墊片沖壓成形工藝與模具設計【矩形襯板沖壓模具】
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學生畢業(yè)設計中期檢查表學生姓名 學 號 指導教師 選題情況課題名稱墊片沖壓成形工藝及模具設計難易程度偏難適中偏易工作量較大合理較小符合規(guī)范化的要求任務書有無開題報告有無外文翻譯質(zhì)量優(yōu)良中差學習態(tài)度、出勤情況好一般差工作進度快按計劃進行慢中期工作匯報及解答問題情況優(yōu)良中差中期成績評定:所在專業(yè)意見: 負責人: 年 月 日 畢業(yè)設計任務書系 部: 材料工程系 專 業(yè): 模具設計與制造 學生姓名: 學 號: 設計題目: 墊片沖壓成形工藝與模具設計 起 迄 日 期: 指 導 教 師: 2013年11月2日畢 業(yè) 設 計任 務 書1本畢業(yè)設計課題來源及應達到的目的:本設計題目為鋼板沖孔落料模設計,通過設計,應對沖壓工藝生產(chǎn)較為熟悉,能熟練使用相關(guān)設計手冊,獨立完成一套模具的設計及模具工作零件加工工藝的編制。并且能夠運用模具設計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。2本畢業(yè)設計課題任務的內(nèi)容和要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等):(1)了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀;(2)分析鋼板的成形工藝并確定其工藝方案;(3)模具主要設計計算;(4)繪制模具總裝圖,并繪制零件圖;(5)模具的裝配及調(diào)試;(6)得出設計結(jié)論。設計題目:沖孔落料級進模設計材料:A3料厚:1mm產(chǎn)量:大批量所在專業(yè)審查意見:負責人: 年 月 日系部意見:系領(lǐng)導: 年 月 日墊片沖壓工藝及級進模具設計摘 要:本設計題目為墊片沖裁模,體現(xiàn)了典型沖裁模的設計要求、內(nèi)容及方向,有一定的設計意義。通過對該模具的設計,加強了設計者對沖裁模設計基礎(chǔ)知識的理解和運用,為設計更復雜的沖裁模具做好了鋪墊。本設計運用沖裁工藝及模具設計的基礎(chǔ)知識,首先分析了板材的性能要求,為選取模具的類型做好了準備;然后計算了沖裁件的沖裁力,便于選取壓力機噸位及確定壓力機型號;最后分析了沖裁件的特征,便于確定模具的設計參數(shù)、設計要點及卸件裝置。本設計采用了沖孔落料級進模成形墊片。成形原理可劃分為兩個階段:首先沖孔凸模與凹模共同作用先沖出四個3.2mm和一個8.5mm的孔,而后利用第一步?jīng)_出的四個3.2mm和一個8.5mm的孔做精確定位使外形凸模與凹模共同作用使工件落料成形。關(guān)鍵詞 :沖孔落料級進模,沖孔凸模,凹模,壓力機噸位 Gasket stamping process and the Progressive Die DesignAbstract: The topic for the design is pad blanking die design,It has manifested the typical blanking dies design request, the content and the direction, has certain design significance.Through the design of the component mold, strengthens the designers understand and utilize to the blanking die design basical knowledge,has prepareed for designing more complex blanking die.The design has utilize blanking craft and the basical knowledge of the mold design, has first analyzed the property requirement of the plate , has prepared for selecting the mold type;then has calculated the blanking strength,has advantaged to select the press tonnage and determine press model; Finally has analyzed the characteristic of the products, has advantaged to finite the mold design variable,the design main point and shedder. This design used piercing and blanking progressive die to form the products.The forming principle can be divided to two stages: First, piercing punch and die affect together and pierce four holes of3.2mm and one hole of8.5mm,then use the four holes and the one hole as pinpoint to make the product formed.KEY WORDS: Piercing and blanking progressive die . Piercing punch. Press Tonnage機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱粗銑工序號02零件名稱凹模零件號00-06零件重量同時加工零件數(shù)1材 料毛 坯牌 號硬 度型 號重 量Cr6wv58-62HRC設 備夾 具名 稱輔 助工 具名 稱型 