钣金材料基础

2024-05-12

钣金材料基础（精选5篇）

篇1：钣金材料基础

钣金材料基础知识

我们通常所说的板材，是指薄钢板（带）；而所谓的薄钢板，是指板材厚度小于4mm的钢板，它分为热轧板和冷轧板。众所周知，在家电制造领域里，冷轧板以及以冷轧板为原板的镀锌板的用途十分广泛，冰箱、空调、洗衣机、微波炉、燃气热水器等等的零件材料的选用都与它紧密相连。近年来，国外牌号钢材的大量涌入，丰富了国内钢材市场，使板材选用范围逐步扩大了，这对提高家电产品的制造质量，提供更丰富的款式和外观，起到了显而易见的作用；然而，由于国外的板材型号与我国板材牌号及标记不一致，再加上目前市面上很少有这方面专门介绍的资料和技术书籍，这给如何选用比较恰当的钢板带来了一定的困惑。

本文针对上述情况，介绍了在我国经常用到和使用最多的几个国家（日本、德国、俄罗斯）的冷轧薄钢板以及以冷轧板为原板的镀锌板的基本资料，并归纳出与我们国家钢板牌号的相互对应关系，借此提高我们对国外板材的识别和认知度，并能熟练选用之。板材牌号及标记的识别

1.1 冷轧普通薄钢板

冷轧薄钢板是普通碳素结构钢冷轧板的简称，俗称冷板。它是由普通碳素结构钢热轧钢带，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，不产生氧化铁皮，因此，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都优于热轧薄钢板，在许多领域里，特别是家电制造领域，已逐渐用它取代热轧薄钢板。

适用牌号：Q195、Q215、Q235、Q275；

符号：Q—普通碳素结构钢屈服点（极限）的代号，它是“屈”的第一个汉语拼音字母的大小写；195、215、235、255、275—分别表示它们屈服点（极限）的数值，单位：兆帕MPa（N/mm2）；由于Q235钢的强度、塑性、韧性和焊接性等综合机械性能在普通碳素结构钢中属最了，能较好地满足一般的使用要求，所以应用范围十分广泛。

标记：尺寸精度—尺寸—钢板品种标准冷轧钢板：钢号—技术条件标准标记示例：B-0.5×750×1500-GB708-88 冷轧钢板：Q225-GB912-89 产地：鞍钢、武钢、宝钢等 1.2 冷轧优质薄钢板

钣金材料基础知识

表面结构、边缘状态（切边EC，不切边EM）、产品规格及尺寸、外形精度（厚度和/或宽度、长度、不平度）。

标记示例：钢板、标准号Q/BQB 403，牌号St14，表面结构为特别平滑（b），表面质量为FC，切边（EC），厚度0.8mm，A级精度、宽度1200mm，A级精度，长度2000mm，A级精度，不平度为PF.B精度，标记为：Q/BQB 403 St14-FC-ZF-b 钢板EC：0.8A×1200A×2000A-PF.B 产地：宝钢、德国等

1.6 俄罗斯冷轧碳素薄钢板

适用牌号：CT-3kП、08kП、08ПC

符号：CT-普通钢、kП-沸腾钢、ПC-镇静钢。产地：俄罗斯

1.7 我国与上述三个国家的标准钢板牌号近似对照（见表1）热镀锌薄钢板

2.1 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的冷轧连续热镀锌薄钢板和钢带，钢带先通过火焰加热的预热炉，烧掉表面残油，同时在表面生成氧化铁膜，再进入含有H2、N2混合气体的还原退火炉加热到710~920℃，使氧化铁膜还原成海绵铁，表面活化和净化了的带钢冷却到稍高于熔锌的温度后，进入450~460℃的锌锅，利用气刀控制锌层表面厚度。最后经铬酸盐溶液钝化处理，以提高耐白锈性。

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扳金件。

适用牌号：Zn100-PT、Zn200-SC、Zn275-JY 结构分类代号：Z-正常锌花：按正常冷却速度结晶而获得的锌花，可作一般用途：X-小锌花：冷却速度经特殊控制，锌花尺寸小于正常锌花，适于涂漆和正常锌花达不到要求的其他场合；GZ-光整锌花：小锌花经过光整处理，适于深冲和超深冲加工及表面粗糙度要求低的场合。

加工性能代号：PT-普通用途、JY-机械咬合、SC-深冲、CS-超深冲、JY-结构。

锌层重量代号：Z100、Z200、Z275；镀锌层重量是指钢板两面含锌的总量，以每平方米钢板上含锌克数表示（g/m2），如Z100表示其含锌量不小于100g/m2。

标记示例：锌层重量275g/m2，加工性能JY，表面结构Z，表面处理Y，尺寸精度B，长×宽×高的尺寸0.70mm×700mm×2000mm的钢板标记为：

钢板：275-JY-Z-Y-B-0.70×700×2000-GB2518-81 产地：宝钢、鞍钢和武钢等 2.2 日本热浸镀锌薄钢板

适用牌号：SGCC、SGCD1、SGCD2、SGCD3 锌层代号：Z12、Z18、Z20、Z22、Z25、Z27 符号：S-钢（Steel）、G-冷轧（Cold）、第四位C-普通级（common）、D-冲压（Draw）；

1、2-冲压级、3-深冲级；Z-镀锌层（Zine）、12，…，27-锌附着量×10g/m2。

产地：宝钢、南韩浦项、台湾华辉企业、日本新日铁株式会社、三水南方钢板集团有限公司等 2.3 德国热浸镀锌薄钢板

适用牌号：St01Z、St02Z、St03Z、St04Z、St05Z 锌层代号：100、180、200、275、350、450 符号：St-钢（Steel），01-一般用、02-机械咬口用、03-冲压用、04-深冲用、05-深冲用；Z-镀锌层（Zine）；100-锌附着量（二面）100g/m2、275-锌附着量275h/m2、350-锌附着量350g/m2。

