钣金设计规范13.11.20

钣
金
设
计
规
范
杭州恒瑞教学设备有限公司
二零一三年十一月
第一版
目录
1 目的 (1)
2 范围 (1)
3 简介 (1)
4 钣金设计的基本要求及常见问题 (1)
5 钣金结构设计准则 (3)
6 常用钣金结构样式 (5)
7 常用原材料及选材方法 (9)
8 常用配件及选用方法 (10)
9 常用钣金模具及注意事项 (12)
10 钣金加工工艺 (16)
11 附录 (22)
1 目的
为了提高工艺部钣金结构设计的技能与效率，统一规范，便于生产加工。

2 范围
适用于本企业的钣金结构设计。

3简介
我公司产品钣金结构件主要是由钣金材料经过冲压加工而成，这些冲压件的几何形状、尺寸和精度对冲压工艺影响很大。

冲压件具有良好的加工工艺性有利于节省材料、减少工序、提高模具使用寿命和产品质量，同时可以有效的降低产品成本。

按钣金件的基本加工方式，如下料、冲裁、折弯、连接等，本规范通过阐述每一种加工方式所要注意的工艺要求，提出对钣金件结构设计的限制。

4 钣金设计的基本要求及常见问题
4.1 设计方案方面
4.1.1 新产品的最初方案一定要合理，研发人员在联系设计人员时大部分已有自己的初步设计方案（如大致结构、形状、颜色等），但是由于研发人员对钣金加工工艺的不了解，往往初步方案存在不合理的地方，所以设计人员在开始设计之前一定要与研发人员深入沟通了解，提出自己的见解，共同找到最佳设计方案。

4.1.2 对于自己的定位，在与研发人员讨论问题时不要别人说怎么做就是怎么做，不要把自己当作一名画图员，设计产品时要有自己的思路。

4.1.3 对于新产品设计时外形尺寸尽量保证整数(5或10的倍数)，尽量避免小数出现，新设计的控制屏尺寸尽量能和现有的桌子尺寸配套使用。

4.2 图纸绘制方面
4.2.1 绘制图纸前要先设置好图层特性、文字样式、标注样式等(模板中已设置好，使用时无需修改)。

4.2.2 在原常规产品基础上改动的，图纸需特别注意，要认真检查、校对原老图纸（含未改动部分）；对原产品的结构了解清楚后，再修改图纸。

4.2.3 零部件图纸必须是1:1绘制，特殊情况下不能1:1绘制的用断开线表示。

4.2.4 图幅中标题栏的内容要填写清楚、正确，特别是零件的材料、厚度、数量等。

4.2.5 对于钣金有折弯的零件，每个折弯零件都要绘制出相对应的展开图，并确保展开尺寸正确无误。

展开去角时应考虑预留间隙，一般0.2～0.5mm左右。

4.2.6 折弯图中拉伸孔、沉孔等需注明方向的要在视图上注明。

对称折弯的零件要分别绘制图纸。

4.2.7 零部件中的尺寸要标注清楚、美观，开孔尺寸尽量使用现有冲床模具。

4.2.8 需要表面处理的零部件，在技术要求中表面处理方法一定要描述清楚、正确。

4.2.9 焊接图中零件的焊接位置、方向尺寸要标注清楚，设计时尽可能的让焊接尺寸有基准(比如用去角、与其它零件对齐等方式为基准)。

对于两零件难焊接或不能焊
接的地方，可采用在其中一个零件上开焊接工艺孔(通常孔径为Φ5)。

4.2.10 装配图中需要加工厂家装配好的零部件及需配置的配件要在技术要求中表达清楚(如控制柜安装立柱、脚轮规格、导轨规格等信息)，控制柜中固定面板用的方形卡口螺母数量也要注明。

