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學(xué)院 說明書 題目 易拉罐拉環(huán)沖壓模具設(shè)計(jì) 系 部 現(xiàn)代制造工程系 專 業(yè) 名 稱 模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí) 模具 11302 姓 名 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 2015 年 9 月 30 日 易拉罐拉環(huán)沖壓模具設(shè)計(jì) 摘 要 本次設(shè)計(jì)是落料沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì) 沖壓模具主要是將板料分離或成形而 得到制件的加工方法 因?yàn)槟＞叩纳a(chǎn)主要是大批量的生產(chǎn) 而且模具可以保 證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度和產(chǎn)品質(zhì)量 模具的設(shè)計(jì)與制造主要考慮到模具的設(shè)計(jì) 能否滿足工件的工藝性設(shè)計(jì) 能否加工出合格的零件 以及后來的維修和存放 是否合理等 在本次設(shè)計(jì)中 不僅要考慮要使做出的零件能滿足工作要求 還 要保證它的使用壽命 關(guān)鍵詞 易拉罐拉環(huán) 沖壓模 設(shè)計(jì) 目 錄 1 緒論 1 2 沖壓工藝分析及工藝方案的制定 2 2 1 工藝分析 2 2 2 工藝方案的制定 3 3 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 4 3 1 排樣方法與原則 4 3 2 確定搭邊值 4 3 3 排樣圖設(shè)計(jì)和利用率計(jì)算 4 4 沖裁力計(jì)算 7 4 1 沖壓力的計(jì)算 7 4 2 壓力機(jī)的選擇 9 5 凸凹模的設(shè)計(jì) 12 5 1 尺寸計(jì)算原則 12 5 2 凸 凹模刃口尺寸計(jì)算 12 5 3 凹模設(shè)計(jì) 15 5 3 1 凹模外形的確定 15 5 3 2 凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇 16 5 3 3 凹模精度與材料的確定 16 5 4 凸模的設(shè)計(jì) 17 5 4 1 凸模結(jié)構(gòu)的確定 17 5 4 2 凸模材料的確定 17 5 4 3 凸模精度的確定 17 5 5 凸凹模設(shè)計(jì) 18 5 5 1 凸凹模外形尺寸的確定 18 I 5 5 2 凸凹模壁厚的確定 18 5 5 3 凸凹模洞口類型的選取 19 6 模具主要結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 20 6 1 模座的選用及標(biāo)準(zhǔn)件的選取 20 6 2 模具其它結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì) 20 7 模具的裝配 調(diào)試和檢測 23 7 1 模具的裝配 23 7 2 沖裁模具的調(diào)試 23 7 3 模具的檢測 24 8 繪制模具總裝圖 26 總結(jié) 27 致謝 28 參考文獻(xiàn) 29 0 1 緒論 近年來 沖壓成形工藝有很多新的進(jìn)展 特別是精密沖裁 精密成形 精 密剪切 復(fù)合材料成形 超塑性成形 軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月 異 沖壓件的精度日趨精確 生產(chǎn)率也有極大提高 正在把沖壓加工提高到高 品質(zhì)的 新的發(fā)展水平 前幾年的精密沖壓主要市是指對平板零件進(jìn)行精密沖 裁 而現(xiàn)在 除了精密沖裁外還可兼有精密彎曲 壓延 壓印等 可以進(jìn)行復(fù) 雜零件的立體精密成形 過去的精密沖裁只能對厚度為 5 8mm 以下的中板或薄 板進(jìn)行加工 而現(xiàn)在可以對厚度達(dá) 20mm 的厚板實(shí)現(xiàn)精密沖裁 并可對 b 900MPa 的高強(qiáng)度合金材料進(jìn)行精沖 由于引入了 CAE 沖壓成形已從原來的對應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元等分析而逐 步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過程的模擬與分析 以實(shí)現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設(shè)計(jì) 在沖壓毛坯設(shè)計(jì)方面也開展了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 可以對排樣或壓延毛坯進(jìn)行優(yōu) 化設(shè)計(jì) 此外 對沖壓成形性能和成形極限的研究 沖壓件成形難度的判定以及成 形預(yù)報(bào)等技術(shù)的發(fā)展 均標(biāo)志著沖壓成形以從原來的經(jīng)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)分析階段開始 走上由沖壓理論指導(dǎo)的科學(xué)階段 使沖壓成形走向計(jì)算機(jī)輔助工程化和智能化 的發(fā)展道路 為了滿足制件更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量小的發(fā)展趨勢 發(fā)展了一些新的成形 