空調墊片沖壓模具設計【沖孔落料級進模】【7張圖紙】

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河南機電高等專科學校 學生畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 學生姓名 邵國專 學 號 0312225 指導教師 趙長海 選題情況 課題名稱 空調墊片沖壓模具設計 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 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計（論文）任務書 系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設計與制造 學生姓名: 邵國專 學 號: 0312225 設計(論文)題目： 空調墊片沖壓模具設計 起 迄 日 期: 2006年 3月20 日~ 5 月 15日 指 導 教 師: 趙長海 發(fā)任務書日期: 2006 年 3 月 20日  任務書填寫要求 1．畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據各課題的具體情況填寫，經學生所在專業(yè)的負責人審查、系主管領導簽字后生效。此任務書應在畢業(yè)設計（論文）開始前一周內填好并發(fā)給學生； 2．任務書內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3．任務書內填寫的內容，必須和學生畢業(yè)設計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應當經過所在專業(yè)及系主管領導審批后方可重新填寫； 4．任務書內有關“系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應寫中文全稱，不能寫數字代碼，學生的“學號”要寫全號，請規(guī)范化填寫； 5．任務書內“主要參考文獻”的填寫，應按照國標GB 7714—87《文后參考文獻著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性； 6．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2002年4月2日”或“2002-04-02”。 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 1．本畢業(yè)設計（論文）課題來源及應達到的目的： 本課題來至于工廠實際生產。 通過與實踐相結合鞏固平時所學的理論知識，提高模具設計水平。 2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）： 名稱：空調墊片 材料：10鋼 料厚：2.1mm 批量：大批量 技術要求：沖裁件內外形的經濟精度為IT12~IT13?？字行呐c邊緣距離尺寸公差為0.6mm。 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 河南機電高等?？茖W校 材料工程系 模具設計與制造 專業(yè) 畢業(yè)設計/論文 設計/論文題目： 空調墊片沖壓模具設計 班 級： 模具032班 姓 名： 邵國專 指導老師： 趙長海 完成時間： 2006.5.10 畢業(yè)設計（論文）成績 畢業(yè)設計成績 指導老師認定成績 小組答辯成績 答辯成績 指導老師簽字 答辯委員會簽字 答辯委員會主任簽字 畢業(yè)設計/論文任務書 題目：空調墊片沖壓模具設計 內容：（1）沖壓件的工藝性分析和工藝方案的確定 （2）主要設計計算 （3）主要零部件結構設計 （4）模具總體設計 （5）模具總裝圖和模具零件加工工藝 （6）模具的裝配 原始資料： 名稱：空調墊片 材料：10鋼 料厚：2.1mm 批量：大批量 插圖清單 圖1. 零件圖……………………………………………………………………………1 圖2. 排樣圖（直排）…………………………………………………………………3 圖3. 排樣圖（直對排）………………………………………………………………4 圖4. 凹模型口圖………………………………………………………………………6 圖5. 沖孔凸?！?2 圖6. 落料凸?！?3 圖7. 凹?！?4 圖8. 導正銷……………………………………………………………………………15 表格清單 表1. 條料及沖壓力的相關計算………………………………………………………5 表2. 壓力中心數據表…………………………………………………………………6 表3. 工作零件刃口尺寸數據表………………………………………………………8 表4. 橡膠的設計計算…………………………………………………………………10 附：設計中涉及的有關數據表格。 表1 10鋼的力學性能（已退火） 牌號 力學性能 10鋼 抗剪強度 /MPa 抗拉強度 /MPa 屈服點 /MPa 伸長率 /% 彈性模量 10-3E/MPa 255～333 294～432 206 29 194 表2 最小搭邊值 材料厚度t 工件間a1 側面a 2.0～2.5 2.2 2.5 表3 沖孔凸，凹模的制造偏差 基本偏差 凸模偏差 凹模偏差 >18～30 0.020 0.025 表4 卸料力，推件力系數 材料t/mm 卸料力系數KX 推件力KT 鋼 >0.5～2.5 0.04～0.05 0.55 表5 沖裁初始雙面見許值 Z（mm） 材料厚度 t 10鋼 Zmin Zmax 2.1 0.260 0.380 表6 導料板厚度H 簡圖 材料厚度t 擋料銷高度h 導料板厚度H（自動擋料銷） 2～3 4 6～8 表7 導正銷直徑與沖孔凸模直徑的差值a 材料厚度t 沖孔凸模直徑dT >1.5～3 >24～32 0.12 表8 彈壓卸料板與凸模間隙值 材料厚度t <0.5 0.5～1 >1 單邊間隙Z 0.05 0.1 0.15 表9 凹模厚度系數k b 材料厚度t 材料厚度t 材料厚度t 1 >1~3 >3~6 >100~200 0.15~0.20 0.18~0.22 0.22~0.30 表10 導料板與條料之間的最小間隙Cmin 材料厚度t 無側壓裝置 條料寬度B 100以下 100~200 200~300 1~2 0.5 1 1 2~3 0.5 1 1 注：在此只列出模具零件尺寸需要計算的表格，其他標準件數據選取的表格不再列出。 畢業(yè)設計/論文說明書目錄 1. 沖壓件工藝性分析…………………………………………………………… 1 2. 沖壓工藝方案的確定………………………………………………………… 2 3. 主要設計計算………………………………………………………………… 3 3.1 排樣方式的確定及其計算……………………………………………… 3 3.2 沖壓力的計算…………………………………………………………… 4 3.3 壓力中心的確定及其相關計算………………………………………… 5 3.4 工作零件刃口尺寸計算………………………………………………… 7 3.5 卸料橡膠的計算………………………………………………………… 9 4. 模具總體設計………………………………………………………………… 11 5. 