表面结构代号：Z-用常锌花、X-小锌花、G-光整锌花。

钣金材料基础知识

4.3 德国冷轧薄钢板的化学成分和机械性能（见表

6、表7）

4.4 俄罗斯冷轧薄钢板的化学成分和机械性能（见表

8、表9）

4.5 冷轧板的时效性

4.5.1 时效：SPCC、SPCD板和08F板，平整后可保存8天；SPCE和08A1平整后可保存6个月内不出现冲压滑移线，即凸起线。

4.5.2 时效性机理：在退火或有时效的低碳钢拉伸曲线上具有明显的屈服平台。这在冲压成形时，会出现损害外观的作为滑移线。当变形超过屈服平台以后，滑移线消失，而板面变得稍微有点粗糙。所以，供冲压用的低碳钢板，在经过冷轧和退火以后，要进行调质轧制，使其变形量超过屈服平台，以防止冲压时发生滑移线。

4.5.3 时效性的消除：含溶解氮的沸腾钢板，从调质轧制以后，到冲压加工以前，若经过一段时间，会发生所谓应变时效现象，再次出现屈服平台，同样会发生滑移线。

对冲压加工厂或冲压车间来说，以光轧平整或在辊子参差配置的板材矫正机上，将板料向两个方向轻微地反复弯曲，使板料得到不大的冷变形（3%），便可以消除上述现象。但其效果是暂时的，甚至只经过几天，机械性能就有显著变化。因此，板料光轧工序应直接在冲压以前进行。

铝镇静钢，如08A1为非实效钢，经过适当的调质轧制，其拉伸曲线是平滑的，不允许有屈服平台，允许有不显著的折弯，它的机械性能几乎不会因时效而改变，因而也不会在冲压时产生滑移线。镀锌薄钢板的锌层特性

5.1 镀锌层厚度（理论平均厚度）（见表10）

5.2 热镀锌层锌花

高纯度的锌层（电镀锌层）是不能形成锌花的。产生锌花的原理，就是设法及早生成大量结晶核，降低锌液的凝固温度（纯锌的凝固温度为419℃），以延长锌花晶体的生长时间，便于锌花长大。例如加入锡（<0.5%），198℃凝固；加入镉，264℃凝固；加入铅，317℃凝固；加入锑（<0.3%），409℃凝固；或者用蒸汽流或SO2气流喷吹镀锌层表面，可及早生成结晶核，形成大的锌花。

其实，锌花只是具有观赏价值，无实际使用价格。相反，在防腐蚀方面并不好，表面涂装后显得凸凹水平。现在人们要求尽量减少锌花或消除锌花。为了获得小锌花，镀锌时，当锌液临近凝固温度时，立即以直径为0.1mm以下的水滴喷射到镀锌板表面上，使其形成细小而均匀的结晶核，为了得到光整锌花，再用小于1%的压下量来进行平整轧制。小锌花适用于涂装，光整锌花适用于深冲压。

5.3 镀锌层对钢板的粘附性

受热钢板经过熔融锌液时，固体铁深解，铁锌结合生成铁-锌合金层，合金层外沉积纯锌层，合金层内膜联结钢板基体。铁-锌合金层厚度不均匀，较疏松，易脆，延展性差，容易开裂。钢板表面在镀锌前就已残留着一定数量的铁基盐时，生成的铁-锌合金，其粘附性很差，延展性差，容易剥落。当纯锌层中含有有害杂质，如氧化锌、锌渣、镉及铅时，形成大锌花，或破坏锌层的连续性，容易发生纯锌层的小开裂。当镀锌层过厚，其弯曲性也变差。当镀锌液中加入铝，锌层首先生成Fe2Al5或Fe2Al3，减落了铁-锌合金层，可提高锌层的粘附性。

5.4 镀锌层防锈锌（Zn），比重：7.14g/cm3，熔点419℃，电位-0.76V。钢在空气和水中容易生锈，而锌在大气中的腐蚀率仅为钢在大气中腐蚀率的1/15，镀锌钢板就是用微密的镀锌层保护钢板，免受腐蚀。锌在干燥空气中不易发生变化，而在潮湿的空气中，表面能生成一层很微密的碱式碳酸锌薄膜，它能保护内部锌不再受到腐蚀。镀锌层与钢板组成铁-锌微电池。即使镀锌层局部遭破坏，而露出不太大的钢基体时，钢基体成为阴极而受到保护。

热镀锌板的镀锌层较厚，无孔隙，又有铁-锌合金层，故更耐腐蚀。电镀锌板的镀锌层比电镀锌层更耐腐蚀。

5.4.2 白锈的生成和预防

镀锌层表面若粘附一层凝结水，与氧气、二氧化碳、碳化氢、二氧化硫、烟灰、尘土以及其它的化学气体作用后，变成了一种具有腐蚀性的水溶液而附着于镀锌层表面，形成一种电解液。这种电解液与化

钣金材料基础知识

其主要成分是铬酸锌（ZnCrO4）和铬酸铬（CrO3•Cr2O3•nH2O）。钝化膜中以3价铬最多，其次是水，再其次是6价铬，以铬酸铬的胶体物质形式存在于镀锌层表面。铬酸锌附着于被膜中。它能溶于水，是有害成分，应漂洗干净。

由于钝化膜中的大量3价铬化物难溶于水，隔绝了空气中的氧气和水分的渗入，封闭了镀锌层的孔隙（尤其是电镀锌层）。少量的6价铬分布于膜内，可对被擦掉的钝化膜起到修复作用，使轻度撕破的被膜重新完整起来。