4.3 加工工艺方面
4.3.1 对于零部件在使用中人体容易碰触的尖角部位都要倒圆角(圆角模具有R3、R5、R10)。

4.3.2 零件折弯拼接处需焊接加强的地方要注明。

4.3.3 对于控制柜及其它结构中的安装立柱和横梁的固定孔能确定具体位置的，为了减少加工成本，可去掉多余的开孔。

4.3.4 对于表面需要处理的零部件，表面一定要有开孔，在处理时方便挂起来，没孔的要增开工艺孔。

4.3.5 在方管焊接结构中，对于每根焊接后内部不通的方管（表面已有固定孔的除外），其表面都要增开磷化工艺孔（尽量开在非主要面）。

另外，在方管上开孔时应尽量避免方孔和腰形孔。

4.4 图纸校对方面
4.4.1 设计人员自己在图纸最终绘制完成后，自己要仔细检查、核对图纸。

首先要对每张零件图中的标题栏内容、开孔尺寸、标注尺寸、展开尺寸等方面仔细检查，然后再把需要焊接的零件重新拼接在一起检查每个零件的配合尺寸及切角是否正确，装配图中的技术要求等内容是否表达完整，有面板的要核对其装配尺寸是否吻合，最后检查结构件配件清单是否和图纸的图号、材料、数量、表面处理等内容一一对应。

4.4.2 互校人员（自定）在校对对方图纸时更要做到认真、负责，按上述步骤仔细检查。

4.5 钣金设计常见问题汇总
4.5.1 零件图中展开图与折弯图开孔尺寸不一致；
4.5.2 需对称制作的零件图纸中没有明确标出；
4.5.3 零件图中各视图尺寸不一致，尺寸少标、漏标；
4.5.4 零件图中沉孔、拉伸孔方向没注明；
4.5.5 图纸视图中材料厚度与标题栏材料厚度不一致；
4.5.6 零部件图技术要求中喷塑颜色有误；
4.5.7 元器件安装孔开错或与其它器件相互干涉；
4.5.8 零件图与总图中数量、开孔及折弯等尺寸不一致；
4.5.9 总图绘制完成后，在出零件图时出现漏出零件图的现象；
4.5.10 总图中焊接、装配位置尺寸不明确；
4.5.11 总图中技术要求不明确，特别是需要加工厂家装配好的零部件及配件；
4.5.12 铝面板外形尺寸与钣金中配合尺寸不一致；
4.5.13 控制屏及其它结构需引电源线的都要有电源线、接地标志、压线扣的开孔；
4.5.14 脚轮垫板型材桌中表面要乳白色喷塑，钢架中要喷银白色防锈漆；另安装脚轮的螺母焊接垫板上方，紧固脚的螺母焊接在下方；
4.5.15 清单中数量与图纸中的数量不一致；
4.5.16 外协加工联系单投料数量不清楚，出现少投、漏投。

5 钣金结构设计准则
如何在钣金结构设计时充分考虑加工工艺的要求和特点,这里推荐几条设计准则并给出相应的例子。

5.1 简单形状准则
切割面几何形状越简单,切割下料越方便、简单、切割的路径越短,切割量也越小。

如直线比曲线简单,圆比椭圆及其它高阶曲线简单,规则图形比不规则图形简单(见图1和图2以及图3)。

5.2 节省原料准则
节省原材料意味着减少制造成本。

零碎的下角料常作废料处理,因此在薄板构件的设计中,要尽量减少下脚料。

特别在批量大的构件下料时效果显著,减少下角料的途径有：
a、相邻两构件之间的距离(见图4)；
b、巧妙排列(见图5)；
c、将大平面处的材料取出用于更小的构件(见图6)。

5.3 足够强度刚度准则
a、薄板由于很小的壁厚,所以刚度是很低的。

尖角刚度不足,应以钝角取代之(见图7)；
b、两孔之间的距离若太小,则在切割时有产生裂纹的可能(见图8)；
c、细长的板条刚度低,也易在剪裁时产生裂纹,特别是对刀具的磨损严重,可见这样的薄板结构应避免(见图9)。

