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钣金结构设计工艺手册1.1 钣金材料选材钣金材料是通信产品结构设计中最常见材料，了解材料综合性能和正确选材，对产品成本、产品性能、产品质量、加工工艺性全部相关键影响。1.1.1 钣金材料选材标准1） 选择常见金属材料，降低材料规格品种，尽可能控制在企业材料手册范围内；2） 在同一产品中，尽可能降低材料品种和板材厚度规格；3） 在确保零件功效前提下，尽可能选择廉价材料品种，并降低材料消耗，降低材料成本；4） 对于机柜和部分大插箱，需要充足考虑降低整机重量；5） 除确保零件功效前提外，还必需考虑材料冲压性能应满足加工艺要求，以确保制品加工合理性和质量。1.1.2 多个常见板材介绍1.1.2.1 钢板1）冷轧薄钢板冷轧薄钢板是碳素结构钢冷轧板简称，它是由碳素结构钢热轧钢带，经过深入冷轧制成厚度小于4mm钢板。因为在常温下轧制，不产生氧化铁皮，所以，冷板表面质量好，尺寸精度高，再加之退火处理，其机械性能和工艺性能全部优于热轧薄钢板。常见牌号为低碳钢08F和10#钢，含有良好落料、折弯性能。2）连续电镀锌冷轧薄钢板连续电镀锌冷轧薄钢板，即“电解板”，指电镀锌作业线上在电场作用下，锌从锌盐水溶液中连续沉积到预先准备好钢带表现上得到表面镀锌层过程，因为工艺所限，镀层较薄。）连续热镀锌薄钢板连续热镀锌薄钢板简称镀锌板或白铁皮，是厚度0.252.5mm冷轧连续热镀锌薄钢板和钢带，钢带先经过火焰加热预热炉，烧掉表面残油，同时在表面生成氧化铁膜，再进入含有H2、N2混合气体还原退火炉加热到710920，使氧化铁膜还原成海绵铁，表面活化和净化了带钢冷却到稍高于熔锌温度后，进入450460锌锅，利用气刀控制锌层表面厚度。最终经铬酸盐溶液钝化处理，以提升耐白锈性。和电镀锌板表面相比，其镀层较厚，关键用于要求耐腐蚀性较强钣金件。）覆铝锌板覆铝锌板铝锌合金镀层是由55%铝、43.4%锌和1.6%硅在600高温下固化而组成，形成致密四元结晶体保护层，含有优良耐腐蚀性，正常使用寿命可达25年，比镀锌板长3-6倍，和不锈钢相当。覆铝锌板耐腐蚀性来自铝障碍层保护功效，和锌牺牲性保护功效。当锌在切边、刮痕及镀层擦伤部分作牺牲保护时，铝便形成不能溶解氧化物层，发挥屏障保护功效。上述2) 、3) 、4) 钢板统称为涂层钢板，在中国通讯设备上广泛采取，涂层钢板加工后能够不再电镀、油漆，切口不做特殊处理，便可直接使用，也能够进行特殊磷化处理，提升切口耐锈蚀能力。从成本分析看，采取连续电镀锌薄钢板，加工厂无须将零件送去电镀，节省电镀时间和运输出费用，另外零件喷涂前也不用酸洗，提升了加工效率。5）不锈钢板因为含有较强耐腐蚀能力、良好导电性能、强度较高等优点，使用很广泛，但也要充足考虑它缺点：材料价格很贵，是一般镀锌板4倍；材料强度较高对数控冲床刀具磨损较大通常不适宜数控冲床上加工；不锈钢板压铆螺母要采取高强度特种不锈钢材料压铆螺母，价格很贵；压铆螺母铆接不牢靠常常需要再点焊；表面喷涂附着力不高、质量不宜控制；材料回弹较大折弯和冲压不易确保形状和尺寸精度。1.1.2.2 铝和铝合金板通常使用铝和铝合金板关键有以下三种材料：防锈铝3A21、 防锈铝5A02和 硬铝2A06。防锈铝3A21即为老牌号LF21，系ALMn合金，是应用最广一个防锈铝。这种合金强度不高（仅高于工业纯铝），不能热处理强化。故常见冷加工方法来提升它力学性能，在退火状态下有高塑性，在半冷作硬化时塑性尚好。冷作硬化时塑性低，耐蚀性好，焊接性良好。防锈铝5A02即为老牌号LF2系ALMg防锈铝，和3A21相比，5A02强度较高，尤其是含有较高疲惫强度、塑性和耐蚀性高。