主要零部件設計……………………………………………………………… 12 5.1工作零件的結構設計……………………………………………………… 12 5.1.1 沖孔凸?！?12 5.1.2 落料凸?！?13 5.1.3 凹?！?13 5.2 定位零件的選擇…………………………………………………………… 14 5.3 導料板的設計……………………………………………………………… 15 5.4 卸料部件的設計…………………………………………………………… 15 5.4.1 卸料板的設計………………………………………………………… 15 5.4.2 卸料螺釘的選用……………………………………………………… 16 5.5 模架及其他零部件設計…………………………………………………… 16 5.6 其他零部件的選擇………………………………………………………… 16 6. 模具總裝圖…………………………………………………………………… 18 7．沖壓設備的選定……………………………………………………………… 19 8. 模具零件加工工藝………………………………………………………………20 9. 模具的裝配………………………………………………………………………21 10.設計總結…………………………………………………………………………24 致謝…………………………………………………………………………………25 參考文獻……………………………………………………………………………26 （畢業(yè)設計/論文題目） 摘要 本課題是設計生產空調墊片的模具，設計中采用級進模，根據始用擋料銷先沖Φ26孔，然后利用此孔作為落料時的導正孔，模具工作時先由活動擋料銷粗定距，再由導正銷精定距，這樣保證了零件的精度，使制件的質量得到了保證。通過排樣設計，該模具的材料利用率達到了85.4%，材料的利用率高，提高了經濟效益，同時模具采用下出件方式，提高了工作效率。通過對該模具沖壓設備的校核，所選的沖壓設備比較普遍，且該模具的制造難度也較底，所以模具容易得到普遍應用。 但是由于設計水平和實踐經驗的局限，設計中難免出現錯誤，比如模具工作零件材料的價格較高，模具的制造成本較高，而且級進模的導向精度要求較高，在工作過程中不易得到保證。 通過努力，這次畢業(yè)設成功的設計了空調墊片級進模。 關鍵詞：空調墊片、始用擋料銷、精定距 （畢業(yè)設計/論文英文題目） Abstract This topic is designs the production air conditioning filling piece the mold, In the design uses the level to enter the mold, With keeps off the material according to the beginning to sell first the punch holes，Then uses this achievement to fall time the material to lead the hole, The mold works when keeps off the material by the activity to sell first basically decides the distance,Again by leads is selling fine decides the distance,Like this has guaranteed the components precision,Enable the workpiece the quality to obtain the guarantee. Through row of type design,This mold material use factor has achieved 85.4%,The material use factor is high,Enhanced the economic efficiency,Under at the same time the mold selects a method,Enhanced the working efficiency. Through to this mold ramming equipment examination,Elects the ramming equipment quite is common,Also this mold manufacture difficulty also compares the bottom, Therefore the mold is easy to obtain the universal application. But as a result of design level and experience limitation,In the design appears the mistake unavoidably,For instance the mold work components material price is high, The mold production cost is high,Moreover the level enters the mold the guidance precision request to be high,Is not easy in the work process to obtain the guarantee. Through diligently,This graduation supposed the successful design air conditioning filling piece level to enter the mold. Key word: The air conditioning filling piece, the beginning with keep off the material to sell fine, decides the distance 緒論 這次畢業(yè)設計是對三年學習生涯的一次總結，三年學習中所學到的知識如：機械制圖、公差技術與配合、機械設計、模具制造技術、沖壓模具設計與制造，塑料注塑模結構與設計等都在這次設計中得到應用。鞏固了所學的知識，也進一步加深了對模具的認識，使自己的理論知識得到應用。在設計過程中，應做到認真，仔細，做好每一個步驟，每一個環(huán)節(jié)。數據，公式等的出處都要有據可查，這次畢業(yè)設計設計的是空調墊片級進模，該模具結構較為簡單，容易加工，精度容易得到保證，級進模的重點在于如何精確定位。 該設計要先對沖壓件進行工藝性分析，以確定它的沖裁工藝性和生產批量等。然后進行排樣設計，確保更好的利用材料，提高經濟利益。再計算出沖壓力，壓力中心，模具工作刃口尺寸，橡膠尺寸設計等，通過模具總體設計和主要零部件結構設計可以畫出裝配圖，校核所選壓力機的可用性，確定模具主要零件的加工工藝等。通過以上設計，使我掌握了模具設計的大體步驟，為以后的工作，學習打下了一定的基礎。 模具是大批量生產同形產品的工具，是工業(yè)生產的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)。 利用模具成型零件的方法,實質上是一種少切削、無切削、多工序重合的生產方法,采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝,可以提高生產效率,保證零件的質量,節(jié)約材料,降低成本,從而取得很高的經濟效益。因此，模具成型方法在現代工業(yè)的主要部門，如機械、電子、輕工、交通和國防工業(yè)中得到了極其廣泛的應用。例如70%以上的汽車、拖拉機、電機、電器、儀表零件，80%以上的塑料制品，70%以上的日用五金及耐用消費品零件，都采用模具成型的方法來生產。由此可見，；利用模具生產零件的方法已經成為工業(yè)上進行成批或大批生產的主要技術手段，它對保證制件質量，縮短試制周期，進而爭先占領市場，以及產品更新換代和產品開發(fā)都具有決定性意義。