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目 錄 中文摘要 1 英文摘要 2 1 序 言 3 2 零件沖壓工藝分析 4 2 1 工藝分析 4 2 1 1 制件的總體分析 4 2 1 2 制件的外形分析 5 2 2 沖壓工藝方案的確定 5 2 3 必要的工藝計算 5 2 3 1 排樣設(shè)計與計算 5 2 3 2 確定搭邊與搭肩值 5 2 3 3 確定零件的排樣方案 5 2 3 4 計算條料的寬 6 2 3 5 計算材料的利用率 6 2 4 計算沖壓力和初選壓力機 7 2 4 1 計算凸 凹模刃口尺寸 7 2 4 2 計算沖壓力及壓力中心的確定 7 2 4 3 初選壓力機 8 2 5 模具的總體設(shè)計 9 2 5 1 模具的類型選擇 9 2 5 2 定位方式的選擇 9 2 5 3 導(dǎo)向方式的選擇 10 2 6 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 11 2 6 1 凸模 凹模 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 11 2 6 2 模架的設(shè)計 圖 2 9 14 2 7 上 下模座的裝固方法 16 3 模具附圖的繪制 18 3 1 沖孔落料正裝復(fù)合模及其工作原理 18 4 模具的裝配 19 小 結(jié) 20 參 考 文 獻(xiàn) 22 謝 辭 23 附錄 A 卸料彈簧 24 附錄 B 螺釘和銷釘 25 1 機箱側(cè)板及其沖壓模具設(shè)計 摘要 近幾十年來 沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展 它表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生 產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上 如今沖壓已成為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法 本次 設(shè)計了一套落料沖孔復(fù)合模具 首先對零件進(jìn)行工藝分析 經(jīng)過工藝分析和對 比 采用沖孔落料工序 通過沖裁力 頂件力 卸料力等計算 確定壓力機的 型號 再分析對沖壓件加工的模具適用類型選擇所需要設(shè)計的模具 最后將各 工作零部件設(shè)計過程表達(dá)出來 在設(shè)計說明書的第一部分 主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r 說明了沖壓 模具的重要性與本次設(shè)計的意義 接著是對沖壓件的工藝分析 完成了工藝方 案的確定 第二部分 對零件排樣圖的設(shè)計 完成了材料利用率的計算 再進(jìn) 行沖裁工藝力的計算和沖裁模工作部分的設(shè)計計算 最后對主要零部件的設(shè)計 和標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選擇 關(guān)鍵詞 沖壓模具 沖孔 落料 2 Chassis side panels and stamping die design Abstract In recent decades stamping technology has obtained rapid development along with many new technologies and its wide application in production Nowadays stamping has become an important modern industrial processing technique This work includes a set of compound die blanking punching First technology analysis for the selected parts was conducted and then punch blankingprocess were designed through calculating the blanking force the top pieces of power discharge force the type of press was determined Reanalysis of stamping parts processing mould for type selection design of the mould needed the final will be the working parts express the design process In the first part of the design specification mainly describes the development of stamping