外殼沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【帶凸緣筒形件】【落料拉深沖孔復(fù)合?！?/h1>
外殼沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【帶凸緣筒形件】【落料拉深沖孔復(fù)合模】,帶凸緣筒形件,落料拉深沖孔復(fù)合模,外殼沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【帶凸緣筒形件】【落料拉深沖孔復(fù)合?！?外殼,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計(jì),凸緣,筒形件,落料拉深,沖孔,復(fù)合
河南機(jī)電高等專科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)語
學(xué)生姓名：徐曉龍 班級(jí): 模具111 學(xué)號(hào)：111304103
題 目： 外殼沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
綜合成績： 中等
指導(dǎo)者評(píng)語：
該同學(xué)基本上能按照任務(wù)書要求完成外殼沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)，工作量充足，模具結(jié)構(gòu)總體可行，說明書基本上符合規(guī)范性要求。裝配圖和零件圖上存在一些細(xì)節(jié)錯(cuò)誤。建議成績?cè)u(píng)定為中等，可以提交答辯。
指導(dǎo)者(簽字)：
畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)語
評(píng)閱者評(píng)語：
該同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目來源于生產(chǎn)實(shí)踐，工作量達(dá)到要求，基本能按照規(guī)范性要求書寫設(shè)計(jì)說明書，裝配圖及零件圖標(biāo)注、技術(shù)要求不夠全面。建議成績?cè)u(píng)定為中等，修改后可以提交答辯。
評(píng)閱者(簽字)：
答辯委員會(huì)（小組）評(píng)語：
答辯委員會(huì)（小組）負(fù)責(zé)人(簽字)：
外殼沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)
1.緒 論
1.1 模具工業(yè)的地位
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。先進(jìn)國家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位，發(fā)展為獨(dú)立的行業(yè)。日本工業(yè)界認(rèn)為：“模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行工業(yè),是創(chuàng)造富裕社會(huì)的動(dòng)力”。美國工業(yè)界認(rèn)為：“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”。在德國模具被冠以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱。
在我國，1998年3月在《國務(wù)院關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位，生產(chǎn)和基本建設(shè)序列第二位，把發(fā)展模具工業(yè)擺在發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要位置。目前，我國沖壓模具在產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值的40%以上，處于主導(dǎo)地位。
1.2 冷沖壓的應(yīng)用
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡(jiǎn)便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。
沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需再經(jīng)過機(jī)械工業(yè)加工便可使用。
沖壓加工不一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。
因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量較好而且成本低的加工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
沖壓工藝在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各先進(jìn)工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
1.3 冷沖壓發(fā)展趨勢(shì)?
