【正文】 銅和銅合金板常用的銅和銅合金板材主要有兩種，紫銅T2和黃銅H62，紫銅T2是最常用的純銅，外觀呈紫色，又稱紫銅，具有高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、良好的耐蝕性和成形性，但強(qiáng)度和硬度比黃銅低得多，價格也是非常昂貴，主要用作導(dǎo)電、導(dǎo)熱和耐用消費(fèi)品腐蝕元件，一般用于電源上需要承載大電流的零件。黃銅H62，屬高鋅黃銅，具有較高的強(qiáng)度和優(yōu)良的冷、熱加工性，易用于進(jìn)行各種形式的壓力加工和切削加工。主要用于各種深拉伸和折彎的受力零件，其導(dǎo)電性不如紫銅，但有較好強(qiáng)度和硬度，價格也比較適中，在滿足導(dǎo)電要求的情況下，盡可能選用黃銅H62代替紫銅，可以大大降低材料成本，如匯流排，目前絕大部分匯流排的導(dǎo)電片都是采用黃銅H62，事實(shí)證明完全滿足要求。 材料對鈑金加工工藝的影響 鈑金加工主要有三種：沖裁、彎曲、拉伸，不同的加工工藝對板材有不同要求，鈑金的選材也應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品的大致形狀和加工工藝考慮板材的選擇。 材料對沖裁加工的影響沖裁要求板材應(yīng)具有足夠的塑性，以保證沖裁時板材不開裂。軟材料（如純鋁、防銹鋁、黃銅、紫銅、低碳鋼等）具有良好的沖裁性能，沖裁后可獲得斷面光滑和傾斜度很小的制件； 硬材料（如高碳鋼、不銹鋼、硬鋁、超硬鋁等）沖裁后質(zhì)量不好，斷面不平度大，對厚板料尤為嚴(yán)重。對于脆性材料，在沖裁后易產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象，特別是寬度很小的情況下，容易產(chǎn)生撕裂。 材料對彎曲加工的影響需要彎曲成形的板材，應(yīng)有足夠的塑性、較低的屈服極限。塑性高的板材，彎曲時不易開裂，較低屈服極限和較低彈性模量的板料，彎曲后回彈變形小，容易得到尺寸準(zhǔn)確的的彎曲形狀。含碳量＜%的低碳鋼、黃銅和鋁等塑性好的材料容易彎曲成形；脆性較大的的材料，如磷青銅（～）、彈簧鋼（65Mn）、硬鋁、超硬鋁等，彎曲時必須具有較大的相對彎曲半徑（r/t），否則在彎曲過程中易發(fā)生開裂。特別要注意材料的硬軟狀態(tài)的選擇，對彎曲性能有很大的影響，很多脆性材料，折彎會造成外圓角開裂甚至折彎斷裂，還有一些含碳量較高的鋼板，如果選擇硬質(zhì)狀態(tài)，折彎也會造成外圓角開裂甚至折彎斷裂，這些都應(yīng)該盡量避免。 材料對拉伸加工的影響板材的拉伸，特別是深拉伸，是鈑金加工工藝中較難的一種，不僅要求拉伸的深度盡量小，形狀盡可能簡單、圓滑過渡，還要求材料有較好的塑性，否則，非常容易引起零件整體扭曲變形、局部打皺、甚至拉伸部位拉裂。屈服極限低和板厚方向性系數(shù)大，板料的屈強(qiáng)比σs/σb越小，沖壓性能就越好，一次變形的極限程度越大。板厚方向性系數(shù)1時，寬度方向上的變形比厚度方向上的變形容易。拉伸圓角R值越大，在拉伸過程中越不容易產(chǎn)生變薄和發(fā)生斷裂，拉伸性能就越好。常見的拉伸性能較好的材料有：純鋁鈑、08Al，ST1SPCD。 材料對剛度的影響在鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，經(jīng)常遇到鈑金結(jié)構(gòu)件的剛度不能滿足要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師往往會用高碳鋼或不銹鋼代替低碳鋼，或者用強(qiáng)度硬度較高的硬鋁合金代替普通鋁合金，期望提高零件的剛度，實(shí)際上沒有明顯的效果。對于同一種基材的材料，通過熱處理、合金化能大幅提高材料的強(qiáng)度和硬度，但對剛度的改變很小，提高零件的剛度，只有通過變換材料、改變零件的形狀，才能達(dá)到一定的效果，不同材料的彈性模量和剪切模量參見表12。