钣金技术

通常，钣金工厂最重要的三个步骤是剪、冲/切、折。

钣金有时也作扳金，这个词来源于英文platemetal，一般是将一些金属薄板通过手工或模具冲压使其产生塑性变形，形成所希望的形状和尺寸，并可进一步通过焊接或少量的机械加工形成更复杂的零件，比如家庭中常用的烟囱，铁皮炉，还有汽车外壳都是板金件.

3D软件中，SolidWorks、UG、Pro/E、SolidEdge、TopSolid等都有钣金件一项，主要是通过对3D图形的编辑而得到钣金件加工所需的数据（如展开图，折弯线等）以及为数控折弯机（CNC　Bending Machine）等提供数据。

一般来说基本设备包括剪板机（Shear Machine）、数控冲床（CNC Punching Machine）/激光、等离子、水射流切割机(Laser,Plasma, Waterjet Cutting Machine)/复合机（Combination Machine）、折弯机（Bending Machine）以及各种辅助设备如：开卷机、校平机、去毛刺机、点焊机等。

金属板材加工就叫钣金加工。具体譬如利用板材制作烟囱、铁桶、油箱油壶、通风管道、弯头大小头、天圆地方、漏斗形等，主要工序是剪切、折弯扣边、弯曲成型、焊接、铆接等，需要一定几何知识。

钣金件就是薄板五金件,也就是可以通过冲压,弯曲,拉伸等手段来加工的零件,一个大体的定义就是-

在加工过程中厚度不变的零件. 相对应的是铸造件,锻压件,机械加工零件等,比如说汽车的外面的铁壳就是钣金件,不锈钢做的一些橱具也是钣金件。

本书除介绍了钣金常用工、量具，钣金识图和几何作图，金属材料及热处理等基础知识外，还重点介绍了放样与号枓、下枓加工、成形加工、变形矫正、组装与安装、制造工艺、质量控制及验收等钣金展开的后续环节，并在介绍传统技术的基础上，增加了大量技术改造、革新和新技术、新设备推广的内容。本手册从理论基础入手，密切结合实践，内容翔实、通俗易懂，可为读者学习钣金技术的相关知识提供帮助。

