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钣金件结构设计工艺手册
序言
企业现有零件中，不仅在打样过程中常常会有部分加工工艺性问题，也有很多归档转产零件存在加工困难情况，不仅影响生产进度和交货，也影响结构件质量。如钣金零件折弯，常常会发生折弯碰刀情况；落料外圆角、半圆凸台、异型孔规格太多，和部分不合理形状设计，造成加工厂要多开很多无须要落料模，大大增加模具加工和管理成本；插箱钣金导轨、拉伸凸台等设计，品种越来越多，需要统一、规范；喷漆和丝印，也常常出现喷涂选择不合理造成废品率较高、无法丝印等问题；有些钣金零件点焊完全能够合适增加定位，不增加成本也不影响美观，实际上大部分设计是靠生产工装定位，不仅麻烦、效率低，精度也不好；很多能够避免焊接钣金零件，往往设计成角焊结构形式，焊接和打磨全部很麻烦，不仅效率较低，而且外观质量也常常得不到确保，等等。长久以来，这些相同问题不停地反复发生，不管对产品质量还是产品生产和进度，全部会产生不良影响。
编写这本《结构设计工艺手册》目标，就是为了方便工程师在结构设计时查阅部分常见、关键数据，愈加好地确保工程师设计出零件有很好加工工艺性，统一结构要素，降低无须要开模，加紧加工进度，降低加工成本，提升产品质量。编写这本手册同时，对《钣金模具手册》标准进行了根本改编，对部分经典结构形状进行了优化和系列化，降低了品种，并在intralink库里对相关模具建模，不仅方便设计人员进行结构设计，对模具统一，也会起到很好效果。
手册中部分经典数据关键起源于参考资料，部分工艺上极限尺寸，关键起源于加工厂家提供数据，是我们应尽可能遵照。有些正在生产零件，部分尺寸超出了手册中给出极限尺寸，但并不能就能说明这些设计是有良好工艺性，标准上是在满足产品性能条件下，尽可能达成最好加工工艺性。
因为时间和实际经验有限，手册中错误在所难免，恳请大家批评指正，期望经过一定时间实践检验，经过未来补充、修订、完善以后，能够成为一部很实用参考书，对我们设计工作起到很好指导作用。考虑手册篇幅和实用性，和我们设计关键是钣金零件设计，所以，本手册关键以钣金件为主。
手册编写得到中兴新吉海青、胡兴胜、李道清、杜坚、巴新安等大力帮助，在此表示感谢！
顾    问： 张晖  马庆魁 何朝来 何剑波 冯力 
编写人员：彭诗林：第一章：钣金零件设计工艺
颜斌鲁：第二章：金属切削件设计工艺
严冬：  第三章: 压铸件设计工艺
杨涛：  第四章：铝型材零件设计工艺
郑宁生：第五章 金属焊接设计工艺
尚玉其：第六章：塑料件设计工艺
刘彦明：第七章 表面处理工艺
温存善、封智：第八章：结构图纸零部件分级和代码申请
曹水春、陈进云、张向峰、刘肖：《结构设计工艺手册》修改、编辑、汇总
审    核：企业结构工艺教授委员会教授
参考标准和书籍：
Q/ZX 04.101.1-  《结构设计规范－文档要求》；
Q/ZX 04.101.2-A《结构设计规范——颜色要求》
Q/ZX 04.101.4-《结构设计规范——镀涂表示方法》；
Q/ZX 04.101.6-《结构设计规范——塑胶面板结构要求》
Q/ZX 04.101.8- 《结构设计规范——丝印要求》
Q/ZX 04.101.10-203 《结构设计规范－喷砂和拉丝要求》；
Q/ZX Z 04.400-《单板插件通用化设计指南》
Q/ZX Z 04.401- 《盒体机箱通用化设计指南》
Q/ZX Z 04.402- 《标准插箱通用化设计指南》
Q/ZX Z 04.403- 《19英寸标准机柜应用指南》
Q/ZX 28.007.1-《结构材料手册——黑色金属材料》
Q/ZX 28.007.2-《结构材料手册——有色金属材料》
Q/ZX 28.007.3-《结构材料手册——非金属材料》
GB/T 4943      《信息技术设备安全》
GB/T 8582      《电工、电子设备机械结构术语》
Q/ZX 23.019    《产品安全性设计标准(试行)》
《焊接设计简明手册》    机械工业出版社
《焊接工艺人员手册》    上海科学技术出版社
《表面工程手册》         机械工业出版社
《机械设计手册》          化学工业出版社
《电子设备设计手册》      电子工业出版社
《结构工艺基础设计手册》（试用稿）