5.4 折弯棱边垂直切割面准则
a、薄板在切割加工以后,一般还要进一步进行成形加工,比如折弯。

折弯棱边应垂直于切割面,否则交汇处产生裂纹的危险升高(见图10、图11以及图12)。

b、若因其它限制垂直要求不能满足时,应在切割面和弯曲棱边交汇处设计一个圆角,其半径大于板厚的两倍(见图13)。

5.5 槽边不弯曲准则
弯曲棱边和槽孔棱边要相距一定的距离, 推荐值是弯曲半径加上2 倍的壁厚。

弯曲区受力状态复杂, 且强度较低。

有缺口效应的槽孔也应排除在这个区域以外。

既可以将整个槽孔远离弯曲棱边, 也可以让槽孔横跨整个弯曲棱边(见图14和图15)。

6 常用钣金结构样式
公司常用钣金结构现阶段主要有屏桌结构、控制柜和落地屏等。

6.1 屏结构
6.2 桌结构
6.3 控制柜结构
7 常用钣金材料及选材方法
7.1 公司常用钣金类原材料
规格详见附表1。

7.2 常用原材料的选择方法
在能满足产品结构及使用性能的前提下，要结合钣金材料的实际加工工艺，尽量选用合适的材料。

7.2.1 普通薄钢板类
7.2.1.1 普通薄钢板分为冷板和热板，冷板厚度(mm)主要有1.0、1.2、1.5、2.0、2.5、3.0，热板规格主要有5.0、6.0 。

零件材料在标题栏中统一用“A3”表示。

7.2.2 铝板
铝板分为纯铝板和合金铝板。

铝板相对铁板其材质较软、较轻,只有在特殊情况下才能使用，如：为了减轻重量或者达到设计使用时所需的某种性能等。

由于合金铝板在折弯时容易产生裂纹，所以对于有折弯的铝板类零件统一使用纯铝板。

7.2.3 不锈钢板
不锈钢板分为普通不锈钢、镜面不锈钢、拉丝不锈钢三种。

不锈钢板主要用于不锈钢架的封板及配套支架、不锈钢网孔板、面板等。

有时为了缩短加工周期减少表面处理（如喷塑）环节，也可临时使用不锈钢加工。

另外，镜面和拉丝不锈钢在图纸上应注明镜面或拉丝面的方向。

普通不锈钢使用于外形没有特殊要求的产品；镜面不锈钢主要使用于对外形要求光亮的产品；拉丝不锈钢主要使用于安装面板等。

7.2.4 方管
方管分为普通方管和不锈钢方管，主要用于制作钢架类结构的主体。

方管通常情况下因其实际壁厚要比理论值小，所以在使用如对其壁厚有要求需在技术要求中注明壁厚。

7.2.5 铝塑板
铝塑板现厚度只有3.0mm一种，主要用于控制屏及柜类产品的安装面板、封板，型材架结构的封板等。

7.2.6 附：电解板和镀锌板介绍
电解板：连续电镀锌薄钢板，俗称电解板，是指在电镀锌作业线上在电场作用下，锌从锌盐的水深液中沉积到预先准备好的冷板表面上，钢板表面就会产生一层镀锌层，使钢板具有良好的耐腐蚀性。

镀锌板：连续热镀锌薄钢板，一般简称镀锌板或白铁片，钢板表面美观，有块状或树叶状镀结晶花纹，且镀层牢固，有优良的耐大气腐蚀性能，同时，钢板还有良好的焊接性能和冷加工成型性能，与电镀锌板表面相比，其镀层较厚，主要用于要求耐腐蚀性较强的钣金件。

7.3 常用板材重量的计算
3）
7.4 螺纹加工
普通螺纹的表示：粗牙普通螺纹用字母“M”及公称直径表示，如公称直径为
24mm的粗牙普通螺纹的代号为M24。

细牙普通螺纹用字母“M”及公称直径*螺距表示,如M24*1.5。

攻螺纹前钻底孔直径尺寸计算公式：底孔直径=螺纹外径-螺距
8 常规配件及选用方法
8.1 常规配件
公司现用常规配件主要有门锁、脚轮、紧固脚、压铆柱、导轨、木桌面板。

8.1.2 脚轮
8.1.2.2 选用脚轮原则：
a)使用四个脚轮时，总负荷＝每个脚轮的允许负载*4*0.75，总负荷＝自重+载荷。

b)移动速度：平坦的路面上以步行速度以下的使用速度进行间歇式使用，请勿通过动力进行牵引或在发热条件下连续使用；
c)当选用不带刹车脚轮时，需同时配置紧固脚。

8.1.2.3 脚轮形状
1.5寸带刹车脚轮
2.5寸带刹车脚轮3寸带刹车脚轮
3寸不带刹车脚轮4寸黑色带刹车脚轮紧固脚
4寸红色带刹车脚轮6寸万向脚轮6寸定向脚轮
8.1.3 压铆柱
规格详见附表2。