热处理不能强化，用接触焊和氢原子焊焊接性良好，氩弧焊时有形成结晶裂纹倾向，合金在冷作硬化时有形成结晶裂纹倾向。合金在冷作硬化和半冷作硬化状态下可切削性很好，退火状态下可切削性不良，可抛光。硬铝2A06为老牌号LY6，是常见硬铝牌号。硬铝和超硬铝比通常铝合金含有更高强度和硬度，能够作为部分面板类材料，不过塑性较差，不能进行折弯，折弯会造成外圆角部位有裂缝或开裂。铝合金牌号和状态已经有新标准，牌号表示方法标准代号为GB/T16474-1996，状态代号GB/T164751996，和老标准对照表以下表1-1所表示：表1-1 铝合金新旧牌号对照表牌 号状 态新旧新旧新旧新旧新旧1070AL15A06LF62A80LD82A14LD10H12R1060L25A12LF122A90LD92A50LD5OM1050AL38A06L64A11LD116A02LD2T4CZ1035L43A21LF216063LD317A04LC4T5RCS1200L52A02LY26061LD307A09LC9T6CS5A02LF22A06LY62A11LY115A03LF32A16LY162A12LY125A05LF52A70LD72A13LY131.1.2.3 铜和铜合金板常见铜和铜合金板材关键有两种，紫铜T2和黄铜H62，紫铜T2是最常见纯铜，外观呈紫色，又称紫铜，含有高导电、导热性、良好耐蚀性和成形性，但强度和硬度比黄铜低得多，价格也是很昂贵，关键用作导电、导热和耐用消费品腐蚀元件，通常见于电源上需要承载大电流零件。黄铜H62，属高锌黄铜，含有较高强度和优良冷、热加工性，易用于进行多种形式压力加工和切削加工。关键用于多种深拉伸和折弯受力零件，其导电性不如紫铜，但有很好强度和硬度，价格也比较适中，在满足导电要求情况下，尽可能选择黄铜H62替换紫铜，能够大大降低材料成本，如汇流排，现在绝大部分汇流排导电片全部是采取黄铜H62，事实证实完全满足要求。1.1.3 材料对钣金加工工艺影响 钣金加工关键有三种：冲裁、弯曲、拉伸，不一样加工工艺对板材有不一样要求，钣金选材也应该依据产品大致形状和加工工艺考虑板材选择。1.1.3.1 材料对冲裁加工影响冲裁要求板材应含有足够塑性，以确保冲裁时板材不开裂。软材料（如纯铝、防锈铝、黄铜、紫铜、低碳钢等）含有良好冲裁性能，冲裁后可取得断面光滑和倾斜度很小制件； 硬材料（如高碳钢、不锈钢、硬铝、超硬铝等）冲裁后质量不好，断面不平度大，对厚板料尤为严重。对于脆性材料，在冲裁后易产生撕裂现象，尤其是宽度很小情况下，轻易产生撕裂。1.1.3.2 材料对弯曲加工影响需要弯曲成形板材，应有足够塑性、较低屈服极限。塑性高板材，弯曲时不易开裂，较低屈服极限和较低弹性模量板料，弯曲后回弹变形小，轻易得到尺寸正确弯曲形状。含碳量0.2%低碳钢、黄铜和铝等塑性好材料轻易弯曲成形；脆性较大材料，如磷青铜（QSn6.52.5）、弹簧钢（65Mn）、硬铝、超硬铝等，弯曲时必需含有较大相对弯曲半径（r/t），不然在弯曲过程中易发生开裂。尤其要注意材料硬软状态选择，对弯曲性能有很大影响，很多脆性材料，折弯会造成外圆角开裂甚至折弯断裂，还有部分含碳量较高钢板，假如选择硬质状态，折弯也会造成外圆角开裂甚至折弯断裂，这些全部应该尽可能避免。1.1.3.3 材料对拉伸加工影响板材拉伸，尤其是深拉伸，是钣金加工工艺中较难一个，不仅要求拉伸深度尽可能小，形状尽可能简单、圆滑过渡，还要求材料有很好塑性，不然，很轻易引发零件整体扭曲变形、局部打皱、甚至拉伸部位拉裂。屈服极限低和板厚方向性系数大，板料屈强比s/b越小，冲压性能就越好，一次变形极限程度越大。板厚方向性系数1时，宽度方向上变形比厚度方向上变形轻易。拉伸圆角R值越大，在拉伸过程中越不轻易产生变薄和发生断裂，拉伸性能就越好。