購買設計請充值后下載，，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點開預覽，，資料完整，充值下載就能得到。。。【注】：dwg后綴為CAD圖，doc,docx為WORD文檔，【有不明白之處，可咨詢QQ:1304139763】
河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設計中期檢查表 學生姓名 李霄俊 學 號 061304412 指導教師 原紅玲 課題名稱 中軸碗落料拉深沖孔復合模設計 難易程度 偏難 適中 偏易選題情況 工作量 較大 合理 較小 任務書 有 無 開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求 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 2009 年 4 月 10 日 中軸碗沖壓成形工藝與模具設計 摘 要 本設計題目為中軸碗沖壓成形工藝與模具設計 體現(xiàn)了板類沖壓零件的設計要求 內(nèi)容及方向 有一定的設計意義 通過對該零件模具的設計 進一步加強了設計者沖 壓模具設計的基礎知識 為設計更復雜的沖壓模具做好了鋪墊并吸取了更深刻的經(jīng)驗 本設計運用沖壓成型工藝及模具設計的基礎知識 首先分析了工件的成形工藝及 模具成形結(jié)構(gòu)對制件質(zhì)量的影響 介紹了中軸碗沖壓模具設計時要注意的要點 通過 對制件進行工藝分析 可確定制件的成形加工用一套復合模和一套沖孔模具即可 從 控制制件尺寸精度出發(fā) 對中軸碗沖壓模具的各主要尺寸進行了理論計算 以確定各 工作零件的尺寸 從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的闡述 并應用 CAD 進行各重要零件的設計 關鍵詞 復合模 工藝分析 模具零部件的加工工藝 the center bowl stamps forminghandicraft and design for die Abstract The topic of this design is the center bowl stamps forming handicraft and design for die The requirement content and direction of the design of the stamps forming plate parts are embodied on this stamping die design The designer s foundation knowledge of the stamping die design is reinforced and is able to design more complex stamping die through the design This design the elementary knowledge which designs using the stamping formation craft and the die first has analyzed the work piece formed craft and the die forming structure to the workpiece quality influence Introduced the center bowl filling piece stamping die design when must pay attention to the main point through carries on the craft analysis to the workpiece may determine the workpiece the formed processing uses set of superposable dies and a punching die Embarks from the control workpiece size precision counter center bowl filling piece stamping die each main dimension has carried on the theoretical calculation by determined each work components the size designs from the die to the spare part processing craft as well as the assembly craft and so on carries on the detailed elaboration and carries on each important components using CAD the design Key words compound die process analysis processing of die parts 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 1 1 緒 論 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè) 