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插圖清單 圖 2 1 制件圖 7 圖 3 2 條料排樣圖 9 圖 6 1 凸凹模 20 圖 6 2 沖孔凸模 21 圖 7 1 模具總裝圖 25 1 1 緒 論 從現(xiàn)在的發(fā)展形式可以看出 我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝 模具標準化 模具設計 模具制造工藝 及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距 導致我國模具在壽命 效率 加 工精度 生產周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大 1 1 國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 1 1 國內模具的現(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 萬多家生產廠點中 有一半以上是自產自用的 在模具企業(yè)中 產值過億元 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) 結構調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)雖然已經對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了 積極的推動作用 私營企業(yè)近年來發(fā)展較快 國企改革也在進行之中 但總體來看 體制和機制尚不適應市場經濟 再加上國內模具工業(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 且不重視產品開發(fā) 在市場中經常處于被動地位 我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產值 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 2 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)化生產水平低 專業(yè)化分工 不細 商品化程度也低 目前國內每年生產的模具 商品模具只占 45 左右 其馀為自 產自用 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 質量和品種往往會影響模 具質量 壽命及成本 國產模具鋼與國外進口鋼相比 無論是質量還是品種規(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) 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 3 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品中 60 80 的零部件都要依靠模具成型 用模具生產制作 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品的質量 效益和新產品的開發(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)的產值就占德國模具產值的 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 構設計 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 產值也較高 我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合 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 模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品 交貨期短 精度高 質量好 價格 低 的要求服務 達到這一要求急需發(fā)展如下幾項 1 全面推廣 CAD CAM CAE 技術 模具 CAD CAM CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向 隨著微機軟件的發(fā)展和進步 普及 CAD CAM CAE 技術的條件已基本成熟 各企業(yè)將加大 CAD CAM 技術培訓和技術服 務的力度 進一步擴大 CAE 