常见拉伸性能很好材料有：纯铝钣、08Al，ST16、SPCD。 1.1.3.4 材料对刚度影响在钣金结构设计中，常常碰到钣金结构件刚度不能满足要求，结构设计师往往会用高碳钢或不锈钢替换低碳钢，或用强度硬度较高硬铝合金替换一般铝合金，期望提升零件刚度，实际上没有显著效果。对于同一个基材材料，经过热处理、合金化能大幅提升材料强度和硬度，但对刚度改变很小，提升零件刚度，只有经过变换材料、改变零件形状，才能达成一定效果，不一样材料弹性模量和剪切模量参见表1-2。表1-2 常见材料弹性模量和剪切模量名称弹性模量EGPa切变模量GGPa名称弹性模量EGPa切变模量GGPa灰铸铁118126 44.3轧制锌8231.4球墨铸铁173铅166.8碳钢、镍铬钢20679.4玻璃551.96铸钢202有机玻璃2.3529.4轧制纯铜10839.2橡胶0.0078冷拔纯铜12748电木1.962.940.692.06轧制磷锡青铜11341.2夹布酚醛塑料3.958.83冷拔黄铜899734.336.3赛璐珞1.711.890.690.98轧制锰青铜10839.2尼龙10101.07轧制铝6825.526.5硬四氯乙烯3.143.92拔制铝线69聚四氯乙烯1.141.42铸铝青铜10311.1低压聚乙烯0.540.75铸锡青铜103高压聚乙烯0.1470.24硬铝合金7026.5混凝土13.7339.24.915.691.1.3.5 常见板材性能比较表1-3 多个常见板材性能比较材料价格系数搭接电阻(m)数控冲床加工性能激光加工性能折弯性能涨铆螺母工艺性压铆螺母工艺性表面喷涂切口防护性能。冷軋钢板鍍藍鋅1.0好好好好好通常很好冷軋钢板鍍彩鋅1.227好好好好好通常好连续电镀锌钢板1.726好好好好好通常最差热镀锌钢板1.326好好好好好通常较差覆铝锌板1.423好好好好好通常差不銹钢6.560差好通常差很差差好防锈鋁板2.946通常极差好好好通常好硬铝、超硬铝板3.046通常极差极差好好通常好T2铜板5.6好极差好好好通常好黄铜板5.0好极差好好好通常好注: 1，表中数据和材料具体牌号和厂家全部相关系，仅作为定性参考之用。2，铝合金、铜合金板材在激光切割上加工性极差，通常不能采取激光加工。1.2 冲孔和落料：1.2.1 冲孔和落料常见方法1.2.1.1 数控冲冲孔和落料：数控冲冲孔和落料，就是利用在数控冲床上单片机预先输入对钣金零件加工程序（尺寸，加工路径，加工工具等等信息），使数控冲床采取多种刀具，经过丰富NC指令能够实现多种多样冲孔、切边、成形等形式加工。数控冲通常不能实现形状太复杂冲孔和落料。特点：速度快，省模具。加工灵活，方便。基础上能够满足样品下料生产中需要。注意问题及要求：薄材(t0.6)不好加工，材料易变形；加工范围受刀具，夹爪等限制；适中硬度和韧性有很好冲裁加工性能；硬度太高会使冲裁力变大，对冲头和精度全部有不好影响；硬度太低，使冲裁时变形严重，精度受到很大限制；高塑性对成形加工有利，但不适合于蚕食、连续冲裁，对冲孔和切边也不太适宜；合适韧性对冲裁是有益，它能够抑制冲孔时变形程度；韧性太高则使冲裁后反弹严重，反而影响了精度。数控冲通常适合冲裁T=3.54mm以下低碳钢、电解板、覆铝锌板、铝板、铜板、T=3mm以下不锈钢板，推荐数控冲床加工板料厚度为：铝合金板和铜板为0.84.0，低碳钢板为0.83.5mm，不锈钢板0.82.5mm。对铜板加工变形较大，数控冲加工PC和PVC板，加工边毛刺大，精度低。冲压时用刀具直径和宽度必需大于料厚，比如1.5刀具不能冲1.6mm材料.0.6mm以下材料通常不用NCT加工。不锈钢材料通常不用NCT加工。