是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備 先進國家的模具工 業(yè)已擺脫從屬地位 發(fā)展為獨立的行業(yè) 日本工業(yè)界認為 模具工業(yè)是其它工業(yè)的先 行工業(yè) 是創(chuàng)造富裕社會的動力 美國工業(yè)界認為 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 沖壓是一種先進的少無切削加工方法 具有節(jié)能省材 效率高 產(chǎn)品質(zhì)量好 重量輕 加工成本低等一系列優(yōu)點 在汽車 航空航天 儀器儀表 家電 電子 通訊 軍工 日用品 等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應用 據(jù)統(tǒng)計 薄板成型后 制造了相當于原材料的12倍 的附加值 在國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值中 與其相關的產(chǎn)品占四分之一 在現(xiàn)代汽車工業(yè)中 沖 壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59 隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展 采用模具的生產(chǎn)技術得到愈來 愈廣泛的應用 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 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 2 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 15 20 萬美元 有的高達 25 30 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技術落后 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 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 3 4 在塑料模具中推廣應用熱流道技術 氣輔注射成型和高壓注射成型技術 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 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 60 80 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 600 650 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的發(fā)展 國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結(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 15 20 萬美元 有的達到 25 30 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 45 1 3 深圓筒拉深模具設計的設計思路 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 4 拉深是沖壓基本工序之一 它是利用拉深模在壓力機作用下 將平板坯料或空心 工序件制成開口空心零件的加工方法 它不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件 還可以加工盒形 零件及其他形狀復雜的薄壁零件 但是 加工出來的制件的精度都很底 一般情況下 拉深件的尺寸精度應在 IT13 級以下 不宜高于 IT11 級 只有加強拉深變形基礎理論的研究 才能提供更加準確 實用 方便的計算方法 才能正確地確定拉深工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸 解決拉深變形中出 現(xiàn)的各種實際問題 從而 進一步提高制件質(zhì)量 圓筒件是最典型的拉深件 其工作過程很簡單就一個拉深 根據(jù)計算確定它不能 一次拉深成功 因此 需要多次拉深 在最后的一次拉深中由于制件的高度太高 根據(jù) 計算的結(jié)果和選用的標準模架 判斷此次拉深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 導柱和導套的高度可根據(jù)拉深凸模與拉深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 2 異形端蓋沖壓工藝的分析 2 1 拉深件工藝分析 工件 如下圖所示 材 料 15 鋼 厚 度 2 5mm 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 5 19142 540 0 17 752RR3 此工件為帶凸緣圓筒形工件 形狀簡單對稱 零件圖上未標注公差尺寸按 IT14 精 度計算 