第一章　钣金技术基础知识

第一节 机械制造和钣金技术

一、钣金工艺技术在机械制造工艺技术中的应用

二、钣金工艺技术的工作内容和工艺程序

1.准备工序

2.放样工序

3.下料工序

4.成形工序

5.装配工序

6.焊接工序

7.检验工序

第二节 钣金常用工具、量具及使用

一、工具

1.锤

2.平台

3手钳6

4压马6

5卡马6

6扳杠7

7划线工具7

8锯切工具8

9錾削工具8

10锉削工具8

11钻削工具8

12攻丝和套丝工具9

二、量具及使用9

1钢尺10

2角尺10

3线锤10

4水平尺和水平仪11

5游标卡尺11

6万能角度尺12

7弧度尺12

8焊缝检验尺12

9水准仪12

10经纬仪12

第三节钣金常用计量标准和数学基础知识13

一、常用计量标准13

1国际标准制的基本单位（米、千克、秒制）14

2国际标准制导出专用计量单位14

3常用公制与其他标准（市制、英制）计量单位换算15

二、常用数学基础知识16

1数学常数16

2开平方x，求x的平方根16

3圆周长、圆弧长的计算16

4常用三角计算16

5常用几何图形面积计算17

6常用形体表面积体积的计算19

第四节钣金工艺技术的管理和发展20

一、钣金工艺技术的重要性和要求20

二、钣金工艺技术管理程序和内容22

1产品工艺的编制和核准22

2产品工艺管理文件下达实施22

3结合质量管理检查工艺纪律执行情况23

4归档备案23

三、工艺技术管理旨在提高工艺技术管理水平23

四、钣金工艺技术的发展26

1钣金工艺技术的发展前景26

2钣金工艺相关技术人员的任务27

第二章钣金识图和几何作图29第一节机械制图基本知识29

一、图样在工程技术中的地位和作用29

二、《机械制图》国家标准的一些规定30

1一般规定30

2尺寸标注31

3应用的建议和说明32

三、机械制图原理——投影和视图32

1平行投影和正投影32

2正投影的性质33

3三视图及对应关系34

4基本形体的三视图34

四、机械制图的步骤和要求36

1绘图准备36

2绘制草图36

3加深整理37

4注意事项37

第二节钣金识图概述38

一、钣金零件的形状结构表达38

二、钣金结构装配图39

三、钣金常用工艺及图符40

四、钣金常用金属材料及其标记43

五、钣金识图程序及步骤47

第三节几何作图及应用49

一、常用几何作图法49

二、几何作图的应用55

1几何作图在机械制图中的应用55

2几何作图在钣金放样工作中的应用55

三、几何作图实例55

第四节钣金识图实例57

1实例1：支座57

2实例2：轴座60

3实例3：蒸锅62

第三章金属材料与热处理67第一节金属材料的分类和性能67

一、金属材料的分类67

1黑色金属67

2有色金属（非钢铁材料）68

二、金属材料的化学性能68

1抗氧化性68

2耐腐蚀性68

三、金属材料的物理性能69

1强度69

2塑性70

3硬度70

4冲击韧性71

5疲劳强度72

四、金属材料的工艺性能73

第二节钢的分类和牌号75

一、钢的分类75

1按化学成分分类75

2按用途分类76

3按冶炼方法分类76

二、钢的牌号77

第三节钢的特点及应用78

一、碳素钢78

1普通碳素钢79

2优质碳素钢79

二、合金钢81

1合金钢的特点81

2低合金钢81

3合金钢83

第四节铸铁86

一、铸铁的分类86

二、常用铸铁87

1普通灰铸铁87

2球墨铸铁88

3可锻铸铁88

三、合金铸铁89

1耐磨铸铁89

2耐热铸铁89

3耐蚀铸铁90

第五节常用钢材及应用90

一、钢材的分类90

二、钢材的规格及用途91

1板材91

2钢管92

3型钢93

4钢丝95

三、材料重量的计算95

1材料重量的理论计算方法95

2材料重量的查表计算方法96

3材料重量的电脑软件计算法97

第六节钢的热处理97

一、基础知识98

1钢的组织结构98

2钢在加热时的组织转变99

3钢在冷却时的奥氏体的冷却转变100

二、钢的整体热处理101

1退火102

2正火103

3淬火104

4回火106

三、钢的表面热处理和化学处理106

1表面热处理107

2化学热处理108

四、热处理的缺陷及防治109

1过热和过烧109

2氧化和脱碳109

3变形与开裂110

4硬度不足110

第七节有色金属110

一、铜及铜的合金111

1纯铜111

2铜的合金112

二、铝和铝的合金117

1铝的分类和性能118

2纯铝118

3铝合金及热处理119

4形变铝合金120

5铸造铝合金121

三、钛和钛合金121

1纯钛121

2钛合金122

