端蓋沖側(cè)定位孔模具設(shè)計(jì)
端蓋沖側(cè)定位孔模具設(shè)計(jì),端蓋沖側(cè)定位孔模具設(shè)計(jì),端蓋沖側(cè),定位,模具設(shè)計(jì)
任務(wù)書(shū)
2013年9月25 日
學(xué) 生
姓 名
專(zhuān)業(yè)
班級(jí)
聯(lián)系方式
手機(jī)：
E-mail：
QQ：
指 導(dǎo)
教 師
職稱(chēng)
工作
單位
聯(lián)系方式
題目：端蓋沖側(cè)定位孔模具設(shè)計(jì)
任務(wù)、目的與要求：
任務(wù)
設(shè)計(jì)下列端蓋沖側(cè)定位孔的模具
零件名稱(chēng)：墊片 材料：H62
壁厚：4mm 孔深：2.5mm 數(shù)量：1000個(gè)
目的
1、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，解決實(shí)際問(wèn)題的能力；
2、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的工作態(tài)度；
3、培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究，收集資料的良好習(xí)慣；
4、培養(yǎng)學(xué)生熟悉有關(guān)技術(shù)文件，運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)、資料等工具書(shū)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫(xiě)技術(shù)文件的獨(dú)立工作能力。
要求
1沖側(cè)孔模具設(shè)計(jì)
2沖側(cè)孔工藝設(shè)計(jì)
3合理選擇沖壓機(jī)
4完成模具的二維裝配圖
5編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
參考資料：
[1] 模具制造工工藝學(xué)
[2] 冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)
[3] 沖模設(shè)計(jì)資料與指導(dǎo)
[4] 模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)
進(jìn)度安排：
自 2013年11 月21日起至2014年5月12日止，共計(jì)21周。具體安排如下：
1、調(diào)研、搜集資料，論文提綱或設(shè)計(jì)方案確定11月21日——12月12日
2、完成論文初稿或初步設(shè)計(jì)，通過(guò)第二次檢查 12月13 日——3月15日
3、修改并完善畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），通過(guò)第三次檢查，定稿、裝訂 4 月30 日
4、通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審核，準(zhǔn)備答辯 2014年 5 月 8 日
5、其他
教研室主任（簽名）：
教學(xué)系（蓋章）：
說(shuō) 明 書(shū)
題 目 端蓋沖側(cè)定位孔模具設(shè)計(jì)
學(xué) 生
系 別
專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 模具設(shè)計(jì)與制造
學(xué) 號(hào)
指 導(dǎo) 教 師
主要內(nèi)容及基本要求
內(nèi)容：如圖所示的零件，
（1）生產(chǎn)批量：小批量；
（2）材 料：H62；
（3）材料厚度：t=4.0mm。
要求：
（1）要求有目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及產(chǎn)品圖；
（2）零件工藝性、經(jīng)濟(jì)性分析；
（3）沖壓零件工藝方案的擬訂；
（4）模具類(lèi)型及結(jié)構(gòu)形式的選擇；
（5）沖裁力的計(jì)算、壓力中心的確定；
（6）模具主要零件的確定（選擇、設(shè)計(jì)和必要的計(jì)算）、壓力機(jī)的選擇等；
（7）繪制正規(guī)的模具裝配圖一張，要求有正視圖、俯視圖、排樣圖、零件圖、技術(shù)要求及明細(xì)欄；
（8）繪制模具的主要零件圖四張（或折合1#圖紙一張）；要求用計(jì)算機(jī)繪制圖紙，說(shuō)明書(shū)按照學(xué)院規(guī)定采用電子版格式：0#：1張；3#：4張，畢業(yè)論文1萬(wàn)字。
2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說(shuō)明
（1）中國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件手冊(cè).中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)編.上海：上海科學(xué)普及出版社，1989
（2）冷沖壓國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1989
（3）沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).姜奎華.機(jī)械工業(yè)出版社，2002
（4）模具制造工藝.黃毅宏.機(jī)械工業(yè)出版社，2004
（5）沖模圖冊(cè).李天佑.機(jī)械工業(yè)出版社，1998
（6）冷沖模設(shè)計(jì).丁聚松.機(jī)械工業(yè)出版社，1999
（7）模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè).馮柄亮等.上?？萍紭I(yè)出版社，2002
（8）冷沖壓與塑性成型—工藝與模具設(shè)計(jì).翁其金.機(jī)械工業(yè)出版社，1990
（9）冷沖模設(shè)計(jì)（第2版）.趙孟棟主編.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997
（10）沖壓手冊(cè).王孝培主編.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990
（11）沖壓工藝學(xué).肖景容，姜奎華主編.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990
摘 要
本文闡述了沖壓模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過(guò)程，通過(guò)工藝分析，采用沖孔工序，通過(guò)沖裁力、壓料力等計(jì)算，確定模具類(lèi)型。該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，方便工人操作。本設(shè)計(jì)是無(wú)廢料沖壓。本模具性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。
關(guān)鍵字：沖壓；落料沖孔；復(fù)合模；模具結(jié)構(gòu)
3
目 錄
畢主要內(nèi)容及基本要求 2
摘 要 4
第一章、緒論 4
1.1.冷沖壓與模具技術(shù)現(xiàn)狀 4
第二章、沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定 5
2.1.材料分析 5
2.2.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 5
2.3.沖裁件尺寸精度和表面粗糙度要求 5
2.4.沖裁方案的確定 5
第三章、沖裁力的計(jì)算 7
3.1.沖裁力的計(jì)算 7
3.1.1.沖裁力的計(jì)算公式 7
3.2卸料力、推件力、和頂件力的計(jì)算 8
3.3.沖壓壓力中心計(jì)算 8
第四章、沖壓設(shè)備的選擇 10
4.1.沖壓設(shè)備類(lèi)型的選擇 10
4.2.選擇壓力機(jī) 10
第五章、沖裁模工作部分設(shè)計(jì)計(jì)算 11
5.1.沖裁間隙 11
5.2.模具刃口尺寸的計(jì)算 11
5.2.1.沖孔部分刃口設(shè)計(jì)計(jì)算 13
第六章、模具總體設(shè)計(jì) 14
6.1.模具類(lèi)型的選擇 14
6.2.確定送料方式 14
6.3.定位方式的選擇 14
6.4.卸料、出件方式的選擇 14
第七章、卸料零件計(jì)算 16
7.1.卸料樹(shù)脂的選擇 16
第八章、主要零部件設(shè)計(jì) 17
8.1.模具材料的選擇 17
8.1.1.模具材料的性能與熱處理 17
8.2.沖孔凸模 17
8.2.1.沖孔凸模的固定形式 17
8.2.2.凸模強(qiáng)度校核 17
8.2.3..沖孔凸模的結(jié)構(gòu) 18
第九章、標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 19
9.1.模架及模柄的選擇 19
9.2.凸模固定板及墊板的選擇 19
9.3.模具閉合高度的校核 19
9.4.卸料螺釘 19
9.5.螺釘及銷(xiāo)釘?shù)倪x擇 20
第十章、總 結(jié) 21
參考文獻(xiàn) 22
第一章、緒論
1.1.冷沖壓與模具技術(shù)現(xiàn)狀
我國(guó)考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國(guó)已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國(guó)古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領(lǐng)先。1953年，長(zhǎng)春第一汽車(chē)制造廠在中國(guó)首次建立了沖模車(chē)間，該廠于1958年開(kāi)始制造汽車(chē)覆蓋件模具。我國(guó)于20世紀(jì)60年代開(kāi)始生產(chǎn)精沖模具。在走過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路之后，目前我國(guó)已形成了300多億元（未包括港、澳、臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，下同。）各類(lèi)沖壓模具生產(chǎn)能力。
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家?！ ?
