钣金材料是通信产品结构设计中最常用的材料，了解材料的综合性能和正确的选材，对产品成本、产品性能、产品质量、加工工艺性都有重要的影响。
选用常见的金属材料，减少材料规格品种，尽可能控制在公司材料手册范围内；
在同一产品中，尽可能的减少材料的品种和板材厚度规格；
在保证零件的功能的前提下，尽量选用廉价的材料品种，并降低材料的消耗，降低材料成本；
对于机柜和一些大的插箱，需要充分考虑降低整机的重量；
除保证零件的功能的前提外，还必须考虑材料的冲压性能应满足加工艺要求，以保证制品的加工的合理性和质量。
1）冷轧薄钢板
冷轧薄钢板是碳素结构钢冷轧板的简称，它是由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。常用的牌号为低碳钢08F和10#钢，具有良好的落料、折弯性能。
2）连续电镀锌冷轧薄钢板
连续电镀锌冷轧薄钢板，即“电解板”，指电镀锌作业线上在电场作用下，锌从锌盐的水溶液中连续沉积到预先准备好的钢带表现上得到表面镀锌层的过程，因为工艺所限，镀层较薄。
３）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。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。
４）覆铝锌板
覆铝锌板的铝锌合金镀层是由55%铝、43.4%锌与1.6%硅在600℃高温下固化而组成，形成致密的四元结晶体保护层，具有优良的耐腐蚀性，正常使用寿命可达25年，比镀锌板长3-6倍，与不锈钢相当。覆铝锌板的耐腐蚀性来自铝的障碍层保护功能，和锌的牺牲性保护功能。当锌在切边、刮痕及镀层擦伤部分作牺牲保护时，铝便形成不能溶解的氧化物层，发挥屏障保护功能。
上述2) 、3) 、4) 钢板统称为涂层钢板，在国内通讯设备上广泛采用，涂层钢板加工后可以不再电镀、油漆，切口不做特殊处理，便可直接使用，也可以进行特殊磷化处理，提高切口耐锈蚀的能力。从成本分析看，采用连续电镀锌薄钢板，加工厂不必将零件送去电镀，节省电镀时间和运输出费用，另外零件喷涂前也不用酸洗，提高了加工效率。
5）不锈钢板
因为具有较强的耐腐蚀能力、良好的导电性能、强度较高等优点，使用非常广泛，但也要充分考虑它的缺点：材料价格很贵，是普通镀锌板的4倍；材料强度较高对数控冲床的刀具磨损较大一般不合适数控冲床上加工；不锈钢板的压铆螺母要采用高强度的特种不锈钢材料的压铆螺母，价格很贵；压铆螺母铆接不牢固经常需要再点焊；表面喷涂的附着力不高、质量不宜控制；材料回弹较大折弯和冲压不易保证形状和尺寸精度。
表1-1 铝合金新旧牌号对照表
表1-2 常见材料的弹性模量和剪切模量
表1-3 几种常用板材的性能比较
注: 1，表中的数据与材料具体的牌号和厂家均有关系，仅作为定性参考之用。
2，铝合金、铜合金板材在激光切割上加工性极差，一般不能采用激光加工。
图 1‑1 密孔冲示意图
图 1-2 密孔错位排布示意图
5）如果密孔的孔距很小，每排孔的数量必须为为偶数。如图 1‑3所示，两个密孔之间的距离D小于2t时（t为材料厚度），因为模具的强度问题，则密孔模要间隔设置，图中阴影部分为密孔模。可以看出，每排孔的数量必须为为偶数。如果图1-2中的孔距也是这样很小时，因为每排的孔数不等（7空、8孔两种），则无法用密孔模一次性冲出。
图 1‑3 密孔模
图1-1 a的密孔模可设计成如图1-4所示。
图 1‑4 密孔模
图1-1 b的密孔模只能设计成如图1-5所示。
图 1‑5 密孔模
图 1‑6 密孔排部示意图
注意的问题及要求：一般只用于钢板。铝板及铜板一般不能用，因为材料传热太快，造成切口周围融化，不能保证加工精度及质量。激光切割端面有一层氧化皮，酸洗不掉，有特殊要求的切割端面要打磨；激光切割密孔变形较大，一般不用激光切割密孔。
表1-4常见三种冲孔和落料加工特点比较 注：以下数据为冷轧钢板的数据。
图 1‑7 无废料排布
有些零件形状略加改变，就可以大大节约材料。如图1-8所示， 图2比图1省料。
图 1‑8 略改设计的省料排部
90度直角外圆角系列半径为r2.0，r3.0、r5.0，r10，
135度的斜角的外圆角半径统一为R5.0，：
图 1‑9 冲裁件的外圆角
表1-5 用普通冲床冲孔的最小尺寸
材料
