常用治具材料性能及应用

关于常用治具材料性能及应用第1页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三常用治具材料金属材料非金属材料碳素结构钢铜合金铝合金不锈钢电木玻纤亚克力赛钢常用治具材料分类第2页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三碳素结构钢（一）45#钢综述：45#钢，是国标（GB）中的叫法；日本国家标准（JIS）称之为S45C；美国材料与实验协会（ASTM）称之为1045；德国国家标准（DIN）称之为C45。45#钢属优质碳素结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能良好，价格低，来源广，应用广泛。第3页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三碳素结构钢（二）

45#钢

性能参数：含碳量万分之42~50；屈服强度≥355MPa；抗拉强度≥600MPa；伸长率≥17％；材料硬度HBS≤241；退火后硬度HBS≤197；淬火后表面硬度45~52HRC；密度7.85g/立方厘米.应用：45#钢因其加工性能良好，价格低而广泛应用于治具轴类；重要连接类；支承类及结构类零件.热处理：45#钢淬火性能并不好，通常采用调质处理.推荐处理温度为正火850℃；淬火840℃；回火600℃.一般处理后表面硬度为HRC42~46，特殊要求可表面渗碳淬火，可达成表面硬度HRC58~62.表面防锈处理：通常有表面发黑及表面电镀两种.第4页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三综述：Q235冷轧板在治具行业主要应用于钣金件.因其采用常温轧制，表面无氧化皮，加之退火处理，其机械性能及工艺性能都优于热轧板.通常其含碳量为万分之14~22；屈服强度≥235MPa；抗拉强375~500MPa.表面硬度HBS≤165；通常成型后不做热处理，表面防锈处理一般采用电镀或喷粉或烤漆.常用厚度≤4MM.碳素结构钢（三）

Q235冷轧板第5页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三

铜合金综述：纯铜呈紫红色，又称紫铜，密度8.96g/立方厘米，熔点1083℃.铜合金按外观形态可分为黄铜（铜锌合金）；青铜（铜锡合金）；白铜（铜镍合金）.由于铜合金具有色泽美观；导电导热性能优异；耐磨耐蚀性良好；易于机械加工常用于治具轴套类；接线端子类；导热器件类；外观装饰类及重要防锈防蚀零件.第6页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三铝合金（一）概述：以铝为基材的合金总称铝合金.主要元素有铜；硅；镁；锌；锰次要元素则有镍；铁；钛铬；锂等.分类：按加工方法可分铸造铝合金和变形铝合金.铸造铝合金主要用于各类铝铸件，变形铝合金包括不可热处理强化型铝合金（纯铝）；可热处理强化型铝合金（可通过淬火和时效处理提高机械性能，又可分硬铝；锻铝；超硬铝和特殊铝合金等.第7页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三铝合金（二）基本特性：铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性；导热性和抗蚀性，工业应用广泛，使用量仅次于钢，常见材料型式有板；带；箔；管；棒；线；型材等.常用型号及性能：6061铝合金，主要合金元素为镁和硅，因Mg2Si可固溶于铝中，使合金具有人工时效硬化功能.6061铝合金具有加工性能极佳，良好的抗腐蚀性能，韧性高及加工后不变形，上色膜容易，氧化效果极佳等特性.硬度HB=95；密度2.75g/立方厘米；受拉屈服强度55.2MPa；抗拉强度124MPa；疲劳强度62.1MPa；熔点607~650℃.应用：6061铝合金因其密度低；强度高；氧化色泽可选而广泛应用于治具架构类；支承连接类；加强类，拉杆手柄类及外观装饰类零件.表面处理：一般采用阳极化处理成黑；白；金等防氧化表面.第8页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三