2 2 沖壓工藝方案分析 2 2 1 沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料 拉深兩個基本工序 可以有以下三種工藝方案 方案一 先落料 后拉深 然后沖孔 采用單工序模生產(chǎn) 方案二 落料 拉深復合沖壓 然后沖孔 采用復合模生產(chǎn) 方案三 拉深級進沖壓 然后沖孔 采用級進模生產(chǎn) 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單 但需要三道工序三副模具 生產(chǎn)效率低 難以滿足該工件 大批量生產(chǎn)的要求 方案二只需兩副模具 生產(chǎn)效率較高 盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復 雜 但由于零件的集合行裝簡單對稱 模具制造并不困難 方案三也只需兩副模具 生產(chǎn)效率高 但模具結(jié)構(gòu)比較復雜 送進操作不方便 加之尺寸偏大 通過對上述三 種方案的分析比較 若該工件能一次拉深 則其沖壓采用方案二為佳 2 3 工藝計算 2 3 1 計算毛坯尺寸 1 計算工件凸緣相對直徑 確定修邊余量 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 6 1 由工件圖可知 t 2 5mm 1mm 故按板厚中徑尺寸計 dt 60mm d 37 5mm H 11 5mm 凸緣相對直徑 dt d 60 37 5 1 6 查表 4 2 得 修邊余量 h 1 6mm 故按實際外徑 dp 60 1 6 2 63 2mm 計算 2 計算毛坯直徑 D D mm 73 9mmRHdp4 32 25 374 15 3742 6 2 3 2 確定工件是否能一次拉深成形 工件總的拉伸系數(shù) m d D 37 5 73 9 0 507 工件總的拉伸相對高度總 H d 11 5 37 5 0 307 由 d d 63 2 37 5 1 685 t D 100 2 5 73 9 100 3 383 查表 4 9 得 有凸緣p 圓筒件第一次拉伸的極限拉伸系數(shù) m 0 45 1 由表 4 10 查得 有凸緣圓筒件首次拉伸的極限相對高度 h1 d1 0 48 由于 m 0 507 0 45 H d 0 307 0 48 故此工件可以一次拉出 總 2 3 3 確定是否用壓邊圈 板料的相對厚度 t D 100 2 5 73 9 100 3 383 由表 4 7 查得需要壓料裝置 拉伸時采用彈性壓料裝置 2 3 4 落料排樣設計 1 確定零件的排樣方案 設計模具時 條料的排樣很重要 由于是圓形 所以采用直排 材料的利用率較 高 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 7 條料的排樣 2 條料寬度 導尺間寬度和材料利用率的計算 查表 2 9 得搭邊值 a1 1 8mm a 2 2mm 條料寬度的計算 擬采用無側(cè)壓裝置的送 料方式 得 條料寬度 2 36 00maxD2 cB 導料板間距離 2 37 A D 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 max a 側(cè)搭邊值 條料寬度的單向 負向 偏差 見表 2 10 2 11 查得 0 8 c 導料板與最寬條料之間的間隙 其最小值見表 2 12 查得 cmin 0 5mm 代入數(shù)據(jù)計算 取得條料寬度為 mm A 79 9mm 0B 08 179 3 材料利用率的計算 根據(jù)一般的市場供應情況 選 950 mm 1500 mm 2 5 mm 的冷軋鋼板 每塊可剪 1500mm 79 1mm 規(guī)格條料 12 條 材料剪切利用率達 99 9 由材料利用率通用計算 公式式 2 41 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 8 1010 ABSS 式中 一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積 mm 2 1S 一個步距內(nèi)所需毛坯面積 0 A 送料步距 mm B 條料寬度 mm 得 67 0 10 79842 一張板料上總的材料利用率 2 42 10nALB 總 式中 n 一張板材上沖裁件的總數(shù)目 A1 一個沖裁件的實際面積 mm 2 n 一個進距內(nèi)的沖裁件數(shù)量 B 板料寬度 mm L 板料長度 mm 得 總 6 810954287 由于板料相對較厚 直排材料的利用率相對已經(jīng)很高了 2 3 5 主要工作零件的尺寸計算 1 落料凸 凹模尺寸的計算 由于落料是一個簡單的圓形 因沖裁此類工件的凸 凹模制造相對簡單 精度容 易保證 所以采用分別加工 設計時 需在圖紙上分別標注凸模和凹模刃口尺寸及制 造工差 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 9 根據(jù)設計原則 落料時以凹模為設計基準 由式 2 3 和 2 4 得 2 3 maxAD A0 2 4 maxT0in T Z 式中 D A D T 落料凹凸模尺寸 Dmax 落料件的最大基本尺寸 x 磨損系數(shù) 工件制造公差 