钣金结构设计工艺大揭秘讲解

引言
(1)下料：它包括剪切和冲裁。(2)成形：它包括弯曲、折叠、
(3)连接：它包括焊接、粘接等。薄板构件的结构设计主要应
易变形，这样可用简单的加工工艺制造多种形式的构件。
薄板构件重量轻。
加工量小，由于薄板表面质量高，厚度方向尺寸公差小，板面不需加工。
易于裁剪、焊接，可制造大而复杂的构件。
形状规范，便于自动加工。
结构设计准则
简单形状准则
(见图1)。
不合理结构 (b)改进结构
1
2a的结构只有在批量大时方有意义，否则冲裁时，切割麻烦，因此，小批
b所示结构。
不合理结构 (b)改进结构
2
节省原料准则（冲切件的构型准则）
减少相邻两构件之间的距离(见图3)。
不合理结构 (b)改进结构
3
巧妙排列(见图4)。
不合理结构 (b)改进结构
4
将大平面处的材料取出用于更小的构件(见图5)。
不合理结构 (b)改进结构
5
足够强度刚度准则
、带斜边的折弯边应避开变形区
.两孔之间的距离若太小，则在切割时有产生裂纹的可能。
t；平行时，应不小于
。最小孔边距和孔间距见表。
90度角，角边容易磨损崩塌,造成要修模而
.而六角形的开孔其大于90度的120度角比正方形孔开孔更坚固但开孔
.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。
1.5t(t为
)，同时应该避免窄长的切口与和过窄的切槽，以便增大模具相应部位的
3.3.1。
A≥1.5t；对合金钢A≥2t；对黄铜、铝A≥1.2t；t—材料厚度。
可靠冲裁准则
9a所示的半圆切线结构冲裁加工很难。因为这要求准确地确定刀具和工件
b所示的结构，它可保证可靠
不合理结构 (b)改进结构
9
避免粘刀准则(穿破件的构型准则)
解决的办法：(1)
(2)切割面连通(见图10和图11)。
不合理结构 (b)改进结构 (a)不合理结构
改进结构
10 图11
90°的弯边时，选材要注意材质不宜太硬，
弯曲棱边垂直切割面准则
平缓弯曲准则
(见图16、图17)。
不合理结构 (b)改进结构
16
不合理结构 (b)改进结构
17
避免小圆形卷边准则
,这有多项好处。(1)加强了刚度;(2)避免了
;(3)美观。但卷边应注意两点,一是半径应大于1.5倍的板厚;二
,这样加工起来困难,图18b所示的卷边比各自a所示的卷
a）不合理结构 （b）改进结构
18
槽边不弯曲准则
,推荐值是弯曲半径加上2倍的壁厚。
,且强度较低。有缺口效应的槽孔也应排除在这个区域以
,也可以让槽孔横跨整个弯曲棱边(见图
。
a）不合理结构 （b）改进结构
19
复杂结构组合制造准则
,完全靠弯曲成形比较困难。因此尽