(当然，0.61.5mm材料能够用NCT加工，但对刀具磨损大，现场加工出现废品率几率比其它GI等材料要高多。) 其它形状冲孔落料期望尽可能简单、统一。数控冲尺寸要规格化，如圆孔，六边形孔、工艺槽最小宽度为1.2mm。具体参考钣金模具手册。1.2.1.2 冷冲模冲孔和落料：对产量较大，尺寸不太大零件进行冲孔落料，为提升生产效率，而专门开钣金冲压模具。通常由凸模和凹模组成。凹模通常有：压入式，镶拼式等。凸模通常有：圆形，可更换；组合式；快装卸型等。最常见冲模有：冲裁模（关键有：开式落料模，闭式落料模，冲孔落料复合模，开式冲孔落料连续模，闭式冲孔落料连续模），弯曲模，压延模。 特点：因为用冷冲模冲孔及落料基础可一次冲压完成，效率高，一致性好，成本低。所以对于年加工量在5000件以上，零件尺寸不是太大结构件，加工厂通常开冷冲模加工，在结构设计时就要考虑按开冷冲模加工工艺特点设计。比如零件不应出现尖角（除使用上必需外），需设计成圆角，可改善模具质量和寿命，也使工件美观，安全，耐用；为满足功效要求，零件结构形状能够设计得更复杂等。1.2.1.3 密孔冲冲孔：密孔冲能够视为数控冲一个，对于有大量密孔零件，为提升冲孔效率，精度等，专门开可一次冲大量密孔冲孔模对工件进行加工。如：通风网板，进出风挡板等。见图1-1所表示。图中阴影部分为密孔模，零件密孔靠密孔模可快速冲出。比一个一个冲孔，大大提升效率。图 11 密孔冲示意图密孔设计注意问题及要求：产品上密孔设计应考虑密孔冲模具加工特点是反复数次冲裁，这么在设计密孔排布时候应采取这么标准：1）设计密孔排布时首先考虑借用钣金模具手册上计划密孔模，以降低模具成本；2）同一类型密孔排布时应统一，行间距要求一个不变数值，列间距也要求一个不变数值，这么同一类型密孔模具能够通用，降低开模数量，降低了模具成本；3）同一类型孔尺寸应一致，如六方孔能够统一为内切圆5六方孔，此六方孔为企业六方孔常见尺寸，占六方密孔90%以上。4）采取错位排布两行孔数不等时，必需满足两个要求，1，孔距较大，两孔边缘距离大于2t（t为材料厚度）；2，总排数应该为偶数排，图1-2所表示； 图 1-2 密孔错位排布示意图5）假如密孔孔距很小，每排孔数量必需为为偶数。图 13所表示，两个密孔之间距离D小于2t时（t为材料厚度），因为模具强度问题，则密孔模要间隔设置，图中阴影部分为密孔模。能够看出，每排孔数量必需为为偶数。假如图1-2中孔距也是这么很小时，因为每排孔数不等（7空、8孔两种），则无法用密孔模一次性冲出。图 13 密孔模图1-1 a密孔模可设计成图1-4所表示。图 14 密孔模图1-1 b密孔模只能设计成图1-5所表示。图 15 密孔模设计密孔排布时尽可能根据上述要求设计，而且连续和有一定规律性，便于开密孔模具，降低冲压成本，不然只能采取数冲或开很多套模具来完成加工。图1-6所表示，图a，交错孔，行数不是偶数；图b，中间缺孔；图c，密孔距离太近，每行孔数和每列孔数全部是奇数；图d、e，密孔距离太近，密孔每行孔数不相等，这些不能仅靠密孔模冲孔一次完成加工，还须用其它补加工方法才能完成。图f，假如用密孔模加工，也需要用其它补加工方法才能完成，即使开落料模，也需要多副冲孔模完成，工艺性很差。图 16 密孔排部示意图1.2.1.4 激光切割：激光切割是由电子放电作为供给能源，利用反射镜组聚焦产生激光光束作热源一个无接触切割技术，利用这种高密度光能来实现对钣金件打孔及落料。 特点：切割形状多样化，切割速度比线切割快，热影响区小，材料不会变形，切口细，精度及质量高，噪声小，无刀具磨损，无需考虑切割材料硬度，可加工大型，形状复杂及其它方法难以加工零件。但其成本较高，同时会损坏工件支撑台，而且切割面易沉积氧化膜，难处理。通常只适合单件和小批量加工。 