近年來(lái)，我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車(chē)配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。
第二章、沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定
2.1.材料分析
沖裁材料為H62，查文獻(xiàn)[1] ： P25表2-7半硬黃銅（GB699-88摘錄），屈服點(diǎn)σs=200MPa，抗拉強(qiáng)度380MPa，延伸率不小于20％，塑性好，焊接性好，適合沖裁。
2.2.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)、避免復(fù)雜形狀的曲線(xiàn)，在許可的情況下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少、無(wú)廢料排樣的形狀，以減少?gòu)U料，矩形孔兩端宜用圓弧連接，以利于模具加工。
2.3.沖裁件尺寸精度和表面粗糙度要求
表2-2 沖裁件孔中心距公差 （mm）
材料厚度t
普通沖孔公差
高級(jí)沖孔公差
孔距中心尺寸
≤50
50~150
150~300
≤50
50~150
150~300
≤1
±0.1
±0.15
±0.2
±0.03
±0.05
±0.08
1~2
±0.12
±0.2
±0.3
±0.04
±0.06
±0.1
2~4
±0.15
±0.25
±0.35
±0.06
±0.08
±0.12
4~6
±0.2
±0.3
±0.40
±0.08
±0.10
±0.15
2.4.沖裁方案的確定
沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁。
復(fù)合沖裁是在壓力機(jī)的一次行程中，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序；級(jí)進(jìn)沖裁是把一個(gè)沖裁件的幾個(gè)工序，排列成一定順序，組成級(jí)進(jìn)模，在壓力機(jī)的一次行程中，模具的不同位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序，除最初幾次沖程外，每次沖程都可完成一個(gè)沖裁件。該工件包括落料、多次拉深，切邊，沖孔等多個(gè)基本工序，本設(shè)計(jì)中只需要設(shè)計(jì)沖側(cè)面定位孔的這副模具，由于產(chǎn)品在前道工序拉深時(shí)材料變薄，孔會(huì)變形，所以這里的孔只能在拉深，切邊好，最后沖，而且是無(wú)廢料沖壓。
第三章、沖裁力的計(jì)算
3.1.沖裁力的計(jì)算
沖裁力計(jì)算包括沖裁力、卸料力等的計(jì)算。
沖裁力是凸模與凹模相對(duì)運(yùn)動(dòng)使工件與板料分離的力，其大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長(zhǎng)度等參數(shù)有關(guān)。沖裁力是設(shè)計(jì)模具、選擇壓力機(jī)的重要參數(shù)。計(jì)算沖裁力的目的是為了合理的選用沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。選用沖壓設(shè)備的標(biāo)稱(chēng)壓力必須大于所計(jì)算的沖裁力，所設(shè)計(jì)的模具必須能傳遞和承受所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。
3.1.1.沖裁力的計(jì)算公式
沖裁力的大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長(zhǎng)度有關(guān)。考慮到成本和沖裁件的質(zhì)量要求，此用平刃口模具沖裁，沖裁力F（N）：
（3-1）
上式引自文獻(xiàn)[2]P50式（2-1）。
式中 L——沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）；6mm的圓
t——材料厚度（mm）；
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
K——系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取系數(shù)K=1.3。
沖裁件周邊長(zhǎng)度L=3.14×6=18.84mm，
材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）查文獻(xiàn)[1]P25表2-7：取σb=300 MPa
一般情況下，材料的σb=1.3τ，故沖裁力F（N）
F=LTσb=300×1.3×18.84×2.5=18369KN
式中σb——材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）。
3.2卸料力、推件力、和頂件力的計(jì)算
從凸模上將零件或廢料卸下來(lái)的力稱(chēng)卸料力，順著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔推出的力稱(chēng)推件力，逆著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔內(nèi)頂出的力稱(chēng)。
卸料力、推件力、頂件力是由壓力機(jī)和模具的卸料、頂件裝置獲得的。影響這些力的因素主要有材料的力學(xué)性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤(rùn)滑情況等。在此用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
=0.05F=0.05×18369=918.45N （3-2）
式（4-2）、（4-3）引自文獻(xiàn)[2]P52。
式中 F——沖裁力；
、——分別為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，其值查表4-1。
表4-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚（mm）
K卸
K推
K頂
鋼
≤0.1
>0.1～0.5
>0.5～2.5
>2.5～6.5
> 6.5
0.065～0.075
0.045～0.055
0.04～0.05
0.03～0.04
0.02～0.06
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
鋁 鋁合金
紫銅 黃銅
0.025～0.08
0.02～0.06
0.03～0.07
0.03～0.09
注：表4-1引自文獻(xiàn)[2]。卸料力系數(shù)K卸在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜時(shí)取上限值。
沖裁時(shí)，所需沖壓力為沖裁力、卸料力和推件力之和，這些力在選擇壓力機(jī)時(shí)是否要考慮進(jìn)去，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)區(qū)別對(duì)待。
總沖壓力F總：
