汽車備輪架加固板的沖壓工藝及落料、沖孔、彎曲復合模具設計【含15張圖紙】

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Cutting is a shearing process that one part of the blank is cut form the other .It mainly includes blanking, punching, trimming, parting and shaving, where punching and blanking are the most widely used. Forming is a process that one part of the blank has some displacement form the other. It mainly includes deep drawing, bending, local forming, bulging, flanging, necking, sizing and spinning. In substance, stamping forming is such that the plastic deformation occurs in the deformation zone of the stamping blank caused by the external force. The stress state and deformation characteristic of the deformation zone are the basic factors to decide the properties of the stamping forming. Based on the stress state and deformation characteristics of the deformation zone, the forming methods can be divided into several categories with the same forming properties and to be studied systematically. The deformation zone in almost all types of stamping forming is in the plane stress state. Usually there is no force or only small force applied on the blank surface. When it is assumed that the stress perpendicular to the blank surface equal to zero, two principal stresses perpendicular to each other and act on the blank surface produce the plastic deformation of the material. Due to the small thickness of the blank, it is assumed approximately that the two principal stresses distribute uniformly along the thickness direction. Based on this analysis, the stress state and 10 the deformation characteristics of the deformation zone in all kind of stamping forming can be denoted by the point in the coordinates of the plane princ ipal stress(diagram of the stamping stress) and the coordinates of the corresponding plane principal stains (diagram of the stamping strain). The different points in the figures of the stamping stress and strain possess different stress state and deformation characteristics. (1)When the deformation zone of the stamping blank is subjected toplanetensile stresses, it can be divided into two cases, that is 0,t=0and 0,t=0.In both cases, the stress with the maximum absolute value is always a tensile stress. These two cases are analyzed respectively as follows. 2)In the case that 0andt=0, according to the integral theory, the relationships between stresses and strains are: /（ -m） =/（ -m） =t/（ t -m） =k 1.1 where, ， ， t are the principal strains of the radial, tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping forming; ， and tare the principal stresses of the radial, tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping forming;m is the average stress,m=（ +t） /3; k is a constant. In plane stress state, Equation 1.1 3/（ 2-） =3/（ 2-t） =3t/-（ t+） =k 1.2 Since 0,so 2-0 and 0.It indicates that in plane stress state with two axial tensile stresses, if the tensile stress with the maximum absolute value is , the principal strain in this direction must be positive, that is, the deformation belongs 11 to tensile forming. In addition, because 0， therefore -（ t+） 0 and t2,0； and when 0. The range of is =0 . In the equibiaxial tensile stress state = ， according to Equation 1.2,=0 and t 0 and t=0, according to Equation 1.2 , 2 0 and 0,This result shows that for the plane stress state with two tensile stresses, when the absoluste value of is the strain in this direction must be positive, that is, it must be in the state of tensile forming. Also because0， therefore -（ t+） 0 and t,0;and when 0. 12 The range of is = =0 .When =,=0, that is, in equibiaxial tensile stress state, the tensile deformation with the same values occurs in the two tensile stress directions; when =0, =- /2, that is, in uniaxial tensile stress state, the deformation characteristic in this case is the same as that of the ordinary uniaxial tensile. This kind of deformation is in the region AON of the diagram of the stamping strain (see Fig.1.1), and in the region GOH of the diagram of the stamping stress (see Fig.1.2). Between above two cases of stamping deformation, the properties ofand, and the deformation caused by them are the same, only the direction of the maximum stress is different. These two deformations are same for isotropic homogeneous material. (1)When the deformation zone of stamping blank is subjected to two compressive stressesand(t=0), it can also be divided into two cases, which are 0,t=0 and 0,t=0. 