（1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化。例如，生產(chǎn)汽車覆蓋件的沖壓工藝，傳統(tǒng)方法是根據(jù)已有的設(shè)計(jì)資料和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行對(duì)比分析，確定工藝方案和有關(guān)參數(shù)，然后設(shè)計(jì)模具，進(jìn)行試沖，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和修改，才能轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。近幾年來，國外有的公司已開始采用有限變形的彈塑性有限元法，對(duì)覆蓋件成形過程進(jìn)行計(jì)算模擬，分析應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，從而預(yù)測(cè)某一工藝方案的可行性和可能會(huì)產(chǎn)生的問題，并將結(jié)果顯示在圖形終端上，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行選擇和修改。這樣，不僅可以節(jié)省昂貴的模具試制費(fèi)用，縮短產(chǎn)品試制周期，而且可以建立符合生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法；既促進(jìn)了冷沖壓工藝的發(fā)展，又可以發(fā)揮塑性成形理論對(duì)生產(chǎn)實(shí)際的知道作用。
（2）模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化。為了加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，縮短工裝設(shè)計(jì)、制造周期，正在大力開展模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應(yīng)用。采用這一技術(shù)，一般可以提高模具設(shè)計(jì)和制造效率2～3倍，模具生產(chǎn)周期可縮短1/2～1/3。發(fā)展這一技術(shù)的最終目標(biāo)，是要達(dá)到模具CAD/CAM一體化，而模具圖紙將只作為檢驗(yàn)?zāi)＞咧?。采用模具CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設(shè)計(jì)與制造人員的重復(fù)勞動(dòng)，使設(shè)計(jì)者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。
（3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)華。為了滿足大量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備已由單工位低速壓力機(jī)發(fā)展到多工位高速自動(dòng)壓力機(jī)。一般中小型沖壓件，既可在多工位壓力機(jī)上生產(chǎn)，也可以在高速壓力機(jī)上采用多工位連續(xù)模加工，使沖壓生產(chǎn)達(dá)到高度自動(dòng)化。大型沖壓件（如汽車覆蓋件）可在多工位壓力機(jī)上利用自動(dòng)送料和取件裝置，進(jìn)行機(jī)械化流水線生產(chǎn)，從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率。
（4）為了滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代加快和生產(chǎn)批量減小的發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)展了一些新的成形工藝、簡(jiǎn)易模具、通用組合模具以及數(shù)控沖壓設(shè)備和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）等。這樣，就使沖壓生產(chǎn)既可適合大量生產(chǎn)，又可適用于小批量生產(chǎn)。
（5）不斷改進(jìn)板料性能，以提高其成形能力和使用效果。例如，研制高強(qiáng)度鋼板，用來生產(chǎn)汽車覆蓋件；研制新型材料板，用來生產(chǎn)航空構(gòu)件等。
1.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的
畢業(yè)設(shè)計(jì)做為大學(xué)教學(xué)中的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，是對(duì)我們?nèi)晁鶎W(xué)專業(yè)知識(shí)的最后一次也是最全面的一次檢查。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以很好的使我們辛勤的老師了解學(xué)生掌握知識(shí)的程度，也可以使我們很好的加強(qiáng)對(duì)專業(yè)知識(shí)的鞏固，對(duì)以后我們踏足社會(huì)和在實(shí)踐工作中起到了不可估量的作用。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的有：
綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)習(xí)知識(shí)，進(jìn)行一次拉深模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生自己的獨(dú)立工作能力；