F總=F沖+F卸=18369+918.45=19286.45KN
3.3.沖壓壓力中心計(jì)算
沖裁時(shí)的合力作用或多工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)，稱(chēng)為模具壓力中心。如果模具壓力中心與滑塊的壓力中心不一致，沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具壽命和壓力機(jī)的使用壽命。
計(jì)算壓力中心時(shí)，如圖4-2所示。為了減少計(jì)算，坐標(biāo)設(shè)在和上，此時(shí)=0，=0，可少算兩個(gè)數(shù)。將xoy坐標(biāo)系建立在圖示的對(duì)稱(chēng)中心上，將沖裁輪廓線(xiàn)按集合圖形分解為10段基本線(xiàn)段。若選用J23-63沖床，模柄孔Φ50，壓力中心點(diǎn)仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿(mǎn)足要求。有關(guān)計(jì)算如表4-1。
其計(jì)算公式如下：
=0 （4-8）
=3.2 （4-9）
式（4-8）、（4-9）引自文獻(xiàn)[2]P248。
式中 x1、x2……xn——各圖形沖裁力的x軸坐標(biāo)（mm）；
y1、y2……yn——各圖形沖裁力的y軸坐標(biāo)（mm）；
、……——各圖形沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）。
由于本設(shè)計(jì)中產(chǎn)品對(duì)稱(chēng)，所以模具的壓力中心為零，即在產(chǎn)品中心。
第四章、沖壓設(shè)備的選擇
4.1.沖壓設(shè)備類(lèi)型的選擇
根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來(lái)選定設(shè)備類(lèi)型。
開(kāi)式曲柄壓力機(jī)雖然剛度差，降低了模具壽命。但是它成本低，且有三個(gè)方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)廣泛適用于中小型沖裁件、彎曲件或拉深件的生產(chǎn)中。
閉式曲柄壓力機(jī)剛度好、精度高，只能兩個(gè)方向操作，適用于大型復(fù)雜沖壓件的生產(chǎn)。
雙動(dòng)曲柄壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。
高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)適用于大批量生產(chǎn)。
液壓機(jī)沒(méi)有固定的工作行程，不會(huì)因板厚超差而過(guò)載，全行程中壓力恒定，但是壓力機(jī)的速度低、生產(chǎn)效率低。適用于小批量，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)。
摩擦壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、不易發(fā)生超負(fù)荷損壞。在小批量生產(chǎn)中用來(lái)完成彎曲、成型等沖壓工作。
考慮到以上的因素，選用開(kāi)式壓力機(jī)比較合適。
4.2.選擇壓力機(jī)
考慮到制件的精度要求，參考文獻(xiàn)[2]P49初選J23-63壓力機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱(chēng)壓力：630KN
標(biāo)稱(chēng)壓力行程:8mm
滑塊行程：120mm
最大封閉高度：360mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：90mm
工作臺(tái)孔徑（前后×左右）：480mm×710mm
模柄孔尺寸（直徑×深度）：Φ50mm×70mm
第五章、沖裁模工作部分設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1.沖裁間隙
沖裁間隙是沖裁模的凸模和凹模刃口之間的間隙。沖裁間隙分為單邊間隙和雙邊間隙單邊間隙用C表示,雙邊間隙用Z表示。
間隙值的大小對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力的影響很大，是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一個(gè)極其重要的工藝參數(shù)。
確定合理間隙的方法主要有理論計(jì)算法和查表選取法兩種。一般直接采取查表的方法，直接明了。
間隙的選取主要與材料的種類(lèi)、厚度有關(guān)，但由于各種沖壓件對(duì)其斷面質(zhì)量和尺寸精度的要求不同，以及生產(chǎn)條件的差異，在生產(chǎn)實(shí)踐中就很難有一種統(tǒng)一的間隙數(shù)值，各種資料中給的間隙值并不相同，有的相差較大，選用時(shí)應(yīng)按使用要求分別選取。對(duì)于斷面質(zhì)量和尺寸精度要求高的工件，應(yīng)選用小的間隙值，而對(duì)于精度要求不高的工件，則應(yīng)盡可能采用大間隙，以利于提高模具壽命、降低沖裁力。同時(shí)還必須結(jié)合生產(chǎn)條件，根據(jù)沖裁件尺寸和形狀、模具材料和加工方法、沖壓方法及生產(chǎn)率等，靈活掌握、斟情增減。
5.2.模具刃口尺寸的計(jì)算
沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理的間隙的數(shù)值也必須依靠模具刃口尺寸來(lái)保證。因此，正確確定模具刃口尺寸及其公差是設(shè)計(jì)沖裁模的主要任務(wù)之一。
（一）計(jì)算原則
由于凸、凹模之間存在間隙，所以沖裁件斷面都是帶有錐度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖裁件的小端尺寸等于凸模尺寸。在測(cè)量與使用過(guò)程中，落料件是以大端尺寸為 基準(zhǔn)，沖孔件孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。沖裁過(guò)程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果使間隙越用越大。因此，在確定凸、凹模刃口尺寸時(shí)，必須遵循下述原則：
（1）落料模先確定凹模尺寸，其標(biāo)稱(chēng)尺寸應(yīng)取接近或者等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格制件，凸模刃口的標(biāo)稱(chēng)尺寸比凹模小一個(gè)最小合理間隙。
（2）沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標(biāo)稱(chēng)尺寸應(yīng)接近或者等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格的孔。凹模刃口的標(biāo)稱(chēng)尺寸應(yīng)比凸模大一個(gè)最小合理間隙。
（二）計(jì)算方法
模具工作部分尺寸及公差的計(jì)算方法與加工方法有關(guān)，基本上可分為兩類(lèi)。