號銑床虎鉗游標卡尺安 裝工 步安裝及工步說明刀 具量 具走 刀長 度走 刀次 數(shù)切 削 深 度進給量主 軸轉(zhuǎn) 速切 削速 度基 本工 時一次1銑上平面75面銑刀游標卡尺0.521200/ min800r/min一次1銑下平面75面銑刀游標卡尺0.521200/ min800r/min一次2銑兩端面20立銑刀游標卡尺0.51160/ min300r/min一次2銑兩端面20立銑刀游標卡尺0.51160/ min300r/min設 計 者孫英杰指 導 教 師丁 海共 1 頁第1頁 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號零 件 名 稱00-06凹模工序號工 序 名 稱設 備夾 具刀 具量 具工 時名 稱型 號名 稱規(guī) 格名 稱規(guī) 格名 稱規(guī) 格01下料:132mm112mm28mm鋸床直尺02粗銑:銑六面,互為直角,留單邊余量0.5mm銑床虎鉗標準面銑刀游標卡尺03磨削:磨六面,互為垂直,留單邊余量0.3mm磨床磁力夾具、虎鉗砂輪游標卡尺04鉗工:劃線,按位置加工孔,并攻螺紋鉆床虎鉗鉆刀、鉸刀、攻絲刀高度尺、游標卡尺05熱處理:按熱處理工藝,淬火回火達到5862HRC電熱爐火鉗06磨削:精磨上下平面磨床磁力夾具、虎鉗砂輪游標卡尺07線切割:按圖紙要求進行線切割線切割機床復式支撐夾具銅絲游標卡尺08鉗工:鉗工精修、拋光研磨工具游標卡尺 編制 校對 審核 批準 目錄1 緒 論11.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀11.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢21.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢31.3 墊片沖孔落料級進模具設計與制造方面41.3.1 墊片沖孔落料級進模具設計的設計思路41.3.2 墊片模具設計的進度42 工藝性分析63 排樣設計73.1 確定零件的排樣方案73.2 條料寬度、導料板間距離和材料利用率的計算74 沖壓工藝方案的確定95 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定106 沖壓力與壓力中心的計算116.1 沖裁工序總力的計算116.2 初選壓力機126.3 壓力中心的計算127 模具主要零件137.1 工作零部件的設計與標準化(尺寸、位置、標準與示意圖)137.1.1凸、凹模刃口尺寸的計算137.1.2卸料橡膠的設計147.1.3工作零部件的設計與標準化157.2 定位裝置的設計與標準化197.3 標準模架的選用由凹模周界可以選取標準模架。217.4 卸料部件的設計與標準化237.4.1卸料板的設計237.4.2卸料螺釘?shù)倪x用238 墊片沖孔落料連續(xù)??傃b圖249 壓力機的校核2510 結(jié)束語26致 謝27參考文獻28墊片沖壓成形工藝與模具設計1 緒 論 目前,我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?,主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距,導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國模具近年來發(fā)展很快,據(jù)不完全統(tǒng)計,2003年我國模具生產(chǎn)廠點約有2萬多家,從業(yè)人員約50多萬人,2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭,模具企業(yè)總體上訂單充足,任務飽滿,2004年模具產(chǎn)值530億元。進口模具18.13億美元,出口模具4.91億美元,分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進出口之比2004年為3.69:1,進出口相抵后的進凈口達13.2億美元,為凈進口量較大的國家。在2萬多家生產(chǎn)廠點中,有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中,產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家,中型企業(yè)幾十家,其余都是小型企業(yè)。近年來,模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快,主要表現(xiàn)為:大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品;專業(yè)模具廠數(shù)量增加,能力提高較快;三資及私營企業(yè)發(fā)展迅速;國企股份制改造步伐加快等。雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速,但遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足: 第一,體制不順,基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用,私營企業(yè)近年來發(fā)展較快,國企改革也在進行之中,但總體來看,體制和機制尚不適應市場經(jīng)濟,再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱,因此,行業(yè)發(fā)展還不盡如人意,特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 