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1 摘 要 拉深件在日常生活中十分常見 本文主要介紹拉深件模具的設(shè)計 制造方法 在進 行模具設(shè)計時 需要對零件進行結(jié)構(gòu)特點的分析以及工藝性分析 在查閱多種資料后 確定模具各零部件的尺寸 在進行模具制造時 綜合考慮生產(chǎn)成本和現(xiàn)有的加工水平 在此次的支撐圈的工藝分析及模具設(shè)計中 分析了支撐圈的結(jié)構(gòu)和成形工藝 計算 了毛坯尺寸和沖壓力 為了提高生產(chǎn)效率 設(shè)計了集兩工序為一體的落料拉深復合模的 結(jié)構(gòu) 經(jīng)過工藝分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計 論證了其可行性 保證了制品的質(zhì)量 本書是在認真學習和總結(jié)前人的模具設(shè)計經(jīng)驗以及各類技術(shù)資料的基礎(chǔ)上 根據(jù)自 己走畢業(yè)設(shè)計的過程編寫的 也可以說是對此次畢業(yè)設(shè)計制作過程的一個詳細的記錄 主要包括沖壓模具的作用 設(shè)計背景 設(shè)計和制造水平 未來的發(fā)展趨勢 以及在設(shè)計 過程中重要尺寸的計算 公式 參數(shù)的選擇方法 沖裁力計算和設(shè)備儀器的選擇 工藝 方案的制定等重要內(nèi)容 關(guān)鍵詞 落料 拉深 模具設(shè)計與制造 2 Abstract Drew a deep in our daily life is very common this paper mainly introduces the deep one of the mold designing and manufacturing methods on mold designing the parts of the need to structure of the process of analysis analysis and in reference of information to determine the size of the various components together on mold manufacture and comprehensive consideration to the cost of production and existing level of processing In the process of support circle in the mould design analyses the structure and support circle forming process the blank dimensions and rushed calculation In order to increase the production efficiency the design procedure for the integration of two sets of composite material of deep structure Through the analysis of the technology the structure design and demonstrates the feasibility and guarantee the quality of the product Book is a conscientious study and review the experience of mold designing and technical information on the basis of themselves according to the graduation design process and it can be a graduate of the design process of manufacture of a detailed records includes stamp out the role of the mold design design and manufacture and future development tendency and in the design process of computing an important parameter selection and charged with the force and equipment instrument of choice Key words blanking drawing unit five design and manufacturing of molds 3 目 錄 摘要 Abstract 第 1 章 緒論 1 第 2 章 設(shè)計題目 2 2 1 本次設(shè)計的方向與內(nèi)容 2 2 2 沖壓工藝分析 2 2 1 1 沖壓所需工藝分析 3 2 1 2 工藝流程的安排 3 第 3 章 落料拉深復合模的設(shè)計 4 3 1 工藝性分析 4 3 1 1 沖裁的結(jié)構(gòu)工藝性 4 3 1 2 拉深的結(jié)構(gòu)工藝性 4 3 2 拉深件毛坯尺寸的計算 5 3 3 排樣 5 3 3 1 搭邊值與條料寬度確定 5 3 3 2 排樣方式的確定 6 3 4 沖裁力和壓力中心的計算 6 3 4 1 沖裁力的計算 6 3 4 2 拉深時沖壓力的計算 7 3 4 3 壓力中心的計算 7 3 5 壓力機的選擇 8 3 5 1 壓力機類型的選擇 8 3 5 2 壓力機規(guī)格的確定 8 3 6 凸模與凹模刃口尺寸的確定 9 3 6 1 落料時刃口尺寸的確定 9 3 6 2 拉深時刃口尺寸的確定 10 3 7 落料拉深復合模主要零部件的設(shè)計與選用 11 3 7 1 工藝零件的設(shè)計與選用 11 3 7 2 結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計與選用 12 第4章 沖孔模具的設(shè)計 15 4 1 沖孔工藝計算 15 4 4 1 1 沖孔凸凹模刃口尺寸的計算 15 4 1 2 沖孔力的計算 15 4 1 3 壓力機的選擇 15 4 1 4 沖孔凸凹模的尺寸計算 16 第5章 整形與修邊 17 5 1 修邊 17 5 2 整形計算 17 總結(jié) 18 致謝 19 參考文獻 20 附錄 21 5 第 1 章 緒 論 沖壓加工是利用安裝在壓力機上的模具 對模具里的板料施加變形力 使板料在模 具里產(chǎn)生變形 從而獲得一定形狀 尺寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技術(shù) 在沖壓加工過程中 將毛坯材料加工成沖壓件的一種特殊工藝裝備 被稱為沖壓模 具 或稱沖模 冷沖模 沖模是進行沖壓生產(chǎn) 實現(xiàn)板料沖壓成形必可少的主要工藝裝 備 沖壓件的沖壓質(zhì)量 生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等 都與沖模類型 結(jié)構(gòu)及其零部件的 設(shè)計制造精度有著直接關(guān)系 沖壓生產(chǎn)對沖模結(jié)構(gòu)的基本要求是 在保證加工成形出合 格沖壓件的前提下 不但應(yīng)與生產(chǎn)批量相適應(yīng) 而且還應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單 操作方便安全 使用壽命長 易于制造和維修 成本低廉等特點 未來模具技術(shù)的發(fā)展趨勢 1 模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化精密化 2 快速經(jīng)濟模具 的前景十分廣闊 3 模具標準件的應(yīng)用將日漸廣泛 4 在模具設(shè)計制造中將全面推 廣 CAD CAM CAE 技術(shù) 5 模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將發(fā)揮更大的作用 6 模具 研磨拋光將向自動化 智能化方向發(fā)展 7 模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展 6 第 2 章 設(shè)計題目 2 1 本次設(shè)計的方向和內(nèi)容 本次設(shè)計的題目是 支撐圈的沖壓工藝和模具設(shè)計 零件圖如下 材料 08 厚度 t 0 5mm 圖 2 1 支撐圈 零件材料為 08 鋼 要求使用沖壓方式加工完成零件 普通 08 鋼退火狀態(tài)金相圖顯示其鐵素體晶粒分布不均勻 