die illustrates the importance of stamping die and the significance of this design then there is the stamping technology analysis completed the determination of process scheme The second part the part layout diagram design completes the calculation of material utilization For calculation of the force of cutting process and the working parts of die design and calculation Finally has carried on the choice to design of main parts and standard parts provide the basis for the design Keywords stamping die punching blanking 3 機箱側(cè)板及其沖壓模具設(shè)計 1 序 言 目前 我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?主要原因是我國在沖 壓基礎(chǔ)理論及成形工藝 模具標(biāo)準(zhǔn)化 模具設(shè)計 模具制造工藝及設(shè)備等方面與工 業(yè)發(fā)達(dá)國家尚有相當(dāng)大的差距 導(dǎo)致我過模具在壽命 效率 加工精度 生產(chǎn)周期 等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大 隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高 沖 壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種 少批量 復(fù)雜大型 精密 更新?lián)Q代速度快等變化特點 沖壓模具正向高效 精密 長壽命 大型化方向發(fā)展 隨著與國際接軌的腳步不斷 加快 市場競爭的日益加劇 人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn)品質(zhì)量 成本和新產(chǎn)品的開 發(fā)能力的重要性 近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度 一些 國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD 并陸續(xù)開始使用 UG Pro Engineer I DEAS 等 國際通用軟件 個別廠家還引進(jìn)了 Moldflow 等 CAE 軟件 并成功應(yīng)用于沖壓模的 設(shè)計中 1 3 模具是一種技術(shù)密集 資金密集型產(chǎn)品 在我國國民經(jīng)濟中的地位也非常重要 模具工業(yè)已被我國正式確定為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè) 并在 十五 中列為重點扶持產(chǎn)業(yè) 由于新 技術(shù) 新材料 新工藝的不斷發(fā)展 促使模具技術(shù)不斷進(jìn)步 對人才的知識 能力 素質(zhì)的要求也不斷提高 本次設(shè)計就是以創(chuàng)新和優(yōu)化為目的 對目前較為流行的級 進(jìn)沖裁模具進(jìn)行了設(shè)計 包括工藝和結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化 達(dá)到性能提升的同時降低成 本 設(shè)計過程本身對于我們模具專業(yè)的學(xué)生來說就是一種挑戰(zhàn) 是一種創(chuàng)新 對我 們的設(shè)計能力和經(jīng)驗的積累也是有利的 我們應(yīng)該注意在這個過程中的學(xué)習(xí) 在為期的兩個月設(shè)計過程中我主要從以下方面來開展設(shè)計工作的 第一 根據(jù) 工件的要求和尺寸繪制了零件的零件圖 包括二維和三維圖 第二 對零件進(jìn)行沖 壓工藝性能分析 第三 確定沖裁方案 第四 排樣設(shè)計 第五 工藝計算 包括 沖裁力和凸凹模刃口尺寸的計算等 第六 根據(jù)沖裁力選用壓力設(shè)備 第七 模具 的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 包括設(shè)計一些典型零件和附件 并繪制其零件圖 第八 模具典 型零件的固定方法的研究 第九 模具的安裝與裝配方法介紹 第十 模具的工作 過程介紹和繪制模具裝配圖 第十一 對典型零件確定加工方案 擬定零件的加工 工藝路線 另外 在整個過程中對 CAD 