第二,開發(fā)能力較差,經(jīng)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低,水平較低,且不重視產(chǎn)品開發(fā),在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元,國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是1520萬美元,有的高達2530萬美元,與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理,真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三,工藝裝備水平低,且配套性不好,利用率低雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進的加工設備,但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多,特別是設備數(shù)控化率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因,引進設備不配套,設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍,設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低,帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。 第四,專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響,許多模具企業(yè)觀念落后,模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低,專業(yè)化分工不細,商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具,商品模具只占45%左右,其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好,難以完成較大規(guī)模的模具成套任務,與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低,標準件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響,對模具制造周期影響尤甚。 第五,模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本,國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比,無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格,都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差,也直接影響模具水平的提高。1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展,但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距,尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年,中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: 1) 模具日趨大型化; 2)在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術(shù); 3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng); 4)在塑料模具中推廣應用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù); 5)提高模具標準化水平和模具標準件的使用率;6)發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù);7)模具的精度將越來越高; 8)模具研磨拋光將自動化、智能化; 9)研究和應用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程;10)開發(fā)新的成形工藝和模具。1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備,在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中,6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性,是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志,并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年,全球模具市場呈現(xiàn)供不應求的局面,世界模具市場年交易總額為600650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到50%以上;國外模具企業(yè)的組織形式是大而專、大而精。2004年中國模協(xié)在德國訪問時,從德國工、模具行業(yè)組織-德國機械制造商聯(lián)合會(VDMA)工模具協(xié)會了解到,德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達48億歐元。其中(VDMA)會員模具企業(yè)有90家,這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%,可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展,國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才,他們的技術(shù)水平比較高故人均產(chǎn)值也較高我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右,而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多1520萬美元,有的達到 2530萬美元。