可以用來制造承受壓力不 大 塑性及韌性要求較高的機械零件 如汽車剎車片 杠桿軸 變速箱變速撥叉 齒輪 齒輪軸 凸輪軸 氣閥挺桿 軸套等負載不大的滲碳體以及拉桿 鉤桿 杠桿 襯墊等 受力不大 韌性要求較高的鍛制件和壓制件 08 鋼經(jīng)過 900 加熱后正火處理可以獲得均勻而又細小的組織 從而使其抗拉強度 大于 441Mpa 伸長率大于 23 這種鋼可用于制造承受應(yīng)力不大 塑性要求較高的零件 例如起重鉤 軸套 拉桿 螺釘及杠桿等 如果進行滲碳淬火處理 則可以制造要求表 面硬度高 而心部要求一般的零件 例如活塞銷 軸套 鏈條的滾子等 另外這類鋼的 焊接性能良好 可用來制造需要焊接的零件 7 2 2沖壓工藝分析 2 2 1 沖壓所需工藝分析 分析零件結(jié)構(gòu) 需要的加工工藝為 落料 拉深 拉深 沖孔 為保證高度 15mm 需要留有一定的修邊余量 所以需要進一步的進行修邊工序 圓角 R2 R1 5 在拉深過程中可以實現(xiàn) 2 2 2 工藝流程的安排 拉深之前需要進行落料 如果一次不能拉深成型則需要進行兩次 三次或者多次拉 深 最后的沖壓工藝工序為 落料 拉深 拉深 沖底孔 修邊 其中 第一個階梯可采用落料拉深復合模一次加工得到 第二個階梯采用單獨拉伸 模具一套 沖孔使用單獨沖孔模 修邊可以使用單獨沖裁模具一套 因此 該壓套沖壓 件最終成型需要a 落料拉深 b 拉伸 c 沖底孔 d 修邊 四套模具 如果需要多次拉 深成型 還需要再加相應(yīng)的拉深模具 下面 分工序逐步分析計算 進行設(shè)計 8 第3章 落料拉深復合模設(shè)計 3 1 技術(shù)分析 3 1 1 沖裁的結(jié)構(gòu)工藝性 1 沖裁件的外形或內(nèi)孔應(yīng)避免尖銳的清角 在各直線或曲線的連接處 宜有適當 的圓角 其半徑的最小值1 5mm 本次沖裁為落料一圓形件 2 用普通沖裁模沖制的零件 其斷面與零件表面并不垂直 并有明顯區(qū)域性特征 采用合理使用間隙沖裁模沖制的零件 光亮區(qū)域約占斷面厚度的30 凹模側(cè)有明顯的塌 角 凸模側(cè)有高度不小于0 05mm的毛刺 外形有一定程度的拱曲 沖裁件的這些特征是 普通沖裁加工條件決定的 選用沖裁工藝時 必須考慮零件的這些特征 3 凡產(chǎn)品圖紙上未注公差的尺寸均屬于未注公差尺寸 在計算凸模和凹模時 沖 壓件未注公差尺寸的極限偏差數(shù)值通常按GB1800 79 IT14級 3 1 2 拉深的結(jié)構(gòu)工藝性 1 拉深件的形狀應(yīng)盡量簡單 對稱 對稱拉深件在圓周方向上的變形是均勻的 模具加工也容易 其工藝性最好 其它形狀的拉深件 應(yīng)盡量避免急劇的輪廓變化 拉 深高度小于直徑的圓筒形件容易成形 其次是階梯形件 矩形件 錐形件 半球形件 而復雜形狀件的拉深加工則較為困難 2 拉深件各部分尺寸比例要恰當 拉深件高度不宜太大 一般控制在h 2d h為 拉深件高度 d為拉深件直徑 拉深件凸緣寬度不宜太寬 一般控制在如下范圍 d 12t d 凸 d 25t 若拉深件各部分尺寸比例滿足上述關(guān)系 則對拉深工序有利 盡量 避免設(shè)計寬凸緣和深度大的拉深件 因為這類工件需要較多的拉深次數(shù) 如果工件空腔 不深 但凸緣直徑很大 制造也很費勁 工件凸緣的外廓最好與拉深部分的輪廓形狀相 似 如果凸緣的寬度不一致 不僅拉深困難 還要添加工序放寬切邊余量 增加金屬消 耗 該工件整體形狀為帶凸緣圓筒形件 3 拉深件的圓角半徑要合適 拉深件的圓角半徑 應(yīng)盡量大些 以利于成形和減 少拉深次數(shù) 拉深件底與壁 凸緣與壁 階梯圓角半徑應(yīng)滿足R1 t R2 2t 否則 應(yīng) 增加整形工序 如增加一次整形工序 其圓角半徑可取R1 0 1 0 3 t R2 0 1 0 3 t 9 4 拉深件厚度的不均勻現(xiàn)象要考慮 拉深件由于各處變形不均勻 上下壁厚變 化可達1 2t至0 75t 多次拉深的工件內(nèi)外壁上或帶凸緣拉深件的凸緣表面 應(yīng)允許有拉 深過程中所產(chǎn)生的印痕 除非工件有特殊要求時才采用整形或趕形的方法來消除這些印 痕 5 拉深件的尺寸精度不宜要求過高 拉深件的制造精度包括直徑方向的精度和 高度方向的精度 產(chǎn)品圖上的尺寸應(yīng)注明必須保證外部尺寸或是內(nèi)腔尺寸 不能同時標 注內(nèi)外形尺寸 6 拉深件的尺寸精度一般不高于IT13級 如果要求尺寸精度高于IT13 級 則需 要增加校形工序 3 2 拉深件毛坯尺寸的計算 采用解析法 L1 65 2 2 47 5 2 6 75mm R 1 65 2 13 5 4 29 12mm L2 2 2 3 14 0 25 0 75mm R 2 47 5 2 1 24 75mm L3 8 3 5mm R 3 23 75mm L4 1 5 2 0 25 2 355mm R 4 23 75 0 75 23mm L5 1 5 2 0 25 2 355mm R 5 47 5 2 1 5 0 75 21 5mm L6 7 3 4mm R 6 19 1 5 20 5mm L7 1 5 2 0 25 2 355mm R 7 19 75mm L8 38 2 19mm R 8 19 1 2 9 5mm L iR i L1R 1 L2R 2 L3R 3 L4R 4 L5R 5 L6R 6 L7R 7 L8R 8 748 毛皮面積A 2 3 14 L iR i 2 3 14 748 4697 所求毛坯直徑D 0 8 l iR i 77 35mm 修邊余量的確定 查課本資料可知凸緣的修邊余量為3 0mm 所以實際凸緣直徑為 dt 65 2 3 71mm 毛坯實際直徑為D 77 35 2 3 83 35mm 3 3 排樣 3 3 1 搭邊值與條料寬度確定 搭邊值的經(jīng)驗數(shù)據(jù)可查閱相關(guān)設(shè)計手冊 采用無側(cè)壓裝置送料 查閱 沖壓設(shè)計手 10 冊 排樣圖的計算 查資料的 a 1 a1 0 8 步距 S R a1 84 15 mm 條料寬度 B D ma 2a 3 3 帶入數(shù)據(jù)得 B 83 35 2 1 85 35mm 本模具采用導料板導料 3 3 2 排樣方式的確定 排樣時優(yōu)先考慮采用直排 因為直排模具最簡單 最終的排樣方式如裝配圖中所示 3 4 沖裁力和壓力中心的計算 由于采用落料拉深復合模 所以沖裁力的計算包含兩方面的內(nèi)容 落料時的沖裁力 計算和拉深時的沖裁力計算 3 4 1 沖裁力的計算 平刃口沖裁模的沖裁力F一般按照下式進行計算 F沖 KLt b 3 4 式中 F 沖 沖裁力 N L 沖裁周邊長度 mm b 材料抗剪強度 MPa T 材料厚度 mm K 系數(shù) 在沖裁時 一般取經(jīng)驗數(shù)據(jù)K 1 3 代入數(shù)據(jù) 得 F沖 536 0 5 300N 80 4 KN F卸 F 推 F 頂 是由壓力機和模具的卸料 頂件裝置獲得 影響這些力的因素主要有 材料的力學性能 材料的厚度 模具的間隙 凸凹模表面粗糙度 零件形狀和尺寸以及 潤滑情況 實際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗公式計算 F卸 K卸 F沖 3 5 11 F推 K推 F沖 3 6 查表8知 卸料力 推件力的系數(shù)K 卸 0 04 K 推 0 055 因而F 卸 0 04 160 8KN 6 432KN F推 0 055 160 8KN 8 84KN 所以 F F沖 F推 F卸 176 076KN 3 總 7 3 4 2 拉深時沖壓力的計算 3 4 2 1 拉深次數(shù)的確定 判斷能否一次拉深成形 凸緣相對直徑 Df d 71 47 5 1 49 t D0 0 5 83 35 100 0 6 零件相對高度 h d 8 47 5 0 168 查 5 6 得到 h1 d1 h d 可一次拉伸 3 4 2 2 拉深高度及直徑 h 8mm d 47 5mm 3 4 2 3 拉深力的計算 在實際生產(chǎn)中 首次拉深的拉深力采用以下經(jīng)驗公式進行計算 F d 1t bK1 式中 F 拉深力 N d1 拉深后工件的直徑 mm t 毛坯厚度 mm b 材料抗拉強度 MPa K1 修正系數(shù) 查課本表5 10可得K 1 0 93 帶入數(shù)據(jù) 得 F 47 5 0 5 300 0 93 20 8 KN 3 4 3 壓力中心的計算 分析零件結(jié)構(gòu)可知 零件落料毛坯為圓形 沖壓時的壓力中心就在圓心上 而拉深 時也是沿圓筒四周均勻拉深 故其壓力中心也在圓心上 在設(shè)計模具時模柄軸線應(yīng)該與 落料凸模軸線重合 12 3 5 壓力機的選擇 3 5 1 壓力機類型的選擇 沖壓設(shè)備的選擇是工藝設(shè)計中的一項重要內(nèi)容 