技術的應用范圍 計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使 CAD CAM CAE 技術跨地區(qū) 跨企業(yè) 跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能 實現(xiàn)技術資源的重新整 4 合 使虛擬制造成為可能 2 高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工 大幅度提高了加工效率 并可獲得極高的表面 光潔度 另外 還可加工高硬度模塊 還具有溫升低 熱變形小等優(yōu)點 高速銑削加 工技術的發(fā)展 對汽車 家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力 目前它已向 更高的敏捷化 智能化 集成化方向發(fā)展 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的 諸多功能 大大縮短了模具的在研制制造周期 有些快速掃描系統(tǒng) 可快速安裝在已 有的數(shù)控銑床及加工中心上 實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集 自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工 程序 不同格式的 CAD 數(shù)據(jù) 用于模具制造業(yè)的 逆向工程 模具掃描系統(tǒng)已在汽車 摩托車 家電等行業(yè)得到成功應用 相信在 十五 期間將發(fā)揮更大的作用 4 電火花銑削加工 電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術 這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電 極加工型腔的新技術 它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工 像數(shù) 控銑一樣 因此不再需要制造復雜的成型電極 這顯然是電火花成形加工領域的重大 發(fā)展 國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用 預計這一技術將得到發(fā)展 5 提高模具標準化程度 我國模具標準化程度正在不斷提高 估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到 30 左右 國外發(fā)達國家一般為 80 左右 6 優(yōu)質材料及先進表面處理技術 選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要 模 具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié) 模具熱處理的發(fā)展 方向是采用真空熱處理 模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積 TiN TiC 等 等離子噴涂等技術 7 模具研磨拋光將自動化 智能化 模具表面的質量對模具使用壽命 制件外觀質量等方面均有較大的影響 研究自 動化 智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作 以提高模具表面質量是重要的發(fā) 展趨勢 8 模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 5 這是我國長遠發(fā)展的目標 模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合 配有隨行 定位夾具或定位盤 有完整的機具 刀具數(shù)控庫 有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng) 有質 量監(jiān)測控制系統(tǒng) 如今 我國模具成型工業(yè)已形成了相當規(guī)模的完整體系 越來越多的新技術 新 工藝 新材料誕生 并將應用在模具產業(yè)中 這將促使我國模具工業(yè)的飛躍發(fā)展 同 時 我國模具工業(yè)的總體水平與世界先進國家相比還有一定差距 還要大力推進模具 產業(yè)的科技進步 開展新技術 新材料研究開發(fā) 并進一步加強對模具工業(yè)專業(yè)技術 人才的培養(yǎng) 使之可持續(xù)發(fā)展 為我國模具成型加工技術超趕世界先進水平作出貢獻 