《工艺结构设计手册》（数冲、激光、数折、非标螺母）
《钣金冲压工艺手册》国防工业出版社
《冷冲压及塑料成型工艺和模具设计》机械工业出版社
《机械零件设计手册》     冶金出版社
《五金手册》    机械工业出版社
目    录
1   第一章  钣金零件设计工艺    1
1.1 钣金材料选材  1
1.1.1   钣金材料选材标准  1
1.1.2   多个常见板材  1
1.1.3   材料对钣金加工工艺影响    3
1.2 冲孔和落料：    5
1.2.1   冲孔和落料常见方法    5
1.2.2   冲孔落料工艺性设计    9
1.3 钣金件折弯    13
1.3.1   模具折弯：  13
1.3.2   折弯机折弯  14
1.4 钣金件上螺母、螺钉结构形式  26
1.4.1   铆接螺母    26
1.4.2   凸焊螺母    29
1.4.3   翻孔攻丝    30
1.4.4   涨铆螺母、压铆螺母、拉铆、翻孔攻丝比较    31
1.5 钣金拉伸    32
1.5.1   常见拉伸形式和设计注意事项    32
1.5.2   打凸工艺尺寸  33
1.5.3   局部沉凹和压线  33
1.5.4   加强筋  34
1.6 其它工艺    35
1.6.1   抽孔铆接    35
1.6.2   托克斯铆接  36
1.7 沉头尺寸统一  36
1.7.1   螺钉沉头孔尺寸    36
1.7.2   孔沉头铆钉沉头孔尺寸统一  36
1.7.3   沉头螺钉连接薄板尤其处理    36
2   第二章 金属切削件设计工艺   37
2.1 常见金属切削加工性能    37
2.2 零件加工余量  38
2.2.1   零件毛坯选择和加工余量    38
2.2.2   工序间加工余量    38
2.3 不一样设备切削特征、加工精度和粗糙度选择  39
2.3.1   常见设备加工方法和表面粗糙度对应关系    39
2.3.2   常见公差等级和表面粗糙度数值对应关系  39
2.4 螺纹设计加工    40
2.4.1   一般螺纹加工方法  40
2.4.2   一般螺纹加工常见数据    40
2.4.3   一般螺纹标识  41
2.4.4   一般螺纹公差带选择及精度等级  41
2.4.5   英制螺纹尺寸系列  42
2.5 常见热处理选择和硬度选择。  42
2.5.1   结构钢零件热处理方法选择    42
2.5.2   热处理对零件结构设计通常要求  43
2.5.3   硬度选择    43
3   第三章 压铸件设计工艺   44
3.1 压铸工艺成型原理及特点  44
3.2 压铸件设计要求    45
3.2.1   压铸件设计形状结构要求    45
3.2.2   压铸件设计壁厚要求    45
3.2.3   压铸件加强筋/肋设计要求 45
3.2.4   压铸件圆角设计要求    45
3.2.5   压铸件设计铸造斜度要求    46
3.2.6   压铸件常见材料    46
3.2.7   压铸模具常见材料  46
4 第四章 铝型材零件设计工艺 46
3.3 型材挤压加工基础常识  46
3.3.1   铝型材生产工艺步骤    46
3.3.2   常见型材挤压方法    47
3.3.3   空心型材挤压模具简单介绍    49
3.4 铝型材常见材料及供货状态    49
3.5 铝型材零件加工及表面处理  51
3.5.1   铝合金型材零件加工    51
3.5.2   铝合金型材零件表面处理    51
4   第五章 金属焊接设计工艺   53
4.1 金属可焊性    53
4.1.1   不一样金属材料之间焊接及其焊接性能    53
4.1.2   同种金属焊接性能  53
4.2 点焊设计    55
4.2.1   接头型式    55
4.2.2   点焊经典结构  55
4.2.3   点焊排列  55
4.2.4   钢板点焊直径和焊点之间距离  56
4.2.5   铝合金板材点焊    57
4.2.6   点焊定位  57
4.3 角焊    58
4.4 缝焊    58
5   第六章  塑料件设计工艺  59
5.1 塑胶件设计通常步骤  59
5.2 企业不一样产品系列推荐材料种类。  59
