钣金零件结构设计规范与工艺合理性要求

1、钣金零件结构设计规范与工艺合理性要求前言钣金件是目前最主要，也是最常见的一种结构件设计形式，它是由钣金材料经过冲压加工而成 的。钣金件的几何形状、尺寸及加工精度的合理与否直接影响了零件的加工工艺，而加工工艺又对材料、工序、模具寿命、产品质量和产品成本产生制约。本文重点介绍了钣金类结构件在设计中应遵循的设计规范和相关工艺合理性要求，可为钣金类结构零件的详细设计提供指导。目前钣金件的基本加工方法有：冲裁、折弯、拉伸、成型等。以下将分别按钣金件的几种加 工方法进行逐一说明。（文中的图例只表示设计规范及工艺要求，而不表示具体零件的结构设计图）1、冲裁冲裁分为普通冲裁和精密冲裁。目前在电子通信产品的结构

2、件中通常是采用普通冲裁。下面所列出的冲裁工艺，是指普通冲裁的结构工艺性。1.1、冲裁件的形状和尺寸应尽可能简单、对称。冲裁件形状、尺寸简单、对称，可使冲裁排样时的废料最少，有利于节约用料。 图例1.2（t为材料厚度） 图例2图例2 冲裁件外形及内孔的连接过渡圆角1.3、冲裁件应避免窄长的悬臂或凹槽冲裁件的凸出或凹入部分的长度和宽度，一般情况下，都应大于1.5t(t为材料厚度)。同时应避免窄长的切口与和过窄的切槽，以增大模具相应切口部位的刃口强度，提高模具的寿命，降低模 1具加工的难度。图例31.4图例4图例4 冲孔形状示例表1 冲孔最小尺寸高碳钢、低碳钢对应的常用材料牌号列表参见第5章的附录。

3、1.5、冲裁的孔间距及孔边距零件的冲孔边缘到零件材料边缘的最小距离与零件和孔的形状有关，参见图例5。其中，当冲孔边缘与零件外形边缘不平行时，最小距离a应大于材料厚度t；而当冲孔边缘与零件外形边缘平行 21.6在折弯件或拉伸件中冲孔时，其孔壁与零件直壁之间的距离与内圆角半径和材料厚度有关。参见图例6。图例6 折弯件或拉伸件中孔壁与零件直壁间的距离1.7、螺钉、螺栓及铆钉的过孔和沉头孔螺钉、螺栓及铆钉的过孔和沉头孔的结构尺寸通常按所对应的表2、表3、表4选取。对于沉头螺钉、沉头铆钉的沉头孔，如果因钣金材料的厚度过小而难以同时保证过孔尺寸d2和沉孔尺寸D，应优先保证过孔尺寸d2。表2 螺钉、螺栓的过

4、孔尺寸表3 沉头螺钉的沉头座孔及过孔尺寸（要求钣金材料厚度th）如果钣金材料厚度t<h ，则需要考虑在与其相连的零件上设计避让倒角或其他形式的避让凹槽。表4 沉头铆钉的沉头孔及过孔尺寸（要求钣金材料厚度th）如果钣金材料厚度t<h ，则需要考虑在与其相连的零件上设计避让倒角或其他形式的避让凹槽。1.8、冲裁件毛刺的限值及图纸设计要求钣金材料冲裁后会在一侧平面上形成毛刺，为了保证零件的表面质量，防止造成不必要的伤人、伤物问题，通常对冲裁件的毛刺高度会有限制要求。参见表5。表5 冲裁件的毛刺高度限值（mm）注：f级（精密级）适用于要求较高的零件；m级（中等级）适用于中等要求的零件；g级

5、（粗糙级）适用于要求较低的零件。在零件设计图纸中，通常对于零件的外表面、线缆过孔、人手容易触摸到的边缘等处需要进行去毛刺处理。2、折弯2.1、折弯件的最小弯曲半径钣金材料弯曲时，在其圆角区，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。 表6 常用金属材料最小折弯半径M为退火状态，Y为硬状态，Y2为1/2硬状态。2.2、折弯件的直边高度2.2.1、一般情况下的直边最小高度折弯件的直边最小高度应：h2t，t为材料厚度

6、。图例72.2.2、特殊要求的直边高度加工方法如果设计需要折弯件的直边高度h2t,，则首先要加大折边高度，折弯后再加工到所需要的尺寸；或者在折弯变形区内首先加工出工艺压槽后，再折弯。参见图例8表7 折弯件孔边距的一般要求2.5、带斜边的折弯边应避开变形区对于带有斜边的折弯件，其折弯边应避开折弯变形区。图例12图例12 带斜边的折弯边应避开变形区2.6、打死边的宽度要求打死边的死边允许最小宽度与材料厚度t及最小折弯内径R有关。如图例13所示，通常打死边的最小宽度L3.5t+R。其中t为材料厚度，R为打死边前道工序的最小折弯内径R。3、拉伸3.1、拉伸件底部的圆角半径要求如图例17所示，拉伸件底部

7、与直壁之间的圆角半径应大于材料厚度t，即r1t 。同时，为了使拉伸能够进行得更加顺利，一般取r1=(35)t，而最大圆角半径应小于或等于8倍的材料厚度，即r18t。3.2如上图例17度，即r28t。3.3圆形拉伸件的内腔直径应取D d+10t，（t为材料厚度）以便在拉伸时压板能压紧毛坯材料而不致发生起皱现象。参见图例173.4、矩形拉伸件相邻两壁间的圆角半径如图例18所示，矩形拉伸件相邻两壁间的圆角半径应取r3 3t，（t为材料厚度）。为了减少3.5如图例19所示。图例19 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、拉伸件尺寸标注的注意事项由于拉伸件在拉伸时各处所受的应力各不相同

8、，拉伸后的材料厚度会发生变化。一般来说，底部中央会保持原来的材料厚度，底部圆角处的材料变薄，顶部靠近凸缘处的材料会变厚，矩形拉伸件四周圆角处材料变厚。3.6.1、拉伸件的尺寸标注要求在拉伸件的设计图纸中，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、拉伸件的尺寸公差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应为双面对称偏差，其偏差值取GB IT 16级精度公差绝对值的一半，并冠以±号。4、成型4.1、加强筋在板状金属零件上进行压筋处理，有助于增加结构刚性，常见加强筋结构及其尺寸关系。参见下表8。表8 常见加强筋结构及其尺寸关系

9、4.2、打凸间距和凸包边距的最小尺寸对于打凸间距和凸包边距的最小尺寸，通常按表9的数据选取。表9 打凸间距和凸包边距的最小尺寸表10 带螺纹孔的内孔翻边结构尺寸参数5、附录附录A：钣金类零件部分常用材料表附录B：压印工艺、压花工艺简介压印、压花工艺在钣金件上也应用较多，包括标签粘贴位置指示、产品编码、生产日期、版本、厂家代号、甚至图案等，都可以利用这两种工艺进行加工。 B-1、压印工艺压印工艺就是使材料厚度发生变化，将挤压的材料充塞在有起伏的模腔内，使零件上形成起伏花纹或字样。一般情况下是在封闭模中进行，以免金属被挤到模子型腔外面；对于比较大的零件或形状特殊成形后进行切边的零件，可以在敞开模中进行。为使零件得到良好的表面质量，成形前应将毛坯进行退火、酸洗、喷砂等处理。B-2、压花工艺压花工艺与压印类似，只是压花工艺的变形深度较小，所需的压力也较小。压花的方法：深度h(0.30.4t)时，在光面凹模上进行；深度h>0.4t时，在带有与凸模配合的相应凹槽的凹模上进行，其凹模的宽度要比凸