大學三年的學習即將結束 畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié) 是對以前所學的 知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗 隨著我國經濟的迅速發(fā)展 采用模具的生產 技術得到愈來愈廣泛的應用 在完成大學三年的課程學習和課程 生產實習 我熟練 地掌握了機械制圖 機械設計 機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識 對機械 制造 加工的工藝有了一個系統(tǒng) 全面的理解 達到了學習的目的 對于模具設計這 個實踐性非常強的設計課題 我們進行了大量的實習 經過在新飛電器有限公司 洛 陽中國一拖的生產實習 我對于模具特別是沖壓模具的設計步驟有了一個全新的認識 豐富了各種模具的結構和動作過程方面的知識 而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零 的突破 在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下 同時在現(xiàn)場查閱了很多相關資 料并親手拆裝了一些典型的模具實體 明確了模具的一般工作原理 制造 加工工藝 并在圖書館借閱了許多相關手冊和書籍 設計中 將充分利用和查閱各種資料 并與 同學進行充分討論 盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計 在設計的過程中 將有一定的困難 但有指導老師的悉心指導和自己的努力 相 信會完滿的完成畢業(yè)設計任務 由于學生水平有限 而且缺乏經驗 設計中不妥之處 在所難免 肯請各位老師指正 6 2 支撐圈件沖壓工藝的分析及方案的確定 2 1 支撐圈件工藝分析 原始資料 如圖所示 工件名稱 支撐圈 材 料 08 鋼 厚 度 1 2mm 圖 2 1 此工件為帶凸緣圓筒形工件 形狀簡單對稱 所有尺寸均為自由公差 對工件厚 度變化也沒有作要求 由于沒有公差等級標注 所以可以按未標公差等級處理 零件 圖上未標注公差尺寸按 IT14 精度計算 2 2 沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料 沖孔 翻邊三個基 本工序 可以有以下三種工藝方案 7 方案一 先落料 其次沖孔 最后翻邊 采用單工序模生產 方案二 落料 沖孔 翻邊復合沖壓 采用復合模生產 方案三 級進沖壓 采用級進模生產 方案一模具結構簡單 但需要三道工序四副模具 生產效率低 難以滿足該工件 大批量生產的要求 方案二只需一副模具 生產效率較高 盡管模具結構較方案較復 雜 但由于零件的幾何形狀簡單對稱 模具制造并不困難 方案三也只需一副模具 生產效率高 但模具結構比較復雜 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 3 主要工藝參數(shù)計算 3 1 計算毛坯尺寸 3 1 1 計算工件凸緣相對直徑 確定修邊余量 由工件圖可知 t 2mm 1mm 故按板厚中徑尺寸計算 d t 93mm d 75mm H 20mm 凸 緣相對直徑 查表 4 2 得 修邊余量 R 1 8mm 故按實際外徑93 751 24td dt 93 1 8 2 96 6mm 計算 3 1 2 計算毛坯直徑 D 由于制件較復雜可分解多個部分 綜表 4 33 公式得2 241 70 56DdHdr 代入數(shù)據(jù)得 D 104 查表得拉伸的修邊余量 mh 2 則毛坯的直徑 10510 4D 8 3 2 排樣設計 3 2 1 確定零件的排樣方案 設計模具時 條料的排樣很重要 支撐圈件具有左右對稱的特點 單向排列時 圖 2 2 所示 的排樣方案可以提高材料的利用率 減少廢料 圖 3 2 條料的排樣 3 2 2 條料寬度 和材料利用率的計算 查表取得搭邊值為 a1 1 5mm 和 a 1 2mm 條料寬度的計算 擬采用無側壓裝置的 送料方式 由 b D 2a c 1 D 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 a 側搭邊值 c1 導料板與最寬條料之間的間隙 代入數(shù)據(jù)計算 取得條料寬度為 110mm 材料利用率的計算 9 由材料利用率通用計算公式 10 BsnA 式中 A 一個沖裁件的面積 mm 2 n 一個進距內的沖裁件數(shù)量 B 條料寬度 mm s 進距 mm 得 3 14 55 55 110 109 100 79 2 3 3 落料工藝的計算 3 3 