它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用 安 全 產(chǎn)品質(zhì)量 模具壽命 生產(chǎn)效率和成本等一系列重要問題 沖 壓 設(shè) 備 的 選 擇 包 括 兩 個 方 面 類 型 及 規(guī) 格 首先 應(yīng)根據(jù)所要完成工序的工藝性質(zhì) 批量大小 工件的幾何尺寸和精度等選定 壓力機類型 對于中小型沖裁件 彎曲件或淺拉深件多用具有C形床身的開式曲柄壓力機 雖然 開式壓力機的剛度差 并且由于床身的變形而破壞了沖模的間隙分布 降低了沖模的壽 命和裁件的質(zhì)量 但是 它卻具有操作空間三面敞開 操作方便 容易安裝機械化的附 屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點 目前仍是中小件生產(chǎn)的主要設(shè)備 所以本模具采用開式曲柄 壓力機 3 5 2 壓 力 機 規(guī) 格 的 確 定 在 壓 力 機 的 類 型 選 定 之 后 應(yīng) 根 據(jù) 變 形 力 的 大 小 沖 壓 件 尺 寸 和 模 具 尺 寸 來 確 定 壓 力 機 的 規(guī) 格 在復合沖壓中 工序力的計算和其它復雜的加工過程一樣 可按時間分為若干階段 分別計算 求出某階段所完成各種工藝力的總和及該階段的輔助負荷 二者相加即為該 階段的工序力 為安全起見 防止設(shè)備的過載 可按公稱壓力 F 壓 1 6 1 8 F 總 的原則選取壓 力機 壓 力 機 滑 塊 行 程 大 小 應(yīng) 保 證 成 形 零 件 的 取 出 和 方 便 毛 坯 的 放 進 壓力機的裝模高度是指滑塊處于下死點位置時 滑塊下表面到工作墊板上表面的距 離 模具的閉合高度是指工作行程終了時 模具上模座上表面與下模座下表面之間的距 離 壓力機的閉合高度是裝模高度與墊板厚度之和 大多數(shù)壓力機 其連桿長度是可以 調(diào)節(jié)的 也就是說壓力機的裝模高度是可以調(diào)整的 設(shè)計模具時 必須使模具的閉合高 度介于壓力機的最大裝模高度與最小裝模高度之間 工作臺面和滑塊底面尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸 并還留有安裝固定模具的余地 一般壓力機臺面應(yīng)大于模具底座尺寸 50 70mm 以上 工作臺和滑塊的形式應(yīng)充分考慮沖 壓工藝的需要 必須與模具的打料裝置 出料裝置及卸料裝置等的結(jié)構(gòu)相適應(yīng) 在壓力機的滑塊和工作臺上安裝一副或數(shù)副模具 加工時上 下模要有正確的相對 運動 這是一切沖壓工藝的共同要求 壓力機的精度主要包括工作臺面的平面度 滑塊 下平面的平面度 工作臺面與滑塊下平面的平行度 滑塊行程同工作臺面的垂直度及滑 塊中心孔同滑塊行程的平行度等 壓力機精度的高低對沖壓工序有很大的影響 精度高 13 則沖壓件質(zhì)量也高 沖模的使用壽命長 反之 壓力機精度低 不僅沖壓件質(zhì)量低 且 模具壽命短 例如若滑塊行程與工作臺的垂直度差 將導致上 下模的同軸度降低 沖 模刃口易損傷 壓力機的精度對沖裁加工的影響較之其它加工工序明顯 參 照 開 式 雙 柱 固 定 臺 壓 力 機 基 本 參 數(shù) J23 25 可 選 取 公 稱 壓 力 為 250KN 的 開 式 固 定 臺 壓 力 機 該 壓 力 機 與 模 具 設(shè) 計 有 關(guān) 系 的 參 數(shù) 為 公 稱 壓 力 250KN 滑 塊 行 程 75mm 最 大 閉 合 高 度 260 閉 合 高 度 調(diào) 節(jié) 量 55 工 作 臺 尺 寸 370 560 模 柄 孔 尺 寸 40 60 3 6 凸模與凹模刃口尺寸的確定 3 6 1 沖裁模間隙值的確定 1 落料時間隙值的確定 由于零件對落料的要求并不高 而且拉深留有足夠的 修邊余量 所以為降低制造成本并延長模具壽命 選用較大的凸凹模間隙值即可 查課 本表3 3 表3 4 得雙面間隙值Z 2C 0 04 0 06mm 2 拉深時的間隙值的確定 決定拉深模具凸模和凹模單邊間隙Z時 不僅要考慮 材質(zhì)和板厚 還要注意工件的尺寸精度和表面質(zhì)量 尺寸精度高 表面粗糙度數(shù)值低 時 模具的間隙應(yīng)取得小些 間隙值應(yīng)與板料厚度相當 首先應(yīng)判斷是否需要采用壓邊 圈 用普通的評斷面凹模拉深時 毛坯不起皺的條件是 0 09 0 17 1 m 0tD 而實際 0 79 0 09 0 17 1 m 4 23 7 99 3 10 0tD 所以應(yīng)該采用壓邊圈 所以有壓邊圈時的拉深模具的凸凹模單邊間隙 Z t kt 1 0 0 2 1 0 1 2mm 3 11 max 3 6 2 凸模與凹模刃口尺寸的確定 3 6 2 1 落料時的刃口尺寸的確定 落料時 采用凸模與凹模分別加工的加工方法制造 凸模跟凹模 由于落料時 落料件的實際尺寸基本與凹模刃口尺寸一致 所以落料時應(yīng) 以凹模為基準 落料 以凹模為基準 查表得 x 0 5 0 36 14 凹模刃口尺寸 Dd D max x 0 d 83 35 0 5 0 36 0 d 83 170 0 05 mm 凸模刃口尺寸 Dp D d Zmin 0 p ax 0 06mm Zmin 0 04mm d 0 6 Zmax Zmin p 0 4 Z max Zmin Dp 83 35 0 5 0 36 0 04 0 0 08 83 130 0 08 落料時的凸?；境叽鐬?85 13mm 尺寸偏差按照凹模尺寸進行配做加工 裝配后 保證雙面間隙值Z 0 04 0 06mm 3 6 2 2 拉深時的刃口尺寸的確定 1 拉深模的圓角半徑為R2 R1 5 2 工作部分尺寸 零件尺寸精度 零件圖上所有未標注公差的尺寸 屬于自由尺寸 可按IT14確定工 件尺寸的公差 拉深件外徑尺寸 47 5mm 拉深件內(nèi)徑尺寸 46 5mm 62 0 刃口尺寸計算 凸模和凹模的尺寸及公差應(yīng)按零件的要求來確定 由于要求外形尺 寸 因此以凹模設(shè)計為準 查表得 凸 0 03 凹 0 05 凹模部分 Dd D max x 0 d 47 5 0 5 0 36 0 d 47 320 0 05 mm 凸模部分 Dp D d Zmin 0 p 46 5 0 04 0 p凸 46 460 0 03 mm 拉深時凸模 凹模單面間隙為1 2m 所以取拉深凹模內(nèi)徑為拉深工件外徑尺寸 等 于 47 5mm 則凸模尺寸值為 46 5mm 拉深時理論可取單面間隙為1 3 1 5倍料厚 即波動范圍介于1 56 1 8mm mm 所以對于拉深時的凸凹模刃口尺寸值不必過于嚴格要 求 可取一般精度即可 各取 0 0125的偏差即可 3 7 落料拉深復合模主要零部件的設(shè)計與選用 參考落料拉深復合模的典型組合 初步打算選用如圖3 1所示的模具結(jié)構(gòu) 凸凹模裝 在上模 落料凹模和拉深凸模裝在下模 采用逆出件 15 圖3 1 落料拉深復合模 按照各零件在模具中的作用和特點 可以將其分為兩大類 1 工藝零件 這類零件直接參與完成工藝過程并和毛坯直接發(fā)生作用 包括 工作 零件 定位零件 卸料和壓料零件 2 結(jié)構(gòu)零件 這類零件不直接參與完成工藝過程 也不和毛坯直接發(fā)生作用 包括 導向零件 支撐零件 固定零件和其他零件 3 7 1 工藝零件的設(shè)計與選用 3 7 1 1 凸凹模 凸凹模同時祈起到落料凸模跟拉深凹模的作用 下面分別進行設(shè)計與計 算 1 落料凸模部分 落料件為圓形板料 所以凸模形狀為圓柱狀 可以采用標準圓 16 凸模 其中凸模刃口部分按照落料凹模配做加工 基本尺寸值為 83 13mm 裝配后保證雙 面間隙值2C 0 04 0 06mm 凸模安裝部分應(yīng)該與凸模固定板采取過盈配合 2 拉深凹模部分 參考章節(jié)3 5 2 2 拉深凹模部分的尺寸值為 47 5mm 按照拉 深凸模進行配做 裝配后保證單面間隙值C 1 12mm 為保證能充分拉深 所以凹模需要有一定的工作高度 為了減小摩擦 凹模工作帶 高度h不應(yīng)太大 普通拉深可取h 8 12mm 考慮到凸凹模結(jié)構(gòu) 為保證工件在拉深結(jié)束 后不會卡在凸凹模上方臺階處發(fā)生撞模現(xiàn)象 所以工作帶需要適當再取高些 詳細尺寸 需要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進行計算 最終確定為25mm 請參見圖紙 3 7 1 2 拉深凸模的設(shè)計與選用 拉深凸模的設(shè)計基本與凸凹模落料凸模部分相同 采用 標準圓凸模 拉深工作帶直徑尺寸為 46 5mm 其高度要高于工件高度 即高于15mm 結(jié)構(gòu)中需要增長凸模的時候 