1） When 0 and t=0, according to Equation 1.2, 2-0 與 =0.This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses, if the stress with the maximum absolute value is 0, the strain in this direction must be negative, that is, in the state of compressive forming. Also because 0 and t0.The strain in the thickness direction of the blankt is positive, and the thickness increases. The deformation condition in the tangential direction depends on the values 13 of and .When =2,=0;when 2,0;and when 0. The range of is 0.When =,it is in equibiaxial tensile stress state, hence=0; when =0,it is in uniaxial tensile stress state, hence =-/2.This kind of deformation condition is in the region EOG of the diagram of the stamping strain (see Fig.1.1), and in the region COD of the diagram of the stamping stress (see Fig.1.2). 2） When 0and t=0, according to Equation 1.2,2- 0 and 0. This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses, if the stress with the maximum absolute value is , the strain in this direction must be negative, that is, in the state of compressive forming. Also because 0 and t0.The strain in the thickness direction of the blankt is positive, and the thickness increases. The deformation condition in the radial direction depends on the values of and . When =2, =0; when 2,0; and when 0. The range of is = =0 . When = , it is in equibiaxial tensile stress state, hence =0.This kind of deformation is in the region GOL of the diagram of the stamping strain (see Fig.1.1), and in the region DOE of the diagram of the stamping stress (see Fig.1.2). (3) The deformation zone of the stamping blank is subjected to two stresses with opposite signs, and the absolute value of the tensile stress is larger than that of the compressive stress. There exist two cases to be analyzed as follow: 14 1)When 0, |, according to Equation 1.2, 2-0 and 0.This result shows that in the plane stress state with opposite signs, if the stress with the maximum absolute value is tensile, the strain in the maximum stress direction is positive, that is, in the state of tensile forming. Also because 0, |, therefore =-. When =-, then 0,0,0, |, according to Equation 1.2, by means of the same analysis mentioned above, 0, that is, the deformation zone is in the plane stress state with opposite signs. If the stress with the maximum absolute value is tensile stress , the strain in this direction is positive, that is, in the state of tensile forming. The strain in the radial direction is negative （ =-. When =-, then 0, 0, 0,|, according to Equation 1.2, 2- 0 and 0 and 0, therefore 2- 0. The strain in the tensile stress direction is positive, or in the state of tensile forming. The range of is 0=-.When =-, then 0,0,0, |, according to Equation 1.2 and by means of the same analysis mentioned above,=-.When =-, then 0, 0, 0,0 AON GOH + + Tensile AOC AOH + + Tensile Biaxial compressive stress state 0,0 EOG COD Compress ive 0,| MON FOG + + Tensile | LOM EOF Compress ive State of stress with opposite signs 0,| COD AOB + + Tensile | | DOE BOC Compress ive 20 Table 1.2 Comparison between tensile and compressive forming Item Tensile forming Compressive forming Representation of the quality problem in the deformation zone Fracture in the deformation zone due to excessive deformation Instability wrinkle caused by compressive stress Forming limit 3 Mainly depends on the plasticity of the material, and is irrelevant to the thickness 4 Can be estimated by extensibility or the forming limit DLF 4 Mainly depends on the loading capability in the force transferring zone 5 Depends on the anti-instability capability 6 Has certain relationship to the blank thickness Variation of the blank thickness in the deformation zone Thinning Thickening Methods to improve forming limit 4 Improve the plasticity of the material 5 Decrease local 4 Adopt multi-pass forming process 5 Change the mechanics 21 deformation, and increase deformation uniformity 6 Adopt an intermediate heat treatment process relationship between the force transferring and deformation zones 6 Adopt anti-wrinkle measures Fig.1.1 Diagram of stamping strain tensile forming bulging deep drawing flanging compressive forming compressive forming expanding deep drawing bulging tensile forming necking necking expanding + - - + /4 /4 flanging - + + - Fig.1.2 Diagram of stamping stress 22 Ten sile for ming Com pres sion for ming St re ngth Cap abil ity of an ti -w rinkle und er t he t ensi le and com pres sive st re sses Plasticity Cap abil ity of an ti -n ecking Def orma tion uniformit y an d ex te nsion ca pa bility Pl as ticity Cap abil ity of an ti -w rinkle Def orma tion for ce a nd i ts Ani sotr opy valu e of r Har deni ng c hara cter isti cs Deformation r es is ta nc e Che mist ry c ompo nent Str uctu re Deformation c on di ti on s Har deni ng c hara cter isti cs Sta te o f st ress Gradient of s tr ai n Har deni ng c hara cter isti cs Die sha pe Mechanical pr oe rt y The value of t he n a nd r Relative th ic kn es s Che mist ry c ompo nent Str uctu re Deformation c on di ti on s Fig.1.3 Examples for systematic research methods