表12 常見材料的彈性模量和剪切模量名稱彈性模量EGPa切變模量GGPa名稱彈性模量EGPa切變模量GGPa灰鑄鐵118~126 軋制鋅82球墨鑄鐵173鉛16碳鋼、鎳鉻鋼206玻璃55鑄鋼202有機(jī)玻璃~軋制純銅108橡膠冷拔純銅12748電木~~軋制磷錫青銅113夾布酚醛塑料~冷拔黃銅89~97~賽璐珞~~軋制錳青銅108尼龍1010軋制鋁68~硬四氯乙烯~拔制鋁線69聚四氯乙烯~鑄鋁青銅103低壓聚乙烯~鑄錫青銅103高壓聚乙烯~硬鋁合金70混凝土~~ 常用板材的性能比較表13 幾種常用板材的性能比較材料價格系數(shù)搭接電阻(mΩ)數(shù)控沖床加工性能激光加工性能折彎性能漲鉚螺母工藝性壓鉚螺母工藝性表面噴涂切口防護(hù)性能。冷軋鋼板鍍藍(lán)鋅好好好好好一般較好冷軋鋼板鍍彩鋅27好好好好好一般好連續(xù)電鍍鋅鋼板26好好好好好一般最差熱鍍鋅鋼板26好好好好好一般較差覆鋁鋅板23好好好好好一般差不銹鋼60差好一般差很差差好防銹鋁板46一般極差好好好一般好硬鋁、超硬鋁板46一般極差極差好好一般好T2銅板好極差好好好一般好黃銅板好極差好好好一般好注: 1，表中的數(shù)據(jù)與材料具體的牌號和廠家均有關(guān)系，僅作為定性參考之用。2，鋁合金、銅合金板材在激光切割上加工性極差，一般不能采用激光加工。 沖孔和落料： 沖孔和落料的常用方式 數(shù)控沖沖孔和落料：數(shù)控沖沖孔和落料，就是利用在數(shù)控沖床上的單片機(jī)預(yù)先輸入對鈑金零件的加工程序（尺寸，加工路徑，加工工具等等信息），使數(shù)控沖床采用各種刀具，通過豐富的NC指令可以實(shí)現(xiàn)各種各樣的沖孔、切邊、成形等形式的加工。數(shù)控沖一般不能實(shí)現(xiàn)形狀太復(fù)雜的沖孔和落料。特點(diǎn)：速度快，省模具。加工靈活，方便?；旧夏軌驖M足樣品下料生產(chǎn)中的需要。注意的問題及要求：薄材(t)不好加工，材料易變形；加工范圍受刀具，夾爪等限制；適中的硬度和韌性有較好的沖裁加工性能；硬度太高會使沖裁力變大，對沖頭和精度都有不好的影響；硬度太低，使沖裁時變形嚴(yán)重，精度受到很大的限制；高的塑性對成形加工有利，但不適合于蠶食、連續(xù)沖裁，對沖孔和切邊也不太合適；適當(dāng)?shù)捻g性對沖裁是有益的，它可以抑制沖孔時的變形程度；韌性太高則使沖裁后反彈嚴(yán)重，反而影響了精度。數(shù)控沖一般適合沖裁T=～4mm以下的低碳鋼、電解板、覆鋁鋅板、鋁板、銅板、T=3mm以下的不銹鋼板，推薦的數(shù)控沖床加工的板料厚度為：～，～，～。對銅板加工變形較大，數(shù)控沖加工PC和PVC板，加工邊毛刺大，精度低。沖壓時用的刀具直徑和寬度必須大于料厚，.。不銹鋼材料一般不用NCT加工。(當(dāng)然，~，但對刀具磨損大，現(xiàn)場加工出現(xiàn)的廢品率的幾率比其它GI等材料要高的多。) 其它形狀的沖孔落料希望盡可能簡單、統(tǒng)一。數(shù)控沖的尺寸要規(guī)格化，如圓孔，六邊形孔、。具體參考《鈑金模具手冊》。 冷沖模沖孔和落料：對產(chǎn)量較大，尺寸不太大的零件進(jìn)行沖孔落料，為提高生產(chǎn)效率，而專門開的鈑金沖壓模具。一般由凸模和凹模組成。凹模一般有：壓入式，鑲拼式等。凸模一般有：圓形，可更換；組合式；快裝卸型等。最常見的沖模有：沖裁模（主要有：開式落料模，閉式落料模，沖孔落料復(fù)合模，開式?jīng)_孔落料連續(xù)模，閉式?jīng)_孔落料連續(xù)模），彎曲模，壓延模。 特點(diǎn)：因?yàn)橛美錄_模沖孔及落料基本可一次沖壓完成，效率高，一致性好，成本低。