四、硬质合金123

1硬质合金及其性能123

2常用硬质合金123

第四章放样与号料125第一节放样125

一、放样的概念125

二、放样划线工具和使用126

三、放样的工作内容和作用128

四、放样划线的程序和作法130

1放样的准备131

2实际放样划线131

3放样过程分析实例135

五、样板和样杆的制作140

1分类140

2样板、样杆和样箱的制作142

3样板与工艺余量143

4样板和样杆的标记和保管145

5放样时的注意事项145

第二节号料146

一、号料的要求146

二、号料的要点：合理节约用料147

1钢板号料147

2型钢（包括钢管）号料151

三、钢材弯曲加工成形的工件在号料时应处理的问题152

1钢板弯曲加工成形工件在号料中的板厚处理152

2钢管和型钢在弯曲成形时也存在板厚处理问题153

四、二次号料153

第三节型钢弯曲工件的号料154

一、型钢的弯曲形式154

二、型钢不切口弯曲的号料155

1理论计算方法155

2经验计算方法156

三、型钢切口弯曲的号料156

1型钢切口内弯号料156

2型钢切口弯曲的料长计算158

3型钢不切口弯曲的号料160

四、材料变形及矫正处理161

第四节放样与号料实例163

1实例1：支座163

2实例2：蒸锅和人孔装置164

3实例3：炉壳主体168

第五章钣金展开图法170第一节展开放样与展开形体170

一、展开放样170

二、形体及其特点171

1基本形体171

2截交体171

3相贯体176

三、形体的展开和要求184

1可展开形体的特性184

2形体的展开方法185

3形体展开的要求185

第二节平行线展开法186

一、平行线展开法的原理和步骤186

二、等径圆柱形体截交或相贯的形体用平行线法的展开187

三、矩形体或棱柱的展开放样（利用平行线法）191

第三节放射线展开法193

一、放射线展开法的原理和步骤193

二、圆锥体是典型的利用放射法展开的形体194

三、棱锥和棱锥面形体也可以利用放射线法展开放样198

第四节三角形展开法200

一、三角形展开法的原理和步骤200

二、正棱锥或正棱锥台可利用放射线法展开放样201

三、三角形展开法204

第五节综合展开法208

第六节不可展开形体的展开放样216

一、螺旋面形体的近似展开216

1图解法218

2计算法219

二、复杂结构件的展开222

第六章钣金下料加工227第一节下料的方法及下料准备工作227

一、钣金下料的方法及其选用227

1手工下料227

2机械下料228

二、钣金下料的准备工作229

三、下料加工前材料检验和变形矫正229

第二节下料的划线和号料230

一、划线号料的工具和使用230

二、划线的基本规则和常用符号230

1划线的基本规则230

2划线常用符号231

三、划线的基准232

四、号料依据233

五、号料划线时应注意的事项234

六、号料加工余量234

七、合理号料和方法235

第三节手工下料237

一、钢材的切割237

二、手用小型电动工具及下料使用240

三、手工下料安全操作243

四、手工下料后修整和矫正243

第四节火焰切割下料244

一、氧乙炔火焰切割的原理和条件244

1氧乙炔火焰切割的过程245

2氧乙炔火焰切割的条件245

二、氧乙炔火焰切割的设备及工具246

1乙炔发生器246

2乙炔钢瓶247

3氧气钢瓶248

4割炬249

5橡皮软管250

6火焰切割机械250

三、氧乙炔火焰切割的操作方法250

1手工气割和操作方法250

2机械气割及其应用255

四、其他切割机新技术259

1等离子弧切割260

2激光切割260

3超高压水切割261

4碳弧切割261

五、火焰切割方法的选择261

六、气割的安全操作262

1气割设备及安全知识262

2人身防护设备263

3气割安全操作263

第五节机械切割下料264

一、龙门剪板机和操作方法264

1龙门剪板机的工作原理264

2龙门剪板机的操作方法266

二、圆盘滚刀剪切机268

三、振动剪269

四、联合剪切机270

五、机械加工机床切割和其他切割机械272

1机械加工机床切割272

2下料边缘的加工272

3其他切割机械273

六、切割下料机械安全操作规程273

第六节冲断和冲裁下料274

一、机械冲断下料274

1管材的冲切275

2型材的冲切276

3棒料的冲切277

二、机械冲裁下料278

1冲裁的分类和过程278

2冲裁件的工艺性278

三、机械冲切和冲裁安全操作280

四、钣金下料加工工序应注意的事项280

第七章钣金成形加工282第一节成形加工的准备工作282

一、钣金加工成形前的准备283