1 沖裁力的計算 有公式 得bFKLt 沖 系數(shù) L 沖裁周邊長度 t 材料厚度 材料抗剪強度b 系數(shù) K 是考慮到實際生產中 模具間隙值的波動和不均勻 刃口的磨損 板料力學性 能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù) 一般取 K 1 3 查表 取 300Mpa b FLt 沖 1 3 3 14 107 4 1 2 300 157826N 3 3 2 推件力的計算 由表知推料力的計算公式為 tFnK 推 10 式中 推件力系數(shù)查表 2 6 10 取 0 065 n 同時卡在凹模內的件數(shù) tKtFn 推 0 065 157826 4 41034N 3 3 3 卸料力的計算 由卸料力的計算公式為 知XFnK 卸 卸料力系數(shù)查表 2 6 10 取 0 05 XK n 同時卡在凹模內的沖件數(shù) tF 卸 0 05 157826 7891N 3 4 拉深工藝的計算 3 4 1 確定拉深成形次數(shù)及是否采用壓邊圈 板料的相對厚度 板料的相對厚度10 2710 tD 1 5 由表 4 4 4 查得需用壓料裝置10 27tD 3 4 2 壓邊力的計算 壓邊圈產生的壓邊力 F 壓 大小應適當 F 壓 太小 防皺效果不好 F 壓 太大 則會增 大傳力區(qū)危險斷面上的拉應力 從而引起材料嚴重變薄甚至拉裂 因此 實際應用中 在保證變形區(qū)不起皺的前提下 盡量選小的壓邊力 由公式對任何形狀的拉深件 FAp 壓 A 壓邊圈下坯料的投影面積 p 單位面積壓料力 查表 4 4 5 p 取 2 0p MPa 11 FAp 壓 2373 2 4746N 3 5 翻邊工藝的計算 3 5 1 確定翻邊次數(shù) 在進行翻邊前需要在坯料上加工出待翻邊的孔 其孔徑 d 可按彎曲展開公式求出 由書公式 d D 2 H 0 43r 0 72t 知 d D 2 H 0 43r 0 72t 77 2 20 0 43 3 0 72 1 2 55mm 一次翻邊后便可達到的極限高度 maxmin 2 1 0 43 72HDKrt D 翻邊后的孔的直徑 H 翻邊后的高度 r 翻邊后豎直邊的圓角 查表知 0 55 則可計算出minKaxin 2 1 0 43 72HDrt 75 2 1 0 55 0 43 3 0 72 2 20 56 由于工件翻邊高度 H 所以此工件可一次翻邊成功 無須多次翻邊maxH 3 5 2 翻邊力的計算 12 由公式 1 sFDdt 翻 D 翻邊后直徑 按中線算 d 坯料預制孔直徑 t 材料厚度 材料屈服點s 查表 235MPas1 sFDdt 翻 1 1 3 14 75 55 1 2 235 19480 56N 3 6 沖孔工藝的計算 由書公式 查得沖孔力的計算公式為 式中FKLt 沖 系數(shù) 取 1 3K L 沖裁周邊長度 t 材料厚度 材料抗剪強度 取 300Mpa FKLt 沖 1 3 3 14 55 300 2 134706N 13 4 壓力 壓力中心計算及壓力機的選用 4 1 壓力中心計算 因為本制件是軸對稱零件 所以不用計算壓力中心 4 2 初選壓力機 初選開式雙柱可傾壓力機其參數(shù)壓力機型號為 J23 80 和 J23 100 見下表 表 1 4 2 1 沖裁工序總力的計算 由工件結構和前面所定的沖壓方案可知 本工件的沖裁力包括以下部分 沖預制 孔的力 P1 落外型料的力 P2 向下推出預制孔廢料的力 P3 拉深力 P4 壓邊力 P4 翻邊力 P5 卸料力 P7 型號 公稱 壓力 kN 滑塊 行程 mm 最大封 閉高度 mm 工作臺尺寸 mm 滑塊底面尺寸 mm 可傾 斜角 封閉高度 調節(jié)量 mm J23 80 80 130 380 540 800 350 370 30 90 J23 100 100 130 480 710 1080 360 430 30 100 14 式中各值已由前面求出 FF 翻 壓總 落 推 沖 卸 157826 41034 7891 4746 19480 134706 357518N 4 2 2 沖壓設備的選用 根據(jù)公稱壓力來選取壓力機參照手冊適用壓力型號為J23 63 其主要參數(shù)如下 型號為 J23 6 3 的壓力機的主要技術規(guī)格 前后 200滑塊行程 mm 35 工作臺尺 寸 mm 左右 310 前后 110最大閉合高度 mm 150 工作臺孔 尺寸 mm 左右 160 厚度 30閉合高度調節(jié)量 mm 35 墊板尺寸 mm 直徑 直徑 30滑塊中心線距床身 距離 mm 110 模柄孔尺 寸 mm 深度 55 立柱距離 mm 