1.凸模與凹模分開(kāi)加工 凸、凹模分開(kāi)加工，是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸。此種方法適用于圓形或形狀簡(jiǎn)單的工件，為了保證凸、凹模間隙小于最大合理間隙，不僅凸、凹模分別標(biāo)注公差（凸模，凹模），而且要求有較高的制造精度，以滿(mǎn)足如下條件
（6-2）
或取
（6-3）
也就是說(shuō)，新制造的模具應(yīng)該是，如圖6-5所示。否則制造的模具間隙已超過(guò)允許的變動(dòng)范圍~，影響模具的使用壽命。
2.凸模與凹模配合加工 對(duì)于沖制件形狀復(fù)雜或薄板制件的模具,其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸模（或凹模）作為基準(zhǔn)件，然后根據(jù)此基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸，配作凹模（或凸模），使他們保持一定距離。因此，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸及公差，另一件只標(biāo)注標(biāo)稱(chēng)尺寸，并注明“××尺寸按凸模（或凹模）配作，保證雙面間隙”。這樣。可放大基準(zhǔn)件的制造公差。其公差不再受凸、凹模間隙大小的限制，制造容易，并容易保證凸、凹模間的間隙。
由于復(fù)雜形狀工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化趨勢(shì)不同，所以基準(zhǔn)件的刃口尺寸計(jì)算方法也不相同。
5.2.1.沖孔部分刃口設(shè)計(jì)計(jì)算
由于沖出的孔不通，僅僅壓個(gè)凹坑，所以沒(méi)有廢料，不需要計(jì)算凹模刃口尺寸。
工件尺寸Φ11mm未標(biāo)注尺寸公差，按照IT10級(jí)精度處理，x=0.5,，工件公差△=0.04，
沖孔凸模尺寸：Bj1=(Amin+XΔ)+ Δ/4
=6+0.5×0.15=20.08+0.02
第六章、模具總體設(shè)計(jì)
6.1.模具類(lèi)型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用單工序沖壓模具。
6.2.確定送料方式
模具相對(duì)于模架是采用從前往后的送料方式。產(chǎn)品在沖孔之前形狀已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，只需要將產(chǎn)品順利插入定位，即可沖壓。
6.3.定位方式的選擇
由于該模具最后一道工序，所以可以采用前道工序的成型件外形或者內(nèi)腔定位，本設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品內(nèi)腔尺寸要求比較高，所以可以采用內(nèi)腔定位。
6.4.卸料、出件方式的選擇
模具是采用彈壓卸料板，還是采用固定卸料板，取決于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考慮因素。由于彈壓卸料模具操作時(shí)比固定卸料模具方便，操作者可以看見(jiàn)產(chǎn)品在模具中的狀態(tài)，且彈壓卸料板卸料時(shí)對(duì)條料施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，因此實(shí)際設(shè)計(jì)中盡量采彈壓卸料板，而只有在彈壓卸料板卸料力不足時(shí)，才改用固定卸料板。隨著模具用彈性元件彈力的增強(qiáng)（如采用矩形彈簧），彈壓卸料板的卸料力大大增強(qiáng)。根據(jù)目前情況，當(dāng)材料料厚約在2mm以下時(shí)采用彈壓卸料板，大于2mm時(shí)采用固定卸料板較為貼近實(shí)際。本模具所沖材料的料厚為4.0mm，因此可采用彈壓卸料板。由于采用的是倒裝復(fù)合模具，所以采用下出件便于操作和提高生產(chǎn)效率。
第七章、卸料零件計(jì)算
7.1.卸料樹(shù)脂的選擇
因?yàn)楣ぜ虾駷?.0mm，相對(duì)較厚，但卸料力很小，故采用彈性卸料。根據(jù)卸料力918.45N采用4個(gè)樹(shù)脂，此時(shí)每個(gè)彈簧擔(dān)負(fù)的卸料力為約229.6125N。
沖裁時(shí)卸料板的工作行程h2= 1+2.5=3.5 mm ；考慮凸模的修模余量h3=4 mm，樹(shù)脂的預(yù)壓量為h1；故樹(shù)脂總壓縮量為
H總=h1+h2+h3=h1+7.0 mm
考慮卸料的可靠性，取樹(shù)脂在預(yù)壓量為h1時(shí)就有應(yīng)力11447N的壓力。初選樹(shù)脂直徑d=20mm,工作極限負(fù)荷800N；自由高度h0=20 mm,工作極限載荷下彈簧的變形量hj=6.3 mm。
第八章、主要零部件設(shè)計(jì)
8.1.模具材料的選擇
8.1.1.模具材料的性能與熱處理
Cr12MoV 鋼C含量0.9%～1.05%,Mn含量0.8%～1.1%,Si含量0.15%～0.35%，Cr含量0.9%～1.2%，淬火溫度820～840℃，HRC不低于62，回火溫度140～160℃，HRC62～65文獻(xiàn)。具有高淬透性、高硬度和耐磨性，淬火尺寸穩(wěn)定性好，變形小，并有效好的韌性。
由于鎢形成碳化物，這種鋼在淬火和低溫回火后具有比鉻鋼和 9SiCr 鋼更多的過(guò)剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。此外，鎢還有助于保存細(xì)小晶粒，從而使鋼獲得較好的韌性。所以由 Cr12MoV 鋼制成的刃具，崩刃現(xiàn)象較少，并能較好地保持刀刃形狀和尺寸。
由于該模具是用來(lái)沖裁復(fù)雜形狀的工件，采用材料Cr12MoV，熱處理HRC58～60。
8.2.沖孔凸模
凸凹模的材料選擇Cr12MoV，HRC55～60。由于所沖的孔有圓形和腰孔,而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模,如此一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配和更換。
8.2.1.沖孔凸模的固定形式
由于沖孔凸模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，圓孔的沖孔凸模采用臺(tái)階式，凸模與固定板用H7/m6配合，上面留有臺(tái)階。腰孔沖孔凸模采用鋼絲過(guò)盈配合的方式，與固定板配合，過(guò)盈量為0.02-0.03，同時(shí)用鋼絲固定，防止掉落。
8.2.2.凸模強(qiáng)度校核
一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，沒(méi)有必要作強(qiáng)度校核。但對(duì)于特別細(xì)長(zhǎng)的凸?；蛐⊥鼓_厚而硬的材料時(shí)，必須進(jìn)行凸模承壓能力和抗縱向彎曲能力的校驗(yàn)。
8.2.3..沖孔凸模的結(jié)構(gòu)
根據(jù)以上構(gòu)思和計(jì)算，沖孔凸模均設(shè)計(jì)成如CAD圖所示的結(jié)構(gòu)。
第九章、標(biāo)準(zhǔn)件的選擇