钝化膜厚度约0.5~1μm，性质稳定，组织细密，呈透明的金属颜色。被膜导电性稍差，不利于碰焊作业。钝化膜在70℃以上温度烘干时，其耐腐蚀性很差。

厚的钝化膜呈橙黄色。薄的钝化膜呈彩虹色。膜从厚到薄的颜色变化是：红褐色-玫瑰红色-金黄色-橄榄绿色-绿色-紫红色-浅黄色-青白色钝化膜存放一段时间后，色泽变暗。变成深褐色或棕黑色。6.2.4 钝化膜自检方法

颜色呈亮黄色为正常标准；其机械强度，以手指用力擦试，擦不掉为合格。6.3 磷化

电镀锌板镀锌层磷化的目的在于短斯防锈，便于下一步涂装作业。磷化板的保存期比钝化板短得多。用锌系（或铁系）钝化剂处理的钝化膜厚度约为0.5~0.2μm，用指甲轻划可见划痕。被膜成分主要是Zn2(PO4)2•4H2O或Zn2Fe(PO4)2•4H2O磷酸锌和磷酸铁。

磷化膜在160℃的烘干温度下，结晶水析出，被膜破坏。灰鳞化膜呈亚灰色，仅用于马上进行工件涂装的电镀锌板。

6.4 无指纹处理

电镀锌板的无指纹处理的目的在于使电镀锌板制作的电器操作面板等，不受手印污染，且导电性好，耐锈蚀性好。

无指纹处理剂是采用聚硅酸锂被膜。此被膜在冲压拉伸过程中，亦会被刮损，损坏处在220℃的固化炉中会出现小气泡、小颗粒，影响到喷涂层的外观质量。此被膜在涂装前处理过程中，基本上不会成磷化膜，不利于喷粉的附着。

6.5 复合表面处理

单纯镀锌板及时经过铬酸盐钝化、磷化的镀锌板，均可再加涂防锈油，以增强防锈效果。钢板表面质量等级及表面缺陷对工件外观质量的影响

7.1 优质碳素钢冷轧薄钢板表面质量

板面基本要求：板面不得有气泡、裂纹、结疤、黑膜、拉裂、折痕和夹杂等，不得有分层和锈蚀等缺陷。

[Ⅰ组表面] ：正面不得有表面缺陷；反面允许有厚度公差1/4的轻微麻点和轻微划痕。

[Ⅱ组表面]：两面允许有厚度公差之半的轻微麻点、轻微划痕、局部蓝色氧化色；反而允许有公差厚度之半的小气泡、小拉裂及辊印。

[Ⅲ组表面]：正面允许有公差之半的轻微麻点、局部深麻点、小气泡、小拉裂、划伤、轻微划痕及辊印；反而允许有厚度公差的上述缺陷，允许有蓝色氧化色。

对于冲压件和喷涂件来说，应该按Ⅰ、Ⅱ组表面要求来验收进货。同时附加条件为：不允许有针孔和裂纹。表面为无光泽的加工毛面。

7.2 热镀锌薄钢板表面质量

光整锌花板[Ⅰ组表面]：外观均匀一致，无表面缺陷； [Ⅱ组表面]：允许有轻微划伤、压痕、大小不均的锌花。

正常锌花板[Ⅰ板表面]：允许有小蚀点、大小不均的锌花暗斑、气力条纹、轻微划伤和压疤、小的铬酸盐钝化处理缺陷、小的锌点和结疤。

[Ⅱ组表面]：除允许Ⅰ组的缺陷外，还允许有不大于1mm边裂，局部轻微锌层起伏、轻微折痕、宽度不大于20mm轻微镀锌厚边及因原板锈点形成的轻微麻点。

篇2：钣金材料基础

钣金零件的工程师和钣金材料的销售商为保证最终折弯成型后零件所期望的尺寸，会利用各种不同的算法来计算展开状态下备料的实际长度，其中最常用的方法就是简单的“掐指规则”，即基于各自经验的算法。通常这些规则要考虑到材料的类型与厚度，折弯的半径和角度，机床的类型和步进速度等等。

另一方面，随着计算机技术的出现与普及，为更好地利用计算机超强的分析与计算能力，人们越来越多地采用计算机辅助设计的手段，但是当计算机程序模拟钣金的折弯或展开时也需要一种计算方法以便准确地模拟该过程。虽然仅为完成某次计算而言，每个商店都可以依据其原来的掐指规则定制出特定的程序实现，但是，如今大多数的商用CAD和三维实体造型系统已经提供了更为通用的和强大功能的解决方案。大多数情况下，这些应用软件还可以兼容原有的基于经验的和掐指规则的方法，并提供途径定制具体输入内容到其计算过程中去。SolidWorks也理所当然地成为了提供这种钣金设计能力的佼佼者。

总结起来，如今被广泛采纳的较为流行的钣金折弯算法主要有两种，一种是基于折弯补偿的算法，另一种是基于折弯扣除的算法。SolidWorks软件在版之前只支持折弯补偿算法，但自2003版以后，两种算法均已支持。

为使读者在一般意义上更好地理解在钣金设计的计算过程中的一些基本概念，同时也介绍SolidWorks中的具体实现方法，本文将在以下几方面予以概括与阐述：

1、折弯补偿和折弯扣除两种算法的定义，它们各自与实际钣金几何体的对应关系

2、折弯扣除如何与折弯补偿相对应，采用折弯扣除算法的用户如何方便地将其数据转换到折弯补偿算法

3、K因子的定义，实际中如何利用K因子，包括用于不同材料类型时K因子值的适用范围

二、折弯补偿法

为更好地理解折弯补偿，请参照图1中表示的是在一个钣金零件中的单一折弯。图2是该零件的展开状态。

图1

折弯补偿算法将零件的展开长度(LT)描述为零件展平后每段长度的和再加上展平的折弯区域的长度。展平的折弯区域的长度则被表示为“折弯补偿”值(BA)。因此整个零件的长度就表示为方程(1)：