因此德國把模具成為“金屬加工中的帝王”，把模具工業(yè)視為“關鍵工業(yè)”，美國把模具成為“美國工業(yè)的基石”，把模具工業(yè)視為“不可估量其力量的工業(yè)”，日本把模具說成是“促進社會富裕繁榮的動力”，把模具工業(yè)視為“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”。 由于模具工業(yè)的重要性，模具成型工業(yè)工藝在各個部門得到了廣泛的應用，是模具行業(yè)的產值已經大大超過機床工業(yè)的產值。這一情況充分說明在國民經濟蓬勃發(fā)展的過程中，在各個工業(yè)發(fā)達國家對世界市場進行激烈的爭奪中，愈來愈多地采用模具來進行生產，模具工業(yè)明顯地成為技術、經濟和國力發(fā)展的關鍵。 從我國的情況來看，不少工業(yè)產品質量上不去，新產品開發(fā)不出來，老產品更新速度太慢，能源消耗指標高，材料消耗量大，這些都與我國模具生產技術落后，沒有一個強大的、先進的模具工業(yè)密切相關。 因此，要使國民經濟各個部門或得高速發(fā)展，加速實現社會主義的現代化，就必須盡快將模具工業(yè)搞上去，使模具生產形成一個獨立的工業(yè)部門，從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經濟中的關鍵作用模具的出現可以追溯到幾千年前的陶器燒制和青銅器鑄造，但其大規(guī)模應用卻是隨著現代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。19世紀，隨著軍火工業(yè)、鐘表工業(yè)、無線電工業(yè)的發(fā)展，模具開始得到廣泛使用。第二次世界大站后，隨著世界經濟的飛速發(fā)展，它又成了大量生產家用電器、車、電子儀器、照相機、鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看，當時美國的沖壓技術走在最前列，而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術，蘇聯對塑性加工的研究也處于世界先進行列。20世紀50年代中期以前，模具設計多憑經驗，參考已經有圖紙和感性認識，根據用戶的要求，制作能滿足產品要求的模具，但對所設計模具零件的機械性能缺乏了解。從1955年到1965年，人們通過對模具主要零件的機械性能和受力狀況進行數學分析，對金屬塑性加工工藝及原理進行深入討論，使得沖壓技術得到迅猛發(fā)展。在此期間歸納出的模具設計原則，使得壓力機械、沖裁材料、加工方法、模具結構、模具材料、模具制造方法、自動化裝置等領域面貌一新，并向實用化方向推進。進入20世紀70年代，不斷涌現出各種高效率、高精度、高壽命的多功能自動模具。其代表是五十多個工位的級進模和十幾個工位傳遞模。在此期間，日本以“模具加工精度進微米級”而站 了世界工業(yè)的最先列。從20世紀70年代中期至今，計算機逐漸進入模具生產設計的各個領域，顯著的提高了模具工業(yè)的水平。 我國的模具工業(yè)發(fā)展到今天經歷了一個艱辛的歷程。 我國模具工業(yè)是19世紀末20世紀初隨軍火和鐘表業(yè)引進的壓力機發(fā)展起來的。從那時到20世紀50年代初，模具多采用作坊式生產，憑工人經驗，用簡單的加工手段制造。在以后的幾十年中，隨著國民經濟的大規(guī)模發(fā)展，模具工業(yè)進步很快。當時我國大量引進蘇聯的圖紙、設備和先進經驗，其水平不低于當時工業(yè)發(fā)達的國家。此后直到20世紀70年代末，由于錯過了世界經濟發(fā)展的大浪潮，我國模具業(yè)沒有跟上世界發(fā)展的步伐。20世紀80年代末，伴隨家電、輕工、汽車生產線模具的大量進口和模具國產化的呼聲日益高漲，我國先后引進了一批現代化模具加工機床。在此基礎上，參照以后的進口模具，我國成功地復制了一批替代品。如汽車覆蓋件模具等。模具的國產化雖然使我國模具制造水平逐漸趕上了國際先進水平，但計算機應用方面仍然存在很大的差距。 我國模具工業(yè)起步晚，基礎差，就總量來看，大型、精密、復雜、長壽命模具產需矛盾仍然十分突出。為了進一步振興模具工業(yè)，國家有關部門進一步部署。相信在政府的大力支持下，通過本行業(yè)和相關行業(yè)以及廣大模具工作者的共同努力，我國模具工業(yè)水平必將大大提高，為國家經濟建設作出更大的貢獻。 【中文4900字】沖壓變形 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。 分離工序是使坯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。其中有以沖孔、落料應用最廣。變形工序是使坯 料的一部分相對另一部分產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。 從本質上看，沖壓成形就是毛坯的變形區(qū)在外力的作用下產生相應的塑性 變形，所以變形區(qū)的應力狀態(tài)和變形性質是決定沖壓成形性質的基本因素。因 此，根據變形區(qū)應力狀態(tài)和變形特點進行的沖壓成形分類，可以把成形性質相 同的成形方法概括成同一個類型并進行系統(tǒng)化的研究。 絕大多數沖壓成形時毛坯變形區(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，其數值也是較小的，所以可以認為垂直于 板面方向的應力為零，使板材毛坯產生塑性變形的是作用于板面方向上相互垂 直的兩個主應力。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，可以把各種形式沖壓成形中的毛坯變形區(qū) 的受力狀態(tài)與變形特點，在平面應力的應力坐標系中(沖壓應力圖)與相應的兩 向應變坐標系中(沖壓應變圖)以應力與應變坐標決定的位置來表示。也就是說， 沖壓應力圖與沖壓應變圖中的不同位置都代表著不同的受力情況與變形特點 (1)沖壓毛坯變形區(qū)受兩向拉應力作用時，可以分為兩種情況：即σ γ >σ >0σ t=0 和σ θ >σ γ >0，σ t=0。再這兩種情況下，絕對值最大的應力都是拉應力。以下 對這兩種情況進行分析。 1)當σ γ >σ θ >0 且σ t =0 時，安全量理論可以寫出如下應力與應變的關系式： (1-1) ε γ /（σ γ -σ m）=ε θ /（σ θ -σ m）=ε t/（σ t -σ m）=k 式中 ε γ ，ε θ ，ε t——分別是軸對稱沖壓成形時的徑向主應變、切向主應變 和厚度方向上的主應變； σ γ ，σ θ ，σ t——分別是軸對稱沖壓成形時的徑向主應力、切向主應力和厚度 方向上的主應力； σ m——平均應力，σ m=（σ γ +σ θ +σ t）/3； k——常數。在平面應力狀態(tài)，式（1—1）具有如下形式： 3ε γ /（2σ γ -σ θ ）=3ε θ /（2σ θ -σ t）=3ε t/[-（σ t+σ θ ）]=k （1—2） 因為σ γ >σ θ >0，所以必定有 2σ γ -σ θ >0 與ε θ >0。這個結果表明：在兩向 拉應力的平面應力狀態(tài)時，如果絕對值最大拉應力是σ γ ，則在這個方向上的主 應變一定是正應變，即是伸長變形。 又因為σ γ >σ θ >0，所以必定有-（σ t+σ θ ）<0 與ε t<0，即在板料厚度方 向上的應變是負的，即為壓縮變形，厚度變薄。 在σ θ 方向上的變形取決于σ γ 與σ θ 的數值：當σ γ =2σ θ 時，ε θ =0；當σ γ >2 σ θ 時，ε θ <0；當 σ γ <2σ θ 時，ε θ >0。 