注意问题及要求：通常只用于钢板。铝板及铜板通常不能用，因为材料传热太快，造成切口周围融化，不能确保加工精度及质量。激光切割端面有一层氧化皮，酸洗不掉，有特殊要求切割端面要打磨；激光切割密孔变形较大，通常不用激光切割密孔。1.2.1.5 线切割：线切割是把工件和电极丝（钼丝，铜丝）各作为一极，并保持一定距离，在有足够高电压时形成火花隙，对工件进行电蚀切割加工方法，切除材料由工作液带走。 特点：加工精度高，但加工速度较低，成本较高，且会改变材料表面性质。通常见于模具加工，不用作加工生产用零件。有些单板型材面板方孔没有圆角，无法铣削，又因为铝合金不能用激光切割，假如没有冲压空间不能冲压，只能采取线切割加工，速度很慢，效率很低，无法适应批量生产，设计应该避免这种情况。 1.2.1.6 常见三种落料和冲孔方法特点对比表1-4常见三种冲孔和落料加工特点比较 注：以下数据为冷轧钢板数据。激光切割数控冲(包含密孔冲)冷冲模可加工材质钢板钢板，铜板、铝板钢板，铜板、铝板可加工料厚1mm 8mm0.6mm 3mm通常小于4mm加工最小尺寸（一般冷轧钢板）最小细缝0.2mm最小圆0.7mm冲圆孔t方孔小边Wt长槽宽Wt冲圆孔t方孔小边Wt长槽宽W2t孔和孔，孔和边边缘最小距离tt1t孔和孔，孔和边边缘优选距离1.5t1.5t1.5t通常加工精度0.1mm0.1mm0.1mm加工范围X1350X1350外观效果外缘光滑，切割端面有一层氧化皮毛边大，且有带料毛边少许毛边曲线效果光滑，形状多变毛边大，形状规范；光滑，形状多变加工速度切割外圆快冲制密孔快最快加工文字刻蚀，较浅，尺寸不受限制冲压凹形文字，符号较深；尺寸受模具限制冲压，凹形文字，符号，较深；尺寸受模具限制成形不能凹点，沉(沉)孔，小型拉伸等均可可实现较复杂形状加工费用较高低低1.2.2 冲孔落料工艺性设计1.2.2.1 排布工艺性设计大批量及中批量生产，零件材料费用占较大比重，对材料充足和有效利用，是钣金生产一项关键经济指标。所以在不影响使用要求条件下，结构设计人员设计时，争取采取无废料或少废料排布方法，图1-7所表示为无废料排布。图 17 无废料排布有些零件形状略加改变，就能够大大节省材料。图1-8所表示， 图2比图1省料。 图 18 略改设计省料排部1.2.2.2 冲裁件工艺性对于数控冲床加工外圆角，需要专用外圆刀具，为了降低外圆刀具，图1-9所表示本手册规范外圆角为：1） 90度直角外圆角系列半径为r2.0，r3.0、r5.0，r10，2） 135度斜角外圆角半径统一为R5.0，： 图 19 冲裁件外圆角冲孔优先选择圆形孔，圆孔应根据钣金模具手册中要求系列圆孔选择，这么能够降低圆孔刀具数量，降低数控冲床换刀时间。因为受到冲孔凸模强度限制，孔径不能过小，其最小孔径和材料厚度相关。在设计时孔最小直径不应小于下表1-5所表示数值。表1-5 用一般冲床冲孔最小尺寸材料冲孔最小直径或最小边长(t为材料厚度) 圆孔D（D为直径）方孔L（L为边长）腰圆孔、矩形孔a（a为 最小边长）高、中碳钢1.3t1.2t1t 低碳钢及黄铜1t0.8t0.8t 铝、锌0.8t0.6t0.6t 布质胶木层压板0.4t0.35t0.3t冲裁件孔和孔之间、孔和边缘之间距离不应过小，其值见图1-10：图 110 冲裁件孔和孔、孔和边缘之间距离考虑到模具冲压加工中，采取复合模加工孔和外形、孔和孔之间精度较易确保，加工效率较高，而且模具维修成本，维修方便，考虑到以上原因，孔和孔之间，孔和外形之间距离假如能满足复合模最小壁厚要求，工艺性愈加好，图1-11所表示：图 111 冲裁件搭边要求表1-6 复合模加工冲裁件搭边最小尺寸t (0.8以下)t (0.81.59)t (1.593.18)t (3.2以上)D13mm2tD23mm2tD31.6mm2t2.5tD41.6mm2t2.5t图1-12所表示，先冲孔后折弯，为确保孔不变形，孔和弯边最小距离X2t+R图 112 孔和弯边最小距离在拉深零件上冲孔时，见图1-13，为了确保孔形状及位置精度和模具强度，其孔壁和零件直壁之间应保持一定距离，即其距离a1及a2应满足下列要求： a1 R1+0.5t， a2R2+0.5t. 