150 床身最大 可傾角度 角度 45 表 2 15 5 模具的總體設計 5 1 模具類型選擇 根據(jù)沖壓工藝分析 采用復合沖壓 所以模具類型為復合模 5 2 定位方式選擇 因為該模具采用的是條料 控制條料的送進方向采用導料板 無側壓裝置 控制 條料的送進步距采用擋料銷初步定距 導正銷精定距 而第一件的沖壓位置 可以靠 操作工目測來定 5 3 卸料 出件方式的選擇 采用剛性卸料 又因為是復合模大批量生產 所以采用下出件比較便于操作和提 高生產率 本模具采用螺釘固定 具體講 內六角螺釘標記 35 鋼 M8 45 GB70 85 螺釘標記 35 鋼 M6 55 GB68 76 圓柱銷釘標記 35 鋼 8 50 GB 119 86 16 15 L c c d d m6 6 C 1 2 產品長度 50 沖裁度 Ra 0 8 m 表 3 5 4 導向方式的選擇 為確保零件的質量及提高勞動生產率 方便安裝調整 選用后側導柱導向方式 17 6 模具主要零部件的結構設計 6 1 主要工作零件的尺寸計算 對零件尺寸公差無特殊要求按 14 級選用進行尺寸轉化 6 1 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 造公差 根據(jù)設計原則 落料時以凹模為設計基準 由查表 2 12 落料沖孔模刃口間隙 得 maxAD A0 axTin 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 3 3 得 Zmin 0 246mm x 0 5 查書表 2 4 1 A 0 035mm T 0 025mm 查 1mm 代入數(shù)據(jù)得 0 35max168AD A 0 18 0max 2516TD 0in T Z 校核 查書表 2 3 2 得 Zmax 0 360mm Zmia 0 246mm A T Z max Zmia 6 1 2 沖孔凸 凹模尺寸的計算有公式 沖孔凸 凹模尺寸的計算以凸模為基準有公式 0min TTdx i0AAZ 式中 沖孔凸凹模尺寸 Td 沖孔件的最小基本尺寸 min 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 3 3 得 Zmin 0 246mm x 0 5 查表 2 4 1 A 0 035mm T 0 025mm 查 0 62mm 00min 2 531TTdx i006AAZ 校核 查表 2 3 2 得 Zmax 0 360mm Zmia 0 246mm A T Z max Zmia 6 1 3 翻邊凸凹模尺寸的計算 查表由書公式 知道翻邊凸凹模尺寸公式為 19 0TTD 0ATA Z 式中 凹 凸模的尺寸 ADT 零件的公差 A T 凹 凸模制造公差 Z 拉深模雙面間隙 查表 0 74mm A 0 008mm T 0 025mm 由書表 Z 取 3 4 代入數(shù)據(jù) 00 854TTD 0 2506ATA Z 裝 后 磨 圖 6 1 6 2 模具主要零部件設計 20 6 2 1 沖孔凸模的設計 凸模長度一般是根據(jù)模具結構而設計的 應盡可能選用或參照國家標準 凸模長 度一般按下公式計算 即 12Lllt 式中 L 凸模長度 凸模固定板厚度1l 卸料板厚度 2 增加厚度 包括凸模修邊余量 凸模進入凹模深度 0 5 1mm 凸模卸料板與l 固定板之間的安全距離等 一般取 10 20 材料厚度t12Lllt 30 20 1 2 14 8 67 由于凸模直徑 55 且并不特別細長所以不需要校核其強度 凸模結構 圖 6 2 圖 6 2 21 6 2 2 凸凹模的設計 凸凹模是復合模具中常見的結構 在本設計中絕大部分是凸凹模 所以凸凹模的 設計是本設計中的重中之重 凸凹模內外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸 壁厚的 取舍是凸凹模能否承受正常工作的關鍵 要取的合適 通過查表 2 96 沖壓模具設計與制造劉建忠主編 其復合模的的凸 凹模最小壁厚 5 所設計零件滿足要求 6 2 3 卸料零件的設計 由于本工件的厚度較厚卸料力較大且對工件表面沒有特殊要求所以選用剛性卸料 板由表 7 5 查的其厚度為 15mm 查得卸料板孔與凸模的單邊間隙 Z1 2 0 5 由四個 M8 螺釘固定于凹模上完成卸料 6 2 4 定位零件的設計 在本模具中采用的是條料 所以選用導料銷和擋料銷來實現(xiàn)對沖裁條料的定位 導料銷一個位于條料的一側 從右向左送料時 裝在左側 導料銷在本模具中直接通過墊塊安裝在凹模板上 在裝配圖中很容易看到 擋料銷同樣起定位的作用 用它擋住搭邊或沖件輪廓 以限定條料的送進距離 在本模具中試用固定擋料銷 其結構簡單 制造容易 在中銷模具中廣泛應用作定距 本模具為臺階式工作部分與固定部分直徑相差大 壓入凹模后不削弱模具的凹模強度 6 2 5 打料裝置的設計 在本模具中采用打桿推動連接推桿來完成打料動作 打桿穿過模柄凸露在模具的 外面 當完成一次沖裁時壓力機滑塊回程 打桿與壓力機的打料橫桿相碰 打桿推動 連接推桿將卡在凸凹模的凹?？