σ θ 的變化范圍是 σ γ >=σ θ >=0 。在雙向等拉力狀態(tài)時，σ γ =σ θ ，有 式（1—2）得 ε γ =ε θ >0 及 ε t <0 ；在受單向拉應力狀態(tài)時，σ θ =0，有 式（2—2）可得，ε θ =-ε γ /2。 根據上面的分析可知，這種變形情況處于沖壓應變圖中的 AON 范圍內（見 圖 1—1）；而在沖壓應力圖中則處于 GOH 范圍內（見圖 1—2）。 (1)當σ θ >σ γ >0 且σ t=0 時，有式（1—2）可知：因為σ θ >σ γ >0，所以 1）定有 2σ θ >σ γ >0 與ε θ >0。這個結果表明：對于兩向拉應力的平面應力狀 態(tài)，當σ θ 的絕對值最大時，則在這個方向上的應變一定時正的，即一定是 伸長變形。 又因為σ γ >σ θ >0，所以必定有-（σ t+σ θ ）<0 與ε t<0，即在板料厚度方 向上的應變是負的，即為壓縮變形，厚度變薄。 在σ θ 方向上的變形取決于σ γ 與σ θ 的數值：當σ θ =2σ γ 時，ε γ 0；當σ θ > σ γ ，ε γ <0；當 σ θ <2σ γ 時，ε γ >0。 σ γ 的變化范圍是 σ θ >= σ γ >=0 。當σ γ =σ θ 時，ε γ =ε θ >0，也就是 在雙向等拉力狀態(tài)下，在兩個拉應力方向上產生數值相同的伸長變形；在受單 向拉應力狀態(tài)時，當σ γ =0 時，ε γ =-ε θ /2，也就是說，在受單向拉應力狀態(tài) 下其變形性質與一般的簡單拉伸是完全一樣的。 這種變形與受力情況，處于沖壓應變圖中的 AOC 范圍內（見圖 1—1）；而 在沖壓應力圖中則處于 AOH 范圍內（見圖 1—2）。 上述兩種沖壓情況，僅在最大應力的方向上不同，而兩個應力的性質以及 它們引起的變形都是一樣的。因此，對于各向同性的均質材料，這兩種變形是 完全相同的。 (1)沖壓毛坯變形區(qū)受兩向壓應力的作用，這種變形也分兩種情況分析，即 o γ <σ θ < σ t=0 和σ θ <σ γ <0，σ t=0。 1）當σ γ <σ θ <0 且σ t=0 時，有式（1—2）可知：因為σ γ <σ θ <0，一定有 2σ γ -σ θ <0 與ε γ <0。這個結果表明：在兩向壓應力的平面應力狀態(tài)時，如果 11 絕對值最大拉應力是σ γ <0，則在這個方向上的主應變一定是負應變，即是壓 縮變形。 又因為σ γ <σ θ <0，所以必定有-（σ t+σ θ ）>0 與ε t>0，即在板料厚度方 向上的應變是正的，板料增厚。 在σ θ 方向上的變形取決于σ γ 與σ θ 的數值：當σ γ =2σ θ 時，ε θ =0；當σ γ >2 σ θ 時，ε θ <0；當 σ γ <2σ θ 時，ε θ >0。 這時σ θ 的變化范圍是 σ γ 與 0 之間 。當σ γ =σ θ 時，是雙向等壓力狀態(tài) 時，故有 ε γ =ε θ <0；當σ θ =0 時，是受單向壓應力狀態(tài)，所以ε θ =-ε γ /2。 這種變形情況處于沖壓應變圖中的 EOG 范圍內（見圖 1—1）；而在沖壓應力圖 中則處于 COD 范圍內（見圖 1—2）。 2) 當σ θ <σ γ <0 且σ t=0 時，有式（1—2）可知：因為σ θ <σ γ <0，所以 一定有 2σ θ σ γ <0 與ε θ <0。這個結果表明：對于兩向壓應力的平面應力狀 態(tài)，如果絕對值最大是σ θ ，則在這個方向上的應變一定時負的，即一定是壓 縮變形。 又因為σ γ <σ θ <0，所以必定有-（σ t+σ θ ）>0 與ε t>0，即在板料厚度方 向上的應變是正的，即為壓縮變形，板厚增大。 在σ θ 方向上的變形取決于σ γ 與σ θ 的數值：當σ θ =2σ γ 時，ε γ =0；當σ θ >2 σ γ ，ε γ <0；當 σ θ <2σ γ 時，ε γ >0。 這時，σ γ 的數值只能在σ θ <= σ γ <=0 之間變化。當σ γ =σ θ 時，是雙向 等壓力狀態(tài)，所以ε γ =ε θ <0；當σ γ =0 時，是受單向壓應力狀態(tài)，所以有ε γ =-ε θ /2>0。這種變形與受力情況，處于沖壓應變圖中的 GOL 范圍內（見圖 1 —1）；而在沖壓應力圖中則處于 DOE 范圍內（見圖 1—2）。 (1)沖壓毛坯變形區(qū)受兩個異號應力的作用，而且拉應力的絕對值大于壓應 力的絕對 值。這種變形共有兩種情況，分別作如下分析。 1）當σ γ >0，σ θ <0 及|σ γ |>|σ θ |時，由式（1—2）可知：因為σ γ >0，σ θ <0 及|σ γ |>|σ θ |，所以一定有 2σ γ -σ θ >0 及ε γ >0。這個結果表明：在異號的 平面應力狀態(tài)時，如果絕對值最大應力是拉應力，則在這個絕對值最大的拉應 力方向上應變一定是正應變，即是伸長變形。 又因為σ γ >0，σ θ <0 及|σ γ |>|σ θ |，所以必定有ε θ <0，即在板料厚度方向 上的應變是負的，是壓縮變形。 這時σ θ 的變化范圍只能在σ θ =-σ γ 與σ θ =0 的范圍內 。當σ θ =-σ γ 時， ε γ >0ε θ <0 且|ε γ |=|ε θ |；當σ θ =0 時，ε γ >0，ε θ <0，而且ε θ =-ε γ /2，這是 受單向拉的應力狀態(tài)。這種變形情況處于沖壓應變圖中的 MON 范圍內（見圖 1—1）；而在沖壓應力圖中則處于 FOG 范圍內（見圖 1—2）。 2）當σ θ >0，σ γ <0，σ t=0 及|σ θ |>|σ γ |時，由式（1—2）可知：用與前 項相同的方法分析可得ε θ >0。即在異號應力作用的平面應力狀態(tài)下，如果絕 對值最大應力是拉應力σ θ ，則在這個方向上的應變是正的，是伸長變形；而在 壓應力σ γ 方向上的應變是負的（ε γ <=0），是壓縮變形。 這時σ γ 的變化范圍只能在σ γ =-σ θ 與σ γ =0 的范圍內 。當σ γ =-σ θ 時， ε θ >0，ε γ <0 且|ε γ |=|ε θ |；當σ γ =0 時，ε θ >0，ε γ <0，而且ε γ =-ε θ /2。 這種變形情況處于沖壓應變圖中的 COD 范圍內（見圖 1—1）；而在沖壓應力圖 中則處于 AOB 范圍內（見圖 1—2）。 雖然這兩種情況的表示方法不同，但從變形的本質看是一樣的。 (1)沖壓毛坯變形區(qū)受兩個方向上的異號應力的作用，而且壓應力的絕對值 大于拉應力 的絕對值。以下對這種變形的兩種情況分別進行分析。 1）當σ γ >0，σ θ <0 而且|σ θ |>|σ γ |時，由式（1—2）可知：因為σ γ >0， σ θ <0 及|σ θ |>|σ γ |，所以一定有 2σ θ - σ γ <0 及ε θ <0。這個結果表明：在異 號的平面應力狀態(tài)時，如果絕對值最大應力是壓應力σ θ ，則在這個方向上應變 是負的，即是壓縮變形。 又因為σ γ >0，σ θ <0，必定有 2σ γ - σ θ <0 及ε γ >0，即在拉應力方向上 的應變是正的，是伸長變形。 這時σ γ 的變化范圍只能在σ γ =-σ θ 與σ γ =0 的范圍內 。當σ γ =-σ θ 時， ε γ >0ε θ <0 且ε γ =-ε θ ；當σ γ =0 時，ε γ >0，ε θ <0，而且ε γ =-ε θ /2。這種 變形情況處于沖壓應變圖中的 DOF 范圍內（見圖 1—1）；而在沖壓應力圖中則 處于 BOC 范圍內（見圖 1—2）。 2）當σ θ >0，σ γ <0，σ t=0 及|σ γ |>|σ θ |時，由式（1—2）可知：用與前 項相同的方法分析可得ε γ <σ γ 0。