冲孔的最小直径或最小边长(t为材料厚度)
圆孔D（D为直径）
方孔L（L为边长）
腰圆孔、矩形孔a（a为 最小边长）
高、中碳钢
≥1.3t
≥1.2t
≥1t
低碳钢及黄铜
≥1t
≥0.8t
≥0.8t
铝、锌
≥0.8t
≥0.6t
≥0.6t
布质胶木层压板
≥0.4t
≥0.35t
≥0.3t
冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离不应过小，其值见图1-10：
图 1‑10 冲裁件的孔与孔、孔与边缘之间的距离
图 1‑11 冲裁件的搭边要求
表1-6 复合模加工冲裁件的搭边最小尺寸
t (0.8以下)
t (0.8~1.59)
t (1.59~3.18)
t (3.2以上)
D1
3mm
2t
D2
3mm
2t
D3
1.6mm
2t
2.5t
D4
1.6mm
2t
2.5t
X≥2t+R
图 1‑12 孔与弯边的最小距离
a1 ≥R1+0.5t，
a2≥R2+0.5t.
式中R1，R2－圆角半径；
t－板料厚度。
图 1‑13 在拉深件上冲孔
图 1‑14 冲裁件孔中心距的公差
表1-7 孔中心距的公差表 单位：mm
注：使用本表数值时所有孔应是一次冲出的。
图1-15孔中心距与边缘距离公差：
图 1‑15 孔中心与边缘距离的公差
冲压件设计尺寸基准的选择原则
表1-8 孔中心与边缘距离的公差表
材料厚度
尺寸b
≤50
50<b≤120
120<b≤220
220<b≤360
<2
±0.2
±0.3
±0.5
±0.7
≥2～4
±0.3
±0.5
±0.6
±0.8
>4
±0.4
±0.5
±0.8
±1.0
注：本表适应于落料后才进行冲孔的情况。
图 1‑16 二次切割
这两种折弯方式有各自的原理，特点以及适用性。
对于年加工量在5000件以上，零件尺寸不是太大的结构件（一般情况为300X300），加工厂家一般考虑开冲压模具加工。
图 1-17 专用的成形模具
图1-18 Z形台阶折弯
成形基本原理如图1-19所示：
图 1-19 成形基本原理
折弯刀的形式如图1-20所示，加工时主要是根据工件的形状需要选用，一般加工厂家的折弯刀形状较多，特别是专业化程度很高的厂家，为了加工各种复杂的折弯，定做很多形状、规格的折弯刀。
影响折弯加工的因素有许多，主要有上模圆弧半径、材质、料厚、下模强度、下模的模口尺寸等因素。为满足产品的需求，在保证折弯机使用安全的情况下，厂家已经把折弯刀模系列化了，我们在结构设计过程中需对现有折弯刀模有个大致的了解。见图1-20左边为上模，右边为下模。
图 1-20 数孔折弯模示意图
折弯加工顺序的基本原则：
由内到外进行折弯；
由小到大进行折弯；
先折弯特殊形状，再折弯一般形状；
前工序成型后对后继工序不产生影响或干涉。
目前的外协厂见到的折弯形式一般都是如图1-21所示。
图 1-21 折弯机折弯形式
各种材料不同厚度的优选折弯半径（折弯内半径）见下表1-9
表1-9 最小弯曲半径数值 (mm)
材料
退火状态
冷作硬化状态
弯曲线方向与纤维方向的对应位置
垂直
平行
垂直
平行
08、10、
0.1t
0.4 t
0.4 t
0.8 t
15、20、
0.1 t
0.5 t
0.5 t
1.0 t
25、30、
0.2 t
0.6 t
0.6 t
1.2 t
45、50
0.5 t
1.0 t
1.0 t
1.7 t
65Mn
1.0 t
2.0 t
2.0 t
3.0 t
0.1 t
0.35 t
0.5 t
1.0 t
紫铜
0.1 t
0.35 t
1.0 t
2.0 t
软黄铜
0.1 t
0.35 t
0.35 t
0.8 t
半硬黄铜
0.1 t
0.35 t
0.5 t
1.2 t
磷青铜
——
——
1.0 t
3.0 t
注：表中t为板料厚度。
图1-22折弯回弹示意图
1)回弹角Δα=b-a
式中 b——回弹后制件的实际角度；
a——模具的角度。
2) 回弹角的大小
表1-10 单角90 度自由弯曲时的回弹角
材料
r/t
材料厚度t(mm)
<0.8
0.8~2
>2
低碳钢
黄铜 σb=350MPa
铝、锌
<1
1~5
>5
4o
5o
6o
2o
3o
4o
0o
1o
2o
中碳钢σb=400-500MPa
硬黄铜σb=350-400MPa