可減小直徑增長 在實際生產(chǎn)中往往由于板料上面可能帶有油污 灰塵等 可能導致拉深件包在拉深 凸模上面 并且形成局部真空 導致在卸料的時候困難 所以需要在拉深凸模上加工透 氣孔 透氣孔深度要保證能透出到工件包住的部分外面 取為72 7mm 詳細參見零件及裝配圖紙 3 7 1 3 落料凹模的設(shè)計與選用 落料凹模刃口基本尺寸值為 83 17mm 參考章節(jié) 3 5 2 1 由于落料件跟落料凹模內(nèi)徑基本相等 所以取凹模刃口尺寸值為 83 17mm 凹模板尺寸參照冷沖壓模具航天部標準 選用圓形模板 工作范圍需要大于 83 17mm 所以選用 160mm的板料 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求 凹模板的厚度要32mm 為降低加工成本 在凹模刃口達到需要尺寸 要求之后可采用擴大內(nèi)徑的方法減少精加工面 并且采用墊板12mm替代一部分凹模 3 7 2 結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計與選用 3 7 2 1 導料銷的設(shè)計與選用 由于落料采用無搭邊落料 所以無需固定板 采用導料銷 導料 導料銷的規(guī)格參照擋料銷來選 采用固定擋料銷 所以送料的時候條料需要抬起 料厚t 0 5mm 選導料銷的頭部厚度為4mm 導料銷的距離可根據(jù)凹模結(jié)構(gòu)確定為79mm 3 7 2 2 墊板的設(shè)計與選用 墊板的厚度也可以根據(jù)公式3 5 進行計算 由于墊板是需 要進行淬火的 所以其硬度值要比較高 故其厚度值要低于8mm 查閱 冷沖壓模具設(shè)計 航天部標準 當墊板為160mm的時候 其厚度值一般為5mm 3 7 2 3 定位銷的計算與選用 由于凹模的高度比較大 為減小連接銷釘在鉸制孔德時候 的難度 打算采用下圖的方式 利用兩根直徑為d的短銷連接 孔超出銷長度的部分 采 用直徑為d 2的鉆頭鉆孔加工 鉆完之后不鉸制加工 17 圖3 2 定位銷 銷釘在模具中的主要作用就是將所連接的各板準確定位 同時承受板間的剪切 其 強度可按抗剪強度進行計算與選用 選用GB T119 2 2000 淬硬鋼和馬氏體不銹鋼材料的 圓柱銷 其抗剪強度大約為由于側(cè)向的沖擊比較小 所以選用最常用的 12mm即可 強 度可以保證滿足要求 3 7 2 4 連接螺釘?shù)挠嬎闩c選用 模具中所用螺釘?shù)闹饕饔檬沁B接各板 并不起到抗剪 切的作用 上模板的螺釘承受預緊力F 0跟墊板 凸凹模固定板的重力F 1 下模部分的螺 釘僅分別承受F0 F1 并且由于模具不停的壓緊與松開 所以螺釘承受的盈利有一定的沖 擊 工作環(huán)境比較惡劣 選用M10的螺栓進行校核 經(jīng)過計算凸凹模固定板的重力約為0 004N 可以忽略不計 而對于碳素鋼螺栓 預 緊力 F 0 0 6 0 7 sA 1 3 18 式中 s 螺栓材料的屈服極限 約為539MPa A1 螺栓危險截面面積 A 1 421d 帶入數(shù)據(jù) 得 F0 0 65 450 106 7 85 10 5 22961 25N 當沖壓的時候板間距離減小 螺釘預緊力減小 從而形成沖擊 但是以此為沖擊力 是在安全限度之內(nèi)的 所以可以使用M10螺釘 下模部分的螺釘不承擔板的重力 所以選 用M10的螺釘也是可以的 3 7 2 5 其他主要零件的設(shè)計與選用 模柄需要按照壓力機模柄孔尺寸來選取 參考章節(jié) 3 4 模柄孔尺寸為 40 60mm 所以模柄應(yīng)該也選擇直徑為 40mm的 有打桿孔的模柄 其高出上模座的部分應(yīng)該小于或等于60mm 具體尺寸參考部標確定 18 拉深的時候采用或者不采用壓邊圈參考 沖壓工藝與模具設(shè)計 鐘毓斌 主編 機 械工業(yè)出版社 2000年出版 以下簡稱鐘老師課本 表4 3 首次拉深的時候 板料的相 對厚度t D 0 6 小于4 23 7 99 所以拉深時需要選用壓邊裝置 其他零件的選用可以參考 冷沖壓模具航天部標準 選取與凹模尺寸 160mm配套 的零部件即可 第4章 沖孔模具的設(shè)計 4 1 沖孔工藝計算 4 1 1 沖孔凸凹模刃口尺寸的計算 對于 38 凸模偏差 02 p 凹模偏差 d 由公式 3 10 得 02 4 minax Zpd 所以應(yīng)采用凸 凹模配做法 38 為沖孔尺寸 對于沖孔 應(yīng)以凸模為基準 對于 38 磨損后尺寸變小 由公式 4 1 04min XBd 式中 相應(yīng)的凹模刃口尺寸dB 工件的最小極限尺寸min 工件公差 系數(shù) 為了避免沖裁件尺寸都偏向極限尺寸 應(yīng)使沖裁件的實際尺寸盡量接 近沖裁件公差帶的中間尺寸 值在 0 5 1 之間 與沖裁件的精度等級有關(guān) 查得 87 0 5 x 所以 0218 0487 35 5 2 dB 凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配制 保證雙面間隙值為 0 040 0 060 mm 4 1 2 沖壓力的計算 F 1 1 D d t 1 1 65 38 0 5 300N 13988 7N 14KN翻 s 頂件力 F K F 0 06 14 0 839KN 4 3 頂 頂 翻 19 F F F 15KN 4 4 總 翻 頂 4 1 3 壓力機的選擇 選用壓力機J23 25 該 壓 力 機 與 模 具 設(shè) 計 有 關(guān) 系 的 參 數(shù) 為 公 稱 壓 力 250KN 滑 塊 行 程 75mm 最 大 閉 合 高 度 270 閉 合 高 度 調(diào) 節(jié) 量 55 工 作 臺 尺 寸 370 560 模 柄 孔 尺 寸 40 60 4 1 4 沖孔凸凹模的尺寸計算 1 沖孔凸凹模間隙計算 查 冷沖壓模具設(shè)計指導 王芳編 表5 5得出 沖孔時凸凹模間隙值為0 6mm 2 沖孔凸凹模尺寸計算 D D 38 0 62 38 62 mm 4 p0p 62 0 62 0 5 D D 2Z 38 2 0 6 39 2 mm 4 6 dd 62 0 62 0 20 第5章 修邊和整形 5 1 修邊 因為設(shè)置的是無凸緣拉深 所以不需要修邊 5 2 整形計算 此整形的目的在于使拉深過后的零件的圓角滿足要求 由于圓角較大 在拉深過程 中可以滿足要求 21 總 結(jié) 本支撐圈沖壓模具設(shè)計工作成果有沖壓模具裝配圖 2 張 模具零件圖 19 張 成功的 完成了設(shè)計任務(wù) 我在設(shè)計中遇到了一些問題 但是也收獲了很多 第一 我對于材料 的知識又有了進一步的了解 第二 我對熱處理的知識又有了深了步的了解 第三 我 對模具的結(jié)構(gòu)又掌握了許多 第四 我對模具設(shè)計與制造行業(yè)又有了一個新的認識 第 五 我熟悉了模具設(shè)計的過程 本次畢業(yè)設(shè)計歷時三個月 設(shè)計過程中本人收集了大量有關(guān)沖壓模具設(shè)計的資料與 實例 吸收了許多資料的精華部分 因此 本文內(nèi)容詳細而豐富 在這次設(shè)計中 我遇到的難點主要有坯料的計算和工藝順序的安排 通過老師的指 導幫助 更改了一些模具結(jié)構(gòu) 能夠完成預期目標 通過這次設(shè)計 我學到了許多的東 西 首先對于 AUTOCAD2007 和 Pro E 的應(yīng)用更加熟練 其次 通過模具設(shè)計使我對于沖 模工藝設(shè)計的流程很熟悉 這次設(shè)計是對以前所學的專業(yè)知識的一次綜合性的實踐 涉 及到機械制圖 機械設(shè)計 模具設(shè)計 互換性以及 CAD CAM 各個方面的內(nèi)容 使我受益 非淺 同時能夠使我在以后的工作中更能將所學的知識付諸實踐 總結(jié)經(jīng)驗 不斷進步 22 致 謝 經(jīng)過半年的忙碌 本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲 看著自己所取得的成果 感到十分 的欣慰 在此 我要衷心的感謝每一個幫助過我的人 首先 我要感謝的是我的導師張麗 桃老師 張老師對待學生和藹可親 耐心細致 對工作認真負責 在做畢業(yè)設(shè)計的這段 時間里 我由于參加工作沒有太多的時間 只能與老師郵件和電話聯(lián)系 張老師耐心的 為我解答各方面的問題 在此 我要再一次的感謝我的指導老師 張老師 謝謝您的指導 和幫助 才使得我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計 本畢業(yè)設(shè)計 我的第一副沖壓設(shè)計模具 選題適合 結(jié)構(gòu)比較復雜 在規(guī)定的時間 內(nèi)完成從模具裝配結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計 