即在異號應力作用的平面應力狀態(tài)下，如果 絕對值最大應力是壓應力σ γ ，則在這個方向上的應變是負的，是壓縮變形；而 在拉應力σ θ 方向上的應變是正的，是伸長變形。 這時σ θ 的數值只能介于σ θ =-σ γ 與σ θ =0 的范圍內 。當σ θ =-σ γ 時，ε θ >0，ε γ <0 且ε θ =-ε γ ；當σ θ =0 時，ε θ >0，ε γ <0，而且ε θ =-ε γ /2。這 種變形情況處于沖壓應變圖中的 DOE 范圍內（見圖 1—1）；而在沖壓應力圖中 則處于 BOC 范圍內（見圖 1—2）。 這四種變形與相應的沖壓成形方法之間是相對的，它們之間的對應關系， 用文字標注在圖 1—1 與圖 1—2 上。 上述分析的四種變形情況，相當于所有的平面應力狀態(tài)，也就是說這四種 變形情況可以把全部的沖壓變形毫無遺漏地概括為兩大類別，即伸長類與壓縮 類。 當作用于沖壓毛坯變形區(qū)內的拉應力的絕對值最大時，在這個方向上的變 形一定是伸長變形，稱這種變形為伸長類變形。根據上述分析，伸長類變形在 沖壓應變圖中占有五個區(qū)間，即 MON、AON、AOB、BOC 及 COD；而在沖 壓應力圖中則占有四個區(qū)間 FOG、GOH、AOH 及 AOB。 當作用于沖壓毛坯變形區(qū)內的壓應力的絕對值最大時，在這個方向上的變 形一定是壓縮變形，稱這種變形為壓縮類變形。根據上述分析，壓縮類變形在 沖壓應變圖中占有五個區(qū)間，即 LOM、HOL、GOH、FOG 與 DOF；而在沖壓 應力圖中則占有四個區(qū)間 EOF、DOE、COD、BOC。 MD 與 FB 分別是沖壓應變圖與沖壓應力圖中兩類變形的分界線。分界線 的右上方是伸長類變形，而分界線的左下方是壓縮變形。 由于塑性變形過程中材料所受的應力和由此應力所引起的應變之間存在著 相互對應的關系，所以沖壓應力圖與沖壓應變圖也一定存在著一定的對應關系。 每一個沖壓變形都可以在沖壓應力圖上和沖壓應變圖上找到它固定的位置。根 據沖壓毛坯變形區(qū)內的應力狀態(tài)或變形情況，利用沖壓變形圖或沖壓應力圖中 的分界線（MD 或 FB）就可以容易地判斷該沖壓變形的性質與特點。 概括以上分析結果，把各種應力狀態(tài)在沖壓應變圖和沖壓應力圖中所處的 位置以及兩個圖的對應關系列于表 1—1。從表 1—1 中的關系可知，沖壓應力 圖與沖壓應變圖中各區(qū)間所處的幾何位置并不一樣，但它們在兩個圖中的順序 是相同的。最重要是一點是：伸長類與壓縮類變形的分界線，在兩個圖里都是 與坐標軸成 45°角的一條斜線。表 1—2 中列出了伸長類變形與壓縮類變形在 沖壓成形工藝方面的特點。 從表 1—2 可以清楚地看出，由于每一類別的沖壓成形方法，其毛坯變形區(qū) 的受力與變形特點相同，而與變形有關的一些規(guī)律也都是一樣的，所以有可能 在對各種具體的沖壓成形方法進行研究之外，開展綜合性的體系化研究工作。 體系化研究方法的特點是對每一類別沖壓成形方法的共性規(guī)律進行研究工作， 體系化研究的結果對每一個屬于該類別的成形方法都是適用的。這種體系化的 研究工作，在板材沖壓性能、沖壓成形極限等方面，已有一定程度的開展。應 用體系化方法研究沖壓成形極限的內容可用圖 1—3 予以說明。 表 1—1 沖壓應力狀態(tài)與沖壓變形狀態(tài)的對照 應力狀態(tài) 沖壓應變 圖中位置 沖壓應變 圖中位置 在絕對值最大 的應力方向上 變形 類別 應力 應變 雙向受拉 o θ >0,σ γ >0 o γ > σ θ AON GOH + + 伸長類 o θ >σ γ AOC AOH + + 伸長類 雙向受壓 o θ <0,σ γ <0 o γ < σ θ EOG COD — — 壓縮類 o θ <σ γ GOL DOE — — 壓縮類 異號應力 o γ >0,σ θ <0 |σ γ |>|σ θ | MON FOG + + 伸長類 |σ θ |>|σ γ | LOM EOF — — 壓縮類 異號應力 o θ >0,σ γ <0 |σ θ |>|σ γ | COD AOB + + 伸長類 |σ γ |> |σ θ | DOE BOC — — 壓縮類 表 1—2 伸長類成形與壓縮類成形的對比 項目 伸長類成形 壓縮類成形 變形區(qū)質量問題的表 現形式 變形程度過大引起變形區(qū) 產生破裂現象 壓力作用下失穩(wěn)起皺 成形極限 1．主要取決于板材的塑 性，與厚度無關 2．可用伸長率及成形極 限 DLF 判斷 1．主要取決于傳力區(qū)的 承載能力 2．取決于抗失穩(wěn)能力 3．與板厚有關 變形區(qū)板厚的變化 減薄 增厚 提高成形極限的方法 1．改善板材塑性 2．使變形均勻化，降低局 部變形程度 3．工序間熱處理 1．采用多道工序成形 2．改變傳力區(qū)與變形區(qū) 的力學關系 3．采用防起皺措施 +ε γ +σ γ -σ θ θ +σ 擴口 -ε γ  -σ γ 圖 1—3 沖壓應變圖 圖 1—3 體系化研究方法舉例 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 form 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 form 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 to 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 it is assumed that the stress perpendicular to the blank surface equal 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 that 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 kind of stamping forming can be denoted by the point in the coordinates of the plane princ ipal stress(diagram of the stamping stress) and the coordinates of the corresponding plane principal stains (diagram of the stamping strain). The different points in the figures of the stamping stress and strain possess different stress state and deformation characteristics. (1) When the deformation zone of the stamping blank is subjected toplanetensile stresses, it can be divided into two cases, that is σγ>σθ>0,σt=0andσθ>σγ >0,σt=0.In both cases, the stress with the maximum absolute value is always a tensile stress. These two cases are analyzed respectively as follows. 