硬青铜σb=350-400MPa
<1
1~5
>5
5o
6o
8o
2o
3o
5o
0o
1o
3o
高碳钢σb>550Mpa
<1
1~5
>5
7o
9o
12o
4o
5o
7o
2o
3o
6o
3)影响回弹的因素和减少回弹的措施。
1.材料的力学性能 回弹角的大小与材料的的屈服点成正比，与弹性模量E成反比。对于精度要求较高的钣金件，为了减少回弹，材料应该尽可能选择低碳钢，不选择高碳钢和不锈钢等。
2.相对弯曲半径r/t 越大，则表示变形程度越小，回弹角Δα就越大。这是一个比较重要的概念，钣金折弯的圆角，在材料性能允许的情况下，应该尽可能选择小的弯曲半径，有利于提高精度。特别是注意应该尽可能避免设计大圆弧，如图1-23所示，这样的大圆弧对生产和质量控制有较大的难度：
图 1-23 钣金的圆弧太大
图 1-24 L形折弯的折弯
4，5，6，8，10，12，14，16，18，20，25
（参考） ②
为最短折弯边，为最小模口宽，Δ为板材的折弯系数。
图 1-25 最小模口宽
表1-11：冷轧薄钢板材料折弯内R及最小折弯高度参考表
序号
材料厚度
凹模槽宽
凸模R
最小折弯高度
0.5
0.2
0.6
0.2
3.2
0.8
0.8 或0.2
3.7
1.0
1 或0.2
4.4
1.2
8（或6）
1或0.2
5.5（或4.5）
1.5
10（或8）
1或0.2
6.8（或5.8）
2.0
12
1.5 或0.5
8.3
2.5
16（或14）
1.5 或0.5
10.7（或9.7）
3.0
18
2 或0.5
12.1
10
3.5
20
13.5
11
4.0
25
16.5
注：1、最小折弯高度包含一个料厚。
2、当V形折弯是折弯锐角时，最短折弯边需加大0.5。
3、当零件材料为铝板和不锈钢板时，最小折弯高度会有较小的变化，铝板会变小一点，不锈钢会大一点，参考上表即可。
为最短折弯边，为最小模宽，Δ为板材的折弯系数 ，T为料厚，D为下模模口到边的结构尺寸，一般大于5mm。
图 1-26 Z形折弯
不同材料厚度的钣金Z形折弯对应的最小折弯尺寸L如下表1-12所示：
表1-12 Z形折弯的最小高度
序号
材料厚度
凹模槽宽
凸模R
Z形折弯高度L
0.5
0.2
8.5
0.6
0.2
8.8
0.8
0.8 或0.2
9.5
1.0
1 或0.2
10.4
1.2
8（或6）
1或0.2
11.7（或10.7）
1.5
10（或8）
1或0.2
13.3（或12.3）
2.0
12
1.5 或0.5
14.3
2.5
16（或14）
1.5 或0.5
18.2（或17.2）
3.0
18
2 或0.5
20.1
10
3.5
20
22
11
4.0
25
25.5
图 1-27 折弯的干涉
图 1-28 折弯刀
图 1-29 翻孔攻丝件的折弯
图1-30 圆孔距折弯边最小距离
表1-13 圆孔距折弯边最小距离
钣料厚度
0.6～0.8
1.0
1.2
1.5
2.0
2.5
最小距离X
1.3
1.5
1.7
2.0
3.5
图1-31长圆孔距折弯边最小距离
表1-14 长圆孔距折弯边最小距离
<26
26～50
>50
最小距离X
2t+R
2.5t+R
3t+R
对不重要孔， 可将孔扩大至折弯线，如图1-32所示，缺点：影响外观效果。
图1-32 折弯改进设计
表1-15 孔靠近折弯时的特殊加工处理
1）折弯前压槽处理。在实际设计中，因为结构设计的需要，实际距离比上述距离还要小的情况，加工厂家往往采用折弯前压槽处理，如图1-31所示，其缺点是：折弯机压线处理，多一道工序，效率稍低，精度较低，原则上尽可能避免。
2) 沿折弯线割孔或割线:
当折弯线对工件外观无影响或可以接受时， 则以割孔改善其工艺性。
缺点：影响外观效果，并且因为割线或者割窄槽时，一般仔需要用激光机切割。
3) 在靠近折弯线的孔边折弯后补加工至设计尺寸， 当要求保证孔边距时， 可按此方式处理。一般这种二次去料不能在冲床上完成，只能在激光切割机上进行二次切割，定位麻烦，这种加工的成本很高。
4) 折弯后扩孔处理
只有一个或几个像素孔到折弯线的距离小于最小孔距， 产品外观要求严格时， 为了避免折弯时拉料， 此时可对像素进行缩孔处理， 即在折弯前先割出一小同心圆 (一般为Φ1.0)， 折弯后扩孔至原尺寸.
