机械设计实用工艺流程及总体设计要求规范

机械设计工艺流程及总体设计规一、总则随着电子产品技术的使用围推广，为适合公司发展需要，针对机械结构设计人员制定本设计流程及规二、工艺设计原则电子产品设计在结构上面一般有印制电路板、接插件、底板、机箱外壳和面板组成；是把构成产品的各个部分科学有机的结合起来的的过程，包括：元器件的选用、印刷电路板的设计及配合、安装调试、产品的外形设计、抗干扰措施及维修方便等方面。

2.1、整机设计要求➢实现产品的各项功能指标、工作可靠、性能稳定；➢体积小、外形美观、操作方便、性价比高；➢绝缘性能好、绝缘强度高、抗干扰性能好，符合国家标准；➢装配、调试、维修方便；➢产品一致性好、适合批量生产或自动化生产；➢元器件排列要尽量对称，重量平衡，对于比较重的组件，在板上要用支架或固定夹进行装卡，以免组件引线承受过大应力，对于可调组件或需要更换频繁的元器件，应放在机器的便于打开、容易触及或观察的地方，已利于调整与维修；2.2.1、材料学设计(选材)✧常用钢板a）、冷轧普通薄钢板，是普通碳素结构钢冷轧板的简称，简称：冷板，它是由普通碳素结构钢热轧钢板经过进一步冷轧制成厚度小于4mm的钢板，由于在常温下轧制，不产生氧化皮，因此，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良好，是钣金加工最常用的一种金属材料。

常用牌号：国标GB（Q195、Q215、Q235、Q275）B）、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。

常用牌号：国标GB（DX1、DX2、DX3、DX4）C）、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。

牌号：国标GB（Zn100-PT、Zn200-SC、Zn275-JY）D）、不锈钢板，是一种耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。

又称不锈耐酸钢。

实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。

不锈钢通常按基体组织分为：◆铁素体不锈钢。

含铬12％～30％。

其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。

◆奥氏体不锈钢。

含铬大于18％，还含有 8％左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。

综合性能好，可耐多种介质腐蚀。

◆奥氏体-铁素体双相不锈钢。

兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。

◆马氏体不锈钢。

强度高，但塑性和可焊性较差。

备注：不锈钢板的强度较高，对数控冲床的刀具磨损较大，一般不合适数冲加工。

牌号：不锈钢的种类有很多，钣金加工常用的是一种奥氏体不锈（1Cr18Ni9Ti）✧常用铝板铝是一种银白色的轻金属，具有良好的导热性、导电性和延展性。

纯铝强度很低，无法作为结构材料使用，钣金加工一般用到的是铝合金板，根据合金元素含量不同，铝板可以分为8个系列，分别为1000系列、2000系列～8000系列，常用的有2000系列，3000系列和5000系列。

2000系列是一种铜铝合金，特点是硬度较高，又称硬铝；可用作各种中等强度的零件和构件，3000系列是一种锰铝合金，防锈性能较好，所以又称防锈铝；5000系列是一种镁铝合金，主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。

在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列。

常用牌号：3A21(老牌号LF21) 、5A02(老牌号LF2) 、2A06(老牌号LY6)✧常用铜板紫铜板：紫铜是纯铜的俗称，外观呈紫色，具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性，但价格昂贵，主要用作导电、导热材料，一般用于电源上需要承载大电流的零件，紫铜的强度低，一般不能做结构件。

常用牌号：T1﹑T2﹑T3黄铜板：黄铜是一种铜锌合金，具有较高的强度和优良的冷、热加工性，但易产生腐蚀破裂，价格相对便宜，应用广泛。

常用牌号：H59﹑H62﹑H70✧其它材料2.3.2结构工艺设计✧压铸件工艺性设计◆术语和定语流痕：指铸件表面与金属液流动方向一致且与金属基体颜色不一样的纹路。

冷隔：指铸件表面有与周边熔接不良的小块。

铬化：指铸件与铬酸溶液发生化学反应，在铸件表面形成一层薄的铬酸盐膜。

欠铸：指铸件成形不饱满。

网状毛刺：压铸件表面上有网状发丝一样凸起或凹陷的痕迹。

溢流口：指金属液冷却凝固时为补偿金属收缩所设置的穴。

◆铸件设计及工艺a）、选材铝合金压铸件的常用材料有:GB标准:YL102,YL104,YL112和YL113。

b）、壁厚壁厚设计以均匀为佳,不均易产生缩孔和裂纹,易引起零件变形,同时会影响到模具的使用寿命。

壁厚很厚的铸件部易产生缩孔,影响材料的力学性能，对大形铝合金,其壁厚不宜超过6mm,因壁厚增加,其材料的力学性能将明显下降,因此推荐壁厚如表<1>。

对外侧边缘壁厚, 为保证良好的压铸成形,壁厚s>=1/4h, 且s>=1.5mm, s为边缘壁厚, h为边缘壁的高度,如下图所示。

c设计筋的目的是增加零件的强度和刚性,避免因单纯依靠加大壁厚而引起的气孔,裂纹和收缩缺陷,同时能使金属流路顺畅,改善压铸的工艺性.筋高不超过15倍壁厚，最大筋宽不超过1.5倍壁厚，对筋高30mm 以下，拔模斜度不小于3°，筋高30mm以上，拔模斜度不小于2°(通常为节省成本，减轻重量，拔摸斜度一般都放得很小，一般情况拔1°，高筋高30mm以上的拔2度，对于批量不大的产品应该也不会有很大问题）,在特殊情况下加强筋端面的拔模度可设为0.5°。