所以對于年加工量在5000件以上，零件尺寸不是太大的結(jié)構(gòu)件，加工廠一般開冷沖模加工，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時就要考慮按開冷沖模加工的工藝特點(diǎn)設(shè)計(jì)。比如零件不應(yīng)出現(xiàn)尖角（除使用上必須外），需設(shè)計(jì)成圓角，可改善模具的質(zhì)量和壽命，也使工件美觀，安全，耐用；為滿足功能要求，零件的結(jié)構(gòu)形狀可以設(shè)計(jì)得更復(fù)雜等。 密孔沖沖孔：密孔沖可以視為數(shù)控沖的一種，對于有大量密孔的零件，為提高沖孔效率，精度等，專門開可一次沖大量密孔的沖孔模對工件進(jìn)行加工。如：通風(fēng)網(wǎng)板，進(jìn)出風(fēng)擋板等。見圖11所示。圖中陰影部分為密孔模，零件的密孔靠密孔?？煽焖贈_出。比一個一個的沖孔，大大的提高效率。圖 11 密孔沖示意圖密孔設(shè)計(jì)注意的問題及要求：產(chǎn)品上密孔的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮密孔沖模具的加工特點(diǎn)是重復(fù)多次沖裁，這樣在設(shè)計(jì)密孔的排布的時候應(yīng)采用這樣的原則：1）設(shè)計(jì)密孔排布時首先考慮借用《鈑金模具手冊》上規(guī)劃的密孔模，以減少模具成本；2）同一類型的密孔排布時應(yīng)統(tǒng)一，行間距規(guī)定一個不變的數(shù)值，列間距也規(guī)定一個不變的數(shù)值，這樣同一類型的密孔模具可以通用，減少開模數(shù)量，降低了模具的成本；3）同一類型的孔的尺寸應(yīng)一致，如六方孔可以統(tǒng)一為內(nèi)切圓Φ5的六方孔，此六方孔為公司六方孔的常用尺寸，占六方密孔的90%以上。4）采用錯位排布兩行孔數(shù)不等時，必須滿足兩個要求，1，孔距較大，兩孔的邊緣距離大于2t（t為材料厚度）；2，總排數(shù)應(yīng)該為偶數(shù)排，如圖12所示； 圖 12 密孔錯位排布示意圖5）如果密孔的孔距很小，每排孔的數(shù)量必須為為偶數(shù)。如圖 13所示，兩個密孔之間的距離D小于2t時（t為材料厚度），因?yàn)槟＞叩膹?qiáng)度問題，則密孔模要間隔設(shè)置，圖中陰影部分為密孔模?？梢钥闯觯颗趴椎臄?shù)量必須為為偶數(shù)。如果圖12中的孔距也是這樣很小時，因?yàn)槊颗诺目讛?shù)不等（7空、8孔兩種），則無法用密孔模一次性沖出。圖 13 密孔模圖11 a的密孔模可設(shè)計(jì)成如圖14所示。圖 14 密孔模圖11 b的密孔模只能設(shè)計(jì)成如圖15所示。圖 15 密孔模設(shè)計(jì)密孔的排布時盡量按照上述要求設(shè)計(jì)，并且連續(xù)和有一定的規(guī)律性，便于開密孔模具，降低沖壓成本，否則只能采用數(shù)沖或開很多套模具來完成加工。如圖16所示，圖a，交錯孔，行數(shù)不是偶數(shù)；圖b，中間缺孔；圖c，密孔距離太近，每行孔數(shù)和每列孔數(shù)都是奇數(shù)；圖d、e，密孔距離太近，密孔的每行孔數(shù)不相等，這些不能僅靠密孔模沖孔一次完成加工，還須用其它補(bǔ)加工方法才能完成。圖f，如果用密孔模加工，也需要用其它補(bǔ)加工方法才能完成，即使開落料模，也需要多副沖孔模完成，工藝性很差。圖 16 密孔排部示意圖 激光切割：激光切割是由電子放電作為供給能源，利用反射鏡組聚焦產(chǎn)生激光光束作熱源的一種無接觸切割技術(shù)，利用這種高密度光能來實(shí)現(xiàn)對鈑金件的打孔及落料。 特點(diǎn)：切割形狀多樣化，切割速度比線切割快，熱影響區(qū)小，材料不會變形，切口細(xì)，精度及質(zhì)量高，噪聲小，無刀具磨損，無需考慮切割材料的硬度，可加工大型，形狀復(fù)雜及其它方法難以加工的零件。