5.3 塑胶件表面处理    60
5.4 塑胶件工艺技术要求.   61
5.4.1   塑胶件零件壁厚选择    61
5.4.2   塑胶零件脱模斜度  61
5.4.3   塑胶零件尺寸精度  62
5.4.4   塑胶表面粗糙度.   63
5.4.5   圆角    64
5.4.6   加强筋问题    64
5.4.7   支承面  64
5.4.8   斜顶和行位问题  64
5.5 塑胶极限工艺问题处理方法    65
5.6 塑胶零件常须处理问题。    66
5.7 塑胶件正在进入领域。  67
6   第七章  表面处理工艺    68
6.1 金属镀覆    68
6.1.1   金属镀覆工艺范围    68
6.1.2   电镀基础介绍    68
6.1.3   金属镀覆设计注意事项    69
6.1.4   多个常见零件电、化学处理推荐    71
6.2 表面喷涂    71
6.2.1   喷涂基础介绍    71
6.2.2   表面效果选择标准    72
6.2.3   喷粉、喷漆设计注意事项  72
6.3 表面丝印    74
6.3.1   丝网印刷原理：  74
6.3.2   丝网印刷关键特点：    74
6.3.3   丝印设计注意事项    75
6.4 移印介绍    75
7   第八章 结构图纸零部件分级和代码申请   76
7.1 零部件分级和代码申请基础标准  76
7.2 单板整件图纸分级方法  76
7.3 插箱整件图纸分级方法和代码申请方法    78
7.4 整机配置（含机柜）图纸分级方法  80
第一章  钣金零件设计工艺
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。
钣金材料选材标准
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；
在同一产品中，尽可能降低材料品种和板材厚度规格；
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；
对于机柜和部分大插箱，需要充足考虑降低整机重量；
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。
多个常见板材介绍
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。
　３）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0.25~2.5mm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710~920℃，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450~460℃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。
４）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。
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AL—Mn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AL—Mg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/T16475—1996，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
1070A
L1
5A06
LF6
2A80
LD8
2A14
LD10
H12
R
1060
L2
5A12
LF12
2A90
LD9
2A50
LD5
O
M
1050A
L3
8A06
L6
4A11
LD11
6A02
LD2
T4
CZ
1035
L4
3A21
LF21
6063
LD31
7A04
LC4
T5
RCS
1200
L5
2A02
LY2
6061
LD30
7A09
LC9
T6
CS
5A02
LF2
2A06
LY6
2A11
LY11