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上,而我國才達到451.3 墊片沖孔落料級進模具設計與制造方面1.3.1 墊片沖孔落料級進模具設計的設計思路沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一,它是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切邊、修邊、切舌、剖切等工序,其中落料和沖孔是最常見的兩種工序。沖裁在沖壓加工中應用極廣。它既可直接沖出成品零件,還可以對已成形的工件進行再加工。普通沖裁加工出來的制件的精度不高,一般情況下,沖裁件的尺寸精度應在IT12級以下,不宜高于IT10級。只有加強沖裁變形基礎(chǔ)理論的研究,才能提供更加準確、實用、方便的計算方法,才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸,解決沖裁變形中出現(xiàn)的各種實際問題,從而,進一步提高制件質(zhì)量。墊片是典型的沖壓件,該模具工作過程很簡單就是沖孔和落料,根據(jù)零件圖的結(jié)構(gòu)和尺寸精度以及材料的性能確定完成該沖件所需要的模具類型.因此,綜合考慮各種因素后采用復合模。根據(jù)計算的結(jié)果和選用的標準模架,判斷此次沖裁能不能采用標準的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件,模具必須有足夠高度。要改變模具的高度,只有從改變導柱和導套的高度,改變導柱和導套的高度的同時,還要注意保證導柱和導套的強度. 導柱和導套的高度可根據(jù)沖裁凸凹模與落料凹模工作配合長度決定設計時可能高度出現(xiàn)誤差,應當邊試沖邊修改高度。1.3.2 墊片模具設計的進度1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀,所用時間10天; 2.確定加工方案,所用時間5天; 3.模具的設計,所用時間30天;4模具的調(diào)試所用時間5天沖孔落料級進模設計工件名稱:墊 片生產(chǎn)批量:大批量材 料: A3厚 度: 1mm 工件簡圖:見圖1 圖1 墊片 2 工藝性分析圖示零件材料為A3(即Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼),適合一般的沖壓加工。此工件只有落料和沖孔兩個工序,結(jié)構(gòu)相對比較簡單,只有一個8.5與四個3.2的孔。圖示零件的尺寸全部為未注公差的一般尺寸,一般按IT14級取,尺寸精度較低,普通沖裁完全可以滿足要求。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)。3 排樣設計3.1 確定零件的排樣方案設計模具時,首先要設計條料排樣圖。墊片零件外形是矩形只有沖孔,所以結(jié)構(gòu)比較簡單,只需要直排就可以。直排(圖2所示)的排樣方案材料的利用率已經(jīng)很高。圖23.2 條料寬度、導料板間距離和材料利用率的計算查表取得側(cè)搭邊值為1.8mm,工件見搭邊值為1.5m條料寬度的計算:擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式,由圖2 條料的排樣 b-0=Dmax+2aC0- Dmax條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a側(cè)搭邊值條料寬度的單向偏差由表查得0.10 c導料板與最寬條料之間的間隙由表查得C0.5代入數(shù)據(jù)計算,取得條料寬度為38.1mm。導料板間距離的計算:由A=B+C,代入數(shù)據(jù)計算得導料板間距離為38.6 mm。 由設計可得送料步距為S=23.5mm材料利用率的計算:根據(jù)一般的市場供應情況,原材料選用1500 mm750 mm1mm的冷軋薄鋼板。每塊可剪38.1mm 1500 mm規(guī)格條料19條,材料剪切利用率達96.52%。由文獻2 材料利用率通用計算公式 沖裁件面積: A34224.252 41.62=659mm得 =(1659)/(38.123.5)100% =73.6%4 沖壓工藝方案的確定該工件包括落料和沖孔兩個基本工序,可有以下三種工藝方案:方案一:先落料,后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二:落料沖孔復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。方案三:沖孔落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。方案一的模具結(jié)構(gòu)簡單,但需要兩道工序兩套模具,成本高而且生產(chǎn)效率低,難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需要一副模具,工件的精度及生產(chǎn)效率都高,由于查表2.9.6可知材料厚度為1mm時凸、凹模的許用的最小壁厚為2.7mm,由圖形可知孔邊距小于凸、凹模許用最小壁厚,用方案二模具強度較差,制造難度大,并且沖壓后成品留在模具上,在清理模具上的物料時會影響沖壓的速度,操作不方便。方案三也只需要一副模具,生產(chǎn)效率高,操作方便,工件精度也能滿足要求。通過對比以上方案可知,該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三較好。 5 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定 1)正倒裝結(jié)構(gòu):根據(jù)上述分析,本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序,為方便小孔廢料和成形工件的落下,采用正裝結(jié)構(gòu),即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。