鞏固“沖壓模具設(shè)計(jì)與制造”等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握模具設(shè)計(jì)的方法和步驟；掌握沖壓模具設(shè)計(jì)與基本技能，如模具相關(guān)尺寸計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。
在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、沖壓、塑料成型等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)模具設(shè)計(jì)制造的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖、中信重型礦山機(jī)械廠的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富和加深了對(duì)各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過這些實(shí)踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊(cè)和書籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請(qǐng)各位老師指正。
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2 落料拉深沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)
2.1 工藝性分析和工藝方案
2.1.1 工藝性分析
零件材料為08鋼板，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場(chǎng)上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。
該零件屬于中等尺寸零件，料厚2mm，外形較復(fù)雜，尺寸精度要求一般。加工這樣的工件，傳統(tǒng)的方法是采用三個(gè)工序來完成，即第一個(gè)工序是落料，第二個(gè)工序是拉深，第三個(gè)工序是沖孔成形。
從工件圖上看，該工件形狀簡(jiǎn)單且軸對(duì)稱，材料厚2mm，且為08，其沖裁拉深性能較好。
該零件底部孔為Φ20其精度為IT11級(jí)精度另尺寸，Φ101其精度為IT12級(jí)，普通的沖裁工藝均可以保證。兩個(gè)小孔可以先不加工出。
綜上所述，該零件的精度及結(jié)構(gòu)尺寸都能滿足沖壓工藝性的要求，在中等批量生產(chǎn)時(shí)可以用沖壓加工，沖壓的零件工序?yàn)槁淞稀睢獩_孔。
2.1.2 工藝方案的確定
1.毛坯尺寸的計(jì)算
由于材料厚度較大,故均按中線尺寸計(jì)算。
由工件簡(jiǎn)圖可得，d= 101mm,d= 80mm,由凸緣的相對(duì)直徑d/ d = 101mm / 78mm = 1.29,查表4.2得修邊余量 = 2.5mm,因零件底部圓角半徑r與凸緣圓角半徑R相等，即r = R時(shí)，有凸緣筒形件的毛胚直徑。
D =
將d = 60 + 2 = (101+ 2×2.5)mm = 106mm ,d = 78mm,H = 39mm,R = 2mm,代入上式中，得毛胚的直徑為
D = 151mm
2.判斷拉深次數(shù)
工件總的拉深系數(shù)m= d / D = 78mm / 151mm =0.518,工件總的拉深相對(duì)高度H / d = 39mm / 78mm =0.50。
由 d/ d =106mm / 78mm = 1.359<1.4,t /D×100 = 2mm / 151mm×100 = 1.32
由表4.10查得，有凸緣筒形件首次拉深的極限相對(duì)高度h/d= 0.50,由于H / d =39mm /78mm = 0.5 = h/d= 0.50,所以工件能一次拉出。
該工件包括落料、拉深、沖孔三個(gè)基本工序，可以有以下幾種工藝方案：
方案一：先落料、后拉深，再?zèng)_孔，采用單工序模生產(chǎn)；
方案二：落料、拉深、沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)；
方案三：落料、拉深、沖孔級(jí)進(jìn)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
以上幾種方案：對(duì)于方案一，模具要求簡(jiǎn)單，但是需要三道或者更多道工序，每道工序都需一套模具，模具套數(shù)過多，生產(chǎn)效率將會(huì)降低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求；方案二采用復(fù)合模生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較高，復(fù)合模結(jié)構(gòu)雖然較方案一復(fù)雜，但是由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不困難；方案三生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。
