.8 弯曲件标注示例如上图所示所示， a）先冲孔后折弯，L尺寸精度容易保证，加工方便。b）和c)如果尺寸L精度要求高，则需要先折弯后加工孔，加工麻烦。2.9 弯曲件的回弹：影响回弹的因素很多，包括：材料的机械性能、壁厚、弯曲半径以及弯曲时的正压力等。2.9.1 折弯件的内圆角半径与板厚之比越大，回弹就越大。2.9.2 从设计上抑制回弹的方法示例弯曲件的回弹，目前主要是由生产厂家在模具设计时，采取一定的措施进行规避。同时，从设计上改进某些结构促使回弹角简少如下图所示：在弯曲区压制加强筋，不仅可以提高工件的刚度，也有利于抑制回弹。图2.9.2 设计上抑制回弹的方法示例3 拉伸3.1 拉伸件底部与直壁之间的圆角半径大小要求：如下图所示，拉伸件底部与直壁之间的圆角半径应大于板厚，即r1t 。为了使拉伸进行得更顺利，一般取r1=(35)t，最大圆角半径应小于或等于板厚的8倍，即r18t。修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-0035012/17图3.1 拉伸件圆角半径大小3.2 拉伸件凸缘与壁之间的圆角半径：拉伸件凸缘与壁之间的圆角半径应大于板厚的2倍，即r22t，为了使拉伸进行得更顺利，一般取r2=(510)t，最大凸缘半径应小于或等于板厚的8倍，即r28t。（参见图3.1） 3.3 圆形拉伸件的内腔直径：圆形拉伸件的内腔直径应取D d+10t，以便在拉伸时压板压紧不致起皱。（参见图3.1）3.4 矩形拉伸件相邻两壁间的圆角半径：矩形拉伸件相邻两壁间的圆角半径应取r3 3t，为了减少拉伸次数应尽可能取r3 H/5，以便一次拉出来。图3.4 矩形拉伸件相邻两壁间的圆角半径修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-0035013/173.5 圆形无凸缘拉伸件一次成形时，其高度与直径的尺寸关系要求：圆形无凸缘拉伸件一次成形时，高度H和直径d之比应小于或等于0.4，即H/d 0.4，如下图所示。图3.5 圆形无凸缘拉伸件一次成形时，高度与直径的尺寸关系3.6 拉伸件设计图纸上尺寸标注的注意事项：拉伸件由于各处所受应力大小各不相同，使拉伸后的材料厚度发生变化。一般来说，底部中央保持原来的厚度，底部圆角处材料变薄，顶部靠近凸缘处材料变厚，矩形拉伸件四周圆角处材料变厚。3.6.1 拉伸件产品尺寸的标准方法在设计拉伸产品时，对产品图上的尺寸应明确注明必须保证外部尺寸或内部尺寸，不能同时标注内外尺寸。3.6.2 拉伸件尺寸公差的标注方法拉伸件凹凸圆弧的内半径以及一次成形的圆筒形拉伸件的高度尺寸公差为双面对称偏差，其偏差值为国标(GB)16级精度公差绝对值的一半，并冠以号。4 成形4.1 加强筋：在板状金属零件上压筋，有助于增加结构刚性，加强筋结构及其尺寸选择参见表8。表8 加强筋结构及尺寸选择修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-0035014/174.2 打凸间距和凸边距的极限尺寸：打凸间距和凸边距的极限尺寸按下表选取。表9 打凸间距和凸边距的极限尺寸4.3 百叶窗：百叶窗通常用于各种罩壳或机壳上起通风散热作用，其成型方法是借凸模的一边刃口将材料切开，而凸模的其余部分将材料同时作拉伸变形，形成一边开口的起伏形状。百叶窗的典型结构参见图4.3。图4.3 百叶窗的结构百叶窗尺寸要求：a4t；b6t；h5t；L24t；r0.5t。修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-0035015/174.4 孔翻边：孔翻边型式较多，本规范只关注要加工螺纹的内孔翻边，如图4.4所示。图4.4 带螺纹孔的内孔翻边结构示意图螺 纹材料厚度t翻边内孔D1翻边外孔d2凸缘高度h预冲孔直径D0凸缘圆角半径RM30.82.553.381.61.90.613.251.62.20.53.381.81.93.5221.23.381.9220.63.52.161.51.53.52.41.70.75M413.354.4622.30.51.24.351.922.70.64.52.162.34.652.41.51.54.462.42.50.754.652.71.824.562.22.41M51.24.255.62.430.61.55.462.42.50.755.62.735.7532.525.533.22.415.753.62.72.55.7543.11.25M61.55.17.033.60.7526.73.24.217.03.63.67.342.52.57.042.81.257.34.5337.04.83.41.5表10 带螺纹孔的内孔翻边尺寸参数修订日期制定日期艾美特电器（深圳）有限公司研发部批 准审 核制 作2008.12.03刘晓春钣金材料的基本知识及钣金结构件的设计规范文件编号版 次页 次WT-SM-0035016/175 附录5.1 附录A：高碳钢、低碳钢对应的公司常用材料牌号列表：序号材料种类图纸标注牌号实际可使用的材料牌号材料规格（mm）材料大类1耐指纹电镀锌钢板DX2SECC-N2 MSE-CC-U 0.8 , 1.0 , 1.2 ,1.5 , 2.0 , 2.5 低碳钢2热浸锌板DX2GI St02Z低碳钢3覆铝锌板DX2CS （TAPE A） 低碳钢4耐指纹电镀锌钢板DX2SECC低碳钢5磷化镀锌钢板DX2SECC-P； BLCE+Z-P低碳钢6冷轧钢板08SPCC低碳钢7磷化镀锌钢板08SECC-P低碳钢8韩国镀锌钢板08SECC 低碳钢9冷轧钢板0808F低碳钢10冷轧钢板0808低碳钢11冷轧钢板0810F低碳钢12冷轧钢板0810低碳钢13冷轧钢板0815F低碳钢14热轧钢板Q235AQ235A3.0 ，4.0 ，6.0 低碳钢15热轧钢板Q235A20低碳钢16热轧钢板Q33