等軟件在模具設(shè)計中的應(yīng)用也做了更加深入 的認(rèn)識 4 2 零件沖壓工藝分析 零件名稱 機箱側(cè)板 生產(chǎn)批量 大批量生產(chǎn) 材料 Q235 厚度 1mm 零件圖 如圖 2 1 所示 圖 2 1 零件圖 2 1 工藝分析 該 零 件 形 狀 簡 單 對 稱 是 有 圓 和 直 線 組 成 的 沖 裁 件 內(nèi) 外 形 所 能 達(dá) 到 的 經(jīng) 濟 精 度 為 IT11 14 將 以 上 精 度 與 零 件 的 精 度 要 求 相 比 較 可 認(rèn) 為 該 零 件 的 精 度 要 求 IT13 能 夠 在 沖 裁 加 工 中 得 到 保 證 其 他 尺 寸 標(biāo) 注 生 產(chǎn) 批 量 等 情 況 也 均 符 合 沖 裁 的 要 求 故 決 定 采 用 沖 壓 方 式 可 以 得 到 沖 孔 落 料 件 本工件中的尺寸公差為未注公差 在處理這類零件公差的等級時均按 IT13 級要 求 2 1 1 制件的總體分析 圖 2 1 零件材料為 Q235 能夠進(jìn)行一般的沖壓加工 市場上也容易得到這種材 料 價格適中 由工件圖可知 該工件有沖孔落料 但工件上的的孔是對稱的 總 的來說加工起來是容易的 由以上分析可知 圖示零件具有比較好的沖壓工藝性 適合沖壓生產(chǎn) 5 2 1 2 制件的外形分析 制 件 形 狀 簡 單 對 稱 有 利 于 沖 壓 加 工 2 2 沖壓工藝方案的確定 該零件包括沖孔落料兩個基本工序 可以有三種工藝方案 方案一 先沖孔 后落料 采用四道工序模進(jìn)行生產(chǎn) 方案二 沖孔 落料 采用復(fù)合模具進(jìn)行生產(chǎn) 方案三 沖孔 落料級進(jìn)沖壓成形 采用級進(jìn)模生產(chǎn) 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單 但需要兩道工序兩副模具 成本高而生產(chǎn)效率低 難以 滿足生產(chǎn)批量要求 方案二只需一副模具 工件的精度及生產(chǎn)效率都高 易于批量 生產(chǎn) 模具強度較好制造難度小 并且沖壓后成品件留在模具上 在清理模具上的 物料時 操作較方便 方案三只需要一副模具 生產(chǎn)效率高 但操作不方便 送料 速度較快 通過對上述三種方案的分析比較 該件選擇第二種方案較為合適 沖壓 生產(chǎn)采用該方案為最佳 2 3必要的工藝計算 2 3 1 排樣設(shè)計與計算 設(shè) 計 復(fù) 合 模 時 首 先 要 設(shè) 計 條 料 排 樣 圖 根 據(jù) 工 件 的 形 狀 選 擇 有 廢 料 排 樣 且 為 直 排 的 形 式 雖 然 材 料 的 利 用 率 低 于 少 廢 料 和 無 廢 料 排 樣 但 工 件 的 精 度 高 且 易 于 保 證 工 件 外 形 的 圓 角 2 3 2確定搭邊與搭肩值 為了確保沖裁件質(zhì)量 排樣中各工件與料邊之間 工件與工件之間留下的余量 稱為搭邊 在此處的搭邊值是根據(jù)課本表 2 9 取得工件間 a 3mm a 2 3mm 2 3 3確定零件的排樣方案 設(shè)計沖孔 落料復(fù)合模 首先要設(shè)計條件排樣圖 沖裁件在條料 帶料或板料 上的布置方式 稱為沖裁件的排樣 簡稱排樣 合理的排樣應(yīng)是在保證制件質(zhì)量 有利于簡化模具結(jié)構(gòu)的前提下 以最少的材料消耗 沖出最多數(shù)量的合格工件 底 座的形狀簡單 由于零件外形尺寸為自由尺寸對精度要求不高 為了提高材料的利 用率減少沖裁力 雖然這時會使零件外形尺寸公差等級降低但是經(jīng)過等籌兼顧 全 面考慮 這里我們采用有廢料排樣 如圖 2 2 所示 6 圖 2 2 排樣圖 2 3 4計算條料的寬 模 具 采 用 無 側(cè) 壓 裝 置 的 導(dǎo) 料 方 式 條 料 寬 度 caLB 2mx 其 中 B 條 料 的 寬 度 Lmax 沖 裁 件 垂 直 于 送 料 方 向 的 最 大 尺 寸 a 側(cè) 搭 邊 的 最 小 值 C 導(dǎo) 料 板 與 最 寬 條 料 之 間 的 單 面 最 小 間 隙 故 mcaLB7 406 32402mx 2 3 5計算材料的利用率 110ABSS 式中 S1 一個布距內(nèi)零件的實際面積 S1 158430mm2 B 一送料步距 A 一條料寬度 代入已知數(shù)據(jù) 可得一個步距的材料利用率 3 961046583 10 ABS 7 2 4 計算沖壓力和初選壓力機 2 4 1計算凸 凹模刃口尺寸 1 沖孔凸 凹模刃口尺寸的計算 沖尺寸為 20mm 的孔對應(yīng)凸 凹模刃口尺寸的計算 查表 2 5 得間隙值 Zmin 0 132mm Z max 0 240mm 由于制件結(jié)構(gòu)簡單 精度要求不高 所以采用凸 凹模分開加工的方法制作凸 凹模 其凸 凹模人口尺寸的計算如下 查表 2 10 得凸 凹模制造公差 凸 0 020mm 凹 0 020mm 校核 Z max Zmin 