不锈钢（一）概述：不锈耐酸钢简称不锈钢.它由不锈钢和耐酸钢两大部分组成，能抵抗大气腐蚀的钢叫不锈钢；能抵抗化学介质腐蚀的叫耐酸钢，通常而言，含Cr量大于12％的钢就具有了不锈钢的特点.分类：按合金成分可分为Cr系（SUS400）；Cr-Ni（SUS300）；Cr-Mn-Ni系（SUS200）；及析出硬化系（SUS600）常用牌号：SUS304（0Cr18Ni9）奥氏体基本钢种，耐蚀性和耐热性优良；低温强度和机械性能优良；单相奥氏体组织，无热处理硬化现象.应用：治具销轴类；耐酸碱类；耐热类；恶劣环境使用类零件.第9页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三不锈钢（二）不锈钢铣加工：铣削不锈钢的特点是：不锈钢的粘附性及熔着性强，切屑容易粘附在铣刀刀齿上，使切削条件恶化；逆铣时，刀齿先在已经硬化的表面上滑行，增加了加工硬化的趋势；铣削时冲击、振动较大，使铣刀刀齿易崩刃和磨损.铣削不锈钢时，切削刃既要锋利又要能承受冲击，容屑槽要大；适宜制作不锈钢铣刀的硬质合金牌号有YG8、YW2、813、798、YS2T、YS30、YS25等；铣削不锈钢时，应尽可能采用顺铣法加工；如用一般10%乳化液冷却，应保证切削液流量达到充分冷却；硬质合金铣刀铣削不锈钢时，取Vc=70～150m/min，Vf=37.5～150mm/min，高速钢铣刀铣削时，取Vc=20~40m/min，Vf=18~70mm/min.第10页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三金属热处理小常识概念：热处理是将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的组织结构，来控制其性能的一种综合工艺过程.工艺：热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断.分类：一般包括退火；正火；淬火；回火.退火：退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备.正火：正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理.淬火：淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆.回火：为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650摄氏度的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火第11页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三发黑处理小常识概述：钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的.发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种.但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好.A3钢用碱性发黑好一些.碱性发黑细分出来，又有一次发黑和两次发黑的区别.发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。.发黑时所需温度的宽容度较大，大概在135摄氏度到155摄氏度之间都可以得到不错的表面，只是所需时间有些长短而已.实际操作中，需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量，以及发黑后的钝化浸油.发黑质量的好坏往往因这些工序而变化.第12页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三阳极化小常识概述：金属材料在电解质溶液中，通过外施阳极电流使其表面形成氧化膜的一种材料保护技术.又称表面阳极氧化.金属材料或制品经过表面阳极化处理后，其耐蚀性、硬度、耐磨性、绝缘性、耐热性等均有大幅度提高.实施阳极化处理最多的金属材料是铝.铝的阳极氧化一般在酸性电解液中进行，以铝为阳极.在电解过程中，氧的阴离子与铝作用产生氧化膜.这种膜初形成时不够细密，虽有一定电阻，但电解液中的负氧离子仍能到达铝表面继续形成氧化膜。随着膜厚度增大，电阻也变大，从而电解电流变小.这时，与电解液接触的外层氧化膜发生化学溶解.当铝表面形成氧化物的速度逐渐与化学溶解的速度平衡时，这一氧化膜便可达到这一电解参数下的最大厚度.铝的阳极氧化膜外层多孔，容易吸附染料和有色物质，因而可进行染色，提高其装饰性.第13页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三金属零件表面处理规范零件材质优先方案次选方案备用方案备注45钢镀黑锌镀硬Cr(白色）表面发黑

Q235板喷粉（电脑白/电脑灰）镀锌（彩锌；蓝锌；白锌）烤漆颜色由客户指定6061铝拉丝，喷砂，亮银拉丝，喷砂，发黑喷砂，亮银/喷砂，发黑

SUS304表面抛光

铜合金不做处理

第14页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三电木（一）概述：电木(PF-ESD)的化学名称叫酚醛塑料，是塑料中第一个投入工业生产的品种.酚类和醛类化合物在酸性或碱性催化剂作用下，经缩聚反应可制得酚醛树脂.将酚醛树脂和锯木粉、滑石粉（填料）、乌洛托品（固化剂），硬脂酸(润滑剂)、颜料等充分混合，并在混炼机中加热混炼，即得电木粉.将电木粉在模具中加热压制成型后得到热固性酚醛塑料制品.第15页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三电木（二）特性：电木(PF-ESD)具有较高的机械强度、良好的绝缘性，耐热、耐腐蚀，外观光洁，漂亮.但由于其采用层压而成，亦有抗弯曲强度差，易分层等特性.分类：按层间介质可分纸基质与布基质两种.材料形式：通常有板材和棒材两种.外观颜色常见黑色；橘红色，又分防静电和不防静电两款，标准板材外形是1220*2440；厚度从0.1~80MM都有，密度1.3~1.5g/立方厘米第16页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三电木（三）应用：电木(PF-ESD)因其价格低廉，加工简便，比重较小而大量应用于治具行业.通常治具结构件，无特殊要求之针载板，轻载的运动连接部件均可采用电木材料.仓库备料：库存电木板主要为黑色板，材料尺寸为1020*1220，厚度有5；6；8；10；12；15；20等.加工注意事项：1）加工易崩边，尽量采用顺铣.2)因侧边牙孔不便装牙套，攻牙时请注意加油润滑及丝攻到底.3)国产电木加工时容易烧刀，请注意协调走刀速度及进刀量.第17页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三玻纤（一）概述：玻纤俗称FR4，其实FR4是一种耐燃材料等级的代号，所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格，它不是一种材料名称，而是一种材料等级，因此目前一般电路板所用的FR4等级材料就有非常多的种类，但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料.常见的玻纤板其全称应为FR4环氧玻璃布层压板.属于塑料的一种.