通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。
2.2 必要工藝參數(shù)的計(jì)算
2.2.1 壓力中心的確定
由于該零件為軸對(duì)稱件，故不必進(jìn)行壓力中心的計(jì)算。
2.2.2根據(jù)修正后的毛坯直徑計(jì)算第一次拉深高度并校核
由上面計(jì)算得知一次拉深即可，則第一次拉深高度H=40+10.5+2=52.5
當(dāng) d/ d =106mm / 78mm = 1.359<1.4
t /D×100 = 2mm / 151mm×100 = 1.32
許可最大相對(duì)高度
2.2.3 畫出工序
圖 2
2.2.4排樣和材料利用率
該工件排樣根據(jù)落料工序設(shè)計(jì)?？紤]操作方便及模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故采用單排排樣設(shè)計(jì)。由表2-16[3]查得搭邊值a1=1.5mm，a=2mm，采用雙排擋料銷擋料，則：
條料寬 b=151+2a=155mm
條料的進(jìn)距 h=1511+a1=152.5mm
沖裁單件材料的利用率，既
式中：A——沖裁件面積；
n——一個(gè)進(jìn)距的沖裁件數(shù)量；
b——條料寬度；
h——進(jìn)距。
2.2.5計(jì)算工序壓力
1.落料力的計(jì)算
F落=
式中：F落——落料力（N）；
L——工件輪廓周長（mm）；
t——材料厚度，t=2.0mm；
——材料的抗剪強(qiáng)度（Mpa），附錄[3]得Mpa。
落料力為：
F落= 1.3 × 3.14 ×151mm ×310MPa×2mm =356268.769≈ 356.269kN。
2.卸料力的計(jì)算
F卸=K卸×F落
式中：K卸——卸料力因數(shù)。其值由表2-51[3]查得K卸=0.03
卸料力為：
F卸=0.06×356.269kN = 21.3761kN≈ 21.376kN 。
3.沖孔力的計(jì)算
F = KLt
式中 K___修正系數(shù)；
L___沖孔的周長；
t___材料厚度；
___材料抗剪強(qiáng)度；
查表得K = 1.3,L1 = 3.14 ×20mm = 62.8mm,L2=3.14×6.5=20.41,t = 2mm, = /1.3 = 289Mpa。把以上數(shù)據(jù)代入上式得
F1 = 1.3×62.8mm×2mm×289Mpa = 47187.92 ≈ 47.187kN。
F2=1.3×20.41×2×289×2≈30.672 kN
F= P1+ P2=47.187kN+30.672 kN=77.859kN
4.推件力的計(jì)算
F推=nK推P沖
式中：K推——推件力因數(shù)，由表2-15[3]查得K推=0.05；
n——卡在凹模內(nèi)的工件數(shù)，n=2。
推件力則為：
F推=2×0.05×47.187=4.81KN
5.拉深力的計(jì)算
該零件為有壓邊圈的圓筒型件拉深，則
式中：F拉——拉深力（N）；
d ——拉深件的直徑，d=78mm；
t——材料厚度；
——材料的強(qiáng)度極限（M）；查附錄[3]得=380Mpa
K——修正系數(shù)。拉深因數(shù)m1=0.5，m2=0.74
由表4-18查得修正因數(shù)K=1
所以： F拉=1×3.14×78×2.0×380=183.69KN
6.壓邊力的計(jì)算
FQ = P
式中 D___毛胚直徑（mm）；
d___第一次拉深后工件的直徑（mm）；
r___拉深凹模圓角半徑（mm）；
P___單位壓邊力（Mpa）；
查表得 P = 2.5Mpa， 取r = 6mm。D = 151mm，d = 78mm。代入上式得
FQ = ×2.5Mpa = 28850.7125 ≈28.85kN。
則總的沖壓力為：
F總=F落+F卸+F沖1+F推+F拉+F壓
=356.269kN+21.376kN+183.69Kn+28.85kN+11.0214 kN +47.187kN =648.389kN
初選壓力機(jī)為JH2-80的開式壓力機(jī) 。
2.3模具總體設(shè)計(jì)
該工作的模具結(jié)構(gòu)如圖，主要由上下模、落料凹模、凸凹模、沖孔凸模、沖孔凹模、鑲拼凹模、下頂塊、上頂塊、卸料板等零件組成。
2.3.1模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具為類型為落料——拉深——沖孔復(fù)合模。
2.3.2定位方式的選擇
因?yàn)樵撃＞呤褂玫氖菞l料，落料為圓故采用導(dǎo)料銷，送進(jìn)步距方式采用擋料銷。
2.3.3卸料、出件方式
該模具的頂件壓邊裝置安裝在下模，妨礙了沖孔廢料的排出。下模座開設(shè)了一個(gè)斜漏料孔，并用螺釘來限位，使拖板與下模座之間保持一定的間距，從而保證廢料能依靠自重順利排出。
出件方式可采用上下頂塊分別頂出。
2.3.4導(dǎo)向方式
該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。
2.4工作部分尺寸計(jì)算
模具的落料凹模、凸凹模、沖孔凹模、沖孔凸模及鑲件，凸、凹模的工作關(guān)系：工件未注公差可按照表4[7] 計(jì)算。
根據(jù)表2-10查得，沖裁模刃口雙面間隙Zmin=0.22mm Zmax=0.26mm
2.4.1 落料刃口尺寸計(jì)算