8.1.4 导轨
现公司导轨长度有250mm和300mm两种。

其中250mm导轨为常用规格（如安装键盘及部分抽屉）。

8.1.5 木桌面板
规格详见附表3。

8.2 常规通用件
通用件是指公司现有设备中应用范围较广的零部件。

主要有挂箱、抽屉、键盘及旁脚。

8.2.1 挂箱
规格详见附表4。

8.2.2 抽屉、键盘及旁脚
规格详见附表5。

9 常用钣金模具及主要事项
9.1冲床模具
常用冲模具按类型分有：圆孔模、腰孔模、方形模、圆角模、百叶窗模、通气孔模、抽屉模、压形模、锁孔模。

9.1.1 圆孔模
规格尺寸(mm)：φ2.5 φ3.3 φ4.2 φ5.2 φ5.4 φ6.4 φ7.2 φ8.5 φ10.5
φ12.5 φ16.2 φ20.2 φ22.2 φ30.2 φ53.2
9.1.2 腰孔模
规格尺寸(mm)：φ3.6×5、φ5×10、φ6.5×10、φ2.1×20、φ6.5×50
9.1.3 腰孔模
规格尺寸(mm)：9.6*9.6、20.1*20.1、4*2.1、15.2*8.2、28.5*10.5、
9.1.4 圆角模
规格尺寸(mm)：R3、R5、R10
9.1.5 百叶窗模
规格是以5个百叶窗孔为一个单位，主要应用于控制屏、桌的门及需要有散热孔的机箱等部件。

9.1.6 通气孔模
规格是以6个孔为一个单位，主要应用于机箱侧板。

9.1.7 抽屉模
主要用于抽屉前面板上（钥匙孔和拉手孔一起）。

百叶窗模通气孔模抽屉模
9.1.8 压形模
主要有抽屉外导轨、压筋模等。

抽屉外导轨
9.1.9 锁孔模
跳锁 小圆锁 MS818 MS730
9.2 常用折弯模具
折弯模具主要分为上模和下模。

此外还有R8上模、半圆模、成形上下模。

模具长度规格分有：10mm、15mm、20m、30mm、40mm、50mm、100mm、200mm、300mm、400mm、800mm、835mm。

9.2.1 上模有：尖刀模、弯刀模、直刀模、尖弯模、直尖刀。

尖刀模弯刀模直刀模尖弯模直尖刀V8+V18下模
9.2.2 下模有：V6+V8下模、V10下模、V8+V12下模、V8+V18下模、V20下模、V24下模。

9.3 选用模具注意事项
9.3.1 冲床模具主要是圆孔、腰形孔等开孔的尺寸要选择合理，尽量选用公司现有的冲床模具，以减少加工难度，提高效率。

9.3.2 折弯模具主要是在钣金折弯成形时考虑最小折弯尺寸、最大折弯板厚及折弯的难易程度。

10 钣金加工工艺
10.1 工艺准备
a)一张完整的图样应包括零件或结构件的形状、尺寸、作图的比例、加工的形状、位置、公差、技术要求，还有零件的名称、图号、件数、材料、设计者、绘图者等内容的标题栏。

如果是总装图，还要有相应零件或部件的明细表。

b)一般零件用三个视图就完全能表达其全貌，一些简单的零件用少于三个视图，甚至一个视图就能表达，如钣金方面简单的安装板类零件用一个视图就可以表达清楚，对于简单零件尽可能使用较少的视图表达其全貌。