9.1.模架及模柄的選擇
由于產(chǎn)品需要靠側(cè)面定位，建議采用非標(biāo)準(zhǔn)帶側(cè)力柱的鑄鐵模架，這個(gè)模架雖然是自制，但由于是鑄鐵的，成本低，加工速度快，效率高，如CAD圖紙所示，L=320mm，B=220mm，始用最小閉合高度190mm,最大閉合高度222mm，導(dǎo)柱孔距S=250mm。上模板厚35mm，下模板厚40mm。材料HT200。
按JB/T7646.1-94選擇A45×120旋入式模柄。材料Q45#。
9.2.凸模固定板及墊板的選擇
考慮到模架的規(guī)格以及凸凹模的周界尺寸，參考文獻(xiàn)[4]P475表15.57，選擇JB/7643.2 140mm×80mm×18mm的固定板作為凸凹模和沖頭的固定板，材料45#。
9.3.模具閉合高度的校核
模具的閉合高度應(yīng)為上模板、下模板、定位、固定板、上墊板、沖頭等厚度的總和。即
=（40+53+40+55+10+35）mm=233 mm
根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，可略有增減，以制件完全分離為準(zhǔn)。
所先壓力機(jī)的閉合高度=252mm，=（222-70）mm=152mm。
滿(mǎn)足
9.4.卸料螺釘
按照J(rèn)B/T7650.5-94選擇d=6的圓柱頭卸料螺釘M6×60 JB/T7650.5,螺柱長(zhǎng)L=60mm。
卸料螺釘窩深應(yīng)滿(mǎn)足
H≥卸料板行程+螺釘頭高度+修模量（5mm）+安全間隙（2~6mm）
=2.2+9+5+(2~6)mm=18.2~22.2 mm。
9.5.螺釘及銷(xiāo)釘?shù)倪x擇
用于固定凸凹模固定板的螺釘參考文獻(xiàn)[1]P37表3-9選擇2個(gè)螺栓 GB 5782-86 M8×40,螺紋規(guī)格d=8mm,公稱(chēng)長(zhǎng)度l=80,性能等級(jí)為8.8級(jí)、表面氧化、A級(jí)的六角頭螺栓。定位銷(xiāo)選用參考文獻(xiàn)[1]P54表4-4選擇銷(xiāo)GB 119-86 B8×80，公稱(chēng)直徑d=8mm,長(zhǎng)度l=40mm，材料為35鋼，熱處理硬度28~38HRC。
第十章、總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，它具知識(shí)面寬、學(xué)科廣、綜合性強(qiáng)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我鞏固了以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，提高了查閱資料的能力，使我更加認(rèn)識(shí)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。
在本次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了許多的東西。首先對(duì)于AUTOCAD和Pro/ENGINEER的應(yīng)用更加熟練；其次，通過(guò)模具設(shè)計(jì)我對(duì)于模具設(shè)計(jì)的流程基本上熟悉。這次設(shè)計(jì)是對(duì)以前所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一次綜合性的實(shí)踐。涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、互換性以及CAD/CAM各個(gè)方面的內(nèi)容。
設(shè)計(jì)過(guò)程中按照任務(wù)書(shū)的要求和目的，循序漸進(jìn),力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻(xiàn)資料。由于經(jīng)驗(yàn)不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待于完善。
總之，學(xué)海無(wú)涯，在以后的時(shí)間里，我要更加努力學(xué)習(xí)！
參考文獻(xiàn)
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⑺ 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)，中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典委員會(huì).中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典.江西：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003.1
沖壓成形與板材沖壓
1． 概述
通過(guò)模具使板材產(chǎn)生塑性變形而獲得成品零件的一次成形工藝方法叫做沖壓。由于沖壓通常在冷態(tài)下進(jìn)行，因此也稱(chēng)為冷沖壓。只有當(dāng)板材厚度超過(guò)8~100mm時(shí)，才采用熱沖壓。沖壓加工的原材料一般為板材或帶材，故也稱(chēng)板材沖壓。某些非金屬板材（如膠木板、云母片、石棉、皮革等）亦可采用沖壓成形工藝進(jìn)行加工。
沖壓廣泛應(yīng)用于金屬制品各行業(yè)中，尤其在汽車(chē)、儀表、軍工、家用電器等工業(yè)中占有極其重要的地位。沖壓成形需研究工藝設(shè)備和模具三類(lèi)基本問(wèn)題。
? 板材沖壓具有下列特點(diǎn)：
（1）．高的材料利用率。
（2）．可加工薄壁、形狀復(fù)雜的零件。
（3）．沖壓件在形狀和尺寸方面的互換性好。
（4）．能獲得質(zhì)量輕而強(qiáng)度高、剛性好的零件。
（5）．生產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
沖壓模具制作成本高，因此適合大批量生產(chǎn)。對(duì)于小批量、多品種生產(chǎn)，常采用簡(jiǎn)易沖模，同時(shí)引進(jìn)沖壓加工中心等新型設(shè)備，以滿(mǎn)足市場(chǎng)求新求變的需求。板材沖壓常用的金屬材料有低碳鋼、銅、鋁、鎂合金及高塑性的合金剛等。如前所述，材料形狀有板材和帶材。
沖壓生產(chǎn)設(shè)備有剪床和沖床。剪床是用來(lái)將板材剪切成具有一定寬度的條料，以供后續(xù)沖壓工序使用，沖床可用于剪切及成形。
2． 沖壓成形的特點(diǎn)
生產(chǎn)時(shí)間中所采用的沖壓成形工藝方法有很多，具有多種形式餓名稱(chēng)，但塑性變形本質(zhì)是相同的。沖壓成形具有如下幾個(gè)非常突出的特點(diǎn)。
（1）．垂直于板面方向的單位面積上的壓力，其數(shù)值不大便足以在板面方向上使??板材產(chǎn)生塑性變形。由于垂直于板面方向上的單位面積上壓力的素質(zhì)遠(yuǎn)小于板面方向上的內(nèi)應(yīng)力，所以大多數(shù)的沖壓變形都可以近似地當(dāng)作平面應(yīng)力狀態(tài)來(lái)處理，使其變形力學(xué)的分析和工藝參數(shù)的計(jì)算大呢感工作都得到很大的簡(jiǎn)化。