變鹊墓ぜ蛳?6 2 6 連接裝置的設計 在本模具中選用凸緣 C 型模柄 通過螺紋與上模座連接并加螺絲防止轉動 這種 模柄可較好的保證軸線與上模座軸線垂直 模柄材料通常采用 Q235 或 Q275 鋼 在此選 用 Q235 鋼 其支撐面應垂直于模柄的軸線 垂直度不應超過 0 02 100 模柄在本模具選用 標準尺寸 并根據(jù)前文壓力機的參數(shù)確定模柄的直徑和長度 22 6 2 7 固定板的設計 將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬Φ奈恢脡喝牍潭ê?作為一個整體安裝在上模座或下模 座上 固定板的厚度一般取凹模厚度的 0 6 0 8 倍 其平面尺寸可與凹模 卸料板外形 尺寸相同 需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?固定板的凸凹模安裝孔與凸凹模采用過渡配 合 H7 m6 H7 n6 壓裝后將凸凹模端面和固定板一起磨平 6 2 8 墊板的設計 墊板的作用是直接承受凸模的壓力 以降低模座承受的單位壓力 防止模座被局 部壓陷 影響凸模的正常工作 墊板的外形尺寸和固定板相同 厚度取 10mm 6 2 9 螺釘與銷釘?shù)脑O計 螺釘和銷釘都是標準件 設計模具是按標準選用即可 螺釘用于固定模具零件 一 般選用內六角螺釘 銷釘起定位作用 常用圓柱銷釘 螺釘 銷釘規(guī)格根據(jù)沖壓力的 大小 凹模厚度等確定 6 2 10 壓邊圈的設計 在拉深工序中 為保證拉深件的表面質量 防止拉深過程中材料的起皺 常采用 壓邊圈用合適的壓邊力使毛坯的變形區(qū)部分被壓在凹模平面上 并使毛坯從壓邊圈與 凹模平面之間的縫隙中通過 從而制止毛坯的起皺現(xiàn)象 壓邊圈的內形與拉深凸模間隙配合 外形套有半成品制件 一般與頂料桿 三根以 上 橡皮等構成彈性卸料系統(tǒng) 6 3 模架及閉合高度的確定 選擇模架規(guī)格 凹模固界 L 315 B 240 上模座 GB T28255 9 315 250 50 下模座 GB T2855 10 315 250 60 導柱 GB T 2861 1 2 個 d mm l m 分別為 mm 200mm40 23 導套 GB T2861 6 2 個 d mm l mm D mm 為 40 125 48 上模座厚度 H 取 50mm 墊板厚度 H 墊 取 10mm 推料塊 H 推 29 mm H 固 固定板 取 26 下模座厚度 H 下 取 60 拉深凸模 H 拉 40 工件 t 取 1 2 那么該模具的閉合高 度 H 閉 H 上 H 墊 H 推 H 固 H 下 H 拉 t 50 10 29 26 60 40 1 2 216 8mm 取 H 閉 217 因為模具的封閉高度 H 應該介于壓力機的最大封閉高度 Hmax 和最小封閉高度 Hmin 之間 一般取 Hmax 5mm H Hmin 10mm 有前面壓力機的閉合高度知此模具閉合 高度滿足要求 7 模具總裝圖 245 165 170 245 12 34 56789101121341516 1718192012324 圖 7 1 1 下模座 2 導柱 3 導套 4 上模座 5 卸料板 6 圓柱銷 7 凸凹模 8 沖孔凸模 9 內六角螺釘 10 打桿 11 凸緣模柄 12 打板 13 推桿 14 內六角螺釘 15 墊板 16 固定板 17 支架 18 墊塊 19 圓柱銷 20 鑲塊 21 推件板 22 內六角螺釘 23 擋料銷 24 凹模 25 由以上設計 可得到模具的總裝圖即是上圖 其工作過程是 模具在工作時 將 毛坯 即條料板 放在凹模上有擋料銷進行定位 模具下行沖孔凸模完成沖孔亦有定 位作用然后凸凹模落料同時凹模鑲塊在沖過孔的基礎上進行翻邊 模具繼續(xù)下行在凸 凹模與壓邊圈的作用下完成工件凸緣部分 工件即完成 當凹模隨上模回升時 零件 制品在打料塊及彈頂器的作用下完成卸件 如此繼續(xù)完成下一次工作 8 支撐圈沖壓模具的安裝和調試 8 1 支撐圈沖壓模具的安裝 26 8 1 1 沖壓復合模具的安裝要求 總裝時 首先應根據(jù)主要零件的相互依賴關系 以及裝配方便和易于保證裝配精 度要求來確定裝配基準件 復合模一般以凸凹模作為裝配基準件 