實用的鈑金結(jié)構(gòu)設計工藝手冊（1）

曉昀

1.1 鈑金材料的選材

      鈑金材料是通信產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計中最常用的材料，了解材料的綜合性能和正確的選材,，對產(chǎn)品成本,、產(chǎn)品性能,、產(chǎn)品質(zhì)量、加工工藝性都有重要的影響,。

1.1.1 鈑金材料的選材原則

        1） 選用常見的金屬材料,，減少材料規(guī)格品種，盡可能控制在公司材料手冊范圍內(nèi),；

         2） 在同一產(chǎn)品中,，盡可能的減少材料的品種和板材厚度規(guī)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） 對于機柜和一些大的插箱,，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工藝要求,，以保證制品的加工的合理性和質(zhì)量,。

1.1.2 幾種常用的板材介紹

1.1.2.1 鋼板

         1）冷軋薄鋼板

          冷軋薄鋼板是碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋板的簡稱，它是由碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼帶,，經(jīng)過進一步冷軋制成厚度小于4mm的鋼板,。由于在常溫下軋制，不產(chǎn)生氧化鐵皮,，因此,，冷板表面質(zhì)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(yōu)于熱軋薄鋼板。常用的牌號為低碳鋼08F和10#鋼,，具有良好的落料,、折彎性能。

         2）連續(xù)電鍍鋅冷軋薄鋼板

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

            ３）連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板

           連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板簡稱鍍鋅板或白鐵皮,，是厚度0.25~2.5mm的冷軋連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板和鋼帶,，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,，表面活化和凈化了的帶鋼冷卻到稍高于熔鋅的溫度后，進入450~460℃的鋅鍋,，利用氣刀控制鋅層表面厚度,。最后經(jīng)鉻酸鹽溶液鈍化處理，以提高耐白銹性,。與電鍍鋅板表面相比,，其鍍層較厚,，主要用于要求耐腐蝕性較強的鈑金件。

          ４）覆鋁鋅板

          覆鋁鋅板的鋁鋅合金鍍層是由55%鋁,、43.4%鋅與1.6%硅在600℃高溫下固化而組成,，形成致密的四元結(jié)晶體保護層，具有優(yōu)良的耐腐蝕性,，正常使用壽命可達25年,，比鍍鋅板長3-6倍，與不銹鋼相當,。覆鋁鋅板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(fā)揮屏障保護功能,。

           上述2) ,、3) 、4) 鋼板統(tǒng)稱為涂層鋼板,，在國內(nèi)通訊設備上廣泛采用,，涂層鋼板加工后可以不再電鍍、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,，提高切口耐銹蝕的能力,。從成本分析看，采用連續(xù)電鍍鋅薄鋼板,，加工廠不必將零件送去電鍍,，節(jié)省電鍍時間和運輸出費用，另外零件噴涂前也不用酸洗,，提高了加工效率,。

        5）不銹鋼板

         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(yōu)點，使用非常廣泛,，但也要充分考慮它的缺點：材料價格很貴,，是普通鍍鋅板的4倍；材料強度較高對數(shù)控沖床的刀具磨損較大一般不合適數(shù)控沖床上加工,；不銹鋼板的壓鉚螺母要采用高強度的特種不銹鋼材料的壓鉚螺母,，價格很貴,；壓鉚螺母鉚接不牢固經(jīng)常需要再點焊；表面噴涂的附著力不高,、質(zhì)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 鋁和鋁合金板

          通常使用的鋁和鋁合金板主要有以下三種材料：防銹鋁3A21,、 防銹鋁5A02和 硬鋁2A06,。

          防銹鋁3A21即為老牌號LF21，系AL—Mn合金,，是應用最廣的一種防銹鋁,。這種合金的強度不高（僅高于工業(yè)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,，在退火狀態(tài)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,。

          防銹鋁5A02即為老牌號LF2系AL—Mg防銹鋁,，與3A21相比，5A02強度較高,，特別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,，氬弧焊時有形成結(jié)晶裂紋的傾向，合金在冷作硬化時有形成結(jié)晶裂紋的傾向,。合金在冷作硬化和半冷作硬化狀態(tài)下可切削性較好,，退火狀態(tài)下可切削性不良，可拋光,。

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

         鋁合金的牌號和狀態(tài)已經(jīng)有新的標準，牌號表示方法的標準代號為GB/T16474-1996，狀態(tài)代號GB/T16475—1996,，與老標準的對照表,，如下表1-1所示：

1.1.2.3 銅和銅合金板

        常用的銅和銅合金板材主要有兩種，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(yōu)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,，價格也比較適中，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，如匯流排,，目前絕大部分匯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 材料對鈑金加工工藝的影響

          鈑金加工主要有三種：沖裁,、彎曲,、拉伸，不同的加工工藝對板材有不同要求,，鈑金的選材也應該根據(jù)產(chǎn)品的大致形狀和加工工藝考慮板材的選擇,。

1.1.3.1 材料對沖裁加工的影響

          沖裁要求板材應具有足夠的塑性，以保證沖裁時板材不開裂,。軟材料（如純鋁,、防銹鋁,、黃銅,、紫銅,、低碳鋼等）具有良好的沖裁性能，沖裁后可獲得斷面光滑和傾斜度很小的制件,；硬材料（如高碳鋼,、不銹鋼、硬鋁,、超硬鋁等）沖裁后質(zhì)量不好,，斷面不平度大，對厚板料尤為嚴重,。對于脆性材料,，在沖裁后易產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象，特別是寬度很小的情況下,，容易產(chǎn)生撕裂,。

1.1.3.2 材料對彎曲加工的影響

          需要彎曲成形的板材，應有足夠的塑性,、較低的屈服極限,。塑性高的板材，彎曲時不易開裂,，較低屈服極限和較低彈性模量的板料,，彎曲后回彈變形小，容易得到尺寸準確的的彎曲形狀,。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(fā)生開裂,。特別要注意材料的硬軟狀態(tài)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板，如果選擇硬質(zhì)狀態(tài),，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

          板材的拉伸，特別是深拉伸,，是鈑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,。屈服極限低和板厚方向性系數(shù)大,，板料的屈強比σs/σb越小，沖壓性能就越好,，一次變形的極限程度越大,。板厚方向性系數(shù)>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產(chǎn)生變薄和發(fā)生斷裂，拉伸性能就越好,。常見的拉伸性能較好的材料有：純鋁鈑,、08Al，ST16,、SPCD,。

1.1.3.4 材料對剛度的影響

         在鈑金結(jié)構(gòu)設計中，經(jīng)常遇到鈑金結(jié)構(gòu)件的剛度不能滿足要求,，結(jié)構(gòu)設計師往往會用高碳鋼或不銹鋼代替低碳鋼,，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,，只有通過變換材料,、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,。

1.1.3.5 常用板材的性能比較

表1-3  幾種常用板材的性能比較

Papazhu

怎么不發(fā)pdf呢,？

曉昀

Papazhu 發(fā)表于 2019-10-16 12:55
怎么不發(fā)pdf呢？

還沒弄完,。一次發(fā)上來太亂,，截的圖片太多

Papazhu

好的,，等待大佬,，分享。

遠祥

分析挺專業(yè)挺到位的,，感謝樓主分享,！