LT = D1 + D2 + BA(1)

折弯区域（图中表示为淡黄色的区域）就是理论上在折弯过程中发生变形的区域。简而言之，

为确定展开零件的几何尺寸，让我们按以下步骤思考：

1、将折弯区域从折弯零件上切割出来

2、将剩余两段平坦部分平铺到一个桌子上

3、计算出折弯区域在其展平后的长度

4、将展平后的弯曲区域粘接到两段平坦部分之间，结果就是我们需要的展开后的零件

稍有难度的部分就是如何确定展平的弯曲区域的长度，即图中由BA表示的值。很显然，BA的值会随不同的情形如材料类型、材料厚度、折弯半径与角度等而不同。其它可能影响BA值的因素还有加工过程、机床类型、机床速度等等。

BA值到底从何而来

一、钣金的计算方法概论

钣金零件的工程师和钣金材料的销售商为保证最终折弯成型后零件所期望的尺寸，会利用各种不同的算法来计算展开状态下备料的实际长度。其中最常用的方法就是简单的“掐指规则”，即基于各自经验的算法。通常这些规则要考虑到材料的类型与厚度，折弯的半径和角度，机床的类型和步进速度等等。

总结起来，如今被广泛采纳的较为流行的钣金折弯算法主要有两种，一种是基于折弯补偿的算法，另一种是基于折弯扣除的算法。SolidWorks软件在2003版之前只支持折弯补偿算法，但自2003版以后，两种算法均已支持。

1、折弯补偿和折弯扣除两种算法的定义，它们各自与实际钣金几何体的对应关系

2、折弯扣除如何与折弯补偿相对应，采用折弯扣除算法的用户如何方便地将其数据转换到折弯补偿算法

3、K因子的定义，实际中如何利用K因子，包括用于不同材料类型时K因子值的适用范围

二、折弯补偿法

为更好地理解折弯补偿，请参照图1中表示的是在一个钣金零件中的单一折弯。图2是该零件的展开状态。

图1

LT = D1 + D2 + BA(1)

折弯区域（图中表示为淡黄色的区域）就是理论上在折弯过程中发生变形的区域。简而言之，

为确定展开零件的几何尺寸，让我们按以下步骤思考：

1、将折弯区域从折弯零件上切割出来

2、将剩余两段平坦部分平铺到一个桌子上

3、计算出折弯区域在其展平后的长度

4、将展平后的弯曲区域粘接到两段平坦部分之间，结果就是我们需要的展开后的零件

BA值到底从何而来

？实际上通常有以下几种来源：钣金材料供应商，实验数据，经验以及一些工程手册等。在SolidWorks中，我们即可以直接输入BA值，提供一个或多个带BA值的表，也可以使用另外的方法如K因子（后面将会深入探讨）来计算BA值。对所有这些方法，根据需要我们既可以为零件中的所有折弯输入相同的信息，也可以为每个折弯单独输入不同的信息。

对于不同的厚度、折弯半径和折弯角度的各种情况，折弯表方法是最为准确的让我们指定不同折弯补偿值的方法。一般来说，对每种材料或每种材料/加工的组合会有一个表。初始表的形成可能会花些时间，但是一旦形成，今后我们就可以不断地重复利用其中的某个部分了。

三、折弯扣除法

折弯扣除，通常是指回退量，也是一种不同的简单算法来描述钣金折弯的过程。还是参照图1和图2，折弯扣除法是指零件的展平长度LT等于理论上的两段平坦部分延伸至“尖点”（两平坦部分的虚拟交点）的长度之和减去折弯扣除(BD)。因此，零件的总长度可以表示为方程(2)：

LT = L1 + L2 - BD(2)

折弯扣除同样也是通过以下各种途径确定或提供的：钣金材料供应商、试验数据、经验、带方程或表格的针对不同材料的手册等。

四、折弯补偿与折弯扣除之间的关系

由于SolidWorks通常采用折弯补偿法，对熟悉折弯扣除法的用户来说了解两种算法的关系就很重要了，

实际上利用零件的折弯和展开的两种几何形状是很容易推导出两个值之间的关系方程的。回顾一下，我们已有两个方程式：

LT = D1 + D2 + BA (1)

LT = L1 + L2 - BD (2)

以上两个方程右边相等可以变化成方程(3)：

D1 + D2 + BA = L1 + L2 – BD(3)

在图1的几何形状部分做几条辅助线

，形成两个直角三角形，变为如图3所示。

角度A代表弯曲角，或者说是零件在折弯过程中扫过的角度。此角也描述了表示折弯区域形成的圆弧的角度，在图3中显示为两半组成。如果内侧弯曲半径用R表示，用T表示钣金零件的厚度。用一个直角三角形来帮助清楚表达各种几何关系，如图3中的绿色直角三角形。根据图示的直角三角形各尺寸及三角函数原理，我们很容易得到以下方程：

TAN(A/2) = (L1-D1)/(R+T)

经过变换，可得D1的表达式为：

D1 = L1 – (R+T)TAN(A/2)(4)

利用同样的方法，利用另一半直角三角形的关系，可以得到D2的表达式为：

D2 = L2 – (R+T)TAN(A/2)(5)

将方程(4)、(5)代入方程(3)可以得到以下方程：

L1+L2-2(R+T)TAN(A/2)+BA = L1+L2-BD

化简后可以得到BA与BD之间关系式：

BA = 2(R+T)TAN(A/2)-BD(6)

当弯曲角度为90度时，由于TAN(90/2)=1，此方程可以得到进一步简化：

BA = 2(R+T)-BD(7)