5A03
LF3
2A16
LY16
2A12
LY12

5A05
LF5
2A70
LD7
2A13
LY13

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。
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。
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。
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（QSn6.5～2.5）、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。
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σs/σb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。
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E
GPa
切变模量G
GPa
名称
弹性模量E
GPa
切变模量G
GPa
灰铸铁
118~126
44.3
轧制锌
82
31.4
球墨铸铁
173

铅
16
6.8
碳钢、
镍铬钢
206
79.4
玻璃
55
1.96
铸钢
202

有机玻璃
2.35~29.4

轧制纯铜
108
39.2
橡胶
0.0078

冷拔纯铜
127
48
电木
1.96~2.94
0.69~2.06
轧制磷锡青铜
113
41.2
夹布酚醛塑料
3.95~8.83

冷拔黄铜
89~97
34.3~36.3
赛璐珞
1.71~1.89
0.69~0.98
轧制锰青铜
108
39.2
尼龙1010
1.07

轧制铝
68
25.5~26.5
硬四氯乙烯
3.14~3.92

拔制铝线
69

聚四氯乙烯
1.14~1.42

铸铝青铜
103
11.1
低压聚乙烯
0.54~0.75

铸锡青铜
103

高压聚乙烯
0.147~0.24

硬铝合金
70
26.5
混凝土
13.73~39.2
4.9~15.69
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(mΩ)
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
1.2
27
好
好
好
好
好
通常
好
连续电镀锌钢板
1.7
26
好
好
好
好
好
通常
最差
热镀锌钢板
1.3
26
好
好
好
好
好
通常
较差
覆铝锌板
1.4
23
好
好
好
好
好
通常
差
不銹钢
6.5
60
差
好
通常
差
很差
差
好
防锈鋁板
2.9
46
通常
极差
好
好
好
通常
好
硬铝、超硬铝板
3.0
46
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。
冲孔和落料：
冲孔和落料常见方法
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(t<0.6)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=3.5～4mm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0.8～4.0，低碳钢板为0.8～3.5mm，不锈钢板0.8～2.5mm。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Φ1.5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，0.6~1.5mm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》。
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。
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Φ5六方孔，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
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。
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。
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 ～ 8mm
0.6mm ～ 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Ø≧t
方孔小边W≧t
长槽宽W≧t
冲圆孔Ø≧t
方孔小边W≧t
长槽宽W≧2t
孔和孔，孔和边边缘最小距离
≧t
≧t
≧1t
孔和孔，孔和边边缘优选距离
≧1.5t
≧1.5t
≧1.5t
通常加工精度
±0.1mm
±0.1mm
±0.1mm
加工范围
X1350
X1350

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
冲孔落料工艺性设计
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
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：
90度直角外圆角系列半径为r2.0，r3.0、r5.0，r10，
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
≥1.3t
≥1.2t
≥1t
低碳钢及黄铜
≥1t
≥0.8t
≥0.8t
铝、锌
≥0.8t
≥0.6t
≥0.6t
布质胶木层压板
≥0.4t
≥0.35t
≥0.3t
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 (0.8~1.59)
t (1.59~3.18)
t (3.2以上)
D1
3mm
2t
D2
3mm
2t
D3
1.6mm
2t
2.5t
D4
1.6mm
2t
2.5t
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
X≥2t+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，
a2≥R2+0.5t.
式中R1，R2－圆角半径；
t－板料厚度。

图 113  在拉深件上冲孔
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L
<50
50～150
150～300
<50
50～150
150～300
<1
±0.1
±0.15
±0.20
±0.03
±0.05
±0.08
1～2
±0.12
±0.20
±0.30
±0.04
±0.06
±0.10
2～4
±0.15
±0.25
±0.35
±0.06
±0.08
±0.12
4～6
±0.20
±0.30
±0.40
±0.08
±0.10
±0.15
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b
≤50
50<B≤120< P>
120<B≤220< P>
220<B≤360< P>
<2
±0.2
±0.3
±0.5
±0.7
≥2～4
±0.3
±0.5
±0.6
±0.8
>4
±0.4
±0.5
±0.8
±1.0
注：本表适应于落料后才进行冲孔情况。
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
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。
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。
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L≥3t（包含壁厚）。
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（0～1.0）t  ，