第18页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三玻纤（二）特性：具有较高的机械性能和介电性能，绝缘性能良好，耐热性和耐潮性好并有良好的机械加工性能.密度：1.7~1.9g/立方厘米；吸水性：1MM≤18MG；燃烧性：FV0；熔点：203℃.材料形式：通常有板；棒；管；型材等形式，外观颜色有黑；水绿；黄色等，又可细分为防静电与不防静电两款，根据精度要求又有研磨与普通两种.应用：治具结构件，针载板，连接件，安装件，载具，托盘等.第19页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三玻纤（三）仓库备料：常备黑色；水绿色；水绿色研磨；单面防静电研磨四款玻纤板，外形尺寸通常为1020*1220，厚度一般有5；8；10；15；20MM等.加工注意事项：1）加工中粉尘大，请注意及时吸尘.2）环氧树脂对刀具磨损大，易烧刀，条件许可尽量使用切削液.3）玻纤板可以攻牙但重要连接螺纹孔尽量采用牙套.4）新鲜加工面玻璃纤维外露表面粗糙，可涂油钝化后获良好外观.5）玻璃纤维扎入毛孔易引发搔痒，可用温肥皂水浸泡，待毛孔舒张后可自动排出玻璃纤维丝，从而减轻痛楚.第20页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三亚克力（一）概述：亚克力，英文名Acrylic，俗称特殊处理有机玻璃.化学名称叫纯聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），属塑料产品中的一种.特性：极佳透明性，透光率≥92％；密度1.19g/立方厘米；耐高温≤78℃；硬度HB=89；优良的耐候性，户外日晒雨淋可正常使用10年以上；加工性能良好，冷热加工均可，可染色，表面可喷漆，丝印或真空镀膜；优异的综合性能且无毒.第21页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三亚克力（二）材料形式：常见有板；棒；管材等.外观颜色有无色；水绿色；黑色等.分不防静电和防静电两种.应用：治具天板；针板；需透明的结构板；支撑棒等.仓库备料：透明亚克力，尺寸为1220*1220，厚度有3；5；6；8；10；15；20MM；防静电透明亚克力，尺寸为1000*2000，厚度有5；6；10；15MM.加工注意事项：1）容易崩边，用顺铣加工.2）攻牙应加深底孔并尽量使用新丝攻且加油润滑.3）加工面应用抛光剂做抛光处理第22页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三赛钢（一）概述：POM是化学名为聚氧甲烯（Polyoxymethylene）的简称，通常也称为其聚甲醛、缩醛树脂.POM为乳色不透明结晶性线性热塑性树脂，具有良好的综合性能和着色性，具有较高的弹性模量，很高的刚性和硬度，比强度和比刚性接近于金属；拉伸强度，弯曲强度，耐蠕变性和耐疲劳性优异，耐反复冲击，去载回复性优；摩擦系数小，耐磨耗，尺寸稳定性好，表面光泽好，有较高的粘弹性，吹水性小，电绝缘性优，能使用于-40~100℃.第23页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三赛钢（二）特性：机械强度高；刚性大；硬度高；优异的弹性；非常好的尺寸稳定性；滑动性能好，耐磨；机械性能优异；密度1.43g/立方厘米；熔点175℃；屈服强度≥70MPa.材料形式：常见有板材和棒材.材料颜色一般有黑；白；黄；绿等，分防静电和不防静电两种。应用：常用于治具压棒；载板；轴套以及免润滑运动副等零组件.仓库备料：板材有黑白两款，尺寸为610*1220，厚度为10；15；20；25；30；35；40MM.棒材有黑白两款，长度均为1250，直径有3；5；6；8；10；12；15；16；20MM.

第24页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三非金属材质使用规范治具部件优先使用材质次选使用材质特殊要求使用材质备注治具KIT电木玻纤亚克力

针板玻纤电木亚克力

载板玻纤英冈板

天板亚克力电木玻纤

压棒/压块赛钢电木

定位模赛钢

第25页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三ESD简介（一）概述：ESD的意思是“静电释放”的意思，它是英文：Electro-Staticdischarge的缩写，即“静电放电”的意思。ESD是本世纪中期以来形成的以研究静电的产生、危害及静电防护等的学科。因此，国际上习惯将用于静电防护的器材统称为“ESD”，中文名称为静电阻抗器.静电的产生：静电是一种客观的自然