方程(6)和方程(7)为那些只熟悉一种算法的用户提供了非常方便的从一种算法转换到另一种算法的计算公式，

而需要的参数只是材料的厚度、折弯角度/折弯半径等。特别是对SolidWorks的用户来说，方程(6)和(7)同时提供了将折弯扣除转换到折弯补偿的直接计算方法。折弯补偿的值既可以用于整个零件/独立折弯，也可以形成一张折弯数据表。

五、K-因子法

K-因子是描述钣金折弯在广泛的几何形状参数情形下如何弯曲/展开的一个独立值。也是一个用于计算在各种材料厚度、折弯半径/折弯角度等广泛情形下的弯曲补偿(BA)的一个独立值。图4和图5将用于帮助我们了解K-因子的详细定义。

图5

我们可以肯定在钣金零件的材料厚度中存在着一个中性层或轴，钣金件位于弯曲区域中的中性层中的钣金材料既不伸展也不压缩，也就是在折弯区域中唯一不变形的地方。在图4和图5中表示为粉红区域和蓝色区域的交界部分。在折弯过程中，粉红区域会被压缩，而蓝色区域则会延伸。如果中性钣金层不变形，那么处于折弯区域的中性层圆弧的长度在其弯曲和展平状态下都是相同的。所以，BA(折弯补偿)就应该等于钣金件的弯曲区域中中性层的圆弧的长度。该圆弧在图4中表示为绿色。钣金中性层的位置取决于特定材料的属性如延展性等。假设中性钣金层离表面的距离为“t”，即从钣金零件表面往厚度方向进入钣金材料的深度为t。因此，中性钣金层圆弧的半径可以表示为(R+t).利用这个表达式和折弯角度，中性层圆弧的长度(BA)就可以表示为：

BA = Pi(R+T)A/180

为简化表示钣金中性层的定义，同时考虑适用于所有材料厚度，引入k-因子的概念。具体定义是：K-因子就是钣金的中性层位置厚度与钣金零件材料整体厚度的比值，即：

K = t/T

因此，K的值总是会在0和1之间。一个k-因子如果为0.25的话就意味着中性层位于零件钣金材料厚度的25%处，同样如果是0.5，则意味着中性层即位于整个厚度50%的地方，以此类推。综合以上两个方程，我们可以得到以下的方程(8)：

BA = Pi(R+K*T)A/180 (8)

这个方程就是在SolidWorks的手册和在线帮助中都能找得到的计算公式。其中几个值如A、R和T都是由实际的几何形状确定的。所以回到原来的问题，K-因子到底从何而来？同样，回答还是那几个老的来源，即钣金材料供应商、试验数据、经验、手册等。但是，在有些情况下，给定的值可能不是明显的K，也可能不完全表达为方程(8)的形式，但无论如何，即使表达形式不完全一样，我们也总是能据此找到它们之间的联系。

例如，如果在某些手册或文献中描述中性轴（层）为“定位在离钣料表面0.445x材料厚度”的地方，显然这就可以理解为K因子为0.445，即K=0.445。这样如果将K的值代入方程(8)后则可以得到以下算式：

BA = A (0.01745R + 0.00778T)

如果用另一种方法改造一下方程(8)，把其中的常量计算出结果，同时保留住所有的变量，则可得到：

BA = A (0.01745 R + 0.01745 K*T)

比较一下以上的两个方程，我们很容易得到：0.01745xK=0.00778,实际上也很容易计算出K=0.445。

仔细地研究后得知，在SolidWorks系统中还提供了以下几类特定材料在折弯角为90度时的折弯补偿算法，具体计算公式如下：

软黄铜或软铜材料：BA = (0.55 * T) + (1.57 * R)

半硬铜或黄铜、软钢和铝等材料：BA = (0.64 * T) + (1.57 * R)

青铜、硬铜、冷轧钢和弹簧钢等材料：BA = (0.71 * T) + (1.57 * R)

实际上如果我们简化一下方程(7)，将折弯角设为90度，常量计算出来，那么方程就可变换为：

BA = (1.57 * K * T) + (1.57 *R)

所以，对软黄铜或软铜材料，对比上面的计算公式即可得到1.57xK = 0.55，K=0.55/1.57=0.35。同样的方法很容易计算出书中列举的几类材料的k-因子值：

软黄铜或软铜材料：K = 0.35

半硬铜或黄铜、软钢和铝等材料：K = 0.41

青铜、硬铜、冷轧钢和弹簧钢等材料：K = 0.45

前面已经讨论过，有多种获取K-因子的来源如钣金材料供应商，试验数据，经验和手册等。如果我们要用K-因子的方法建立我们的钣金模型，我们就必须找到满足工程需求的K-因子值的正确来源，从而得到完全满足所期望精度的物理零件结果。

在一些情况下，因为要适应可能很广泛的折弯情形，仅靠输入单一的数字即使用单一的K-因子方法可能无法得到足够准确的结果。这种情况下，为了获得更为准确的结果，应该对整个零件的单个折弯直接使用BA值，或者使用折弯表描述整个范围内不同的A、R、T的所对应的不同BA、BD或K-因子值等。我们甚至还可以使用方程生成象SolidWorks提供样表中所列的折弯表一样的数据。如果需要，我们还可以实验数据或经验数据为依据，修改折弯表中单元格的内容。SolidWorks的安装目录下既提供折弯补偿表，也提供折弯扣除表，还有k-因子表等，它们均可手工进行编辑与修改。