式中R1，R2圆角半径； t板料厚度。 图 113 在拉深件上冲孔1.2.2.3 冲裁件加工精度图 114 冲裁件孔中心距公差图1-14冲裁件孔中心距公差： 表1-7 孔中心距公差表 单位：mm材料厚度一般冲孔精度高级冲孔精度公称尺寸L公称尺寸L5050150150300505015015030010.10.150.200.030.050.08120.120.200.300.040.060.10240.150.250.350.060.080.12460.200.300.400.080.100.15注：使用本表数值时全部孔应是一次冲出。图1-15孔中心距和边缘距离公差：图 115 孔中心和边缘距离公差冲压件设计尺寸基准选择标准1） 冲压件设计尺寸基准尽可能和制造定位基准相重合，这么能够避免尺寸制造误差。2）冲压件孔位尺寸基准，应尽可能选择在冲压过程中自始至终不参与变形面或线上，且不要和参与变形部位联络起来。3）对于采取多工序在不一样模具上分散冲压零件，要尽可能采取同一个定位基准。表1-8 孔中心和边缘距离公差表材料厚度尺寸b5050b120120b220220b36040.40.50.81.0注：本表适应于落料后才进行冲孔情况。1.2.2.4 二次切割二次切割也叫二次下料，或补割（工艺性极差，设计时应尽可能避免）。二次切割就是拉伸特征对材料有挤料变形现象、折弯变形较大时，加大落料，先成型，再补割孔或外形轮廓，以达成去除预留材料，取得完整正确结构尺寸。应用：拉伸凸台离边缘较近等，全部必需补割。以沉孔为例说明，图1-16所表示。图 116 二次切割1.3 钣金件折弯钣金折弯，是指改变板材或板件角度加工。如将板材弯成V形，U形等。通常情况下，钣金折弯有两种方法:一个方法是模具折弯，用于结构比较复杂，体积较小、大批量加工钣金结构；另一个是折弯机折弯，用于加工结构尺寸比较大或产量不是太大钣金结构。现在企业产品折弯关键采取折弯机加工。这两种折弯方法有各自原理，特点和适用性。1.3.1 模具折弯：对于年加工量在5000件以上，零件尺寸不是太大结构件（通常情况为300X300），加工厂家通常考虑开冲压模具加工。1.3.1.1 常见折弯模具常见折弯模具，图1-17所表示：为了延长模具寿命，零件设计时，尽可能采取圆角。图 1-17 专用成形模具过小弯边高度，即使用折弯模具也不利于成形，通常弯边高度L3t（包含壁厚）。1.3.1.2 台阶加工处理措施部分高度较低钣金Z形台阶折弯，加工厂家往往采取简易模具在冲床或油压机上加工，批量不大也可在折弯机上用段差模加工，图1-18所表示。不过，其高度H不能太高，通常应该在（01.0）t ，假如高度为（1.04.0）t，要依据实际情况考虑使用加卸料结构模具形式。这种模具台阶高度能够经过加垫片进行调整，所以，高度H是任意调整，不过，也有一个缺点，就是长度L尺寸不易确保，竖边垂直度不易确保。假如高度H尺寸很大，就要考虑在折弯机上折弯。图1-18 Z形台阶折弯1.3.2 折弯机折弯折弯机分一般折弯机和数控折弯机两种。因为精度要求较高，折弯形状不规则，通信设备钣金折弯通常见数控折弯机折弯，其基础原理就是利用折弯机折弯刀(上模)、V形槽(下模)，对钣金件进行折弯和成形。优点:装夹方便，定位正确，加工速度快；缺点:压力小，只能加工简单成形，效率较低。