2)送料方式:因是大批量生產(chǎn),但工件簡單,所以采用手動送料方式比較好,能夠使模具制造簡單。3)定位裝置:本工件在級進模中尺寸是較小的,又是大批量生產(chǎn),沖時第一個工位采用始用擋料銷定位,第二個工位采用固定擋料銷定位。送料時始用擋料銷與固定擋料銷作為粗定距,在凸模上安裝一個導正銷,利用條料上8.5mm的孔做導正銷孔進行導正,依此作為條料送進的精確定距。4)導向方式:為了提高模具壽命和工作質(zhì)量,便于安裝調(diào)整,該級進模采用中間導柱模架。5)卸料方式:本模具采用正裝結(jié)構(gòu),沖孔廢料和工件留在凹??锥粗?,為了簡化模具結(jié)構(gòu),可以在下模座中開有通槽,使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為1 mm,料厚比較厚,為了簡化模具結(jié)構(gòu)和達到可靠的卸料力,選用剛性卸料板來卸下條料廢料。6 沖壓力與壓力中心的計算6.1 沖裁工序總力的計算由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知,本工件的沖裁力包括以下部分。沖8.5mm與3.2mm孔的力P1、落外型料的力P2,向下推出6.5mm沖孔廢料的力P3,向下推出工件的力P4。由剛性卸料板卸條料的廢料的力不是壓力機提供的,故不用計算在內(nèi)。考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學性能及材料厚度偏差等因素的影響,實際計算沖裁力時按下面公式: P=KLt3 K系數(shù),一般取1.3。上式中抗剪強度與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān),可在手冊中查詢。為方便計算,可按下式估算沖裁力表達式又可表示為:P=1.3LtLtb式中b被沖材料抗拉強度(MPa)。查手冊1表87得A3的抗拉強度為440-470Mpa,在這里取b=450MPa L1=2(33+21)+2Rmm=111.14mm L2=(43.2+8.5)=66.88mm P1=111.1414501.3=50.13kN P2=66.8814501.3=30.1kN P= P1+ P2=80.23kN推件力 Pt=nKtP(3) Kt推件力系數(shù),由手冊查得Kt=0.055查手冊2表240可得h=6mm,故n=6P3=60.05580.23=26.476kN卸料力 Px=KxF(3) 卸料卸料力系數(shù),由手冊查得Kx=0.0455P4=0.045580.23=3.61kN工序總力P總=P1+P2+P3+P4=50.13+30.1+26.476+3.61=110.316kN6.2 初選壓力機查文獻4開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號為JG23-16見表一。表一 所選擇壓力機的相關(guān)參數(shù) 型號公稱壓力/kN滑塊行程/mm最大閉和高度/mm工作臺尺寸/mm墊板尺寸(厚度)可傾斜角/封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJG23-16 160 55 2203004504035456.3 壓力中心的計算 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點,為了保證壓力機和模具的正常工作,應使模具的壓力中心與壓力機的壓力中心滑塊中心線重合。否則沖壓時滑塊就會承受偏心載荷,導致滑塊導軌與模具的導向部分不正常的磨損,還會使合理的間隙得不到保證,從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命,嚴重的可能損壞模具。 該模具的結(jié)構(gòu)的制造壓力中心與模柄中心線重合,故壓力中心點就是幾何對稱點。若選用坐標系XOY,即xc0,yc0。由以上計算可以得出模具的壓力中心以便裝模時與壓力機滑塊的中心線相重合。 7 模具主要零件7.1 工作零部件的設計與標準化(尺寸、位置、標準與示意圖)(1)凸、凹模刃口尺寸的計算由于制件結(jié)構(gòu)簡單精度要求不高,所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模。這時需要分別計算和標注凸模和凹模的尺寸和公差。由于零件未標注公差在此均按IT13級算。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點,刃口尺寸采用配作法加工。 沖孔時,以凸模為基準,間隙取在凹模上。由表2-23得Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm。第二類尺寸:磨損后減小的尺寸:3.2mm與8.5mm。按IT13級由手冊表2-10查得公差分別為1=0.18mm,2=0.22mm。由手冊1查表2-30得:x1=0.75,x2=0.5B1=(Bmin+x)0-0.25=(3.2+0.750.18) 0-0.250.18=3.340-0.045mmB2=(Bmin+x)0-0.25=(8.5+0.50.22) 0-0.250.22=8.610-0.055mm第三類尺寸:磨損后不變的尺寸:16mm與28mm。按IT13級由手冊表2-10查得公差分別為1=0.27mm,2=0.33mm。C1=(Cmin+0.5)0.125=(16+0.50.27)0.1250.27=16.140.0337mmC2=(Cmin+0.5)0.125=(28+0.50.33)0.125 0.33=28.170.0413mm落料凹模的基本尺寸與凸模相同,分別是3.34mm,8.61mm,16.14mm,28.17,保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.10mm。