2)In the case that σγ>σθ>0andσt=0, according to the integral theory, the relationships between stresses and strains are: εγ/（σγ-σm）=εθ/（σθ-σm）=εt/（σt -σm）=k 1.1 where, εγ，εθ，εt are the principal strains of the radial, tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping forming; σγ，σθand σtare the principal stresses of the radial, tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping forming;σm is the average stress,σm=（σγ+σθ+σt）/3; k is a constant. In plane stress state, Equation 1.1 3εγ/（2σγ-σθ）=3εθ/（2σθ-σt）=3εt/[-（σt+σθ）]=k 1.2 Since σγ>σθ>0,so 2σγ-σθ>0 and εθ>0.It indicates that in plane stress state with two axial tensile stresses, if the tensile stress with the maximum absolute value is σγ, the principal strain in this direction must be positive, that is, the deformation belongs 10 to tensile forming. In addition, because σγ>σθ>0，therefore -（σt+σθ）<0 and εt<0. The strain in the thickness direction of the blankεt is negative, that is, the deformation belongs to compressive forming, and the thickness decreases. The deformation condition in the tangential direction depends on the values ofσγ and σθ. When σγ=2σθ,εθ=0； when σγ>2σθ,εθ<0；and when σγ<2σθ ,εθ>0. The range of σθ is σγ>=σθ>=0 . In the equibiaxial tensile stress state σγ=σθ ， according to Equation 1.2,εγ=εθ>0 and εt <0 . In the uniaxial tensile stress stateσθ=0，according to Equation 1.2 εθ=-εγ/2. According to above analysis, it is known that this kind of deformation condition is in the region AON of the diagram of the diagram of the stamping strain (see Fig .1.1), and in the region GOH of the diagram of the stamping stress (see Fig.1.2). 2)When σθ>σγ >0 and σt=0, according to Equation 1.2 , 2σθ>σγ >0 and εθ>0,This result shows that for the plane stress state with two tensile stresses, when the absoluste value of σθ is the strain in this direction must be positive, that is, it must be in the state of tensile forming. Also becauseσγ>σθ>0，therefore -（σt+σθ）<0 and εt<0. The strain in the thickness direction of the blankεt is negative, or in the state of compressive forming, and the thickness decreases. The deformation condition in the radial direction depends on the values ofσγ and σθ. When σθ=2σγ,εγ0;when σθ>σγ,εγ<0;and when σθ<2σγ,εγ>0. 14 The range of σγ is σθ>= σγ>=0 .When σγ=σθ,εγ=εθ>0, that is, in equibiaxial tensile stress state, the tensile deformation with the same values occurs in the two tensile stress directions; when σγ=0, εγ=-εθ /2, that is, in uniaxial tensile stress state, the deformation characteristic in this case is the same as that of the ordinary uniaxial tensile. This kind of deformation is in the region AON of the diagram of the stamping strain (see Fig.1.1), and in the region GOH of the diagram of the stamping stress (see Fig.1.2). Between above two cases of stamping deformation, the properties ofσθandσγ, and the deformation caused by them are the same, only the direction of the maximum stress is different. These two deformations are same for isotropic homogeneous material. (1) When the deformation zone of stamping blank is subjected to two compressive stressesσγandσθ(σt=0), it can also be divided into two cases, which are σγ<σθ<0,σt=0 and σθ<σγ <0,σt=0. 