1.3.2.1 成形基础原理成形基础原理图1-19所表示：图 1-19 成形基础原理1） 折弯刀（上模）折弯刀形式图1-20所表示，加工时关键是依据工件形状需要选择，通常加工厂家折弯刀形状较多，尤其是专业化程度很高厂家，为了加工多种复杂折弯，定做很多形状、规格折弯刀。2） 下模通常见V=6t（t为料厚）模。影响折弯加工原因有很多，关键有上模圆弧半径、材质、料厚、下模强度、下模模口尺寸等原因。为满足产品需求，在确保折弯机使用安全情况下，厂家已经把折弯刀模系列化了，我们在结构设计过程中需对现有折弯刀模有个大致了解。见图1-20左边为上模，右边为下模。图 1-20 数孔折弯模示意图折弯加工次序基础标准：1） 由内到外进行折弯；2） 由小到大进行折弯；3） 先折弯特殊形状，再折弯通常形状；4） 前工序成型后对后继工序不产生影响或干涉。现在外协厂见到折弯形式通常全部是图1-21所表示。图 1-21 折弯机折弯形式1.3.2.2 折弯半径钣金折弯时，在折弯处需有折弯半径，折弯半径不宜过大或过小，应合适选择。折弯半径太小轻易造成折弯处开裂，折弯半径太大又使折弯易反弹。多种材料不一样厚度优选折弯半径（折弯内半径）见下表1-9表1-9 最小弯曲半径数值 (mm)材料退火状态冷作硬化状态弯曲线方向和纤维方向对应位置垂直平行垂直平行08、10、0.1t0.4 t0.4 t0.8 t15、20、0.1 t0.5 t0.5 t1.0 t25、30、0.2 t0.6 t0.6 t1.2 t45、500.5 t1.0 t1.0 t1.7 t65Mn1.0 t2.0 t2.0 t3.0 t铝0.1 t0.35 t0.5 t1.0 t紫铜0.1 t0.35 t1.0 t2.0 t软黄铜0.1 t0.35 t0.35 t0.8 t半硬黄铜0.1 t0.35 t0.5 t1.2 t磷青铜1.0 t3.0 t注：表中t为板料厚度。上表中数据为优选数据，仅供参考之用。实际上，厂家折弯刀圆角通常全部是0.3，少许折弯刀圆角为0.5，所以，我们钣金件折弯内圆角基础上全部是0.2。对于一般低碳钢钢板、防锈铝板、黄铜板、紫铜板等，内圆角0.2 全部是没有问题，但对于部分高碳钢、硬铝、超硬铝，这种折弯圆角就会造成折弯断裂，或外圆角开裂。1.3.2.3 折弯回弹图1-22折弯回弹示意图1)回弹角=b-a式中 b回弹后制件实际角度；a模具角度。2) 回弹角大小单角90 o自由弯曲时回弹角见表1-10。表1-10 单角90 度自由弯曲时回弹角材料r/t材料厚度t(mm)2低碳钢黄铜 b=350MPa铝、锌54o5o6o2o3o4o0o1o2o中碳钢b=400-500MPa硬黄铜b=350-400MPa硬青铜b=350-400MPa55o6o8o2o3o5o0o1o3o高碳钢b550Mpa57o9o12o4o5o7o2o3o6o3)影响回弹原因和降低回弹方法。1， 材料力学性能 回弹角大小和材料屈服点成正比，和弹性模量E成反比。对于精度要求较高钣金件，为了降低回弹，材料应该尽可能选择低碳钢，不选择高碳钢和不锈钢等。2， 相对弯曲半径r/t 越大，则表示变形程度越小，回弹角就越大。这是一个比较关键概念，钣金折弯圆角，在材料性能许可情况下，应该尽可能选择小弯曲半径，有利于提升精度。尤其是注意应该尽可能避免设计大圆弧，图1-23所表示，这么大圆弧对生产和质量控制有较大难度：图 1-23 钣金圆弧太大1.3.2.4 一次折弯最小折弯边计算 L形折弯折弯时起始状态图1-24所表示: 图 1-24 L形折弯折弯这里很关键一个参数是下模口宽度B。因为考虑到折弯效果和模具强度， 不一样厚度材料所需要模口宽度存在一个最小值。