由于落料是一個(gè)簡(jiǎn)單的圓形，因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對(duì)簡(jiǎn)單，精度容易保證，所以擬采用分別加工。設(shè)計(jì)時(shí)，需在圖紙上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造工差。
查表2.4得間隙值Z=0.246mm，Z=0.360mm。查表2.5得凸、凹模制造公差：= 0.030mm，= 0.040mm。
校核：Z- Z = 0.114mm，而+ = 0.070mm
滿足Z- Z≥ +的條件。
查表2.6得：磨損系數(shù)x = 0.5
根據(jù)設(shè)計(jì)原則,落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。由書式（2.3）和（2.4）得
D= ( D - x)
D= ( D - Z)
式中 D、 D—落料凹凸模尺寸；
D—落料件的最大基本尺寸；
x—磨損系數(shù)；
Δ—工件制造公差；
Z—最小合理間隙；
δ、δ—凸、凹模的制造公差。
把D = 151mm，x = 0.5, Δ = 0.50, = 0.030mm，= 0.040mm，Z=0.246mm代入上式得
D= （151mm – 0.5×0.50） = 150.75mm
D= （150.75mm – 0.246mm） =150.504 mm
2.4.2沖孔刃口尺寸計(jì)算
查表2.4得間隙值Z=0.246mm，Z=0.360mm。查表2.5得凸、凹模制造公差：= 0.020mm，= 0.025mm。
校核：Z- Z = 0.140mm，而+ = 0.045mm
滿足Z- Z≥ +的條件。
所以采用分別制造法加工。查表2.6得x = 0.75
設(shè)計(jì)加工時(shí)，以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，由式2.5和2.6得
d = （d + xΔ）
d = （d + Z）
式中 d、d —沖孔凸凹模尺寸；
—沖孔件的最小基本尺寸；
x—磨損系數(shù)；
Δ—工件制造公差；
Z—最小合理間隙；
δ、δ—凸、凹模的制造公差。
對(duì)于沖大孔：
把 = 20mm,x = 0.75, Δ = 0.1, Z=0.246mm, = 0.020mm，= 0.025mm代入上式得
d = （20mm + 0.75×0.1） =20.075mm
d = （20.075mm + 0.246） = 20.321mm
沖小孔：
把 = 6.5mm,x = 0.75, Δ = 0.1, Z=0.246mm, = 0.020mm，= 0.025mm代入上式得
d = （6.5mm + 0.75×0.1） =6.575mm
d = （6.575mm + 0.246） = 6.821mm
2.4.3拉深工作部分尺寸計(jì)算
由于外形尺寸精度較高，所以以凹模為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)加工，由式4.35和4.36得
D= ( D – 0.75)
D= ( D - 0.75 - Z)
式中： D、 D—凹、凸模的尺寸；
D__零件外徑的最大極限尺寸；
Δ—零件的公差；
δ、δ—凹、凸模制造公差；
Z—拉深模雙面間隙。
查表得Δ = 0.2，δ =δ = 0.016mm,因?yàn)楣ぜ木纫筝^高，為了拉深后的回彈小，表面光潔，所以采用負(fù)間隙拉深模，其單面間隙值為
= （0.9 ～ 0.95）t = 0.94 × 2 = 1.88mm
所以取Z = 3.76mm
代入上式得
D= ( D – 0.75) =（80 – 0.75×0.2） = 79.85
D= ( D - 0.75 - Z)=（80 - 0.75×0.2 – 3.76） = 76.09
凸、凹模的圓角半徑得計(jì)算
考慮到實(shí)際采用的拉深系數(shù)均接近其極限值，故拉深凹模圓角半徑應(yīng)大些，可按公式，計(jì)算拉深凸模和凹模的圓角半徑
r = 0.8× = 2.262mm
所以取 r = 3mm
2.4.4彈性元件的設(shè)計(jì)計(jì)算
為了得到較平穩(wěn)的工件此模具采用彈壓式卸料結(jié)構(gòu)，使條料在落料、拉深過程中始終處在一個(gè)穩(wěn)定的壓力之下，從而改善了毛坯的穩(wěn)定性，避免材料在切向應(yīng)力的作用下起皺的可能。
1.上卸料采用橡膠作為彈性元件
H自由=（3.5～4）S工作
式中 H自由——橡膠的自由高度
S工作——工作行程與模具修磨量或調(diào)整量（4～6mm）之和
S工作=（3.5+1+5）=9.5mm
則 H自由=（3.5～4）×9.5=33.25～38mm
取 H自由=35mm
由式（1-50）[3]計(jì)算橡膠的裝配高度為：
H2=（0.85～0.9）H自由=（0.85～0.9）×35=29.75～31.5mm
取 H2=30mm
橡膠的斷面面積，在模具裝配時(shí)按模具空間大小確定。
2.下頂塊壓邊采用橡膠作為彈性元件
H自由=（3.5～4）S工作
S工作=（3.5+5）=8.5mm
則 H自由=（3.5～4）×8.5=29.75～34mm
取 H自由=30mm
由式（1-50）[3]計(jì)算橡膠的裝配高度為：
H2=（0.85～0.9）H自由=（0.85～0.9）×30=25.5～27mm
取 H2=26mm
橡膠的斷面面積，在模具裝配時(shí)按模具空間大小確定。
2.4.5模架及其他零部件的選用