（2）．由于沖壓成形用的板材毛胚的相對(duì)厚度很小，在壓應(yīng)力作用下的抗失穩(wěn)能力也很差，所以在沒(méi)有抗失穩(wěn)裝置（如壓邊圈等）的條件下，很難在自由狀態(tài)下順利地完成沖壓成形過(guò)程。因此，以拉應(yīng)力作用為主的伸長(zhǎng)類(lèi)沖壓成形過(guò)程多于以壓應(yīng)力作用為主的壓縮類(lèi)成形過(guò)程。
（3）．沖壓成形時(shí)，板材毛胚內(nèi)應(yīng)力的數(shù)值等于或小于材料的屈服應(yīng)力。在這一點(diǎn)上，沖壓成形與體積成形的差別很大。因此，在沖壓成形時(shí)變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)中的靜水壓力成分對(duì)成形極限與變形抗力的影響，已失去其在體積成形時(shí)的重要程度，有些情況下，甚至可以完全不予考慮，即使有必要考慮時(shí)，其處理方法也不相同。
（4）．在沖壓成形時(shí)，模具對(duì)板材毛胚作用力所形成的約束作用較輕，不像體積成形（如模鍛）是靠與制件形狀完全相同的型腔對(duì)毛胚進(jìn)行全面接觸而實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)制成形。在沖壓成形中，大多數(shù)情況下，板材毛胚都有某種程度的自由度，常常是只有一個(gè)表面與模具接觸，甚至有時(shí)存在板材兩側(cè)表面都有于模具接觸的變形部分。在這種情況下，這部分毛胚的變形是靠模具對(duì)其相鄰部分施加的外力實(shí)現(xiàn)其控制作用的。例如，球面和錐面零件成形時(shí)的懸空部分和管胚端部的卷邊成形都屬這種情況。
? ?由于沖壓成形具有上述一些在變形與力學(xué)方面的特點(diǎn)，致使沖壓技術(shù)也形成了一些與體積成形不同的特點(diǎn)。由于不需要在板材毛的表面施加很大的單位壓力即可使其成形，所以在沖壓技術(shù)中關(guān)于模具強(qiáng)度與剛度的研究并不十分重要，相反卻發(fā)展了學(xué)多簡(jiǎn)易模具技術(shù)。
由于相同原因，也促使靠氣體或液體壓力成形的工藝方法得以發(fā)展。因沖壓成形時(shí)的平面應(yīng)力狀態(tài)或更為單純的應(yīng)變狀態(tài)（與體積成形相比），當(dāng)前對(duì)沖壓成形匯中毛胚的變形與 力能參數(shù)方面的研究較為深入，有條件運(yùn)用合理的科學(xué)方法進(jìn)行沖壓加工。借助于電子計(jì)算機(jī)與先進(jìn)的測(cè)試手段，在對(duì)板材性能與沖壓變形參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量與分析基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)沖壓過(guò)程智能化控制的研究工作也在開(kāi)展。人們?cè)趯?duì)沖壓成形過(guò)程有離開(kāi)較為深入的了解后，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到?jīng)_壓成型與原材料有十分密切的關(guān)系。所以，對(duì)板材沖壓性能即成形性與形狀穩(wěn)定性的研究，目前已成為沖壓技術(shù)的一個(gè)重要內(nèi)容。對(duì)板材沖壓性能的研究工作不僅是沖壓技術(shù)發(fā)展的需要，而且也促進(jìn)了鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，為其提高板材的質(zhì)量提供了一個(gè)可靠的基礎(chǔ)與依據(jù)。
3．沖壓變形的分類(lèi)
? ?沖壓變形工藝可完成多種工序，其基本工序可分為分離工序和變形工序兩大類(lèi)。分離工序是使胚料的一部分與另一部分相互分離的工藝方法，主要有落料、沖孔、切邊、剖切、修整等。其中又以沖孔、落料應(yīng)用最廣。變形工序是使胚料的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工藝方法，主要有拉深、彎曲、局部成形、脹形、翻邊、縮徑、校形、旋壓等。
從本質(zhì)上看，沖壓成形就是毛胚的變形區(qū)在外力的作用下產(chǎn)生相應(yīng)的塑性變形，所以變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)和變形特點(diǎn)景象的沖壓成形分類(lèi)，可以把成形性質(zhì)相同的成形方法概括成同一個(gè)類(lèi)型并進(jìn)行體系化的研究。
絕大多數(shù)沖壓成形時(shí)毛胚變形區(qū)均處于平面應(yīng)力狀態(tài)。通常認(rèn)為在板材表面上不受外力的作用，即使有外力作用，其數(shù)值也是較小的，所以可以認(rèn)為垂直于板面方向上的應(yīng)力為零，使板材毛胚產(chǎn)生塑性變形的是作用于板面方向上相互的兩個(gè)主應(yīng)力。由于板厚較小，通常都近似地認(rèn)為這兩個(gè)主應(yīng)力在厚度方向上是均勻分布的?；谶@樣的分析，可以把各種形式?jīng)_壓成型中的毛陪變形區(qū)的受力狀態(tài)與變形特點(diǎn)，在平面應(yīng)力的應(yīng)力坐標(biāo)系中與相應(yīng)的兩向應(yīng)變坐標(biāo)系中以應(yīng)力與應(yīng)變坐標(biāo)決定的位置來(lái)表示。
4.沖壓用原材料
? ?沖壓加工用原材料有很多種，它們的性能也有很大的差別，所以必須根據(jù)原材料的性能與特點(diǎn)，采用不同的沖壓成形方法、工藝參數(shù)和模具結(jié)構(gòu)，才能達(dá)到?jīng)_壓加工的目的。由于人們對(duì)沖壓成形過(guò)程板材毛胚的變形行為有了較為深入的認(rèn)識(shí)，已經(jīng)相當(dāng)清楚的建立了由原材料的化學(xué)成分、組織等因素所決定的材料性能與沖壓成形之間的關(guān)系，這就使原材料生產(chǎn)部門(mén)不但按照沖壓件的工作條件與使用要求進(jìn)行原材料的設(shè)計(jì)工作，而且也根據(jù)沖壓件加工過(guò)程對(duì)板材性能的要求進(jìn)行新型材料的開(kāi)發(fā)工作，這是沖壓技術(shù)在原材料研究方面的一個(gè)重要方向。對(duì)沖壓用原材料沖壓性能方面的研究工作有
（1）原材料沖壓性能的含義。
（2）判斷原材料沖壓性能的科學(xué)方法，確定可以確切反映材料沖壓性能的參數(shù)，建立沖壓性能的參數(shù)與實(shí)際沖壓成形間的關(guān)系，以及沖壓性能參數(shù)的測(cè)試方法等。
（3）建立原材料的化學(xué)成分、組織和制造過(guò)程與沖壓性能之間的關(guān)系。沖壓用原材料主要是各種金屬與非金屬板材。金屬板材包括各種黑色技術(shù)和有色金屬板材。雖然在沖壓生產(chǎn)中所用金屬板材的種類(lèi)很多，但最多的原材料蛀牙是鋼板、不銹鋼板、鋁合金板及各種復(fù)合金屬板。
5．板材沖壓性能及其鑒定方法