除了自己的努力外 更多的是要感謝張老師在我設(shè) 計課題從方案確定到具體實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的熱情指導 老師不斷的督促 使我不敢有絲毫懈 怠 加緊完成了我的畢業(yè)設(shè)計 老師的指導以及同學的幫助讓我修正了設(shè)計中一個又一 個的錯誤 更重要的是我從中學到了很多東西 這些在原來學過的教材中是無法找到的 這 些也是我以后工作中很寶貴的財富 在此 深深的表示感謝 23 24 參考文獻 1 中國機械工程學會鍛壓學會 鍛壓手冊沖壓版第2版 北京 機械工業(yè)出版社 2005 2 翁其金 徐新成 沖壓工藝及模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2006 3 二代龍震工作室 沖壓模具設(shè)計基礎(chǔ) 北京 電子工業(yè)出版社 2006 4 王同海 孫勝 肖白白 實用沖壓設(shè)計技術(shù) 北京 機械工業(yè)出版 1996 5 沈興東 韓森和 沖壓工藝與模具設(shè)計 山東科學技術(shù)出版社 2005 6 翁其金 冷沖壓技術(shù) 北京 機械工業(yè)出版社 2000 7 鐘毓斌 沖壓工藝與模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2004 8 中華人民共和國航天工業(yè)部部標準 冷沖模 中華人民共和國航天工業(yè)部 1984 9 模具實用技術(shù)叢書編委會 沖模設(shè)計應(yīng)用實例 北京 機械工業(yè)出版社 2004 10 姜奎華 沖壓工藝與模具技術(shù) 北京 機械工業(yè)出版社 2005 11 鄭家賢 沖壓工藝與模具設(shè)計實用技術(shù) 北京 機械工業(yè)出版社 2005 12 王芳 冷沖壓模具設(shè)計指導 北京 機械工業(yè)出版社 1998 13 F 科尼希貝格 F Koenigsberger 英國 Machine Tool Structures 1982 1 14 Merle K J Development of A New Laser Cladding Process for Manufactruing Cutting and Stamping Dies Journal of Material Science 2007 36 25 附錄 沖壓工藝過程卡 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 加工簡圖 設(shè)備 工藝裝備 1 下料 剪床上裁板 剪床 剪成條料 2 第一次落 料拉深 落料拉深 復合 J23 25 落料拉深 復合模 3 第二次落 料拉深 單工序拉深 J23 25 單工序拉深 模 4 沖孔 沖孔模 J23 25 沖孔模 附錄 1 26 5 切邊 將修邊余量 去除 J23 16 切邊模 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(yīng)用于金屬制品各行業(yè)中 尤其在汽車 儀表 軍工 家用電 器等工業(yè)中占有極其重要的地位 沖壓成形需研究工藝設(shè)備和模具三類基本 問題 板材沖壓具有下列特點 1 高的材料利用率 2 可加工薄壁 形狀復雜的零件 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(shè)備 以滿足市場求新求變 的需求 板材沖壓常用的金屬材料有低碳鋼 銅 鋁 鎂合金及高塑性的合 金剛等 如前所述 材料形狀有板材和帶材 沖壓生產(chǎn)設(shè)備有剪床和沖床 剪床是用來將板材剪切成具有一定寬度的 條料 以供后續(xù)沖壓工序使用 沖床可用于剪切及成形 2 沖壓成形的特點 生產(chǎn)時間中所采用的沖壓成形工藝方法有很多 具有多種形式餓名稱 但塑性變形本質(zhì)是相同的 沖壓成形具有如下幾個非常突出的特點 1 垂直于板面方向的單位面積上的壓力 其數(shù)值不大便足以在板面方 向上使 板材產(chǎn)生塑性變形 由于垂直于板面方向上的單位面積上壓力的素 質(zhì)遠小于板面方向上的內(nèi)應(yīng)力 所以大多數(shù)的沖壓變形都可以近似地當作平 面應(yīng)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(yīng)力作用下的抗 失穩(wěn)能力也很差 所以在沒有抗失穩(wěn)裝置 如壓邊圈等 的條件下 很難在 自由狀態(tài)下順利地完成沖壓成形過程 因此 以拉應(yīng)力作用為主的伸長類沖 壓成形過程多于以壓應(yīng)力作用為主的壓縮類成形過程 3 沖壓成形時 板材毛胚內(nèi)應(yīng)力的數(shù)值等于或小于材料的屈服應(yīng)力 在這一點上 沖壓成形與體積成形的差別很大 因此 在沖壓成形時變形區(qū) 應(yīng)力狀態(tài)中的靜水壓力成分對成形極限與變形抗力的影響 已失去其在體積 成形時的重要程度 有些情況下 甚至可以完全不予考慮 即使有必要考慮 時 其處理方法也不相同 4 在沖壓成形時 模具對板材毛胚作用力所形成的約束作用較輕 不 像體積成形 如模鍛 是靠與制件形狀完全相同的型腔對毛胚進行全面接觸 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(yīng)力狀態(tài)或更為單純的應(yīng)變狀態(tài) 與體積成形相比 當 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(yīng)用最廣 變形 工序是使胚料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工藝方法 主要 有拉深 彎曲 局部成形 脹形 翻邊 縮徑 校形 旋壓等 從本質(zhì)上看 沖壓成形就是毛胚的變形區(qū)在外力的作用下產(chǎn)生相應(yīng)的塑 性變形 所以變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)和變形特點景象的沖壓成形分類 可以把 成形性質(zhì)相同的成形方法概括成同一個類型并進行體系化的研究 絕大多數(shù)沖壓成形時毛胚變形區(qū)均處于平面應(yīng)力狀態(tài) 通常認為在板材 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(yīng)力為零 使板材毛胚產(chǎn)生塑性變形的是作用于板面 方向上相互的兩個主應(yīng)力 由于板厚較小 通常都近似地認為這兩個主應(yīng)力 在厚度方向上是均勻分布的 基于這樣的分析 可以把各種形式?jīng)_壓成型中 的毛陪變形區(qū)的受力狀態(tài)與變形特點 在平面應(yīng)力的應(yīng)力坐標系中與相應(yīng)的 兩向應(yīng)變坐標系中以應(yīng)力與應(yīng)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(shè)計工作 而且也根據(jù)沖壓件 加工過程對板材性能的要求進行新型材料的開發(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(yīng)能力 對板材沖壓性能的研究具有飛行重要 的意義 為了能夠運用最科學與最經(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(shè)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(yīng)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(yīng)力狀態(tài)也不同于沖壓變形 因此間接試驗所得 的結(jié)果 試驗值 并不是沖壓成形的工藝參數(shù) 而是可以用來表示板材沖壓 性能的基礎(chǔ)性參數(shù) Characteristics and Sheet Metal Forming 1 The article overview Stamping is a kind of plastic forming process in which a part is produced by means of the plastic forming the material under the action of a die Stamping is usually carried out under cold state so it is also called stamping Heat stamping is used only when the