其次 應確定裝配 順序 根據(jù)各個零件與裝配基準件的依賴關系和遠近程度確定裝配順序 裝配結束后 要進行試沖 通過試沖發(fā)現(xiàn)問題 并及時調整和修理直至模具沖出合格零件為止 8 1 2 沖壓復合模具的安裝 沖壓模的安裝步驟 1 模柄的安裝 先將模柄壓入模座孔內 再加工騎縫銷孔 然后將端面在平 面磨床上磨平 2 凸模 凹模及凸凹模的裝配 將凸凹模壓入固定板 再將凸模用螺釘與固定 板定位 將凸凹模與下模座及頂塊對正放齊后 將落料凹模用螺釘和銷釘與下模座定 位 3 模具的總裝 模具上模部分通過模柄安裝在壓力機的滑塊上 是模具的活動 部分 下模部分被固定在壓力機工作臺上 是模具的固定部分 8 2 沖壓復合模具的調試 模具按圖紙技術要求加工與裝配后 必須在符合實際生產條件的環(huán)境中進行試拉 深 可以發(fā)現(xiàn)模具設計與制造的缺陷 找出產生原因 8 2 1 模具調試的要點 1 模具閉合高度調試 模具應與沖壓設備配合好 保證模具應有的閉合高度和 開啟高度 2 導向機構的調試 導柱 導套要有好的配合精度 保證模具運動平穩(wěn) 可靠 3 凸 凹模刃口及間隙調試 刃口鋒利 間隙要均勻 27 4 定位裝置的調試 定位要準確 可靠 5 卸料及出件裝置的調試 卸料及出件要通暢 不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象 8 2 2 調試方法 1 將裝配后的模具順利的裝在指定的壓力機上 2 用指定的坯料穩(wěn)定的在模具上制出合格的制品零件 3 檢查制品零件的質量 若發(fā)現(xiàn)制品零件存有缺陷 應分析原因 設法對模具 進行修整和調制 直到能生產出一批完全符合圖樣要求的零件為止 4 根據(jù)設計要求 進一步確定出某些模具需經實驗后所決定的尺寸 并修整這 些尺寸 直到符合要求為止 結束語 支撐圈件屬于簡單拉深翻邊件 分析其工藝性 并確定工藝方案 根據(jù)計算確定 本制件是一次翻邊成的 本設計主要是設計各個工件的配合由于模具較復雜零件較多 28 逐步確定模具的總體尺寸和模具零件的結構 然后根據(jù)上面的設計繪出模具的總裝圖 由于在零件制造前進行了預測 分析了制件在生產過程中可能出現(xiàn)的缺陷 采取 了相應的工藝措施 因此 模具在生產零件的時候才可以減少廢品的產生 支撐圈件的形狀結構一般 但是高度不太高 適合選用標準模架 要保證零件的 順利加工和取件 必須有足夠的高度 因此必須選好模架以達到要求 模具工作零件 的結構由于對稱 它相應的簡化了模具結構 便與以后的操作 調整和維護 支撐圈件模具的設計 是理論知識與實踐有機的結合 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 為國民經濟 的騰飛做出應有的貢獻 致謝 時光如電 歲月如梭 三年的大學生活即將結束 而我也即將離開可敬的老師和 熟悉的同學踏入不是很熟悉的社會中去 在這畢業(yè)之際 作為一名工科院校的學生 做畢業(yè)設計是一件必不可少的事情 畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作 它涉及的知識非常廣泛 很多都是書上沒有的 29 東西 這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料 還有很多設計計算 這些都要 靠自己運用自己的思維能力去解決 可以說 沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣 復雜的工作 在學校中 我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)前的一次總演練 畢業(yè)設計不但把我以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來 也使我 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驗的不足 為以后的工作打下堅實 的基礎 由于本人資質有限 很多知識掌握的不是很牢固 因此在設計中難免要遇到很多 難題 在有課程設計的經驗及老師的不時指導和同學的熱心幫助下 克服了一個又一 個的困難 使我的畢業(yè)設計日趨完善 畢業(yè)設計雖然很辛苦 但是在設計中不斷思考 問題 研究問題 咨詢問題 一步步提高了自己 一步步完善了自己 同時也汲取了 更完整的專業(yè)知識 鍛煉了自己獨立設計的能力 使我受益匪淺 我相信這些經驗對 我以后的工作一定有很大的幫助 而且也鍛煉我的吃苦耐勞的精神 讓我在這個競爭 的社會里有立足之地 