缺点：工程数多，效率低；
5）折弯机上模的最小宽度为4.0mm (目前)， 受此限制， 工件内部的折弯加工部分孔口不得小于4.0mm， 否则须将孔口扩大或考虑用易模成形.
缺点：制作易模效率低，易模生产效率低；扩孔影响外观；
图 1-33 加冲工艺孔、工艺槽或工艺缺口
d－工艺孔的直径，d≥t；
K－工艺缺口的宽度，K≥t。
图 1-34 开止裂槽或切口的折弯
图 1-35 折弯拼角工艺孔
图 1-36 折弯搭碰的间隙
图 1-37 折弯区应避开零件突变的位置
图 1-38 压死边的方法
图 1-39 180度折弯的方法
图1-40三重折叠压死边
表1-16 最后折弯边压平所需最小承压边尺寸
料厚
0.5
0.6
0.8
1.0
1.2
1.5
2.0
2.5
承压边尺寸L
4.0
4.0
4.0
4.0
4.5
4.5
5.0
5.0
1.4钣金件上的螺母、螺钉的结构形式
压铆螺母柱的压接过程如图1-41所示：
图 1-41 压铆过程示意图
压铆螺母的压接过程如图1-42所示：
图 1-42 压铆过程示意图
图1-43涨铆过程示意图
拉铆是指在铆接过程中，铆接件在外界拉力的作用下，发生塑性变形，其变形的位置通常在专门设计的部位，靠变形部位夹紧基材来实现可靠的连接。常用的拉铆螺母就是采用此种铆接型式实现与基材的连接的。拉铆使用专用的铆枪进行铆接，多用在安装空间较小，无法使用通用铆接工装的情况，例如封闭的管材。如图1-44所示：
图 1-44拉铆过程示意图
图1-45 浮动压铆螺母压入过程示意图
图 1-46 中心线与板边缘最小距离
基材性能：基材硬度适当时，铆接质量较好，铆接件的受力较好。
底孔尺寸底孔尺寸的大小直接影响铆接的质量，开大了，基材和铆接件的间隙大，对于压铆来讲，不能有足够的变形来填满铆接件上的沟槽，使剪切受力不足，直接影响压铆螺母（钉）的抗推力。对于涨铆螺钉来讲，底孔太大，铆接过程中由塑性变形而产生的挤压力变小，直接影响涨铆螺钉（母）的抗推力和抗扭力。对拉铆相同，底孔太大，使塑性变形后两件之间的有效摩擦力减小，影响铆接的质量。底孔尺寸小，虽然在一定程度上可以增加铆接的承力，但是容易造成铆接外观质量差，铆接力大，安装不便、易造成底板变形等缺点，影响铆接工作的生产效率和铆接的质量。
铆接方式。在上一节中已经有所介绍。
图1-47 焊接六角螺母GB13681-92结构型式
图 1-48焊接六角螺母与钢板的焊接
表1-17 焊接六角螺母GB13681-92尺寸和对应钢板的开孔厚度（mm）
螺纹规格
(D或D×P)
M4
M5
M6
M8
M10
M12
M16
M8×1
M10×1
M12×1. 5
M16×1. 5
(M10×1.25)
(M12×1. 25)
min
9.83
10.95
12.02
15.38
18.74
20.91
26.51
dy
max
5.97
6.96
7.96
10.45
12.45
14.75
18.735
min
5.885
6.87
7.87
10.34
12.34
14.64
18.605
h1
max
0.65
0.70
0.75
0.90
1.15
1.40
1.80
min
0.55
0.60
0.60
0.75
0.95
1.20
1.60
h2
max
0.35
0.40
0.40
0.50
0.65
0.80
1.0
min
0.25
0.30
0.30