blank thickness is greater than 8 100mm The blank material for stamping is usually in the form of sheet or strip and therefore it is also called sheet metal forming Some non metal sheets such as plywood mica sheet asbestos leather can also be formed by stamping Stamping is widely used in various fields of the metalworking industry and it plays a crucial role in the industries for manufacturing automobiles instruments military parts and household electrical appliances etc The process equipment and die are the three foundational problems that needed to be studied in stamping The characteristics of the sheet metal forming are as follows 1 High material utilization 2 Capacity to produce thin walled parts of complex shape 3 Good interchangeability between stamping parts due to precision in shape and dimension 4 Parts with lightweight high strength and fine rigidity can be obtained 5 High productivity easy to operate and to realize mechanization and automatization The manufacture of the stamping die is costly and therefore it only fits to mass production For the manufacture of products in small batch and rich variety the simple stamping die and the new equipment such as a stamping machining center are usually adopted to meet the market demands The materials for sheet metal stamping include mild steel copper aluminum magnesium alloy and high plasticity alloy steel etc Stamping equipment includes plate shear punching press The former shears plate into strips with a definite width which would be pressed later The later can be used both in shearing and forming 2 Characteristics of stamping forming There are various processes of stamping forming with different working patterns and names But these processes are similar to each other in plastic deformation There are following conspicuous characteristics in stamping 1 The force per unit area perpendicular to the blank surface is not large but is enough to cause the material plastic deformation It is much less than the inner stresses on the plate plane directions In most cases stamping forming can be treated approximately as that of the plane stress state to simplify vastly the theoretical analysis and the calculation of the process parameters 2 Due to the small relative thickness the anti instability capability of the blank is weak under compressive stress As a result the stamping process is difficult to proceed successfully without using the anti instability device such as blank holder Therefore the varieties of the stamping processes dominated by tensile stress are more than dominated by compressive stress 3 During stamping forming the inner stress of the blank is equal to or sometimes less than the yield stress of the material In this point the stamping is different from the bulk forming During stamping forming the influence of the hydrostatic pressure of the stress state in the deformation zone to the forming limit and the deformation resistance is not so important as to the bulk forming In some circumstances such influence may be neglected Even in the case when this influence should be considered the treating method is also different from that of bulk forming 4 In stamping forming the restrain action of the die to the blank is not severs as in the case of the bulk forming such as die forging In bulk forming the constraint forming is proceeded by the die with exactly the same shape of the part Whereas in stamping in most cases the blank has a certain degree of freedom only one surface of the blank contacts with the die In some extra cases such as the forming of the blank on the deforming zone contact with the die The deformation in these regions are caused and controlled by the die applying an external force to its adjacent area Due to the characteristics of stamping deformation and mechanics mentioned above the stamping technique is different