0 108mm 而 凸 凹 0 040mm 滿足 凸 凹 Z max Zmin 故而采用分別法制造模具刃口 工件圖中未標(biāo)注公差值 查相關(guān)文獻(xiàn)可得尺寸為 20mm 的工件公差值為 0 18mm 查表 2 11 得 IT13 級時的磨損系數(shù) x 0 75 所以可得 mxd 02 02 0ma 135 1875 2 凸凸 Zin 673 凹凸凹 2 外形落料凸 凹模刃口尺寸的計算 對于沖裁件外輪廓的落料 其形狀相應(yīng)也比較簡單 當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時凹模 磨損后 刃口部分尺寸都變大 因此屬于 A 類尺寸 對于外形尺寸分別為 400mm 所以通過查相關(guān)文獻(xiàn)可查得其對應(yīng)公差分別為 0 63mm 按公所以式 04 max A 可求得 m075 075 a 3963 凹 凸模落料的基本尺寸與凹模相同 分別是 399 53mm 不必標(biāo)注公差 但要在技 術(shù)要求中注明 凸模刃口實際尺寸與落料凹模配制 保證最小雙面合理間隙值 Zmin 0 040mm 2 4 2計算沖壓力及壓力中心的確定 1 沖壓力的計算 該制件首先是采用沖孔落料正裝復(fù)合模 擬選用彈性卸料上出料 沖壓力的相 關(guān)計算如下 沖裁力 bKLtF 式中 F 沖裁力 KN 8 L 沖裁周邊長度 mm t 沖裁件材料厚度 mm 被沖材料的抗剪強度 MPa b K 系數(shù) 一般取 1 3 一般情況下 材料的抗拉強度 1 3 為方便計算 也可按下式進(jìn)行估算沖b 裁力 bLtF 3 1 式中 被沖裁材料抗拉強度 MPa b 查得 Q235 的 為 235Mpa 所以 NtLb376012353 1 落F94 沖 由于此處采用的是彈性卸料裝置和上出料的沖孔 落料正裝復(fù)合模 所以其沖 裁工序總力的計算公式為 頂卸總 F 查表 2 2 取 K 卸 0 05 K 頂 0 06 NF18037605 落卸卸 4 29沖頂頂 所以 KF 73 817 36 頂卸孔落總 2 壓力中心的確定 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點 模具的壓力中心必須使模柄軸線與 壓力機滑塊的中心線重合 否則 沖壓時滑塊就會承受偏心載荷 導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和 模具導(dǎo)向部分不正常的磨損 還會使合理間隙得不到保證 從而影響制件質(zhì)量和降 低模具壽命甚至破壞模具 因該零件對稱 所以零件中心為模具壓力中心 2 4 3初選壓力機 有上述已知計算 可知 選擇型號為 J36 250B 型的閉式雙點單動壓KNF473 總 力機能滿足要求 其主要技術(shù)參數(shù)如下表所示 9 J36 250B型壓力機主要技術(shù)參數(shù) 公稱壓力 KN 2500 滑塊行程 mm 400 滑塊行程次數(shù) 次 min 17 最大封閉高度 mm 590 封閉高度調(diào)節(jié)量 mm 250 導(dǎo)軌間距離 mm 2620 工作臺尺寸 mm 前后 左右 2770 1400 2 5模具的總體設(shè)計 2 5 1模具的類型選擇 由上述分析 本零件的第一套模具包括沖孔和落料兩道工序 結(jié)合制件結(jié)構(gòu) 可采用正裝復(fù)合模 其上模部分由上模座 推板 墊板 落料凹模 沖孔凸模等零 件組成 下模部分由凸凹模 彈性卸料板 下模座等組成 其優(yōu)點為 采用彈性的 頂件裝置 卸料裝置對工件和條料起到壓平的作用 適用于沖制材質(zhì)較軟 板料較 薄 平直度要求較高的沖裁件 沖裁件的精度較高 沖裁完成后回程時 上模部分 的彈性卸料裝置將卡在凸凹模外的條料廢料卸下 而沖孔廢料由上模部分的彈性推 件裝置卸出模外 工件由下模部分彈性頂件裝置頂出 每沖裁一次 頂出一次 模 內(nèi)不會積聚工件 有利于減小凸凹模的最小壁厚 不易將凸凹模脹裂 但是由于此 結(jié)構(gòu)的沖孔廢料從上模引出 而此工件上孔又較多 沖孔廢料易落入下模部分 造 成模具清理麻煩 2 5 2 定位方式的選擇 在設(shè)計中 采用固定擋料銷 固定擋料銷分圓形和鉤形兩種 圓形擋料銷 如 圖 2 3 所示 結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 但銷孔離凹模刃口較近 會削弱凹模強度 為 防止不對稱的鉤頭轉(zhuǎn)動 需加定向銷 因此增加了制造的工作量 從經(jīng)濟性原則考 慮 采用圓形固定銷相關(guān)數(shù)據(jù)如查表 6 固定擋料銷 表 2 12 10 表 2 12 固定擋料銷 d h11 d1 m6 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 H L 10 0 0 075 6 0 008 0 002 3 8 圖 2 3 固定擋料銷 