據(jù)主要工作部分尺寸、結(jié)構(gòu)及彈性元件的尺寸，參照有關(guān)資料可選取I級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架，即
上模座 400×350×40 HT200
下模座 400×350×50 HT200
導(dǎo) 柱 A25h5×130 20鋼
導(dǎo) 套 A25h5×85×38 20鋼
導(dǎo)柱、導(dǎo)套滲碳深度為0.8～1.2mm，硬度為58～62HRC。
上模座厚度取45mm，即H上模=45mm，如圖6所示
圖6
上模墊板厚度取10mm，即H墊板=10mm，如圖7所示
圖7
上固定板厚度取40mm，即H上固定板=40mm，如圖8所示
圖8
蓋板厚度取8mm，即H蓋板=8mm
卸料板厚度取12mm，即H卸料板=12mm
橡膠厚度取60mm，即H橡膠=60mm
凹模厚度取18mm，即H凹模=18mm，如圖9所示
圖9
下固定板厚度取10mm，即H下固定板=10mm
下模座厚度取55mm，即H下模=55mm，如圖10所示
圖10
模具閉合高度：
H閉合=H上模+H墊板+H上固定板+H蓋板+H卸料板+H橡膠+H凹模+H下固定板+H下模
=（45+10+40+8+12+60+18+10+55）mm
=258mm
可見該模具的閉合高度小于所選壓力機(jī)JH82-63的最大裝模高度（315mm），可以使用。
2.5模具總裝圖
由以上設(shè)計(jì)，可得到如圖11所示的模具總裝圖，為了實(shí)現(xiàn)先落料，后拉深，應(yīng)保證模具裝配后，拉深凸模的端面比落料凹模的端面低2mm[2]。
將條料沿導(dǎo)料銷平放在凹模面上，并沿導(dǎo)料銷向前送進(jìn)，接觸到擋料銷時(shí)停止送進(jìn)，壓力機(jī)滑塊帶著上模下行，首先由凹模26完成落料，緊接著由凸模6和凸凹模10進(jìn)行拉深；當(dāng)拉深結(jié)束后，上?；爻?，落料后的條料靠自重卸下，拉深成形的工件在回程中由推件塊19將工件從凸凹模中剛性打下，用手將工件取走。
卸料板25兼作壓邊圈，在拉深過程中起壓邊作用，拉深結(jié)束后又能將工件頂起使其脫離凸模。
當(dāng)壓力機(jī)的閉合高度不夠時(shí)，對(duì)模具可做如下改動(dòng)：將模柄16換成凸緣式模柄，去掉墊板12；如果閉和高度還不夠，可去掉固定板11，將凸模直接嵌入下模座上。
圖11 落料—拉深—沖孔復(fù)合模
1、23—橡膠 2—限位銷 3—下模板 4—銷釘 5—沖孔凸模 6—拉深凸模 7、29—螺釘 8—下推件塊 9—擋料銷 10—凸凹模 11—上固定板 12—上墊板 13—卸料螺釘 14—銷釘 15—模柄 16—打桿 17—頂桿 18—沖孔凸模 19—上模座 20—推件塊 21—導(dǎo)套 22—蓋板 24—導(dǎo)柱 25—卸料板 26—凹模 27—下固定板 28—頂桿
2.6沖壓設(shè)備的選定
壓力機(jī)噸位可按式4-38[3] F壓≥（1.7～2）F總估算公稱壓力來選取壓力機(jī)。
選用公稱壓力為1000KN的開式壓力機(jī)。
其主要技術(shù)參數(shù)為：
公稱壓力： 1000KN
滑塊行程： 130mm
最大閉和高度： 360mm
封閉高度調(diào)節(jié)量： 80mm
工作臺(tái)尺寸：（前后）480mm×（左右）710mm
最大裝模高度： 250～315mm
模柄孔尺寸： 60mm×80mm
2.7工作零件的加工工藝性
本副模具的工作零件都是旋轉(zhuǎn)體，形狀比較簡(jiǎn)單，加工主要采用車削。拉深凸模、沖孔凸模、凸凹模和落料凹模的加工工藝過程見加工工藝卡
2.7.1拉深凸模加工工藝過程卡
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
07
產(chǎn)品名稱
凸模
零（部）件名稱
拉深凸模
共（ ）頁
第（ ）頁
材料牌號(hào)
Cr12
毛坯
種類
圓棒料
毛坯外型尺寸
Φ80×Φ98mm
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
5
每臺(tái)
件數(shù)
5
備注
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
車間
工段
設(shè)備
工 藝
裝 備
工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
05
下料
鋸成Φ80mm×60mm
下料車間
鋸床
10
車削
粗車外圓Φ77
模具車間
車床
15
銑
銑內(nèi)孔達(dá)圖紙要求
模具車間
銑床
20
車削
精車外圓Φ76達(dá)尺寸要求
模具車間
車床
25
熱處理
淬火并回火達(dá)58～62HRC
熱處理車間
30
磨外圓和右端面
磨外圓Φ76和Φ20.5達(dá)到要求
模具車間
磨床
35
鉗
研磨Φ76達(dá)圖樣要求
模具車間
標(biāo)記
記數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更該
文件號(hào)
設(shè)計(jì)日期
審
核
日
期
標(biāo)準(zhǔn)化日期
會(huì)簽
日期
2.7.2沖孔凸模加工工藝過程卡
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
08
產(chǎn)品名稱
凸模
零（部）件名稱
沖孔凸模
共（ ）頁
第（ ）頁
材料牌號(hào)
Cr12
毛坯
種類
圓棒料
毛坯外型尺寸
Φ30mm