? ? 板材是指對(duì)沖壓加工的適應(yīng)能力。對(duì)板材沖壓性能的研究具有飛行重要的意義。為了能夠運(yùn)用最科學(xué)與最經(jīng)濟(jì)合理的沖壓工藝過(guò)程與工藝參數(shù)制造出沖壓零件，必須對(duì)作為加工對(duì)象的板材的性能具有十分清楚的了解，這樣才有可能充分地利用板材在加工方面的潛在能力。另一方面，為了能夠依據(jù)沖壓件的形狀與尺寸特點(diǎn)及其所需的成形工藝等基本因素，正確、合理地選用板材，也必須對(duì)板材的沖壓性能有一個(gè)科學(xué)的認(rèn)識(shí)與正確的判斷。評(píng)定板材沖壓性能的方法有直接試驗(yàn)法與間接試驗(yàn)法。
? ?實(shí)物沖壓試驗(yàn)是最直接的板材沖壓性能的評(píng)定方法。利用實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備與模具，在與生產(chǎn)完全相同的條件下進(jìn)行實(shí)際沖壓零件的性能評(píng)定，當(dāng)然能夠的最可靠的結(jié)果。但是，這種評(píng)定方法不具有普遍意義，不能作為行業(yè)之間的通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息的交流。
? ?模擬試驗(yàn)是把生產(chǎn)中實(shí)際存在的沖壓成形方法進(jìn)行歸納與簡(jiǎn)單化處理，消除許多過(guò)于復(fù)雜的因素，利用軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)化了的成形方法，在保證試驗(yàn)中板材的變形性質(zhì)與應(yīng)力狀態(tài)都與實(shí)際沖壓成形相同的條件下進(jìn)行的沖壓性能的評(píng)定工作。為了保證模擬試驗(yàn)結(jié)果的可靠性與通用性，規(guī)定了私分具體的關(guān)于試驗(yàn)用工具的幾何形狀與尺寸、毛胚的尺寸、試驗(yàn)條件（沖壓速度、潤(rùn)滑方法、壓邊力等）。
? ?間接試驗(yàn)法也叫做基礎(chǔ)試驗(yàn)法。間接試驗(yàn)法的特點(diǎn)是：在對(duì)板材在塑性變形過(guò)程中所表現(xiàn)出的基本性質(zhì)與規(guī)律進(jìn)行分析與研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步把它和具體的沖壓成形中板材的塑性變形參數(shù)聯(lián)系起來(lái)，建立間接試驗(yàn)結(jié)果（間接試驗(yàn)值）與具體的沖壓成形性能（工藝參數(shù)）之間的相關(guān)性。由于間接試驗(yàn)時(shí)所用試件的形狀與尺寸以及加載的方式等都不同于具體的沖壓成形過(guò)程，所以它的變形性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)也不同于沖壓變形。因此間接試驗(yàn)所得的結(jié)果（試驗(yàn)值）并不是沖壓成形的工藝參數(shù)，而是可以用來(lái)表示板材沖壓性能的基礎(chǔ)性參數(shù)。
Characteristics and Sheet Metal Forming
1． The article overview
Stamping is a kind of plastic forming process in which a part is produced by means of the plastic forming the material under the action of a die. Stamping is usually carried out under cold state, so it is also called stamping. Heat stamping is used only when the blank thickness is greater than 8~100mm. The blank material for stamping is usually in the form of sheet or strip, and therefore it is also called sheet metal forming. Some non-metal sheets (such as plywood, mica sheet, asbestos, leather)can also be formed by stamping.
?? Stamping is widely used in various fields of the metalworking industry, and it plays a crucial role in the industries for manufacturing automobiles, instruments, military parts and household electrical appliances, etc.
? ?The process, equipment and die are the three foundational problems that needed to be studied in stamping.
? ?The characteristics of the sheet metal forming are as follows:
(1)? ? High material utilization
(2)? ? Capacity to produce thin-walled parts of complex shape.
(3)? ? Good interchangeability between stamping parts due to precision in shape??
and dimension.
(4)? ? Parts with lightweight, high-strength and fine rigidity can be obtained.
(5)? ? High productivity, easy to operate and to realize mechanization and? ? automatization.
? ? The manufacture of the stamping die is costly, and therefore it only fits to mass production. For the manufacture of products in small batch and rich variety, the simple stamping die and the new equipment such as a stamping machining center, are usually adopted to meet the market demands. The materials for sheet metal stamping include mild steel, copper, aluminum, magnesium alloy and high-plasticity alloy-steel, etc.??
Stamping equipment includes plate shear punching press. The former shears plate into strips with a definite width, which would be pressed later. The later can be used both in shearing and forming.