Zmin 最小合理間隙 A T 凸 凹模的制造公差 查表 2 4 得 Zmin 0 360mm x 0 500 查表 2 5 得 A 0 020mm 0 030mm 0 74mmT 代入數(shù)據(jù)得 mDA 02 02 537 745 973 mm03 0 16 T 校核 查表 2 4 得 Zmax 0 360mm Zmin 0 500mm A T 0 020 0 030 mm 0 050mm 0 500 0 360 mm 0 140mm 2 拉深凸凹模尺寸的計算 由于尺寸標注在零件內(nèi)形 所以以凸模為基準 工作部分尺寸為 4 37 min0 4Td T 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 10 4 38 min0 4Ad 0 A Z 式中 凹 凸模的尺寸 DT dmin 拉深件內(nèi)徑的最小極限尺寸 零件的公差 A T 凹 凸模制造公差 Z 拉深模雙面間隙 0 17mm 查表 A 0 020mm T 0 030mm 由公式 4 29 得 1 1 1 t2 t 板料厚度 mm Z 2 1 1 1 2 5 5 5 5mm 取 Z 5 1 mm 則 mdT 02 02 6835 174 35 A 03 0 14 3 沖孔凸凹模尺寸的計算 根據(jù)設計原則 沖孔時以凸模為設計基準 由式 2 5 和 2 6 得 2 5 0min TxdT 2 6 AZA 0inin 式中 分別為沖孔凸 凹模的基本尺寸 Td dmin 沖孔件的最小極限尺寸 x 磨損系數(shù) 工件制造公差 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 11 Zmin 最小合理間隙 A T 凸 凹模的制造公差 查表 2 4 得 Zmin 0 360mm x 0 5 查表 2 5 得 A 0 020mm 0 025mm 0 74mmT 代入數(shù)據(jù)得 mdT 025 025 3719 74 19 A 0 06 校核 查表 2 4 得 Zmax 0 360mm Zmin 0 500mm A T 0 020 0 025 mm 0 045mm 0 500 0 360 mm 0 140mm 2 3 6 選取凸模與凹模的圓角半徑 因為圓角 R 2mm 屬于過渡尺寸 要求不高 可以一次成形 為簡單方便 設計生 產(chǎn)中直接按工件尺寸作為拉深凸 凹模該處尺寸 2 3 7 主要零部件設計 1 由于工件形狀簡單對稱 所以模具的工作零件均采用整體結(jié)構(gòu) 拉深凸模 拉 伸凹模 落料凹模 落料凸模 沖孔凸模 沖孔凹模的結(jié)構(gòu)如零件圖所示 由落料凹模厚度 H Ks 8 式 2 51 凹模寬度 B s 2 5 4 0 H 式 2 52 式中 s 凹模刃口的最大尺寸 mm K 系數(shù) 考慮板料厚度的影響 查表 2 22 K 0 22 0 35 則 H 0 22 0 35 73 53 16 18 25 74 mm 取 H 25mm B s 2 5 4 0 25 136 0 173 5 mm 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 12 凹模刃口 h 查表得 h 6mm 取 h 6mm 2 為了實現(xiàn)先落料后拉深 模具裝配后 應使拉深凸模的端面比落料凹模端面低 其長度 L 可按下式計算 H固 凹 低 式中 拉深凸模固定板的厚度 mm 固 落料凹模的厚度 mm 凹 裝配后 拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度 根據(jù)板厚大小 H低 決定 5mm 低 L 28 25 5 48mm 拉深凸模上一般開有出氣孔 這樣會使卸件容易些 否則凸模與工件由于真空狀 態(tài)而無法卸件 查表 本凸模出氣孔的直徑為 5mm 2 4 壓力 壓力中心計算及壓力機的選用 因為本制件是軸對稱零件 所以不用計算壓力中心 2 4 1 壓力計算 1 沖裁力的計算 由于本模具落料時采用剛性卸料裝置 同時又沒有沖裁件卡在凹模內(nèi) 所以落料 力就是沖裁力 由式 2 18 得 2 18 沖 裁 KLtF b 式中 L 沖裁周邊長度 t 材料厚度 材料抗剪強度 b K 系數(shù) 一般取 1 3 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 13 由表 1 3 查得 270 380M Pa 取 310M Pa b b 則 KNF8 23105 297314 沖 裁 2 拉深力的計算 采用壓料圈由式 4 15 得 Fd 拉 深 b1 tK 式中 t 材料厚度 d 拉深后的工件中徑 拉深件材料的抗拉強度 b 修正系數(shù) 1K 由表 1 3 查得 335 470M Pa 取 400M Pa b b 由表 4 6 查得 K1 1 則 KNF8 17405 2374 拉 伸 3 壓邊力的計算 在生產(chǎn)中 一次拉伸時的壓邊力可按拉伸力的 0 25 選取 即 F 0 25F 0 25 117 8KN 2 95KN 壓 拉 伸 4 沖孔力的計算 由式 2 18 得 2 18 沖 孔 KLtF b 式中 L 沖裁周邊長度 t 材料厚度 