对于较复杂的零件或部件，用三个视图也不能完全表达清楚，这就需要采用剖视图、局部放大图、向视图的辅助手段来表示。

10.2 下料
下料是指确定加工某个零件所需的材料及形状后，从整块材料中取下一定尺寸的材料的操作过程。

我公司钣金薄板的下料主要是依靠剪床来完成的。

公司现有剪床(斜口剪床)主要适用剪切长度较长的钢板，剪切最大板厚为6.0mm,可剪板宽2500mm。

对于不同板
10.3 冲裁
公司现在冲裁方式分为普冲和数冲，由于加工方法的不同，冲裁件的加工工艺性也有所不同。

普冲是用普通冲床加工，其只能加工较简单的零件和开模零件。

数冲是用数控冲床加工，可加工较为复杂的零件。

板材厚度加工范围为冷轧板、热轧板小于或等于3.0mm，铝板小于或等于4.0mm，不锈钢小于或等于2.0mm
10.3.1 冲孔的最小尺寸要求
冲孔最小尺寸与孔的形状、材料机械性能和材料厚度有关。

图1 冲孔形状示例
材料圆孔直径b矩形孔短边宽b
高碳钢 1.3t 1.0t
低碳钢、黄铜 1.0t0.7t
铝0.8t0.5t
*t为材料厚度，冲孔最小尺寸一般不小于1mm。

10.3.2 数冲的孔间距与孔边距
零件的冲孔边缘离外形的最小距离随零件与孔的形状不同有一定的限制，见图2。

当冲孔边缘与零件外形边缘不平行时，该最小距离应不小于材料厚度t；平行时，应不小于1.5t。

（图1.4）
图2 冲裁件孔边距、孔间距示意图
10.3.3 折弯件及拉深件冲孔时，其孔壁与直壁之间应保持一定的距离，见图3。

图3 折弯件、拉伸件孔壁与工件直壁间的距离
10.3.4 螺钉、螺栓的过孔和沉头座
螺钉、螺栓过孔和沉头座的结构尺寸按下表选取。

对于沉头螺钉的沉头座，如果板材太薄难以同时保证过孔d2和沉孔D，应优先保证过孔d2。

表1 用于螺钉、螺栓的过孔
表2 用于沉头螺钉的沉头座及过孔
*要求钣材厚度t≥h。

10.3.5 数冲加工应注意的问题及要求
1)厚度0.6mm以下材料易变形，加工范围受模具，夹爪等限制，一般不适合用
数冲加工；
2)适中的硬度和韧性的材料有较好的冲裁加工性能；硬度太高会使冲裁力变大，
对冲头和精度都有不好的影响；硬度太低，使冲裁时变形严重，精度受到很
大的限制；
3)材料的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
也不太合适；适当的韧性对冲裁是有益的，它可以抑制冲孔时的变形程度；
韧性太高则使冲裁后反弹严重，反而影响了精度。

4)冲压普通低碳钢板时，模具直径和宽度必须大于料厚，比如Φ1.4的模具不能
冲1.5mm的材料，冲压铝合金板和铜合金板的模具可以小一些，但冲压不锈
钢和高碳钢板的模具就需用更大一些，否则模具容易断裂损坏；
5）不锈钢板一般不宜用数冲加工。

当然，厚度0.8mm～2.0mm的不锈钢板可以用数冲加工，但对模具的磨损大，且加工的废品率也比普通钢板要高很多。

10.4 折弯
10.4.1 钣金的折弯，是指改变板材或板件角度的加工。

如将板材弯成Z形，U形等。

折弯广泛用于钣金薄板类零件，薄板经折边后可以大大提高结构的强度和刚度。

折边一般在折弯机上进行。

各折边的折弯角和形状不同所选用的上模和下模也不同。

公司现折弯设备有数控折弯机和普通折弯机。

材料弯曲时，其圆角区上，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。

10.4.2 折弯加工顺序的基本原则：
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，再折弯一般形状；
4）前工序成型后对后继工序不产生影响或干涉。

10.4.3 根据现有折弯机及模具规格钣金最大折弯板厚为6mm。

下模中V6模对应折
1.0mm板，V8模折1.2mm板，V10模折1.5mm板，V12模折
2.0mm板，V20模折
2.5mm板,V24模折
3.0mm板。

几种常见折弯形状如图1所示
图1
以上几种折弯形状在使用不同板厚折弯时的最小尺寸也各不相同，详见下表(单
2.5
14.517的宽度L不能太
小。

其一边竖边高
度H也不能太大。

实际中可根据使用
折弯模的形状做模
拟确定
3.01720
公式Lmin=Vx/2+2+t Lmin=Vx/2+2+
2t
10.4.4钣金展开的计算方法有很多，每家钣金厂的计算方法也不一定相同，我司
板厚 1.0 1.2 1.5 2.0 2.5 3.0
折弯扣除 1.75 2.0 2.5 3.25 4.255 10.4.5 折弯件上的孔边距
孔边距：先冲孔后折弯，孔的位置应处于弯曲变形区外，避免弯曲时孔会产生变形。