落料時,以凹模為基準,間隙取在凸模上。由表2-23得Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm。第二類尺寸:磨損后減小的尺寸:第一類尺寸:磨損后增大的尺寸:22mm,34mm,0.5mm。按IT13級由手冊表2-10查得公差分別為1=0.33mm,2=0.39mm, 3=0.14mm由手冊1查表2-30得:x1=0.75,x2=0.75, x3=1A1=(Amaxx) 0+0.25 =(220.750.33) 0+0.250.33 =21.750+0.0825mmA2=(Amaxx) 0+0.25=(340.750.39) 0+0.250.39 =33.71 0+0.0975mmA3=(Amaxx) 0+0.25=(0.510.14) 0+0.250.14 =0.360+0.035mm落料凸模的基本尺寸與凹模相同,分別是21.75mm,33.71mm,0.36mm,不必標注公差,但要在技術(shù)條件中注明:凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制,保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.01mm。(2)卸料橡膠的設計卸料橡膠的設計計算見下表。選用的4塊橡膠板的厚度務必一致,不然會造成受力不均勻,運動產(chǎn)生歪斜,影響模具的正常工作。表 二 項目公式結(jié)果備注卸料板工作行程h工h工=h1+t+h24mmh1為凸、凹模凹進卸料板的高度1mmh2為凸、凹模沖裁后進入凹模的深度2mm橡膠工作行程H工H工=h工+h修9mmh修為凸、凹模修模量,取5mm橡膠自由高度H自由H自由=4 H工36mm取H工為H自由的25橡膠的預壓縮量H預H預=15H自由5.4mm一般H預=1015H自由每個橡膠承受的載荷F1F卸/41184.5N選用四個圓筒形橡膠橡膠的外徑DD= 48mmD為圓筒橡膠的內(nèi)徑,取d=12mm;p=0.5Mpa校核橡膠的自由高度H自由0.5H自由/D=0.751.5滿足要求橡膠的安裝高度H安H安=H自由-H預30mm(3)工作零部件的設計與標準化落料凸模結(jié)合工件外形并考慮加工,將落料凸模設計為直通式,采用線切割機床加工,2個M6的螺釘固定在墊板上,與凸模固定板的配合按H7/m6。其總長L可按下列公式計算:L=h1+h2+t+h=(15+12+1+30)=58mm式中:h1凸模固定板厚度(mm);h2卸料板厚度(mm);t材料厚度(mm);h自由高度(mm)。具體結(jié)構(gòu)圖如下所示:沖孔凸模因為所沖的孔均為圓形,而且都不屬于需要特別保護的小凸模,所以沖孔凸模采用臺階式,一方面加工簡單,另一方面又便于裝配與更換。其中4個沖3.2mm的圓形標準件B型式。沖8.5mm的孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖3所示: 圖3小凸模強度校核 (凸模用T10鋼)要使凸模正常工作,必須使凸模最小斷面的壓應力不超過凸模材料的許用壓應力,即對于圓形凸模 dmin=41350/450=3.11mm 所以承壓能力足夠。 沖裁材料的抗剪強度,310380MPa 凸模材料許用強度,取440470MPa抗縱向彎曲力校核對于圓形凸模(有導向裝置)Lmax270d2/=2703.22/(4521.2)1/2=44.8mm 所以長度適宜。式中 Lmax 允許的凸模最大自由長度,mm F 沖模力,N 凸模最小截面的直徑,mm凸模固定端面的壓力q =2d,所以b應大于10。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板10010015(JB/T7643.1)7.2 定位裝置的設計與標準化(1)始用擋料塊的設計與標準化(尺寸、位置、標準與示意圖) 擋料塊標記: 4536 GB/T2866.181(圖11)材 料:45鋼 GB/69988 熱處理:硬度4348HRC技術(shù)條件:按GB287081圖6始用擋料銷的設計(2)固定擋料銷的設計與標準化 固定擋料銷的設計根據(jù)標準件,選用此擋料銷如圖12圖7 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時擋料銷位置如圖13其確定如下 : =CD/2+d/2+0.1=17.96. 圖8 固定擋料銷的位置68/28/2+0.1=18.66mm3)導正銷的設計與標準化導正銷主要用于級進模上,消除擋料銷的定位誤差,以獲得較精確的工件。導正銷的結(jié)構(gòu)形式,結(jié)構(gòu)設計,尺寸精度,材料的熱處理等可參照JB/T7647.194和JB/T7647.294選定。導正銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊2選用如圖14 圖9 導正銷的結(jié)構(gòu)形式 沖裁6.5mm孔的導正銷 查表得h=0.6t 2a=0.06mm D=d2a=6.680.06=6.62mm h=0.61.5=1.32mm (4)導料板的設計與標準化導料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸,外側(cè)與凹模平齊,導料板與條料之間的間隙取1mm,這樣就可確定了導料板的寬度,導料板的厚度查表取68mm。導料板采用45鋼制作,熱處理硬度為4045HRC,用螺釘和銷釘固定在凹模上。經(jīng)查表分析得導料板長度L=63mm,寬度B=40mm ,厚度h=8mm。7.3 標準模架的選用 由凹模周界可以選取標準模架。 凹模周界100mm,B=100mm材料為ZG45(ZG310-570),0I級精度的對角導柱模架。如圖16。導柱導套H6/h配合。導柱標記:16110 GB/T2861.190 18110 GB/T2861.190導套標記:166525 GB/T2861.690 186528 GB/T2861.690上模座標記:13011025 GB/T2855.190下模座標記:13011030 GB/T2855.290 模柄標記: A3073 JB/T 7646.1 圖16 對角導柱示意圖該模具的閉合高度由(4)為 H閉=H上模+H墊+L+H+H下模h2 25+6+58+10+304125mm模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結(jié)構(gòu)如圖17所示。