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 14 材料抗剪強度 b K 系數(shù) 一般取 1 3 由表 1 3 查得 270 380M Pa 取 310M Pa b b 則 5 工藝總壓力 由于采用兩副模具 應分別計算其總壓力 落料 拉伸的總壓力 F F F總1沖 裁 拉 伸F壓 邊 233 8 117 8 2 95KN 354 55KN 沖孔總壓力 F F nkF 60 1 1 0 05 60 1KN 63 1KN 總2沖 孔 沖 裁 2 4 2 壓力機的選用 壓力機的工作行程需要考慮工件的成形和方便取件 因此 工作行程應足夠大 1 8 2 0 壓 力 機F總F 落料 拉伸時 1 8 2 0 F 638 2 709 1 KN壓 力 機1 總1 根據(jù)拉深力的計算結(jié)果和工件的高度 選擇壓力機 J23 80 公稱壓力 KN 滑塊行程 mm 最大閉合高度 mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 mm 800 130 380 90 鞏固總臺尺寸 mm 模柄孔尺寸 mm 立柱距離 mm 床身最大傾角 230 360 60 80 380 30 沖孔時 1 8 2 0 113 6 126 2 KN壓 力 機2F 總2F 選擇壓力機型號 J23 16 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 15 公稱壓力 KN 滑塊行程 mm 最大閉合高度 mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 mm 160 55 220 45 工作臺尺寸 mm 模柄孔尺寸 mm 立柱距離 mm 床身最大傾角 160 240 40 60 220 35 3 模具的結(jié)構(gòu)設計 3 1 選用模架 確定閉合高度及總體尺寸 由于拉深凹模外形尺寸較大 為了工作過程穩(wěn)定 選用中間導柱模架 再按其標 準選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見下表 模 架 規(guī) 格 選 用 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 16 名稱 尺寸 材料 熱處理 上模座 160 160 45 HT200 下模座 160 160 55 HT200 導柱 28 180 32 180 20 鋼 滲碳 0 8 1 2mm 導套 28 110 43 32 110 4 3 20 鋼 滲碳 0 8 1 2mm Hmin 190mm Hmax 235mm 模具的閉合高度 拉 伸 凹 模 固 定 板卸 料 板凸 凹 模 固 定 板墊 板閉 合 HH落 料 凹 模 厚 度 下 模 座上 模 座 H 6 32 12 5 28 25 45 55 mm 203 5mm Hmax 235mm 由此可見模具的實際開模高度小于所采用模架的最大閉合高度 沖孔時選擇后側(cè)導柱模架 其規(guī)格見下表 模 架 規(guī) 格 選 用 名稱 尺寸 材料 熱處理 上模座 80 63 30 HT200 下模座 80 63 40 HT200 導柱 18 110 22 110 20 鋼 滲碳 0 8 1 2mm 導套 18 70 28 22 70 28 20 鋼 滲碳 0 8 1 2mm 3 2 其它模具零件的結(jié)構(gòu)設計 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 17 3 2 1 固定板 查資料 落料凸模固定板選用 125 125 32 45 鋼 JB T 7643 2 落料凹模拉深凸模固定板選用 125 125 28 45 鋼 JB T 7643 2 沖孔凸模固定板選用 63 50 16 45 鋼 JB 7463 2 3 2 2 墊板 墊板的作用是直接承受凸模的壓力 以降低模座所受的單位壓力 防止模座被局 部壓陷 從而影響凸模的正常工作 因為通過上模座固定的模柄與壓力機相連 且上模座比下模座薄 而且下模座固 定在壓力機工作臺上 為防止上模座損壞 在上模座加墊板 查資料選用墊板 125 125 6 45 鋼 JB 7643 3 3 2 3 打料塊 一般與打料桿聯(lián)合使用 屬于剛性卸件裝置 靠兩者的自重把工件打出來 打料 塊與拉深凹模間隙配合 3 2 4 壓邊圈 壓邊圈的作用是防止凸緣部分起皺 同時還起到頂 3 2 5 導柱 導套 對于生產(chǎn)批量大 要求模具壽命高的模具 一般采用導柱 導套來保證上 下模 的導向精度 導柱 導套在模具中主要起導向作用 導柱與導套之間采用間隙配合 根據(jù)沖壓工序性質(zhì) 沖壓的精度及材料厚度等的不同 其配合間隙也稍微不同 這里 采用 H7 h6 3 2 6 其他零件 模具其他零件的選用見表 3 2 表 3 2 模具其他零件的選用 序號 名稱 數(shù)量 材料 規(guī)格 mm 熱處理 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 18 1 下模座 1 HT200 160 160 55 2 導柱 1 20 鋼 28 180 滲碳 58 62HR C 3 導柱 1 20 鋼 32 130 滲碳 58 62HR C 4 導套 