2 5 3 導(dǎo)向方式的選擇 導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式分為光滑圓柱導(dǎo)向裝置和滾珠導(dǎo)向裝置 圖 2 4 滾珠導(dǎo) 向裝置是一種無間隙導(dǎo)向的結(jié)構(gòu) 其精度比光滑圓柱導(dǎo)向裝置的高 且其壽命也長 在每分鐘 200 次以上的高速沖裁中時 以及對精密沖裁模和其它各種精密模具中都 已較為廣泛地得到采用 導(dǎo)柱的上端面與上模座頂面的距離不小于 10 15mm 而下模 座底面與導(dǎo)柱底面的距離不小于 5mm 導(dǎo)柱和導(dǎo)套目前都已標(biāo)準(zhǔn)化 GB T2861 1990 在使用時可根據(jù)需要選取 圖 2 4 導(dǎo)向裝置 導(dǎo)柱導(dǎo)套的裝配方式有以下幾種 圖 2 5 1 最常用的裝配方式是將導(dǎo)柱裝在下模座 導(dǎo)套則裝在上模座上 分別采用過盈配 合 H7 r6 2 為模具工作部門刃磨方便起見 可以將中心一側(cè)的導(dǎo)柱裝在下模座上 而將另一 11 側(cè)的導(dǎo)柱裝在下模座上 3 在采用彈壓卸料板的結(jié)構(gòu)形式時 可以采用將導(dǎo)柱裝在上模座上 而將導(dǎo)套安裝 在下模座上 圖 2 5 導(dǎo)柱導(dǎo)套的裝配方式 本文中為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性 選用導(dǎo)柱 導(dǎo)套導(dǎo)向 又根據(jù)制件尺寸及 精度要求等采用四導(dǎo)柱模架 表 2 13 表 2 13導(dǎo)柱相關(guān)數(shù)據(jù) 零件件號 名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號 1 2 3 4 上模座 GB T2855 7 下模座 GB T2855 8 導(dǎo)柱 GB T286 1 1 導(dǎo)套 GB T2861 6 數(shù)量 1 1 4 4 規(guī)格 90 230 142 136 136 2 6 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2 6 1凸模 凹模 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 落料凸 凹模 圖 2 6 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在落料凹模內(nèi)部由于要設(shè)置推件塊 所以凹模刃口應(yīng)采用直通型刃口 并查表 2 1 取得刃口高度 h 5mm 該凹模結(jié)構(gòu)簡單宜采用整體式 整體凹模的厚度 H 可以按沖 裁力的大小來盡心估算 其經(jīng)驗公式為 pKH1 0321 式中 H 凹模厚度 mm 12 P 沖裁力 N K1 沖裁輪廓長度修正系數(shù) 其值見表 2 14 K2 凹模材料修正系數(shù) 其值見表 2 15 表 2 14 凹模沖裁輪廓長度修正系數(shù) K1 表 2 15凹模材料修正系數(shù) K2 因此 mpKH5349701 5 03321 取 H 60mm 凹模壁厚 HC 2 參照標(biāo)準(zhǔn) 在此取凹模外形尺寸為 600mm 600mm 60mm 圖 2 6 落料凹模 13 2 尺寸為 20mm 孔的凸模設(shè)計 圖 2 7 因為該制件內(nèi)孔圓形 凸模固定板厚度取 25mm 凸模長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定 故其長度計算如下 L h 凸模固定板 h 落料凹模 25mm 60mm 85mm 圖 2 7 沖孔凸模 由于此凸模尺寸適中 且長度較短 剛強度足夠 所以不需對其進(jìn)行校核 沖 裁時注意進(jìn)入凹模刃口 1mm 3 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 本模具為復(fù)合沖裁模 除了沖孔凸模和落料凹模以外還有一個凸凹模 由于凸 凹模是復(fù)合沖裁中的一個特殊零件 其內(nèi)形刃口起沖孔凹模的作用 按凹模設(shè)計 其外形刃口起落料凸模作用 按凸模設(shè)計 內(nèi)外緣之間的壁厚由沖裁件形狀和尺寸 決定 從強度考慮 壁厚受最小壁厚限制 而對于此沖孔落料正裝復(fù)合模來說 凸 凹模裝于上模部分 內(nèi)孔不會積聚廢料 脹力小 最小壁厚可以小些 根據(jù)模具的 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖應(yīng)如圖 2 8 所示 另外 在確定凸凹模安排 在模架上的位置時 要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù) 使壓力中心與模柄中心重合 14 圖 2 8 凸凹模 2 6 