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
5
每臺(tái)
件數(shù)
5
備注
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
車間
工段
設(shè)備
工 藝
裝 備
工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
05
下料
鋸割下料
Φ30mm×70mm
下料車間
鋸床
10
鍛
鍛成Φ27mm×65mm
鍛造
車間
空氣錘
15
熱處理
退火
熱處理車間
熱處理爐
20
車削
車外圓Φ20.5，留磨量0.5mm；車退刀槽2×1；掉頭車左端，留磨量0.2mm
車外圓Φ15.5，留磨量0.5mm
車外圓Φ20，留磨量0.5mm
模具車間
車床
25
熱處理
淬火并回火達(dá)
58～62HRC
熱處理車間
30
磨外圓和右端面
磨外圓Φ62.5和
Φ20.5達(dá)到要求
模具車間
磨床
35
鉗
研磨Φ20
達(dá)圖樣要求
模具車間
標(biāo)記
記數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更該
文件號(hào)
設(shè)計(jì)日期
審
核
日
期
標(biāo)準(zhǔn)化日期
會(huì)簽
日期
2.7.3凸凹模加工工藝過程卡
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
06
產(chǎn)品名稱
凸模
零（部）件名稱
凸凹模
共（ ）頁
第（ ）頁
材料牌號(hào)
Cr12
毛坯
種類
圓棒料
毛坯外型尺寸
Φ180mm
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
5
每臺(tái)
件數(shù)
5
備注
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
車間
工段
設(shè)備
工 藝
裝 備
工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
05
下料
鋸成Φ180mm×65mm
下料車間
鋸床
10
車削
粗車外圓Φ175mm; 車退刀槽2×1； 粗車外圓170mm
模具車間
車床
15
銑
銑內(nèi)孔Φ80mm和Φ54mm達(dá)圖紙要求
模具車間
銑床
20
車削
精車外圓Φ156mm和Φ151mm達(dá)尺寸要求
模具車間
車床
25
熱處理
淬火并回火達(dá)58～62HRC
熱處理車間
30
磨外圓和右端面
磨外圓Φ156mm和Φ151mm達(dá)到要求
模具車間
磨床
35
鉗
研磨外圓達(dá)圖樣要求
模具車間
標(biāo)記
記數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更該
文件號(hào)
設(shè)計(jì)日期
審
核
日
期
標(biāo)準(zhǔn)化日期
會(huì)簽
日期
2.7.4凹模加工工藝過程卡
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
05
產(chǎn)品名稱
凸模
零（部）件名稱
沖孔凸模
共（ ）頁
第（ ）頁
材料牌號(hào)
Cr12
毛坯
種類
圓棒料
毛坯外型尺寸
300mm
×310mm
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
1
每臺(tái)
件數(shù)
1
備注
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
車間
工段
設(shè)備
工 藝
裝 備
工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
05
下料
鋸割下料300mm×310mm×60mm
下料車間
鋸床
10
銑
粗銑290mm×304mm×52mm; 粗銑Φ154mm和Φ153mm
鍛造
車間
空氣錘
15
鉆
鉆Φ16mm銷孔和螺孔
鉆Φ6mm限位孔
鉆床
20
銑
精銑285mm×301mm×50mm；精銑153mm
熱處理車間
熱處理爐
25
電火花
電火花加工
Φ151mm
電火花車間
電火花
30
熱處理
淬火并回火達(dá)58～62HRC
熱處理車間
35
磨外圓和右端面
磨外形達(dá)到要求
模具車間
磨床
40
鉗
研磨達(dá)圖樣要求
模具車間
標(biāo)記
記數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更該
文件號(hào)
設(shè)計(jì)日期
審
核
日
期
標(biāo)準(zhǔn)化日期
會(huì)簽
日期
結(jié) 論
三年的大學(xué)學(xué)習(xí)生涯已接近尾聲，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)，沖壓模具設(shè)計(jì)，塑料模具設(shè)計(jì)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)模具設(shè)計(jì)、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。