二、工件毛坯的质量检查和交验283

三、加工成形前的预加工284

第二节弯曲成形285

一、板材的弯曲成形286

1卷板机的工作原理286

2卷板工艺过程288

3卷板质量缺陷及防治292

4板材弯曲的其他方法294

5板材冲压弯曲成形295

二、管材的弯曲成形298

1管材弯曲成形时结构变形特点299

2管材手工弯曲成形301

3管材机械弯曲成形302

三、型钢弯曲成形309

1型钢弯曲变形的特点309

2型钢弯曲成形的方法309

第三节冲压成形312

一、冲压成形的特点和分类312

1压弯成形的变形特点312

2压延成形的变形特点314

二、手工冲压成形316

1弯曲316

2压凹317

3拔缘318

4拱曲319

三、薄板工件冲压成形320

1结构特征及成形特点321

2冲压工艺的设计324

3冲压拉深工艺的调试和运行327

四、厚板工件的冲压成形331

1工件的结构及其变形特点332

2厚板工件的热冲压工艺333

五、管料的冲压成形340

1工件的结构和冲压变形特点341

2管料缩口与缩径工艺技术342

3其他管料的冲压成形工艺技术344

第四节其他加工成形工艺349

一、冲裁成形349

1冲裁下料349

2冲裁成形353

二、液压成形356

三、体积成形357

四、机械加工成形359

1边缘加工359

2钻孔361

3攻丝与套丝361

4零件修整362

五、手工操作加工成形363

第五节加工成形机械与操作365

一、剪板机（剪切机）365

1龙门剪板机工作原理和操作365

2龙门剪板机安全操作要求367

二、卷板机367

1卷板机工作原理和操作368

2三辊卷板机安全操作要求368

三、折弯机369

1折弯机工作原理和操作369

2折弯机的安全操作要求370

四、压力机370

1压力机的工作原理和操作371

2压力机安全操作规程372

五、气割设备372

1气割工作原理和操作373

2气割（焊）工安全操作规程374

六、焊接设备375

1焊接原理和操作要求375

2焊接设备376

3电焊设备（电焊机）安全操作规程376

4电焊工安全操作规程377

七、桥式起重机378

八、其他钣金作业机械设备及安全操作规程380

第八章连接与焊接381第一节钣金连接方式简介381

一、铆接381

1铆钉的应用381

2铆接的种类和基本形式382

3铆接的工艺方法384

4铆接的质量检验385

二、螺栓连接386

1普通螺栓连接386

2高强度螺栓连接388

三、胀接390

1胀接的结构形式和工艺方法390

2胀接接头的质量缺陷及防治392

3胀接接头的质量检验393

四、咬接393

五、粘接396

第二节焊接性能和组织399

一、钢材的焊接性能400

1钢材的焊接性能400

2影响焊接性的因素401

二、焊接接头金属的组织与性能402

1焊缝的金属组织与特性402

2焊接热影响区的组织与特性406

三、钢材的焊接特点412

1低碳钢的焊接特点412

2低合金钢的焊接特点412

3低合金耐热钢的焊接特点414

4奥氏体不锈钢的焊接特点416

四、有色金属的焊接特点417

1铝和铝合金的焊接特点417

2焊接铝和铝合金的注意事项418

3铜和铜合金的焊接特点420

4铜和铜合金的焊接方法的选择421

第三节焊接和焊接质量缺陷的防治422

一、焊接基本原理423

二、焊接结构及焊接坡口基本形式425

1压力容器焊接结构的特点425

2焊接坡口的基本形式426

三、焊接基本要求428

四、焊接质量缺陷的防治428

1气孔429

2热裂纹431

3冷裂纹434

4其他焊接缺陷及防治438

第四节焊接方法及焊接工艺过程440

一、焊条电弧焊（手工电弧焊）441

1焊接设备441

2焊条442

3焊接工艺442

二、埋弧焊和埋弧自动焊443

三、气体保护焊448

四、钨极氩弧焊452

1钨极氩弧焊基本原理及特点452

2钨极氩弧焊材料和设备454

3钨极氩弧焊工艺455

五、电阻焊457

1点焊458

2缝焊460

3对焊461

六、气焊465

1 气焊常用气体465

2气焊设备465

3气焊的焊接操作要求467

七、钎焊469

1钎焊焊接过程469

2影响钎料润湿性和填缝性的因素470

3钎料、钎剂及其选用471

4钎焊工艺及质量控制473

第五节焊接质量控制及其检验476

一、焊接质量的控制476

1焊接准备476

2焊接过程480

二、焊接质量的检验482

1过程检验482

2焊接终检验收484

第九章钣金加工变形缺陷与矫正487第一节变形的原因和危害487

一、应力与变形的概念487