孔壁至弯边的距离见下表。

10.4.6 折弯件的工艺孔、工艺槽和工艺缺口
在折弯加工时，如果弯曲件须将弯边弯曲到毛坯内边时，为了避免撕裂和畸变，建议加冲工艺孔、工艺槽或工艺缺口，如下图2所示。

图2 加冲工艺孔、工艺槽或工艺缺口
注：工艺孔的直径≥1.5t；
工艺缺口的宽度≥1.5t，深度≥2.0t
10.4.7 带斜边的折弯边应避开变形区
图3 带斜边的折弯边应避开变形区
10.4.8 压死边的设计要求
压死边是两层重叠在一起的折弯形状，通常用来起加强作用，因此2.0mm以上的板很少见压死边。

它也需要用特殊折弯模具成形，而且要分为两道以上的工序才能成形。

压死边的死边长度与材料的厚度有关。

如下图3所示，一般死边最小长度L≥
c)如果尺寸L精度要求高，则需要先折弯后加工孔，加工麻烦。

10.5 卷弯
卷弯是将板料在卷板机上弯成圆管、圆柱面或圆锥等曲面形状。

卷弯时由于设备调整、操作不当等原因，会造成卷弯工件外形缺陷、表面压伤和卷裂等质量问题。

公司现有卷弯机最大卷弯板厚2.0mm，最小卷弯直径160mm。

10.6 连接
连接的方法主要有焊接、铆接、咬缝和螺纹连接等。

10.6.1 焊接
焊接分为点焊、段焊、满焊。

点焊间距一般为20～30mm；段焊间距一般为50～80mm，段长20mm左右。

常用焊接方式主要有焊条电弧焊、氩气保护焊、二氧化碳保护焊、点焊、气焊、缝焊、等离子弧焊等。

a)二氧化碳保护焊简称二保焊，是焊接钣金薄板类零件的常用焊接方式，二保焊
具有焊接生产率高、成本低、抗裂纹性好等特点。

b)氩气保护焊简称氩弧焊，常用于焊接不锈钢类零件。

c)气焊、缝焊常用于门的焊接。

10.6.2 铆接
铆接常用的工具和设备是铆钉枪和铆接机等。

铆接主要有拉铆、冷铆和热铆三种，在铆接前应在钢板上加工出铆钉孔，孔大小根据铆接方式来确定。

拉铆时，铆钉孔直径应比铆钉直径大0.1mm左右。

铆接适用于难溶化焊接的金属及金属与非金属材料、非金属与非金属材料、复合材料与其他材料之间的连接。

10.6.3 咬缝
将薄板的边缘相互折弯、扣合压紧的连接方法称为咬缝。

咬缝具有一定的连接强度和密封性，是薄板零件常用的连接方法之一。

10.6.4 螺纹连接
螺纹连接是用螺纹零件构成的可拆卸的固定连接。

主要有螺栓(单头螺栓)连接、双头螺栓连接、螺钉连接、紧定螺钉连接等。

螺纹连接在冲击、振动或变载荷作用下，很容易松动，甚至脱落。

一般的防松措施有增大摩擦力、机械防松和不可拆等几种。

10.7 表面处理
a)A3板零件的表面处理方法有:喷塑、喷漆、镀锌、镀铬等。

b)铝板零件的表面处理方法有：黑色氧化、本色氧化、喷砂氧化、喷塑等。

c)喷塑颜色现有常规色、乳白色、浅蓝色、国际灰、黑色、旁脚色几种。

设计时要注意同种产品的喷塑颜色要搭配美观。

11.附录
附表1 《常用钣金类原材料》
附表2 《压铆柱》
附表3 《桌面板清单》
附表4 《挂件箱》
附表5 《抽屉、键盘及旁脚》
附表6 《数控冲床模具》
附表7 《常规材料密度表》。