2模架的設(shè)計 圖 2 9 目前 我國的模座已實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化 GB T2855 2857 1990 在設(shè)計模具時 可 根據(jù)之間的幾何形狀及沖件的工藝特點來進(jìn)行選擇 在選用圓形的模座時 應(yīng)使模座的直徑比凹模的直徑大 30 70mm 在選用矩形 模座時 模座的長度尺寸應(yīng)比凹模的長度大 40 70mm 其寬度可以與凹模相同 選 用模座時 還應(yīng)使下模座的尺寸比壓力機漏料孔的尺寸每邊大 40 50 以上 上模座 1000mm 880mm 80mm 下模座 1000mm 880mm 80mm 卸料板 600mm 600mm 15mm 凸模固定板 600mm 600mm 25mm 15 模具閉合高度 H 閉 H 上模 H 凸凹模 H 凹模 H 凸模固定板 H 下模座 294mm 圖 2 9 標(biāo)準(zhǔn)模架 16 2 7上 下模座的裝固方法 上 下模座的裝固方法見表 2 15 和 2 16 所 表 2 15 上模座的裝固方法 17 表 2 16 下模座的裝固方法 18 3 模具附圖的繪制 3 1 沖孔落料正裝復(fù)合模及其工作原理 所設(shè)計沖孔落料復(fù)合模如圖 3 1 所示 圖 3 1沖孔落料正裝復(fù)合模具圖 其工作原理為 該模具由導(dǎo)料銷和擋料銷控制條料的送進(jìn)方向和步距 上模下 行 進(jìn)行沖裁 導(dǎo)柱 導(dǎo)套對上 下模的運動起到可靠的導(dǎo)向作用 沖裁過程中 彈性卸料板對板料起著壓平作用 沖才出的工件精度高 沖裁完畢 上模回程 上 模部分的彈性卸料裝置將卡在凸凹模外的廢料卸下 沖孔廢料由上模部分的彈性推 件裝置卸出模外 工件由下模部分的彈性頂件裝置頂出 每沖裁一次 頂出一次 模內(nèi)不積聚工件 不易將凸凹模脹裂 但是沖孔廢料落在下模面上 清除廢料麻煩 彈性卸料板上需開設(shè)擋料銷 導(dǎo)料銷的讓為孔 19 4 模具的裝配 1 組成模具的各零件的材料 尺寸公差 表面粗糙度和熱處理等均符合相應(yīng) 圖樣的要求 2 模架的三項技術(shù)指標(biāo) 上模座上平面對下模座下平面的平行度 導(dǎo)柱軸心 線對下模座下平面的垂直度和導(dǎo)套孔軸心線對上模座上平面的垂直度均應(yīng)達(dá)到規(guī)定 的精度等級要求 3 模架的上模沿導(dǎo)柱上 下移動應(yīng)平穩(wěn) 無阻滯現(xiàn)象 4 裝配好的模具 其封閉高度應(yīng)符合圖樣規(guī)定要求 5 模柄的軸心線對上模座上平面的垂直度公差在全長范圍內(nèi)不大于 0 05mm 6 凸模和凹模之間的配合間隙應(yīng)符合圖樣要求 周圍的間隙應(yīng)均勻一致 7 定位裝置要保證定位準(zhǔn)確可靠 8 頂料裝置活動靈活 正確 出料孔暢通無阻 保證制件及廢料不卡在沖模 中 20 參 考 文 獻(xiàn) 1 姜奎華 沖壓工藝與模具設(shè)計 機械工業(yè)出版社 1998 5 2 馮炳堯 韓泰榮 將文森 模具設(shè)計與制造簡明手冊 第二版 上?？茖W(xué)教育出版社 1998 7 3 虞蓮蓮 曾正明 實用鋼鐵材料手冊 機械工業(yè)出版社 2002 5 4 王效培 沖壓手冊 第二版 機械工業(yè)出版社 2001 2 5 李云程 模具制造工藝學(xué) 北京 機械工業(yè)出版社 1997 6 鄭家賢 沖壓模具設(shè)計手冊實用手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2007 7 肖祥芷 模具工程大典 第四卷 北京 電子工業(yè)出版社 2007 8 史鐵梁 模具設(shè)計指導(dǎo) 北京 機械工業(yè)出版社 2003 8 9 王樹勛 吳裕農(nóng) 朱亞林 江維健 梅伶 典型模具結(jié)構(gòu)圖冊 廣州 華南理工大出版社 2005 4 21 10 王芳 冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo) 北京 機械工業(yè)出版社 2005 11 Iliescu Constantin Cold Pressing Technology M Romania Elsevier Science Publishers 1990 12 P N Rao Manufacturing Technology Volume 1 Foundry Forming and Welding M McGraw Hill Education Asia 2009 22 附錄 A 卸料彈簧 1 卸料彈簧的選用與計算 彈簧卸料裝置中的彈簧 一般不進(jìn)行強度設(shè)計 而是按標(biāo)準(zhǔn)選用個 在選擇彈簧式 應(yīng)滿足下述的要求 1 所選彈簧必須滿足工藝要求 Pmax p 1 P0 0 5p 1 式中 Pmax 彈簧允許的最大壓力 P1 卸料力 P0 