0.35
0.50
0.60
0.80
max
3.5
6.5
10
13
min
3.2
3.7
4.7
6.14
7.64
9.64
12.3
D0
max
6.075
7.09
8.09
10.61
12.61
14.91
18.93
min
10.5
12.5
14.8
18.8
max
3.5
4.5
min
0.75
0.9
0.9
1.25
1.5
注：尽可能不采用括号内的规格。
翻孔攻丝的预孔、外经、高度等列表：
表1-18 常用粗牙螺纹翻孔尺寸
螺纹直径M
材料厚度t
翻孔内径D1
翻孔外径D2
翻孔总高h
预冲孔直径D0
翻孔圆角半径
M2.5
0.6
2.1
2.8
1.2
1.4
0.3
0.8
2.8
1.44
1.5
0.4
2.9
1.8
1.2
0.5
1.2
2.9
1.92
1.3
0.6
M3
2.55
3.5
1.4
0.5
1.2
3.5
2.16
1.5
0.6
1.5
3.5
2.4
1.7
0.75
M4
3.35
4.46
2.3
0.5
1.2
4.5
2.16
2.3
0.6
1.5
4.65
2.7
1.8
0.75
4.56
3.2
2.4
M5
1.2
4.25
5.6
2.4
0.6
1.5
5.75
2.5
0.75
5.75
3.6
2.7
2.5
5.75
3.1
1.25
表1-19 翻孔攻丝中心到折弯边距离H值对照表：
材料厚度
螺纹直径
1.0
1.2
1.5
2.0
M3
6.2
6.6
M4
7.7
M5
7.6
8.4
表1-20 涨铆螺母、压铆螺母、拉铆、翻孔攻丝的比较
连接方式
特点
涨铆螺母
压铆螺母
拉铆
翻孔攻丝
加工性
一般
板材要求
不锈钢铆装易脱落
不锈钢铆装很差，要使用特制压铆螺母，且要点焊
薄板及铜、铝软材易滑牙
精度
一般
耐用性
铜、铝软材差，其它材料螺纹有3～4扣以上好
成本
一般
质量
一般
钣金件的拉伸如图1-50所示，
图 1-50 钣金拉伸设计
拉伸件的底与壁之间的最小圆角半径应大于板厚，即r1>t；为了使拉伸进行得更顺利，一般取r1=(3～5)t，最大圆角半径应小于板厚的8倍，即r1<8t。
拉伸件凸缘与壁之间的最小圆角半径应大于板厚的2倍，即r2>2t；为了使拉伸进行得更顺利，一般取r2=5t，最大圆角半径应小于板厚的8倍，即r1<8t。
圆形拉伸件的内腔直径应取D≥d+12t，以便在拉伸时压板压紧不致起皱。
矩形拉伸件相邻两壁间的最小圆角半径应取r3≥3t，为了减少拉伸次数，尽可能取r3≥1/5H，以便一次拉伸完成。
拉伸件由于各处所受应力不同，使拉伸后，材料厚度发生变化。一般，底部中央保持原来厚度，底部圆角处材料变薄，顶部靠近凸缘处材料变厚；矩形拉伸件四周圆角处材料变厚。在设计拉伸产品时，在图纸上明确注明必须保证外部尺寸或内外部尺寸，不能同时标注内外尺寸。
拉伸件之材料厚度，一般都考虑工艺变形中的上下壁厚不相等的规律（即上厚下薄）。
圆形无凸缘拉伸件一次成形时，高度H和直径d之比应小于或等于0.4。
图 1-51 钣金上打凸
表1-21 打凸间距和凸边距的极限尺寸
图 1-52 沉凹与压线
图 1-53 加强筋示意结构
图 1-54 弯曲件标注示例
如图1-54所示， a）先冲孔后折弯，L尺寸精度容易保证，加工方便。b）和c)如果尺寸L精度要求高，则需要先折弯后加工孔，加工非常麻烦，最好不采用。