量将结构设计得
,在非复杂不可的情况下,可用组合构件,即将多个简单的薄板构件
,螺栓连接等方式组合在一起。图20b的结构比其图20a的结构易加
a）不合理结构 （b）改进结构
20
避免直线贯通准则
,压槽排列基本原则是避免无压槽区域直线贯通。贯通的低刚度窄带易
,因此,压槽的排
,使它越短越好。图21a所示的结构,无压槽区域形成多
围绕这些轴,整个板的弯曲刚度没有改进。图21b所示结构没
,图22列出了常见的压槽形状和排列方式,从左到
,不规则排列是避免直线贯通的有效方法。
a）不合理结构 （b）改进结构
21
22
压槽连通排列准则
,如果压槽连通,其部分终点将消灭。图23
,它受动载作用,图23a结构在压槽端都产生了疲劳破
而图23b结构就不存在这一问题。陡峭的压槽端面应避免,可能的情况下
(见图24)。压槽的贯通消除了薄弱的端部。但压槽的交汇处要
,使得各压槽之间的相互影响减少(见图25)。
a）不合理结构 （b）改进结构
23
a）不合理结构 （b）改进结构
24
a）不合理结构 （b）改进结构
25
空间压槽准则
,因此,只在一个平面上设置压槽不能达到
26所示的U型和Z型结构,它们的
(见图
结构。)
a）不合理结构 （b）改进结构
26
局部松驰准则
,这样减低局部刚度,减少变形阻碍(见图28)。
a）不合理结构 （b）改进结构
28
冲裁件的构型准则
.最小冲孔直径或方孔的最小边长
为材料厚度，冲孔最小尺寸一般不小于0.3mm。
.冲切缺口原则
a图所示。尖角形式容易减短模具使用寿命，
b图所示。
≥0.5t(t─材料厚度)
图 b 图
R≥0.5t。（t为材料壁厚）
、弯曲件的结构准则
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
材 料 最小弯曲半径
、08F、10、10F、DX2、SPCC、E1-T52、0Cr18Ni9、
、1Cr18Ni9Ti、1100-H24、T2
0.4t
、20、Q235、Q235A、15
0.5t
、30、Q255
0.6t
、H62(M、Y、Y2、冷轧)(铜)
0.8t
、50
1.0t
、60
1.5t
、60SiMn、1Cr17Ni7、1Cr17Ni7-Y、
、SUS301、0Cr18Ni9、SUS302
2.0t
弯曲半径是指弯曲件的内侧半径,t是材料的壁厚。
为材料壁厚，M为退火状态，Y为硬状态，Y2为1/2硬状态。
h最大不得超过40㎜,若需大
40㎜者，须经校核后方能使用。
h≥R+2t方可。
一般情况下的最小直边高度要求
h＞2t。
特殊要求的直边高度
h≤2t,，则首先要加大弯边高度，弯好后再
弯边侧边带有斜角的直边高度
h=（2～4）t＞3mm
a＜R时，弯曲后，b面靠a处仍然有一段残余圆弧，为了避免残余圆
a≥R。
U形弯曲件上，两弯曲边最好等长，以免弯曲时产生向一边移位。如
K≥2t，槽深L≥t+R+K/2。
与盖板厚度（

t）相等
≥1.5t（t—材料厚度)
a图那样弯曲线和阶梯线一致，有时会在根部开裂变形。所以使弯曲线
b，或设计切口如c、d那样。
折弯件上的孔边距
防止弯曲时，弯曲面上的孔受力后会变形，孔边距（至底根部）其值A≥4
R中心的距离L不得过小，以免弯曲成
L≥2t方可。
折弯件的弯曲线应避开尺寸突变的位置
a)，或开工艺槽（图b)，或冲工艺孔
c) 。注意图中的尺寸要求：S≥R ；槽宽k≥t；槽深L≥t+R+k/2。
当孔位于折弯变形区内，所采取的切口形式
≥3.5t+R。
t为材料壁厚，R为打死边前道工序的最小内折弯半径。
、拉深件的构形准则
拉深件的形状应尽量简单、对称。
拉深件各部分尺寸比例要恰当，尽量避免设计宽凸缘和深度大的拉深件。
D凸＞3d， h≥2d）因为这类零件要较多的拉深次数。
拉深件的圆角半径要合适，圆角半径尽量取大些，以利于成型和减少拉深
A、B宽度应相等（对称）即A=B。
其偏差值为国标(GB)16级精度公差绝对值的一半，并冠以±号。
、提高零件强度的合理构型准则
a≥4t；b≥6t；h≤5t；L≥24t；r≥0.5t。
、钣金件常用螺钉底孔构型准则
纹
材料厚
t
翻边内孔D
翻边外孔d2 凸缘高度h 预冲孔直径D0 凸缘圆角半径R
0.8 2.55 3.38 1.6 1.9 0.6 1 3.25 1.6 2.2 0.5 3.38 1.8 1.9 3.5 2 2
3.38 1.92 2 0.6
2.16 1.5
3.5 2.4 1.7 0.75
1 3.35 4.46 2 2.3 0.5 1.2 4.35 1.92 2.7 0.6 4.5 2.16 2.3 4.65 2.4 1.5
4.46 2.4 2.5 0.75
2.7 1.8
4.56 2.2 2.4 1
1.2 4.25 5.6 2.4 3 0.6 1.5 5.46 2.4 2.5 0.75 5.6 2.7 3
3 2.5
5.53 3.2 2.4 1
3.6 2.7
5.75 4 3.1 1.25
1.5 5.1 7.0 3 3.6 0.75 2 6.7 3.2 4.2 1 7.0 3.6 3.6 7.3 4 2.5
7.0 4 2.8 1.25
4.5 3
7.0 4.8 3.4 1.5
带螺纹孔的内孔翻边尺寸参数
螺栓过孔和沉头座的结构尺寸按下表选取取。对于沉头螺钉的沉头座，
d2和沉孔D，应优先保证过孔d2。
要求钣材厚度t≥h。
要求钣材厚度t≥h。