六、总结

篇3：机床钣金零件基础构造与其工艺

关键词：零件构造,设计工艺,要求

一般来说, 机床钣金类的零件的主要制造分为3个步骤:一是利用设备为数控剪钣机、数控激光切割机、数控转塔冲和数控折弯机等设备对钣料进行加工;二是对需要焊接的零件进行人工焊接, 使其成形;最后对其表面进行喷涂。由此步骤来看, 机床钣金类的零件的加工一般不会采取使用成型模具进行批量加工, 次类零件的具体结构只要有设备的加工能力和工艺所决定。因此, 本文通过论述机床钣金类的零件的结构与工艺, 为次类零件的加工与设计提出借鉴。

1 机床钣金类的零件的基本设计要求

随着当今科技的飞速发展, 对于机床钣金类的的零件的加工工艺也有着巨大的影响。因此, 在传统方法之上, 计算机也在很大程度上用来完成这些计算工作, 就是最基本的模型的钣金零件CAD方法, 这种方法十分可靠、高效的, 值得我们推广。总体来说有拼合造型操纵方法、特征造型操纵方法、展开操纵方法、计算机辅助坯料排样、数控指令编制、数控冲压指令的优化和仿真等等。CAD和CAM方式具有智力高、知识密集度高、更新速度更快, 综合性更强等特点。基于现今机床钣金类零件的特点, 几何造型方法分为2D几何造型法和3D几何造型法。2D几何造型法主要包括编码法、面素拼正当和交互尺寸输人法等;3D几何造型法则包括体素拼正当等方法。各种CAD/CAM系统的功能和方式都不一样。具体方式也有区别, 例如, 其中的目标函数优化排样法, 可以使用参数△x (X方向平移△x) 、△y (Y方向平移△y) 、△φ (旋转△φ) , 再根据参加排样料块类型和数目关系等得出函数的关系程式, 得出目标函数。再使用得出的目标函数按一定的算法进行运算。为了进步工作效率, 可以限定部分参数的变动范围。

1.1 计算法

公式:ρ=R+Kδ, 为中性层半径, R为弯曲内半径, 为钣材厚度, K为中性层位置系数。

1.2 查表法

查表法是利用《冲模设计手册》等一系列工具书, 在理论计算的基础上, 直接给出其数据的方法。

1.3 利用Solid Works等软件

此方法主要利用软件的钣金功能生成三维实体, 在展开获得。

1.4 经验公式计算法

公式为:L=A+B+C+……X-N (2δ-0.5) .其中L为毛坯展开长度, A, B, C……X为各个折边长度, δ为料厚, N为折弯次数。0.5为修正系数。

2 机床外观对钣金类零件结构的要求

机床外观对钣金类零件结构的要求主要为各个钣材零件之间的端面不外漏, 且要相互包边, 此要求的目的为加强零件的硬度和使其防水功能更好, 在某种条件下还可以有防尘的作用。具体表现为以下:各个棱面圆滑一致, 之间的接缝均匀一致, 相邻钣金零件之间接缝不与棱边重合。如图1所示:

3 加工能力对钣金类零件的要求

机床钣金类的零件的展开尺寸应小于现有设备。根据其特点, 作如下说明:折弯压力计算公式为为折弯压力, L为折弯宽度, 为板料厚度, V为折弯下模V形开口尺寸, 以上均为mm。折弯下模V形开口与折边尺寸关系公式为:、与上式V形口相同, Z与下模V形口的倒角和板材厚度有关。模具形状与零件解构关系折弯件的各个折边受到加工模具的限制。

4 加工工艺路线对钣金类零件解构的影响

加工工艺路线也会对机床钣金类的零件解构有着很大的影响。因此对于需要进行焊接的机床钣金类的零件, 在设计时还需要考虑其工艺性, 以减少工作量和焊接变形的几率。优先选取的设备应该是电阻焊和气体保护焊接, 同时还要考虑其折弯加工的便利性。例如, 有些零件需要在设计时加入溢水孔, 这样就可以防止出现在运行过程中将槽液带出已造成污染的情况。并且在进行表面喷涂工艺时, 应注意尽量使用已经配有的孔洞, 如果已有的孔洞不适合当时的设计与加工工艺的要求, 则应该考虑到其重心的位置, 尽量避免出现碰撞的情况。

5 在加工与设计机床钣金类的零件时应注意的问题

在加工与设计机床钣金类的零件时应注意以下问题:先考虑使用增加零件折边尺寸, 或者增加“几何形”加强钢槽, 而不是只顾增加零件的厚度, 这样就可以很大程度上提高零件的刚度, 而不增加零件的实际重量。再设计机床钣金类的零件时, 事先标明零件是否能够直接折弯成型, 避免人为拆分或焊接或过分拆分。在拆分机床钣金类的零件时, 要在分件上飞出各种孔洞, 尽量避免人工制孔, 应该由数控激光切割机或者转塔冲机来完成。适当更改零件解构, 提高板材的利用率。其他问题。在注意以上问题的同时, 还需要注意弹簧的状态, 在机床钣金类的零件中, 弹簧的状态应该是一种均匀的球状珠光体, 尤其是比较小的弹簧, 这一点就更为重要。使用的工艺应该以等温球化退火工艺, 使用正火加高温回火的方法, 这样既可以使其表面的球状珠光体均匀, 又可以为下一步工艺做准备, 减少加热过程中的过敏感性, 使其晶粒细化, 提高使用寿命。如不如此, 则很容易产生脱碳的现象, 降低材料的疲劳强度。

本文针对机床钣金类零件的结构特点, 对其零件的加工设计以及生产工艺进行了分析, 总结出了较为详尽与系统的方法与注意问题, 对机床钣金类零件的设计生产有着一定的理论支持。帮助进一步完善机床钣金类零件的设计生产工艺。

参考文献

[1]张新华.数控机床钣金加工的探析[J], 2007 (4) .