彈簧的預(yù)壓力 選擇彈簧的步驟大致如下 1 按照模具的結(jié)構(gòu)尺寸 合理選定彈簧的數(shù)量 2 根據(jù)每個彈簧所分擔(dān)的卸料力和模具的結(jié)構(gòu)尺寸 選擇彈簧的規(guī)格 這時 應(yīng)使 所選彈簧的最大工作壓力 Pmax 大于彈簧所分擔(dān)的力 P1 3 根據(jù)所選彈簧的特性曲線 查出對應(yīng)于彈簧預(yù)壓力 P0 時的預(yù)壓縮量 F0 4 檢查彈簧允許的最大壓縮量 Fmax 是否滿足要求 即 Fmax F0 如滿足 則所 選的彈簧合適 預(yù)選 8 根 TF30 16 40GB T2089 80 彈簧 校核如下 NFNF755384 27j 卸 式中 卸料力 N 卸 彈簧工作極限負(fù)荷 N j 23 附錄 B 螺釘和銷釘 螺釘是緊固模具零件用的 沖模中多采用內(nèi)六角頭或圓頭螺釘 螺釘主要承 受拉應(yīng)力 其尺寸及數(shù)量一般根據(jù)經(jīng)驗確定 沖模中圓柱銷起定位作用 圓柱銷 承受一定的錯移力 一般圓柱銷用兩個以上 布置時一般離模具刃口較遠(yuǎn) 21 螺 釘和銷釘選用結(jié)果如表 B 1 表 B 1 螺釘和銷釘 螺釘 M12 80GB T 70 1 2000 4 螺釘 M10 70GB T 70 1 2000 2 螺釘 M12 50GB T 70 1 2000 1 螺釘 M12 25GB T 70 1 2000 3 圓柱銷 10r6 85GB T119 1 2000 2 圓柱銷 10r6 100GB T119 1 2000 2 圓柱銷 12r6 75GB T119 1 2000 2 導(dǎo)料銷 GB T119 1 12m6 22 1 24 沖壓成形與板材沖壓 1 概述 通過模具使板材產(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 因此也稱為冷沖壓 只有當(dāng)板材厚度超 過 8 100mm 時 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 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)備和模具三類基本 問題 板材沖壓具有下列特點 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)量輕而強度高 剛性好的零件 5 生產(chǎn)率高 操作簡單 容易實現(xiàn)機械化和自動化 沖壓模具制作成本高 因此適合大批量生產(chǎn) 對于小批量 多品種生產(chǎn) 常采用簡易沖模 同時引進(jìn)沖壓加工中心等新型設(shè)備 以滿足市場求新求變 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 生產(chǎn)時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 但塑性變形本質(zhì)是相同的 沖壓成形具有如下幾個非常突出的特點 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)來處理 使其變形力學(xué)的分析和工藝參數(shù)的計算大呢感工作都得 到很大的簡化 2 由于沖壓成形用的板材毛胚的相對厚度很小 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程 因此 以拉應(yīng)力作用為主的伸長類沖 壓成形過程多于以壓應(yīng)力作用為主的壓縮類成形過程 3 沖壓成形時 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 在這一點上 沖壓成形與體積成形的差別很大 因此 在沖壓成形時變形區(qū) 應(yīng)力狀態(tài)中的靜水壓力成分對成形極限與變形抗力的影響 已失去其在體積 成形時的重要程度 有些情況下 甚至可以完全不予考慮 即使有必要考慮 時 其處理方法也不相同 4 在沖壓成形時 模具對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毛胚進(jìn)行全面接觸 而實現(xiàn)的強制成形 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 常常是只有一個表面與模具接觸 甚至有時存在板材兩側(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其 相鄰部分施加的外力實現(xiàn)其控制作用的 例如 球面和錐面零件成形時的懸 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 致使沖壓技術(shù)也 形成了一些與體積成形不同的特點 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)于模具強度與剛度的研究并不 十分重要 