d）、圆角圆角设计可使金属液流畅,气体易排出,有利于铸件成形，并能避免因锐角致使零件和模具产生裂纹,有利于提高模具寿命,因此对过渡处应避免锐角设计, 圆角半径以取最大为原则,一般取值如下:对相等壁厚: 1/2h<= r<=h对不等壁厚: 1/4(h1+h2)<=r<=1/2(h1+h2)r为圆角半径, h、 h1和 h2为壁厚e）、拔模斜度拔模斜度的大小与零件的结构、高度、壁厚及表面粗糙度有关,在允许的围,尽可能取大值,有利于脱非圆形5°4°30’3°30’2°30’1°45’1°30’1°15 1°0°45’0°30’尽量避免窄且深的凹穴设计，以免对应模具处出现窄而高的凸台，因受冲击易弯曲、断裂。

如下图所示,当a过小时,易使模具在此处开裂,为使模具在此处有足够的强度,a值应不小于5mm。

g）、铸孔铝合金可铸最小孔径为2.5mm, 可铸孔径大小与深度有关,对盲孔,孔深为孔径的3到4倍, 对通孔,孔深为孔径的6到8倍。

对孔径精度或孔距精度要求较高的,一般不直接铸孔,采用后序机加工处理, 但对壁厚较厚的孔,为避免机加后出现表面有砂眼,一般先铸出底孔,然后用机加去除加工余量。

h）、文字和图案文字大小不小于5号字体,凸起高度0.3～0.5mm, 线宽推荐0.8mm.,出模度10～15度,如果外壳表面采用喷粉处理，其外侧面的文字及图案的凸起高度采用0.5mm,如果凸起高度用0.5mm以下的话，外壳喷粉之后会其字形及图案就会模糊不清。

i）、压铸面铝合金压铸表面粗糙度在Ra3.2～6.3, 表面质量按粗糙度分为3级。

j）、表面缺陷压铸件各类表面缺陷不同级别的要求见表：k）、公差➢尺寸公差压铸件尺寸公差依据国标GBT1804-M选取, 铝合金公差一般按5级取,对分形面及活动部位尺寸公差需低一级,对有严格精度要求的可做到3级, 对超出要求的可双方协商采用后加工来保证。

➢平面度公差压铸件变形因素与模具的顶出机构、零件的结构、壁厚不均等有关, 变形量如下表, 对特别要求的,名义尺寸～25 >25～63 >63～100 >100～160 >160～250 >250～400 >400 (长或宽)整形前0.2 0.3 0.45 0.7 1.0 1.5 2.2整形后0.1 0.15 0.20 0.25 0.3 0.4 0.5✧◆材料厚度板厚T材料0.5 0.8 1.0 1.2 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 10.0 钢板√√√√√√√√- - - - -铝板√- √√√√√√- - - - -铜板√- √- √√√√√√√√➢零件的孔径尺寸、止裂槽尺寸或外圆角尺寸尽可能与刀具尺寸符合。

➢冲裁件尽量避免过长的悬臂和狭槽，悬臂和狭槽的宽度不宜过小，其合理数值可参考下表：对合金钢或不锈钢 B≥2t对一般钢 B≥1.5t对黄铜、铝 B≥1.2tt—材料厚度。

➢冲孔时，孔径不宜过小。

其最小孔径与孔的形状、材料的机械性能、材料的厚度等有关。

其合理数值可参考下表：材料高碳钢、各种不锈钢d≥1.5t a≥1.35t a≥1.2t低碳钢d≥1.3t a≥1.2t a≥t (SECC,SPCC,Q235A)黄铜、铝d≥t a≥0.9t a≥0.8t 件外形边缘不平行时，该最小距离应不小于材料厚度，即a≥t；孔边缘与零件外形边缘平行时，应取b≥1.5t。

➢用模具冲裁的零件，其外形或孔应避免锐角，做成适当的圆角，可增加模具使用寿命，不易产生裂纹。

一般可取R≥ 0.5t ，(t─材料厚度)，如下图：◆折弯➢折弯设备的精度与零件的精度数控折弯机的定位精度分两方面，定位装置的前后移动精度±0.１，下模的上下移动精度也为±0.１(此误差影响折弯角的精度)。

折弯零件的精度与工人的操作有较大关系，理论上每一道折弯都有可能产生±0.１的误差。

对于要求较严的尺寸，也可以通过操作工的调整补偿减少误差。

尺寸标注时在满足产品要求的情况下，尽量考虑生产加工的效率。

➢数控折弯机的刀具数控折弯机的折弯刀有很多种，按刃口分，有R=0.2, R=0.6, R=1，按刀具结构分，有直角刀，避位刀，鹅颈刀等，折弯下模一般是90°V形模．现有V模宽度有：V=4, V=7,V=8, V=12，折弯刀具和下模的关系如下图。

➢数控折弯件的工艺性要求在折弯有撕裂的地方，需要留撕裂槽。

撕裂槽的宽度一般不小于1.5t，且≥1.5。

撕裂槽的长度和宽度与壁厚的关系如下图b,c所示。

或者是折弯线让开阶梯线如下图ａ所示。

a b c dr≥2t，n=r m≥2t k≥1.5t L≥t+R+k/2a)折弯件的直边高度不宜过小，否则不易形成足够的弯矩，很难得到形状准确的零件。