、钣金件的尺寸公差
h直线尺寸公差。
L 直线尺寸公差按表规定。
h尺寸公差。
L 直线尺寸公差按表规定。
、冲切件的毛刺允许高度
冲压件毛刺高度的极限值(mm)见下
冲压件毛刺高度的极限值
材料抗拉强度 （N/mm2）
100～250
＞250～400 ＞400～630 ＞630
f
m g f m g f m g f m g
0.7 ～
0.12 0.17 0.23 0.09 0.13 0.17 0.05 0.07 0.1 0.03 0.04 0.05
1.0 ～
0.17 0.25 0.34 0.12 0.18 0.24 0.07 0.11 0.15 0.04 0.06 0.08
1.6 ～
0.25 0.37 0.5 0.18 0.26 0.35 0.11 0.16 0.22 0.06 0.09 0.12
2.5 ～
0.36 0.54 0.72 0.25 0.37 0.5 0.2 0.3 0.4 0.09 0.13 0.18
级（精密级）适用于较高要求的零件；m级（中等级）适用于中等要求
g级（粗糙级）适用于

一般要求的零件。
毛边方向：BURR SIDE。
需要压毛边的部位：COIN或COIN CONTINUE。一般不要整个结构件断
钣金结构设计图纸中毛刺的标注示例
、钣金表面处理及钣金材料
h≤(0.3~0.4t)时，在光面凹模上进行；深度h>0.4t时，在带有
图纸标注
实际可使用的材料牌号 材料规格（mm） 材料大类
DX2 SECC-N2；MSE-CC-U 0.8,1.0,1.2,1.5,2.0,
低碳钢
DX2 GI；St02Z
低碳钢
DX2 CS（TAPE A）
低碳钢
DX2 SECC 低碳钢
DX2 SECC-P；
低碳钢
08 SPCC 低碳钢
08 SECC-P 低碳钢
08 08F 低碳钢
08 08 低碳钢
08 10F 低碳钢
08 10 低碳钢
08 15F 低碳钢
Q235A Q235A 3.0，4.0，
低碳钢
Q235A 20 低碳钢
Q335A 35 低碳钢
Q235A 25 低碳钢
E1-T52 SPTE 2.8/2.8；T-2.5 0.4 低碳钢
（热轧）
65Mn 65Mn 0.1 高碳钢
（热轧）
65Mn 60Si2Mn 0.1 高碳钢
锈钢板 (冷
)
1Cr18Ni9 SUS302 0.2 , 0.3 低碳钢
锈钢板/带
冷轧)
1Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti 0.2 , 0.3 低碳钢
锈钢板/带
冷轧)
1Cr18Ni9 0Cr18Ni9 0.2 , 0.3 低碳钢
锈钢带 (冷
)
1Cr17Ni7-Y SUS301 0.06，0.08，0.1 高碳钢
锈钢带 (冷
)
1Cr17Ni7-Y 0Cr17Ni7Al(沉淀硬化) 0.06，0.08，0.1 高碳钢
锈钢带 (冷
)
1Cr17Ni7-DY SUS301 0.08 高碳钢
锈钢带 (冷
)
1Cr17Ni7-DY 1Cr17Ni7 0.08 高碳钢
锈钢带 (冷
)
1Cr17Ni7-DY 0Cr18Ni9 0.08 高碳钢
：一般用钢板，表面需电镀或涂装处理。
：镀锌钢板，表面已做烙酸盐处理及防指纹处理。
：弹性不锈钢。
：不锈钢。
------基材（钢铁），镀锌层或镀镍锌合金层，烙
.SECC的镀锌方法：
: 电化学电镀，镀槽中有硫酸锌溶液，以锌为阳极，原材质钢板为阴
白锈---因结露或被水沾湿致迅速发生氢氧化锌为主要成分的白色粉末状
(会导致产品质量劣化)
红锈---因结露或被水沾湿致迅速发生氢氧化铁为主要成分的红茶色粉末
烙酸不均匀---黄茶色的小岛形状或线形状的花纹，但耐蚀性没有问题。
替代腐蚀保护---在锌面割伤而，露出钢板基体表面的情况下，我们也不
前处理
在烤漆前需要适当的化学转化处理如磷酸盐处理。
脱脂
Water lreakage test）来确认，观察试验后的水是否受到污染，
烤漆
Water promer）