1应力487

2变形488

二、钣金工件产生变形的原因490

1原材料的变形490

2加工过程中产生的变形491

3组装引起的变形492

4焊接引起的变形492

三、变形缺陷的危害493

1原材料变形缺陷的危害493

2工件加工成形过程产生变形缺陷的危害494

3焊接过程产生变形缺陷的危害494

第二节钢材变形的矫正497

一、钢材变形产生的原因497

二、钢材防止和减少变形的措施498

1钢材在轧制时防止和减少变形的措施498

2钢材在储运的过程中防止和减少变形的措施498

三、钢材变形的矫正500

1矫正原理和基本方法500

2手工矫正501

3机械矫正510

4火焰矫正513

5高频热点加热矫正（新工艺介绍）517

第三节工件在下料过程中变形的矫正518

一、钢材下料变形的形式518

二、钢材下料变形的预防520

三、钢材下料后变形缺陷的矫正521

四、钢材下料变形矫正时的注意事项524

第四节工件在加工成形过程中变形的矫正525

一、弯曲成形产生的变形和变形缺陷的防治525

1板材弯曲成形中的变形和防治525

2型钢弯曲成形产生的变形缺陷及其防治528

3管材弯曲成形产生的变形缺陷及其防治531

二、工件冲压成形产生的变形和变形缺陷的防止533

1冲裁加工成形产生的变形缺陷及其防治534

2压制成形产生的变形缺陷和防治535

三、其他工件加工成形过程变形缺陷及防治539

1机械切削加工过程中产生的变形缺陷及防治539

2工件在组装焊接过程中造成变形缺陷的防治540

第五节焊接引起变形的矫正540

一、焊接应力与变形541

二、焊接残余应力对结构的影响543

1对构件静载强度的影响543

2对受压杆件稳定性的影响543

3对应力腐蚀裂纹的影响543

4对构件尺寸和形状加工精度的影响544

三、焊接变形及其对构件结构的影响544

1焊接变形及产生的原因544

2焊接变形对构件结构的影响549

四、焊接残余应力的防治550

1焊接残余应力的预防551

2焊接残余应力的消除551

五、焊接变形的防治552

1从设计方面考虑防止焊接变形553

2制定合理的工艺措施和焊接工艺参数554

六、焊接变形的矫正560

1冷加工矫正560

2火焰加热矫正法561

3火焰加热对钢结构承载能力的影响562

第十章产品组装与安装564第一节组装及其准备564

一、组装原理与条件564

1装配的基本条件和定位原理565

2装配工具及使用567

二、装配的基本方法571

1产品的装配特点571

2装配前的准备572

3装配方式与支承形式573

4装配工件的定位575

5装配中的定位焊575

6其他装配方法576

三、做好其他准备工作577

第二节装配及装配实例579

一、装配生产类型和特点580

1互换法582

2选配法582

3修配法582

4调整法582

二、焊接钢结构的装配583

1简单钢结构的装配583

2复杂钢结构的装配587

三、压力容器本体的装配590

四、装配质量的控制和检验593

1装配质量的控制594

2装配质量的检验595

第三节安装施工的测量放线595

一、施工测量放线的内容595

1名词解释595

2施工测量的主要内容596

二、测量放线的器具及使用597

1水准仪和水准尺及其使用597

2经纬仪和钢尺及其使用598

3其他工具600

4测量仪器的管理和保管600

三、施工测量放线的准备工作601

1室内准备601

2现场准备602

四、设备安装的定位放线602

1红线定位法603

2方格网定位法603

3平行线定位法603

五、安装施工的测量放线603

1地基挖土工程的测量放线604

2基础施工的测量放线604

第四节安装施工设施和起重机械605

一、脚手架606

1常用外脚手架606

2其他常用脚手架609

3脚手架安全使用要求609

二、高空安装操作的“三宝”及“四口”防护611

1“三宝”611

2“四口”防护612

三、吊装工器具613

1钢丝绳及其吊具613

2滑轮、滑轮组、倒链与卷扬机614

四、起重机械615

1桅杆式起重机616

2履带式（轮胎式）起重机618

3塔式起重机620

4起重机械的安装和使用622

5其他安装现场起重机械626

第五节安装和安装工艺技术627

一、安装和安装的准备工作628

1安装施工的基本条件628

2安装前的准备工作630

二、大型储罐的安装632

1储罐的分类及大型储罐的结构特点632

2大型储罐材料和附件的质量控制633

3储罐制作及质量控制634

4储罐现场安（组）装吊装机械设备与机具635

5储罐的安装637

6储罐安（组）装的质量控制及检验640

三、建筑钢结构的安装642