篇4：钣金用材料介绍

代号：SUS，STAINLESS STEEL 常用型号：SUS304（18-8不锈钢，无磁性）SUS301（弹簧不锈钢，轻微磁性）SUS430（有磁性，较易生锈）抗拉强度：53kgf/mm2以上。

材料厚度：0.1~10.0mm。10.0mm以上材料较难买到。

材料宽度：最宽5’(1524mm)，一般为4’，即1219mm或1250mm，可依需要裁切小于1524mm之任意尺寸。

材料长度：可依需要裁切任意尺寸。一般为8’，即2438mm或2500mm。

材料特性：

1、金属白色光泽，表面不易生锈，依表面状态可分：雾面、亮面、镜面、拉丝面等。为保护表面，经常贴上PVC保护膜。

2、一般不做表面处理。如要烤漆须经特殊表面处理。

3、不适宜做电镀，可做电解。

4、适宜做冷冻、空调、家电、装饰结构件。比重：7.95 重量计算：长（m）×宽（m）×厚（mm）×比重=公斤（kg）如：

SUS304 2.0×1220×2440重量为：2.0×1.22×2.44×7.95=44.65kg 又如： SUS430 1.0×1000×2000重量为：1×1×2×7.95=15.9kg 注：

1、材料厚度一般公差＋0，－0.08，亦即板厚2.0mm实测可能只有1.92mm。

2、量测材料厚度应使用测微器（micrometer），不要使用光标卡尺。

品名：冷轧钢板（COLD ROLLING STEEL）

代号：SPCC、CRS(SPCD：抽拉用冷板，SPCE深抽用冷板。)硬度：HRB 1/2H=74～89 1/4H=65～80 1/8H=50～71 H=89以上抗拉强度：28kgf/mm以上。

材料厚度：0.25~3.2mm。3.2mm以上材料必须订制

材料宽度：最宽5’(1524mm)，一般为4’即1219mm或1250mm，可依需要裁切小于1524mm之任意尺寸。

材料长度：可依需要裁切任意尺寸。一般为8’即2438mm或2500mm。

材料特性：

1、铁灰色光泽，表面易刮伤、生锈，加工时须注意保护并快速转序。

2、适宜做电镀（镀五彩锌、镀白锌、镀镍、镀锡…），烤漆、喷粉…等工件。比重：7.85。

重量计算：长（m）×宽（m）×厚（mm）×比重=公斤（kg）如：

SPCC2.0×1220×2440重量为：2.0×1.22×2.44×7.85=46.74kg 又如： SPCC1.0×1000×2000重量为：1×1×2×7.85=15.7kg 注：

1、材料厚度一般公差＋0，－0.08，亦即板厚2.0mm实测可能只有1.92mm。

2、量测材料厚度应使用测微器（micrometer），不要使用光标卡尺。

3、为防止板材生锈可于加工后在工件表面轻涂防锈油，或以油布覆盖工件。

品名：铝板 ALUMINUM 代号：AL，A1100P，A5052H32P，AL6061T6 常用型号：A1100P-O（O代表软料，无硬度），A1050P A5052H32P，AL6061T6，AL6063T5…

抗拉强度：A5052H32P=25kgf/mm2以上，A1100P，A1200P=7 kgf/mm2以上 AL6061T6=27kgf/mm2以上

材料厚度：0.3~20mm。10.0mm以上材料较难买到。

材料宽度：最宽5’(1524mm)，一般为4’，即1219mm或1250mm，可依需要裁切小于1524mm之任意尺寸。

材料长度：可依需要裁切任意尺寸。一般为8’，即2438mm或2500mm。

材料特性：

1、金属白色光泽，表面极易氧化腐蚀，故表面经常贴上PVC保护膜。

2、表面处理：可先喷砂、拉丝、或抛光后，阳极氧化（不导电，可染成各种颜色）；铬酸盐氧化（又称导电氧化，有原色、金黄色两种）。比重：2.75 重量计算：长（m）×宽（m）×厚（mm）×比重=公斤（kg）如：

AL 2.0×1220×2440重量为：2.0×1.22×2.44×2.75=16.37kg 又如： AL 1.0×1000×2000重量为：1×1×2×2.75=5.5kg 注：

1、材料厚度一般公差＋0，－0.08，亦即板厚2.0mm实测可能只有1.92mm。

2、量测材料厚度应使用测微器（micrometer），不要使用光标卡尺。

3、铝板加工须注意保护，不得刮伤表面，折弯须防止裂痕、折刀印。（如材料太硬可先退火或加大下模沟槽）

品名：热镀锌钢板代号：SPGC 硬度：HRB 1/2H=74～89 1/4H=65～80 1/8H=50～71 H=89以上抗拉强度：40～55kgf/mm2以上。

材料厚度：0.4~3.2mm。3.2mm以上材料较难买到，一般以电镀白锌替代。

材料宽度：最宽5’(1524mm)，一般为4’，即1219mm或1250mm，可依需要裁切小于1524mm之任意尺寸。

材料长度：可依需要裁切任意尺寸。一般为8’，即2438mm或2500mm。

材料特性：

1、金属白色光泽，上有花纹，表面不易生锈，但会因腐蚀产生白色锈斑。

2、一般不做表面处理。

3、不能做电镀（镀五彩锌、镀白锌、镀镍、镀锡…）。

4、适宜做冷冻、空调、重电机、屋顶结构件。比重：8.25 重量计算：长（m）×宽（m）×厚（mm）×比重=公斤（kg）如：

SPGC2.0×1220×2440重量为：2.0×1.22×2.44×8.25=49.1kg 又如： SPGC1.0×1000×2000重量为：1×1×2×8.25=16.5kg 注：