圖10 壓入式的模柄 7.4 卸料部件的設計與標準化(1)卸料板的設計卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同,厚度為12mm。在前面已經(jīng)確定了采用彈性卸料板,設計卸料板為一整體板。 卸料板采用45鋼制造,淬火硬度為4045HRC。(2)卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上設置4個卸料螺釘,公稱直徑為12mm,螺紋部分為M1010mm。卸料釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后,應使卸料板超出凸模端面1mm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。2、聯(lián)接件的選用與標準化本模具采用螺釘固定,銷釘定位。具體講內(nèi)六角螺釘標記:35鋼M545 GB7085螺釘標記:35鋼M555 GB6876 圓柱銷釘標記:35鋼650 GB 11986 止動圓柱銷標記:35鋼625 GB119868 墊片沖孔落料連續(xù)??傃b圖前面各節(jié)已經(jīng)設計好了墊圈沖孔落料連續(xù)模各零件,根據(jù)前面的設計,墊圈沖孔落料連續(xù)模的總裝圖如下圖。圖111下模座 2凹模 3導料銷 4導正銷 5卸料板 6卸料螺釘 7凹模固定板8墊板 9模柄 10上模座 11彈性橡膠體 12大孔凸模 13導套14外形凸模 15小孔凸模 16導柱 9 壓力機的校核前面已經(jīng)初選的壓力機中,JG23-16型壓力機工作臺尺寸為300450mm,最大閉合高度220mm,連桿調(diào)節(jié)長度為35mm,最大裝模高度為145mm,而上面知道的模具閉合高度為125mm,所以需在工作臺上加一10mm20mm厚的墊板,即可安裝。模柄孔尺寸為30mm55mm也于本副模具所選模柄尺寸相符 10 結(jié)束語墊片屬于典型的沖裁件,分析其工藝性,并確定工藝方案。根據(jù)計算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸,然后選取相應的壓力機。本設計主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設計,需要計算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸,然后根據(jù)上面的設計繪出模具的總裝圖。 由于在零件制造前進行了預測,分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷,采取了相應的工藝措施。因此,模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。 墊片沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單,但是其尺寸相對較大不適合選用標準模架。要保證零件的順利加工和取件,模具必須有足夠的長度,因此需要改變上、下模座的長度,以達到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡單,它可以相應的簡化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護。墊片沖孔落料模具的設計,是理論知識與實踐有機的結(jié)合,更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認識到,要想做為一名合格的模具設計人員,必須要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ),并不斷學習新知識新技術(shù),樹立終身學習的觀念,把理論知識應用到實踐中去,并堅持科學、嚴謹、求實的精神,大膽創(chuàng)新,突破新技術(shù),為國民經(jīng)濟的騰飛做出應有的貢獻。 致 謝首先感謝本人的導師丁海老師,他幫我仔細審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設計內(nèi)容提出了許多建設性建議。丁海老師淵博的知識,誠懇的為人,使我受益匪淺,在畢業(yè)設計的過程中,特別是遇到困難時,他給了我鼓勵和幫助,在這里我向他表示真誠的感謝!感謝母校河南機電高等??茖W校的辛勤培育之恩!感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境,使我學到了許多新的知識,掌握了一定的操作技能。最后,我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學,并感激師友的教誨和幫助。參考文獻【1】中國機械工程協(xié)會、李春勝、黃德彬主編.金屬材料手冊M.北京:化學工業(yè)出版社,2004.11【2】肖祥芷、王孝培主編.中國模具工程大典第4卷M.北京:電子工業(yè)出版社,2007.3【3】機械工業(yè)部編.機械產(chǎn)品目錄(1996)第5卷M.北京:機械工業(yè)出版社,1996【4】王孝培主編.實用沖壓技術(shù)手冊M. 北京:機械工業(yè)出版社,2003.3【5】中國機械工程學會、中國模具設計大典編委會編.中國模具設計大典(第3卷)M.南昌:江西科學技術(shù)出版社,2003.1【6】任嘉卉主編.公差與配合手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,1997.4【7】王建中、李洪主編.公差與制圖技術(shù)手冊M.沈陽:遼寧科學技術(shù)出版社,1999.1【8】郭成、儲家佑主編.