最后 我衷心感謝各位老師特別是我的指導老師在這一段時間給予我無私的幫助 和指導 并向你們致意崇高的敬意 以后到社會上我一定努力工作 不辜負你們給予 我的知識和對我寄予的厚望 參 考 文 獻 1 薛彥成主編 公差配合與技術測量 北京 機械工業(yè)出版社 1999 10 2 中國模具設計大典編委會主編 中國模具設計大典 南昌江西科學技術出版社 2003 1 3 郝濱海主編 沖壓模具簡明設計手冊 北京 化學工業(yè)出版社 2004 11 4 王樹勛主編 模具實用技術設計手冊 華南理工大學出版社 1995 6 5 楊玉英主編 實用沖壓工藝與模具設計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2004 7 30 6 王孝培主編 實用沖壓技術手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2001 3 7 劉建超 張寶忠主編 沖壓模具設計與制造 北京 高等教育出版社 2002 3 8 吳伯杰編著 沖壓工藝與模具 北京 電子工業(yè)出版社 2001 5 9 周玲編著 沖模設計實例詳解 化學工業(yè)出版社 2003 4 10 模具實用技術叢書編委會 沖模設計應用實例 機械工業(yè)出版社 2001 8 11 馬正元 沖壓工藝與模具設計 機械工業(yè)出版社 2000 6 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 粗銑 工序號 02 零件名稱 上模座 零件號 00 02 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 45 鋼 設 備 名 稱 型 號 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 203 M10深 2 銑床 虎鉗 游標卡尺 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀長 度 走 刀次 數(shù) 切 削 深 度 進給量 主 軸轉 速 切 削速 度 基 本工 時 一次 1 銑上平面 75 面銑刀 游標卡尺 300mm 2 1 mm 200 min 800r min 一次 1 銑下平面 75 面銑刀 游標卡尺 300mm 2 1 mm 200 min 800r min 一次 2 銑兩端面 20 立銑刀 游標卡尺 300mm 1 1 mm 60 min 300r min 一次 2 銑兩端面 20 立銑刀 游標卡尺 300mm 1 1 mm 60 300r min min 設 計 者 劉紅啟 指 導 教 師 于智宏 共 2 頁 第 2 頁 沖壓成形與板材沖壓 1 概述 通過模具使板材產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 能獲得質量輕而強度高 剛性好的零件 5 生產率高 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 對于小批量 多品種生產 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 質遠小于板面方向上的內應力 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 已經認識到沖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)生產技術的發(fā)展 為其提高板材的質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 沖壓成形就是毛胚的變形區(qū)在外力的作用下產生相應的塑 性變形 所以變形區(qū)內的應力狀態(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 可以把各種形式沖壓成型中 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)和模具結構 才能達到沖壓加工的目的 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 利用實際生產設備 與模具 在與生產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 所以它的變形性質和應力狀態(tài)也不同于沖壓變形 因此間接試驗所得 的結果 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