相反卻發(fā)展了學(xué)多簡易模具技術(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 用合理的科學(xué)方法進(jìn)行沖壓加工 借助于電子計算機與先進(jìn)的測試手段 在 對板材性能與沖壓變形參數(shù)進(jìn)行實時測量與分析基礎(chǔ)上 實現(xiàn)沖壓過程智能 化控制的研究工作也在開展 人們在對沖壓成形過程有離開較為深入的了解 后 已經(jīng)認(rèn)識到?jīng)_壓成型與原材料有十分密切的關(guān)系 所以 對板材沖壓性 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)的一個重要內(nèi)容 對 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)量提供了一個可靠的基礎(chǔ)與依據(jù) 3 沖壓變形的分類 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 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)和變形特點景象的沖壓成形分類 可以把 成形性質(zhì)相同的成形方法概括成同一個類型并進(jìn)行體系化的研究 絕大多數(shù)沖壓成形時毛胚變形區(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 方向上相互的兩個主應(yīng)力 由于板厚較小 通常都近似地認(rèn)為這兩個主應(yīng)力 在厚度方向上是均勻分布的 基于這樣的分析 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 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 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 由于人們對沖壓成形過程板材毛胚的變形行為有 了較為深入的認(rèn)識 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)計工作 而且也根據(jù)沖壓件 加工過程對板材性能的要求進(jìn)行新型材料的開發(fā)工作 這是沖壓技術(shù)在原材 料研究方面的一個重要方向 對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)與實際沖壓成形間的關(guān)系 以及沖壓性能參數(shù)的 測試方法等 3 建立原材料的化學(xué)成分 組織和制造過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 板材是指對沖壓加工的適應(yīng)能力 對板材沖壓性能的研究具有飛行重要 的意義 為了能夠運用最科學(xué)與最經(jīng)濟合理的沖壓工藝過程與工藝參數(shù)制造 出沖壓零件 必須對作為加工對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 也必須對板材的沖壓性能有一個科學(xué)的認(rèn)識與正確的判斷 評定板 材沖壓性能的方法有直接試驗法與間接試驗法 實物沖壓試驗是最直接的板材沖壓性能的評定方法 利用實際生產(chǎn)設(shè)備 與模具 在與生產(chǎn)完全相同的條件下進(jìn)行實際沖壓零件的性能評定 當(dāng)然能 夠的最可靠的結(jié)果 但是 這種評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 模擬試驗是把生產(chǎn)中實際存在的沖壓成形方法進(jìn)行歸納與簡單化處理 消除許多過于復(fù)雜的因素 利用軸對稱的簡化了的成形方法 在保證試驗中 板材的變形性質(zhì)與應(yīng)力狀態(tài)都與實際沖壓成形相同的條件下進(jìn)行的沖壓性能 的評定工作 為了保證模擬試驗結(jié)果的可靠性與通用性 規(guī)定了私分具體的 關(guān)于試驗用工具的幾何形狀與尺寸 毛胚的尺寸 試驗條件 沖壓速度 潤 滑方法 壓邊力等 間接試驗法也叫做基礎(chǔ)試驗法 間接試驗法的特點是 在對板材在塑性 變形過程中所表現(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 建立間接試驗結(jié)果 間接試驗值 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 接試驗時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 因此間接試驗所得 的結(jié)果 試驗值 并不是沖壓成形的工藝參數(shù) 而是可以用來表示板材沖壓 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