經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖、中信重工等公司的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于模具特別是塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書籍，設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我感覺到自己確實(shí)收獲了許多。通過這次自己設(shè)計(jì)一套模具，讓我對(duì)沖壓模有了更加深刻的了解，使我能夠綜合運(yùn)用各種沖壓模具設(shè)計(jì)資料上的知識(shí)，懂得了在遇到難題時(shí)該如何去查找資料來解決問題，進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)知識(shí)。并逐步樹立了正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)了創(chuàng)新意識(shí)，熟悉掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，培養(yǎng)了分析問題和解決問題的能力；通過設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行了全面的沖壓模具設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練。真正設(shè)計(jì)出一套模具是不是那么簡(jiǎn)單的，但設(shè)計(jì)的過程是充實(shí)的，這正是我在這次設(shè)計(jì)過程中深刻感受到的。
在設(shè)計(jì)的過程中，將有一定的困難，在翟德梅老師指導(dǎo)的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。
致 謝
首先感謝本人的導(dǎo)師翟德梅老師，他對(duì)我的仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。翟德梅老師淵博的知識(shí)，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，特別是遇到困難時(shí)，他給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！
感謝母校——河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。
感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗宿舍同學(xué)，和他們?cè)谝黄鹩懻摗⒀芯渴刮沂芤娣菧\。
最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！
河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
參考文獻(xiàn)
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[3] 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì).沖壓設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例[M].機(jī)械工業(yè)出版社.1999
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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(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(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，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(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)沖壓過程智能化控制的研究工作也在開展。人們?cè)趯?duì)沖壓成形過程有離開較為深入的了解后，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
? ?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(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，可以把成形性質(zhì)相同的成形方法概括成同一個(gè)類型并進(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)沖壓件加工過程對(duì)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(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(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，消除許多過于復(fù)雜的因素，利用軸對(duì)稱的簡(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(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.