1 20 鋼 28 110 4 3 滲碳 58 62HR C 5 導套 1 20 鋼 32 110 4 3 滲碳 58 62HR C 6 上模座 1 HT200 160 160 55 7 內(nèi)六角 螺釘 4 Cr12 M10 45 58 62HR C 8 內(nèi)六角 螺釘 4 Cr12 M10 100 58 62HR C 9 模柄 1 Q235 1 F A50 105 10 銷釘 2 45 鋼 6 60 11 銷釘 2 45 鋼 8 80 12 止轉(zhuǎn)銷 1 45 鋼 8 14 13 打桿 1 45 鋼 M14 220 3 3 模具總裝圖 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 19 由以上設計 可得到模具的總裝圖 其工作過程是 模具在工作時 壓力機滑塊 下行 通過模柄帶動上模座下行 模具先進行切邊 緊接著拉深凸模再拉深 拉深完 成以后 壓力機滑塊上行 通過模柄帶動上模座上行 當凹模隨上模回升時 零件制 品在打料塊及打料桿的作用下 將其從凹模內(nèi)推出 準備下一次拉深 4 結(jié)束語 帶凸緣圓筒件屬于簡單的拉深件 分析其工藝性 并確定工藝方案 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 深圓筒模具的設計 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 要想做為一名合理的模具設計人員 必須要有扎 實的專業(yè)基礎 并不斷學習新知識新技術 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 為國民經(jīng)濟的 騰飛做出應有的貢獻 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 20 致謝 畢業(yè)設計是我們進行完了三年的模具設計與制造專業(yè)課程后進行的 它是對我們 三年來所學課程的又一次深入 系統(tǒng)的綜合性的復習 也是一次理論聯(lián)系實踐的訓練 它在我們的學習中占有重要的地位 通過這次畢業(yè)設計使我在溫習學過的知識的同時又學習了許多新知識 一些原來一知 半解的理論也有了進一步的的認識 特別是原來所學的一些專業(yè)基礎課 如機械制圖 模具材料 公差配合與技術測量 冷沖模具設計與制造等有了更深刻的理解 使我進 一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設計中 同時還使我更清楚了模具設計過 程中要考慮的問題 如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料 保證工件 的經(jīng)濟性 加工工藝的合理性 在學校中 我們主要學的是理論性的知識 而實踐性很欠缺 而畢業(yè)設計就相當 于實戰(zhàn)前的一次演練 通過畢業(yè)設計可是把我們以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來 使我們在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識 這不但提高了我們解決問題 的能力 開闊了我們的視野 在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足 為以后的工作 打下堅實的基礎 通過對中軸碗制件冷沖模的設計 我對沖裁模有了更為深刻的認識 特別是這種 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 21 落料拉伸沖孔模具的設計 在模具的設計過程中也遇到了一些難以處理的問題 雖然 設計中對它們做出了解決 但還是感覺這些方案中還是不能盡如人意 如壓力計算時 的公式的選用 凸凹模間隙的計算 卸件機構(gòu)選用 工作零件距離的調(diào)整 都可以進 行進一步的完善 使生產(chǎn)效率提高 歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設計即將結(jié)束 敬請各位老師對我的設計過程作最后檢查 在這次畢業(yè)設計中通過參考 查閱各種有關模具方面的資料 請教各位老師有關模具 方面的問題 并且和同學的探討 模具設計在實際中可能遇到的具體問題 使我在這 短暫的時間里 對模具的認識有了一個質(zhì)的飛躍 從陌生到開始接觸 從了解到熟悉 這是每個人學習事物所必經(jīng)的一般過程 我 對模具的認識過程亦是如此 經(jīng)過近三個月的努力 我相信這次畢業(yè)設計一定能為三 年的大學生涯劃上一個圓滿的句號 為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎 在這次設計過程中得到了老師以及許多同學的幫助 我受益匪淺 在此 再次感謝 各位老師特別是我的指導老師原紅玲老師在這一段時間給予無私的幫助和指導 并向 他們致于深深的敬意 對關心和指導過我的各位老師表示衷心的感謝 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 22 參考文獻 1 原紅玲主編 沖壓工藝與模具設計 機械工業(yè)出版社 2008 年 9 月 2 孫鳳勤 閻亞林主編 沖壓與塑壓成形設備 高等教育出版社 2007 年 12 月 3 楊占堯主編 韓光平 史廷春副主編 沖壓模具圖冊 高等教育出版社 2008 年 3 月 4 高軍 李熹平 修大鵬等編 沖壓模具標準件選用與設計指南 化學工業(yè)出版社 2007 年 7 月 5 中國機械工程學會 中國模具設計大典編委會等主編 中國模具設計大典 江西科學 技術出版社 2003 6 郝濱海 沖壓模具簡明設計手冊 化學工業(yè)出版社 2005 河南機電高等?？