form the bulk metal forming The importance or the strength and rigidity of the die in stamping forming is less than that in bulk forming because the blank can be formed without applying large pressure per unit area on its surface Instead the techniques of the simple die and the pneumatic and hydraulic forming are developed Due to the plane stress or simple strain state in comparison with bulk forming more research on deformation or force and power parameters has been done Stamping forming can be performed by more reasonable scientific methods Based on the real time measurement and analysis on the sheet metal properties and stamping parameters by means of computer and some modern testing apparatus research on the intellectualized control of stamping process is also in proceeding It is shown that there is a close relationship between stamping forming and raw material The research on the properties of the stamping forming that is forming ability and shape stability has become a key point in stamping technology development but also enhances the manufacturing technique of iron and steel industry and provides a reliable foundation for increasing sheet metal quality 3 Categories of stamping forming Many deformation processes can be done by stamping the basic processes of the stamping can be divided into two kinds cutting and forming Cutting is a shearing process that one part of the blank is cut from the other It mainly includes blanking punching trimming parting and shaving where punching and blanking are the most widely used Forming is a process that one part of the blank has some displacement from the other It mainly includes deep drawing bending local forming bulging flanging necking sizing and spinning In substance stamping forming is such that the plastic deformation occurs in the deformation zone of the stamping blank caused by the external force The stress state and deformation characteristic of the deformation zone are the basic factors to decide the properties of the stamping forming Based on the stress state and deformation characteristics of the deformation zone the forming methods can be divided into several categories with the same forming properties and be studied systematically The deformation zone in almost all types of stamping forming is in the plane stress state Usually there is no force or only small force applied on the blank surface When is assumed that the stress perpendicular to the blank surface equals to zero two principal stresses perpendicular to each other and act on the blank surface produce the plastic deformation of the material Due to the small thickness of the blank it is assumed approximately the two principal stresses distribute uniformly along the thickness direction Based on this analysis the stress state and the deformation characteristics of the deformation zone in all kinds of stamping forming can be denoted by the points in the coordinates of the plane principal stresses and the coordinates of the corresponding plane principal strains 4 Raw materials for stamping forming There are a lot of raw materials used in stamping forming and the properties of these materials may have large difference The stamping forming can be succeeded only by determining the stamping method the forming parameters and the die structures according to the properties and characteristics of the raw materials The deformation of the blank during stamping forming has been investigated quite thoroughly The relationships between the material properties decided by the chemistry component and structure of the material and the stamping forming has been established clearly Not only the proper material can be selected based on the working condition and usage demand but also the new material can be developed according to the demands of the blank properties during processing the