現(xiàn)代沖壓技術(shù)手冊M.北京:中國標準出版社,2005.10【9】中國標準出版社、全國模具標準化技術(shù)委員會編.中國機械工業(yè)標準匯編:沖壓模具卷(下)M.北京:中國標準出版社,1998.12【10】許發(fā)越主編.模具標準應用手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,1994.10【11】林慧國等主編.模具材料應用手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,2004.7【12】陳錫東、周小玉主編.實用模具技術(shù)手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,2001.723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)下進行,因此也稱為冷沖壓。只有當板材厚度超過8100mm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行加工。沖壓廣泛應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,同時引進沖壓加工中心等新型設備,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)遠小于板面方向上的內(nèi)應力,所以大多數(shù)的沖壓變形都可以近似地當作平面應力狀態(tài)來處理,使其變形力學的分析和工藝參數(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,以拉應力作用為主的伸長類沖壓成形過程多于以壓應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)應力的數(shù)值等于或小于材料的屈服應力。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力狀態(tài)或更為單純的應變狀態(tài)(與體積成形相比),當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方法進行沖壓加工。借助于電子計算機與先進的測試手段,在對板材性能與沖壓變形參數(shù)進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)生相應的塑性變形,所以變形區(qū)內(nèi)的應力狀態(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)均處于平面應力狀態(tài)。通常認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,所以可以認為垂直于板面方向上的應力為零,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力。由于板厚較小,通常都近似地認為這兩個主應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,在平面應力的應力坐標系中與相應的兩向應變坐標系中以應力與應變坐標決定的位置來表示。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識,已經(jīng)相當清楚的建立了由原材料的化學成分、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行原材料的設計工作,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的認識與正確的判斷。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)設備與模具,在與生產(chǎn)完全相同的條件下進行實際沖壓零件的性能評定,當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)之間的通用標準進行信息的交流。 模擬試驗是把生產(chǎn)中實際存在的沖壓成形方法進行歸納與簡單化處理,消除許多過于復雜的因素,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)與應力狀態(tài)都與實際沖壓成形相同的條件下進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)律進行分析與研究的基礎(chǔ)上,進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 Forming1 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 8100mm. 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 shapeand 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. 2Characteristics 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. 3Categories 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. 4Raw materials for stamping formingThere 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. 5Stamping forming property of sheet metal and its assessing methodThe 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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