小于该数值时， 会出现折弯不到位或损坏模具问题.经过实践证实， 最小模口宽度和材料厚度关系为. 为最小模宽， T为材料厚度， 计算最小模口宽度时K=6.现在厂家常见折弯下模宽度规格以下: 4，5，6，8，10，12，14，16，18，20，25 依据上面关系式就能够确定不一样料厚在折弯时所需下模模口宽度最小值. 比如1.5mm厚板材折弯时， B=6*1.5=9 对照上面模宽系列能够选择模口宽度为10mm（或8mm）下模.从折弯起始状态图能够看出折弯边不能太短，结合上面最小模口宽度，得到最短折弯边计算公式为：（见图1-25所表示） （参考） 为最短折弯边，为最小模口宽，为板材折弯系数。 1.5mm厚板材折弯时，最短折弯边 （8+2.5）/2+0.5=5.75mm(包含一个板厚)图 1-25 最小模口宽 表1-11：冷轧薄钢板材料折弯内R及最小折弯高度参考表序号材料厚度凹模槽宽凸模R最小折弯高度10.540.2320.640.23.230.850.8 或0.23.741.061 或0.24.451.28（或6）1或0.25.5（或4.5）61.510（或8）1或0.26.8（或5.8）72.0121.5 或0.58.382.516（或14）1.5 或0.510.7（或9.7）93.0182 或0.512.1103.520213.5114.025316.5注：1、最小折弯高度包含一个料厚。 2、当V形折弯是折弯锐角时，最短折弯边需加大0.5。3、当零件材料为铝板和不锈钢板时，最小折弯高度会有较小改变，铝板会变小一点，不锈钢会大一点，参考上表即可。1.3.2.5 Z形折弯最小折弯高度 Z形折弯折弯时起始状态图1-26所表示：Z形折弯和L形折弯工艺很相同，也存在着最小折弯边问题，因为受下模结构限制，Z形折弯最短边比L形折弯时还要大，Z形折弯最小边计算公式为： +0.5 +T 为最短折弯边，为最小模宽，为板材折弯系数 ，T为料厚，为下模模口到边结构尺寸，通常大于5mm。图 1-26 Z形折弯不一样材料厚度钣金Z形折弯对应最小折弯尺寸L以下表1-12所表示：表1-12 Z1形折弯最小高度序号材料厚度凹模槽宽凸模RZ形折弯高度L10.540.28.520.640.28.830.850.8 或0.29.541.061 或0.210.451.28（或6）1或0.211.7（或10.7）61.510（或8）1或0.213.3（或12.3）72.0121.5 或0.514.382.516（或14）1.5 或0.518.2（或17.2）93.0182 或0.520.1103.520222114.025325.51.3.2.6 折弯时干涉现象对于二次或二次以上折弯，常常出现折弯工件和刀具相碰出现干涉，图1-27所表示，黑色部分为干涉部分，这么就无法完成折弯，或或因为折弯干涉造成折弯变形。 图 1-27 折弯干涉钣金折弯干涉问题，不包含到太多技术，只要了解一下折弯模形状和尺寸，在结构设计时注意避开折弯模就能够了。图1-28为常见多个折弯刀截面形状，在新修订钣金模具手册全部有介绍，而且在intralink库里也有对应刀具实体，在设计没有把握情况下，能够根据上图原理，直接用刀具进行装配干涉检验。图 1-28 折弯刀对于翻孔攻丝来说，图1-29所表示D值不能设计得太小，最小D值能够依据材料厚度、翻孔外径、翻孔高度、所选折弯刀具等参数计算或作图得到。以1.5mm厚折弯钢板上翻M4翻孔攻丝为例， D值应该大于8mm，不然，折弯刀会碰伤翻边。图 1-29 翻孔攻丝件折弯1.3.2.7 孔、长圆孔离折弯边最小距离图1-30所表示折弯处孔边离折线太近，折弯时料无法带起，产生孔形状变形；所以，孔边和折弯线要求大于最小孔边距Xt+R。图1-30 圆孔距折弯边最小距