1）When σγ<σθ<0 and σt=0, according to Equation 1.2, 2σγ-σθ<0 與 εγ=0.This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses, if the stress with the maximum absolute value is σγ<0, the strain in this direction must be negative, that is, in the state of compressive forming. Also because σγ<σθ<0, therefore -（σt +σθ）>0 and εt>0.The strain in the thickness direction of the blankεt is positive, and the thickness increases. The deformation condition in the tangential direction depends on the values ofσγ and σθ.When σγ=2σθ,εθ=0;when σγ>2σθ,εθ<0;and when σγ<2σθ ,εθ>0. The range of σθ is σγ<σθ<0.When σγ=σθ,it is in equibiaxial tensile stress state, henceεγ=εθ<0; when σθ=0,it is in uniaxial tensile stress state, hence εθ=-εγ/2.This kind of deformation condition is in the region EOG of the diagram of the stamping strain (see Fig.1.1), and in the region COD of the diagram of the stamping stress (see Fig.1.2). 2）When σθ<σγ <0and σt=0, according to Equation 1.2,2σθ-σγ <0 and εθ<0. This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses, if the stress with the maximum absolute value is σθ, the strain in this direction must be negative, that is, in the state of compressive forming. Also becauseσθ<σγ <0 , therefore -（σt +σθ）>0 and εt>0.The strain in the thickness direction of the blankεt is positive, and the thickness increases. The deformation condition in the radial direction depends on the values ofσγ and σθ. When σθ=2σγ, εγ=0; when σθ>2σγ,εγ<0; and when σθ<2σγ ,εγ>0. The range of σγ is σθ<= σγ<=0 . When σγ=σθ , it is in equibiaxial tensile stress state, hence εγ=εθ<0; when σγ=0, it is in uniaxial tensile stress state, hence εγ=-εθ /2>0.This kind of deformation is in the region GOL of the diagram of the stamping strain (see Fig.1.1), and in the region DOE of the diagram of the stamping stress (see Fig.1.2). (3) The deformation zone of the stamping blank is subjected to two stresses with opposite signs, and the absolute value of the tensile stress is larger than that of the compressive stress. There exist two cases to be analyzed as follow: 1) When σγ>0, σθ<0 and |σγ|>|σθ|, according to Equation 1.2, 2σγ-σθ>0 and εγ>0.This result shows that in the plane stress state with opposite signs, if the stress with the maximum absolute value is tensile, the strain in the maximum stress direction is positive, that is, in the state of tensile forming. Also because σγ>0, σθ<0 and |σγ|>|σθ|, therefore εθ<0. The strain in the compressive stress direction is negative, that is, in the state of compressive forming. The range of σθ is 0>=σθ>=-σγ. When σθ=-σγ, then εγ>0,εθ<0 , and |εγ|=|εθ|;when σθ=0, then εγ>0,εθ<0, and εθ=-εγ/2, it is the uniaxial tensile stress state. This kind of deformation condition is in the region MON of the diagram of the stamping strain (see Fig.1.1), and in the region FOG of the diagram of the stamping stress (see Fig.1.2). 2) When σθ>0, σγ <0,σt=0 and |σθ|>|σγ|, according to Equation 1.2, by means of the same analysis mentioned above, εθ>0, that is, the deformation zone is in the plane stress state with opposite signs. If the stress with the maximum absolute value is tensile stress σθ, the strain in this direction is positive, that is, in the state of tensile forming. The strain in the radial direction is negative （εγ<=0）, that is, in the state of compressive forming. The range of σγ is 0>=σγ>=-σθ. When σγ=-σθ, then εθ>0,εγ <0 and |εγ|=|εθ|; when σγ=0, then εθ>0,εγ <0, andεγ=-εθ /2. This kind of deformation condition is in the region COD of the diagram of the stamping strain (see