1、材料厚度一般公差＋0，－0.08，亦即板厚2.0mm实测可能只有1.92mm。

2、量测材料厚度应使用测微器（micrometer），不要使用光标卡尺。

3、如要折弯加工，须注意表面锌层是否脱落，适时清除下模锌粉。

品名：热轧钢板（HOT ROLLING STEEL）代号：SPHC、HRS 硬度：HRB 1/2H=74～89 1/4H=65～80 1/8H=50～71 H=89以上抗拉强度：41～52kgf/mm以上。

材料厚度：1.4~6.0mm。6mm以上材料代号SS41 材料宽度：最宽5’(1524mm)，一般为4’即1219mm或1250mm，可依需要裁切小于1524mm之任意尺寸。

材料长度：可依需要裁切任意尺寸。一般为8’即2438mm或2500mm。

材料特性：

1、黑灰色光泽，表面不易刮伤，但易生锈斑，加工时须注意去除。

2、不适宜做电镀（镀五彩锌、镀白锌、镀镍、镀锡…）。

3、适宜做烤漆、喷粉等结构件。比重：7.85。

重量计算：长（m）×宽（m）×厚（mm）×比重=公斤（kg）如：

SPHC2.0×1220×2440重量为：2.0×1.22×2.44×7.85=46.74kg 又如： SPHC1.0×1000×2000重量为：1×1×2×7.85=15.7kg 注：

1、材料厚度一般公差＋0，－0.08，亦即板厚2.0mm实测可能只有1.92mm。

2、量测材料厚度应使用测微器（micrometer），不要使用光标卡尺。

3、为防止板材生锈可于加工后在工件表面轻涂防锈油，或以油布覆盖工件。

4、如要做电镀加工，须先喷砂或拉丝去除表面碳化层。

品名：铜板 COPPER 代号：C1020、C1100、C2100,2200,2300,2400（以下为红铜）C2600以上为黄铜。常用型号：C1020P-O（O代表软料，无硬度），C1020P-1/2H（维氏硬度HV75～120）1/4H HV=60～100 H HV=80以上

抗拉强度：O料=20kgf/mm2以上，1/4H料=22～28 kgf/mm2 1/2H料=25～32kgf/mm2，H料=28 kgf/mm2以上材料厚度：0.3mm以上

材料宽度：一般为2’，即610mm，超出即须定制。材料长度：一般为5’，即1524mm。

材料特性：

1、＃1xxx含铜量含铜量99.9%，（又称电解铜或汇流铜）电气、热传导性极佳，抽制加工性良好，熔接性、耐蚀性、耐候性佳，金属红色光泽。适用于电气、化学工业。

＃2xxx含铜量含铜量60～96%，（又称黄铜或汇流铜）延展性、加工性、电镀性家常用于配线器材、仪表板、弹壳等。

2、表面处理：可先拉丝、或抛光后酸洗、镀铜、镀锡、镀镍。比重：8.9 重量计算：长（m）×宽（m）×厚（mm）×比重=公斤（kg）如：

C1020P1/4H 2.0×600×1500 重量为：2.0×0.6×1.5×8.9=16kg 又如：C1020P1/2H 1.0×1000×1000重量为：1×1××8.9=8.9kg 注：

1、材料厚度一般公差＋0，－0.08，亦即板厚2.0mm实测可能只有1.92mm。

篇5：钣金常用材料

一、钢板（包括带钢）的分类：

1、按厚度分类：（1）薄板（2）中板（3）厚板（4）特厚板

2、按生产方法分类：（1）热轧钢板（2）冷轧钢板

3、按表面特征分类：（1）镀锌板（热镀锌板、电镀锌板）（2）镀锡板（3）复合钢板（4）彩色涂层钢板

4、按用途分类：（1）桥梁钢板（2）锅炉钢板（3）造船钢板（4）装甲钢板（5）汽车钢板（6）屋面钢板（7）结构钢板（8）电工钢板（硅钢片）（9）弹簧钢板（10）其他

二、普通及机械结构用钢板中常见的日本牌号

1、日本钢材（JIS系列）的牌号中普通结构钢主要由三部分组成：第一部分表示材质，如：S（Steel）表示钢，F（Ferrum）表示铁；第二部分表示不同的形状、种类、用途，如P(Plate)表示板，T（Tube）表示管，K(Kogu)表示工具；第三部分表示特征数字，一般为最低抗拉强度。如：SS400——第一个S表示钢(Steel)，第二个S表示“结构”（Structure），400为下限抗拉强度400MPa，整体表示抗拉强度为400 MPa的普通结构钢。

2、SPHC——首位S为钢Steel的缩写，P为板Plate的缩写，H为热Heat的缩写，C商业Commercial的缩写，整体表示一般用热轧钢板及钢带。

3、SPHD——表示冲压用热轧钢板及钢带。

4、SPHE——表示深冲用热轧钢板及钢带。

5、SPCC——表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国Q195-215A牌号。其中第三个字母C为冷Cold的缩写。需保证抗拉试验时，在牌号末尾加T为SPCCT。

6、SPCD——表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08AL（13237）优质碳素结构钢。

7、SPCE——表示深冲用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08AL（5213）深冲钢。需保证非时效性时，在牌号末尾加N为SPCEN。

冷轧碳素钢薄板及钢带调质代号：退火状态为A，标准调质为S，1/8硬为8，1/4硬为4，1/2硬为2，硬为1。

表面加工代号：无光泽精轧为D，光亮精轧为B。如SPCC-SD表示标准调质、无光泽精轧的一般用冷轧碳素薄板。再如SPCCT-SB表示标准调质、光亮加工，要求保证机械性能的冷轧碳素薄板。

8、JIS机械结构用钢牌号表示方法为：

S+含碳量+字母代号（C、CK），其中含碳量用中间值×100表示，字母C：表示碳 K：表示渗碳用钢。如碳结卷板S20C其含碳量为0.18-0.23%。

三、我国及日本硅钢片牌号表示方法

1、中国牌号表示方法：