但其成本較高，同時會損壞工件的支撐臺，而且切割面易沉積氧化膜，難處理。一般只適合單件和小批量加工。 注意的問題及要求：一般只用于鋼板。鋁板及銅板一般不能用，因?yàn)椴牧蟼鳠崽欤斐汕锌谥車诨?，不能保證加工精度及質(zhì)量。激光切割端面有一層氧化皮，酸洗不掉，有特殊要求的切割端面要打磨；激光切割密孔變形較大，一般不用激光切割密孔。 線切割：線切割是把工件和電極絲（鉬絲，銅絲）各作為一極，并保持一定距離，在有足夠高的電壓時形成火花隙，對工件進(jìn)行電蝕切割的加工方法，切除的材料由工作液帶走。 特點(diǎn)：加工精度高，但加工速度較低，成本較高，且會改變材料表面性質(zhì)。一般用于模具加工，不用作加工生產(chǎn)用零件。有些單板型材面板的方孔沒有圓角，無法銑削，又因?yàn)殇X合金不能用激光切割，如果沒有沖壓空間不能沖壓，只能采取線切割加工，速度很慢，效率非常低，無法適應(yīng)批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)應(yīng)該避免這種情況。 常用的三種落料和沖孔方法的特點(diǎn)對比表14常見三種沖孔和落料加工特點(diǎn)比較 注：以下數(shù)據(jù)為冷軋鋼板的數(shù)據(jù)。激光切割數(shù)控沖(包括密孔沖)冷沖?？杉庸げ馁|(zhì)鋼板鋼板，銅板、鋁板鋼板，銅板、鋁板可加工料厚1mm ～ 8mm ～ 3mm一般小于4mm加工最小尺寸（普通冷軋鋼板）沖圓孔216。≧t方孔小邊W≧t長槽寬W≧t沖圓孔216。≧t方孔小邊W≧t長槽寬W≧2t孔與孔，孔與邊的邊緣最小距離≧t≧t≧1t孔與孔，孔與邊的邊緣優(yōu)選距離≧≧≧一般加工精度177。177。177。加工范圍2000X13502000X1350外觀效果外緣光滑，切割端面有一層氧化皮毛邊大，且有帶料毛邊少量毛邊曲線效果光滑，形狀多變毛邊大，形狀規(guī)范；光滑，形狀多變加工速度切割外圓快沖制密孔快最快加工文字刻蝕，較淺，尺寸不受限制沖壓凹形文字，符號較深；尺寸受模具限制沖壓，凹形文字，符號，較深；尺寸受模具限制成形不能凹點(diǎn)，沉(沉)孔，小型拉伸等均可可實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的形狀加工費(fèi)用較高低低 沖孔落料的工藝性設(shè)計(jì) 排布的工藝性設(shè)計(jì)大批量及中批量生產(chǎn)，零件的材料費(fèi)用占較大的比重，對材料的充分和有效利用，是鈑金生產(chǎn)的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。所以在不影響使用要求的條件下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)時，爭取采用無廢料或少廢料的排布方法，如圖17所示為無廢料排布。圖 17 無廢料排布有些零件形狀略加改變，就可以大大節(jié)約材料。如圖18所示， 圖2比圖1省料。 圖 18 略改設(shè)計(jì)的省料排部 沖裁件的工藝性對于數(shù)控沖床加工外圓角，需要專用的外圓刀具，為了減少外圓刀具，如圖19所示本手冊規(guī)范外圓角為：1） ，、r10，2） ，： 圖 19 沖裁件的外圓角沖孔優(yōu)先選用圓形孔，圓孔應(yīng)按照《鈑金模具手冊》中規(guī)定的系列圓孔選取，這樣可以減少圓孔刀具的數(shù)量，減少數(shù)控沖床換刀時間。由于受到?jīng)_孔凸模強(qiáng)度限制，孔徑不能過小，其最小孔徑與材料厚度有關(guān)。在設(shè)計(jì)時孔的最小直徑不應(yīng)小于下表15所示的數(shù)值。表15 用普通沖床沖孔的最小尺寸材料沖孔的最小直徑或最小邊長(t為材料厚度) 圓孔D（D為直徑）方孔L（L為邊長）腰圓孔、矩形孔a（a為 最小邊長）高、中碳鋼≥≥≥1