1钢结构的特点和类型642

2钢结构材料及控制644

3钢结构件常见的质量问题及控制646

4钢结构件安装前的准备648

5钢结构的安装过程651

6钢结构安装质量验收652

第十一章常规设备钣金制造工艺655第一节概述655

一、常规设备的分类655

二、常规设备的结构特点656

三、常规设备使用材料的选择658

四、常规设备制造工艺过程658

第二节常规设备钣金制造工艺660

一、产品结构分析661

二、生产前准备661

1技术准备662

2材料准备663

3生产环境及工装设备准备665

三、放样工序665

四、成形工序669

五、组焊工序670

1组装671

2焊接673

六、检验工序676

第三节常规设备制造实例678

1实例1：物料灰斗678

2实例2：煤气发生炉炉底图685

3实例3：翘腿裤形管690

第十二章压力容器制造工艺技术695第一节概述695

一、压力容器及其分类695

二、压力容器的工作条件和特点697

三、压力容器的结构及工艺特点698

四、压力容器制造工艺基本要求701

第二节压力容器的制造工艺703

一、准备704

1备料704

2放样、划线（号料）707

二、下料710

1机械剪切下料710

2火焰切割710

3冲压落料710

三、成形711

1封头冲压成形711

2封头人工火造成形713

3封头旋压成形714

4筒体卷制成形716

5其他型材弯制成形719

6特殊工件成形（弯头、三通和膨胀节等）722

第三节压力容器的组装724

一、坡口制备724

1焊接坡口加工725

2典型零部件的机械加工727

二、组装727

1筒节纵缝组装728

2筒体环缝组装729

3人孔、接管和支座等零部件与筒体组装730

第四节压力容器的焊接732

一、焊接的基本要求733

二、压力容器焊接结构特点及焊接准备735

1压力容器焊接结构特点735

2焊接准备736

三、焊接方法及应用737

1焊条电弧焊（手工电弧焊）737

2埋弧焊自动焊739

3气体保护焊744

四、压力容器的焊接工艺过程745

第五节压力容器质量控制和检验749

一、压力容器质量控制的总体要求749

二、材料进厂验收及复验750

1原材料进厂验收750

2材料的复验752

三、压力容器生产中质量控制753

1人员资格的控制753

2生产工艺的控制754

3生产工艺执行的检查755

4生产记录资料整理归档757

四、压力容器产品的质量检验758

1外观检查758

2尺寸（几何形状）检查759

五、产品的无损探伤检测759

六、耐压试验760

七、出厂资料761

第十三章钢结构制造工艺762第一节概述762

一、钢结构的特点和类型762

1钢结构的特点762

2钢结构的类型764

二、钢结构的材料及选择766

1钢结构对材料的要求766

2钢结构应用的材料766

3钢结构用钢材的选择768

三、钢结构制造工艺过程769

四、钢结构的应用770

第二节钢结构零部件制造771

一、制造的准备772

1制造工艺文件的准备772

2加强工艺管理和工艺执行情况检查776

二、放样号料778

三、成形加工781

1下料782

2成形（机械加工）783

四、组装工序784

1组装前的矫正处理784

2组装前的准备785

3组装方法及组装过程786

五、焊接790

1焊接工艺参数的内容和原则791

2焊接方法的选择791

3焊接工艺参数的确定792

六、检验792

1焊接质量的检验793

2外形尺寸等检验793

第三节钢结构的安装795

一、建筑钢结构的特点和安装规范要求795

二、建筑钢结构安装施工准备796

1技术准备797

2现场准备797

三、建筑钢结构的安装过程799

1安装准备799

2安装800

四、钢结构安装质量控制与验收801

1质量控制802

2质量验收804

五、钢结构工程的竣工验收807

第十四章质量管理、控制和验收809第一节概述809

一、质量和质量管理809

1质量的概念809

2质量管理的概念812

二、质量管理体系813

第二节产品质量的控制817

一、质量控制的措施817

二、影响产品质量因素的控制818

三、质量控制的方法820

第三节钣金产品质量控制流程图和质量控制点的编制822

一、首先对产品结构及工艺特点进行分析822

二、编制产品质量控制流程图823

三、编制质量控制点明细表824

四、编制组焊质量控制点明细表828

第四节产品质量检验830

一、质量检验的工作步骤830

二、产品质量检验的分类830

三、产品质量检验的实施833

四、不合格的控制和整改措施836

参考文献839