stamping part This is an important domain in stamping forming research The research on the material properties for stamping forming is as follows 1 Definition of the stamping property of the material 2 Method to judge the stamping property of the material find parameters to express the definitely material property of the stamping forming establish the relationship between the property parameters and the practical stamping forming and investigate the testing methods of the property parameters 3 Establish the relationship among the chemical component structure manufacturing process and stamping property The raw materials for stamping forming mainly include various metals and nonmetal plate Sheet metal includes both ferrous and nonferrous metals Although a lot of sheet metals are used in stamping forming the most widely used materials are steel stainless steel aluminum alloy and various composite metal plates 5 Stamping forming property of sheet metal and its assessing method The stamping forming property of the sheet metal is the adaptation capability of the sheet metal to stamping forming It has crucial meaning to the investigation of the stamping forming property of the sheet metal In order to produce stamping forming parts with most scientific economic and rational stamping forming process and forming parameters it is necessary to understand clearly the properties of the sheet metal so as to utilize the potential of the sheet metal fully in the production On the other hand to select plate material accurately and rationally in accordance with the characteristics of the shape and dimension of the stamping forming part and its forming technique is also necessary so that a scientific understanding and accurate judgment to the stamping forming properties of the sheet metal may be achieved There are direct and indirect testing methods to assess the stamping property of the sheet metal Practicality stamping test is the most direct method to assess stamping forming property of the sheet metal This test is done exactly in the same condition as actual production by using the practical equipment and dies Surely this test result is most reliable But this kind of assessing method is not comprehensively applicable and cannot be shared as a commonly used standard between factories The simulation test is a kind of assessing method that after simplifying and summing up actual stamping forming methods as well as eliminating many trivial factors the stamping properties of the sheet metal are assessed based on simplified axial symmetric forming method under the same deformation and stress states between the testing plate and the actual forming states In order to guarantee the reliability and generality of simulation results a lot of factors are regulated in detail such as the shape and dimension of tools for test blank dimension and testing conditions stamping velocity lubrication method and blank holding force etc Indirect testing method is also called basic testing method its characteristic is to connect analysis and research on fundamental property and principle of the sheet metal during plastic deformation and with the plastic deformation parameters of the sheet metal in actual stamping forming and then to establish the relationship between the indirect testing results indirect testing value and the actual stamping forming property forming parameters Because the shape and dimension of the specimen and the loading pattern of the indirect testing are different from the actual stamping forming the deformation characteristics and stress states of the indirect test are different from those of the actual one So the results obtained form the indirect test are not the stamping forming parameters but are the fundamental parameters that can be used to represent the stamping forming property of the sheet metal