茖W校 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 李霄俊 學 號 061304412 設計題目 中軸碗沖壓成形工藝與模具設計 起 迄 日 期 2009 年 3 月 11 日 5 月 20 日 指 導 教 師 原紅玲 2009 年 3 月 12 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 本設計題目為中軸碗沖壓成形工藝與模具設計 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 分析中軸碗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 得出設計結(jié)論 原始資料 工件圖及其尺寸見說明書 材料 15 鋼 厚度 2 5mm 生產(chǎn)批量 大批量 所在專業(yè)審查意見 負責人 年 月 日 系部意見 系領導 年 月 日 模具設計與制造 專業(yè) 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 銑平面 工序號 4 零件名稱 落料凹模 零件號 01 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 T10A 60 64HRC 設 備 名 稱 型 號 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 銑床 平口鉗 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 一次 一次 一次 1 2 3 4 銑上平面 銑下平面 銑側(cè)面 銑側(cè)面 75 面銑刀 75 面銑刀 20 立銑刀 20 立銑刀 游標卡 尺 游標卡 尺 游標卡 尺 游標卡 尺 0 5 0 5 0 5 0 5 2 2 1 1 2 2 1 1 200 min 200 min 60 min 60 min 800r min 800r min 300r min 300r min 設 計 者 李霄俊 指 導 教 師 原 紅 玲 共 1 頁 第 1 頁 零件號 零 件 名 稱 模具設計與制造 專業(yè) 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片 5 落料凹模 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工序號 工 序 名 稱 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 工 時 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 下料 80mm 70mm 鍛成 130mm 130mm 30mm 熱處理 退火 硬度 229HBS 銑平面 厚度留磨削余量 0 6mm 側(cè)面留磨削余量 0 4mm 磨平面 磨上 下平面 留磨削 余量 0 3 0 4mm 磨相鄰兩側(cè)面 保證垂直 鉗工劃線 劃出對稱中心線 孔 線 型孔粗加工 銑床上加工型孔 留單邊余量 0 15mm 加工余孔 加工固定孔及銷孔 熱處理 淬火 回火 60 62HRC 磨平面 磨上下平面及基準面達 到要求 型孔精加工 在坐標磨床上磨型 孔 留余量 0 01mm 研磨型孔 研磨型孔達到規(guī)定技 術要求 鋸床 空氣錘 立銑床 平面磨 床 立銑床 平面磨 床 坐標磨 床 虎鉗 平口鉗 磁力吸 盤 平口鉗 磁力吸 盤 磁力吸 盤 鋸條 面銑刀 砂輪 立銑刀 砂輪 砂輪 鋼尺 鋼尺 游標卡尺 游標卡尺 游標卡尺 千分尺 千分尺 200mm 200mm 0 02mm 0 02mm 0 02mm 0 005mm 0 005mm 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 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 所以在沖壓技術中關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 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發(fā)展的需要 而且也促進了鋼鐵工 業(yè)生產(chǎn)技術的發(fā)展 為其提高板材的質(zhì)量提供了一個可靠的基礎與依據(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 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