Fig.1.1), and in the region AOB of the diagram of the stamping stress (see Fig.1.2). Although the expressions of these two cases are different, their deformation essences are the same. (4) The deformation zone of the stamping blank is subjected to two stresses with opposite signs, and the absolute value of the compressive stress is larger than that of the tensile stress. There exist two cases to be analyzed as follows: 1) When σγ>0,σθ<0 and |σθ|>|σγ|, according to Equation 1.2, 2σθ- σγ<0 and εθ<0.This result shows that in plane stress state with opposite signs, if the stress with the maximum absolute value is compressive stress σθ, the strain in this direction is negative, or in the state of compressive forming. Also because σγ>0 and σθ<0, therefore 2σγ- σθ<0 and εγ>0. The strain in the tensile stress direction is positive, or in the state of tensile forming. The range of σγ is 0>=σγ>=-σθ.When σγ=-σθ, then εγ>0,εθ<0, and εγ=-εθ;when σγ=0, then εγ>0,εθ<0, and εγ=-εθ/2. This kind of deformation is in the region LOM of the diagram of the stamping strain (see Fig.1.1), and in the region EOF of the diagram of the stamping stress (see Fig.1.2). 2) When σθ>0, σγ <0 and |σγ|>|σθ|, according to Equation 1.2 and by means of the same analysis mentioned above,εγ< 0.This result shows that in plane stress state with opposite signs, if the stress with the maximum absolute value is compressive stress σγ,the strain in this direction is negative, or in the state of compressive forming, The strain in the tensile stress direction is positive, or in the state of tensile forming. The range of σθ is 0>=σθ>=-σγ.When σθ=-σγ, then εθ>0,εγ <0, and εθ=-εγ;when σθ=0, then εθ>0,εγ <0, and εθ=-εγ/2. Such deformation is in the region DOF of the 15 diagram of the stamping strain (see Fig.1.1), and in the region BOC of the diagram of the stamping stress (see Fig.1.2). The four deformation conditions are related to the corresponding stamping forming methods. Their relationships are labeled with letters in Fig.1.1 and Fig.1.2. The four deformation conditions analyzed above are applicable to all kinds of plane stress states, that is, the four deformation conditions can sum up all kinds of stamping forming in to two types, tensile and compressive. When the stress with the maximum absolute value in the deformation zone of the stamping blank is tensile, the deformation along this stress direction must be tensile. Such stamping deformation is called tensile forming. Based on above analysis, the tensile forming occupies five regions MON, AON, AOB, BOC and COD in the diagram of the stamping stain; and four regions FOG, GOH, AOH and AOB in the diagram of the stamping stress. When the stress with the maximum absolute value in the deformation zone of the stamping blank is compressive, the deformation along this stress direction must be compressive. Such stamping deformation is called compressive forming. Based on above analysis, the compressive forming occupies five regions LOM, HOL, GOH, FOG and DOF in the diagram of the stamping strain; and four regions EOF, DOE, COD and BOC in the diagram of the stamping stress. MD and FB are the boundaries of the two types of forming in the diagrams of the stamping strain and stress respectively. The tensile forming is located in the top right of the boundary, and the comp