2．Characteristics of stamping forming
There are various processes of stamping forming with different working patterns and names. But these processes are similar to each other in plastic deformation. There are following conspicuous characteristics in stamping:
（1）．The force per unit area perpendicular to the blank surface is not large but is enough to cause the material plastic deformation. It is much less than the inner stresses on the plate plane directions. In most cases stamping forming can be treated approximately as that of the plane stress state to simplify vastly the theoretical analysis and the calculation of the process parameters.
（2）．Due to the small relative thickness, the anti-instability capability of the blank is weak under compressive stress. As a result, the stamping process is difficult to proceed successfully without using the anti-instability device (such as blank holder). Therefore the varieties of the stamping processes dominated by tensile stress are more than dominated by compressive stress.
（3）．During stamping forming, the inner stress of the blank is equal to or sometimes less than the yield stress of the material. In this point, the stamping is different from the bulk forming. During stamping forming, the influence of the hydrostatic pressure of the stress state in the deformation zone to the forming limit and the deformation resistance is not so important as to the bulk forming. In some circumstances, such influence may be neglected. Even in the case when this influence should be considered, the treating method is also different from that of bulk forming.
（4）．In stamping forming, the restrain action of the die to the blank is not severs as in the case of the bulk forming (such as die forging). In bulk forming, the constraint forming is proceeded by the die with exactly the same shape of the part. Whereas in stamping, in most cases, the blank has a certain degree of freedom, only one surface of the blank contacts with the die. In some extra cases, such as the forming of the blank on the deforming zone contact with the die. The deformation in these regions are caused and controlled by the die applying an external force to its adjacent area.
Due to the characteristics of stamping deformation and mechanics mentioned above, the stamping technique is different form the bulk metal forming: The importance or the strength and rigidity of the die in stamping forming is less than that in bulk forming because the blank can be formed without applying large pressure per unit area on its surface. Instead, the techniques of the simple die and the pneumatic and hydraulic forming are developed.
Due to the plane stress or simple strain state in comparison with bulk forming, more research on deformation or force and power parameters has been done. Stamping forming can be performed by more reasonable scientific methods. Based on the real time measurement and analysis on the sheet metal properties and stamping parameters, by means of computer and some modern testing apparatus, research on the intellectualized control of stamping process is also in proceeding. It is shown that there is a close relationship between stamping forming and raw material. The research on the properties of the stamping forming, that is, forming ability and shape stability, has become a key point in stamping technology development, but also enhances the manufacturing technique of iron and steel industry, and provides a reliable foundation for increasing sheet metal quality.
3．Categories of stamping forming
? ? Many deformation processes can be done by stamping, the basic processes of the stamping can be divided into two kinds: cutting and forming.Cutting is a shearing process that one part of the blank is cut from 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 from 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 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 is assumed that the stress perpendicular to the blank surface equals 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 the two principal stresses distribute uniformly along the thickness direction. Based on this analysis, the stress state and the deformation characteristics of the deformation zone in all kinds of stamping forming can be denoted by the points in the coordinates of the plane principal stresses and the coordinates of the corresponding plane principal strains.
4．Raw materials for stamping forming
There are a lot of raw materials used in stamping forming, and the properties of these materials may have large difference. The stamping forming can be succeeded only by determining the stamping method, the forming parameters and the die structures according to the properties and characteristics of the raw materials. The deformation of the blank during stamping forming has been investigated quite thoroughly. The relationships between the material properties decided by the chemistry component and structure of the material and the stamping forming has been established clearly. Not only the proper material can be selected based on the working condition and usage demand, but also the new material can be developed according to the demands of the blank properties during processing the stamping part. This is an important domain in stamping forming research. The research on the material properties for stamping forming is as follows:
（1）．Definition of the stamping property of the material.
（2）．Method to judge the stamping property of the material, find parameters to express the definitely material property of the stamping forming, establish the relationship between the property parameters and the practical stamping forming, and investigate the testing methods of the property parameters.
（3）．Establish the relationship among the chemical component, structure, manufacturing process and stamping property.
?? The raw materials for stamping forming mainly include various metals and nonmetal plate. Sheet metal includes both ferrous and nonferrous metals. Although a lot of sheet metals are used in stamping forming, the most widely used materials are steel, stainless steel, aluminum alloy and various composite metal plates.
5．Stamping forming property of sheet metal and its assessing method
The stamping forming property of the sheet metal is the adaptation capability of the sheet metal to stamping forming. It has crucial meaning to the investigation of the stamping forming property of the sheet metal. In order to produce stamping forming parts with most scientific, economic and rational stamping forming process and forming parameters, it is necessary to understand clearly the properties of the sheet metal, so as to utilize the potential of the sheet metal fully in the production. On the other hand, to select plate material accurately and rationally in accordance with the characteristics of the shape and dimension of the stamping forming part and its forming technique is also necessary so that a scientific understanding and accurate judgment to the stamping forming properties of the sheet metal may be achieved.
There are direct and indirect testing methods to assess the stamping property of the sheet metal?.Practicality stamping test is the most direct method to assess stamping forming property of the sheet metal. This test is done exactly in the same condition as actual production by using the practical equipment and dies. Surely, this test result is most reliable. But this kind of assessing method is not comprehensively applicable, and cannot be shared as a commonly used standard between factories.
? ? The simulation test is a kind of assessing method that after simplifying and summing up actual stamping forming methods, as well as eliminating many trivial factors, the stamping properties of the sheet metal are assessed, based on simplified axial-symmetric forming method under the same deformation and stress states between the testing plate and the actual forming states. In order to guarantee the reliability and generality of simulation results, a lot of factors are regulated in detail, such as the shape and dimension of tools for test, blank dimension and testing conditions(stamping velocity, lubrication method and blank holding force, etc).???Indirect testing method is also called basic testing method its characteristic is to connect analysis and research on fundamental property and principle of the sheet metal during plastic deformation, and with the plastic deformation parameters of the sheet metal in actual stamping forming, and then to establish the relationship between the indirect testing results(indirect testing value) and the actual stamping forming property (forming parameters). Because the shape and dimension of the specimen and the loading pattern of the indirect testing are different from the actual stamping forming, the deformation characteristics and stress states of the indirect test are different from those of the actual one. So, the results obtained form the indirect test are not the stamping forming parameters, but are the fundamental parameters that can be used to represent the stamping forming property of the sheet metal.
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