工藝 如高能成形和旋壓等 簡易模具 如軟模和低熔點(diǎn)合金模等 通用組 合模具和數(shù)控沖壓設(shè)備等 這樣 就使沖壓生產(chǎn)既適合大量生產(chǎn) 也同樣適用 于小批生產(chǎn) 不斷改進(jìn)板料性能 以提高其成形能力和使用效果 例如研制高 強(qiáng)度鋼板 用來生產(chǎn)汽車覆蓋件 以減輕零件重量和提高其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 1 2 沖壓工藝分析及工藝方案的制定 2 1 工藝分析 在一般情況下 影響沖壓件工藝性的因素有幾何形狀 尺寸 精度 表面 粗糙度及毛刺 沖壓件工藝性對沖壓件質(zhì)量 材料利用率 生產(chǎn)率 模具制造 難易 模具壽命 操作方式及設(shè)備選用等都用很大的影響 良好的沖壓件工藝 性可顯著降低沖壓件的制造成本 節(jié)省材料 減少成形工序 提高產(chǎn)品壽命和 產(chǎn)品質(zhì)量 工件如圖 2 1 所示 圖 2 1 工件圖 對課題應(yīng)解決的主要問題 該零件形狀簡單 對稱 是由圓弧和直線組成 的 由表查出 沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 IT12 IT13 將以上精度與 零件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較 可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加 工中得到保證 其它尺寸標(biāo)注 低 對凸模的安裝和拆卸要方便 直接關(guān)系生 產(chǎn)批量等情況 也均符合沖裁的工藝要求 故決定采用沖孔落料復(fù)合沖裁模進(jìn) 2 行加工 由于大批量生產(chǎn) 在保證質(zhì)量的情況下 可以采用沖裁 對沖裁的凸 凹 模要求就要提高 特別是凸模 要進(jìn)行熱處理 滲碳 淬火加回火等來提高強(qiáng)度和 耐磨性 當(dāng)凸模磨損產(chǎn)生誤差時(shí) 要及時(shí)更換 來保證工件精度要求 對于沖壓 過程中產(chǎn)品的開裂 起皺等問題 利用理論知識(shí)計(jì)算分析 模具材料在保證質(zhì) 量的情況下 采用性能低的材料來節(jié)約成本 模具自動(dòng)化程度高 操作方便 勞動(dòng)強(qiáng)度到凸模的更換 2 2 工藝方案的制定 通過對該工件的沖壓工藝性進(jìn)行分析 考慮到制件生產(chǎn)批量和產(chǎn)品的質(zhì)量 生產(chǎn)效率 模具壽命 材料消耗及操作方便安全等因素 由沖壓制件外觀形狀 分析 該制件有落料 沖孔兩道工序 所以確定此墊片的生產(chǎn)中可以采用下面 的幾套方案 方案一 先落料模 后沖孔模 方案二 先沖孔模 后落料模 方案三 采用落料沖孔復(fù)合模 方案一 適合小批量生產(chǎn) 沖壓精度較低 沖壓生產(chǎn)率低 壓力機(jī)一次行 程內(nèi)只能完成一個(gè)工序 方案二 制件和廢料排除較復(fù)雜 只能在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)部分機(jī)械操作 方案三 沖裁的孔與外形的位置精度較高 工件較平整 具有校形的作用 模具制造復(fù)雜 可適用大批量生產(chǎn) 從以上比較多來看 在保證沖裁件質(zhì)量的 情況下 應(yīng)盡可能降低成本 提高經(jīng)濟(jì)效益 工人操作方便 安全的情況下考 慮 選擇復(fù)合模比較合適 結(jié)論 經(jīng)過全面分析 綜合考慮 以零件質(zhì)量 生產(chǎn)效益及經(jīng)濟(jì)性幾個(gè)方 面衡量 認(rèn)為三種方案中方案三為最佳的方案 即采用落料沖孔復(fù)合模完成此 制件的成品 3 3 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 3 1 排樣方法與原則 由于產(chǎn)量大 材料利用率是一項(xiàng)很重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 要提高材料利用率就 必須減小廢料面積 條料在沖裁過程中翻動(dòng)要少 使工人操作方便 安全 減 輕勞動(dòng)強(qiáng)度 排樣應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量 排樣方法有直排 斜排 對排 多排 等多種形式的排列方式 現(xiàn)工件外形為圓形 采用有廢料的直排法 比較方便 合理 3 2 確定搭邊值 搭邊起補(bǔ)償條料的剪裁誤差 送料步距誤差以及補(bǔ)償于條料與導(dǎo)料板之間 有間隙所造成的送料歪斜誤差的作用 搭邊的合理數(shù)值主要決定于材料厚度 材料種類 沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等 一般板料愈厚 材料愈軟 以及沖裁件尺寸愈大 形狀愈復(fù)雜 則搭邊值也應(yīng)愈大 由查參考文獻(xiàn) 5 表得 工件間搭邊值 a 2 0mm 側(cè)面 a 2 2mm 1 3 3 排樣圖設(shè)計(jì)和利用率計(jì)算 分析零件形狀 零件的排樣方式采用直對排最好 如圖 3 1 所示 圖 3 1 排樣圖 4 1 搭邊值 查表 3 1 取 2 0m a 1 2 2mm 3 1 最小搭邊值 圓件及 r 2t 的工件 矩形工件邊長 L 50mm 矩形工件邊長 L 50mm 或 r 2t 的工件 材料厚度 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 0 25 0 25 0 5 0 5 0 8 0 8 1 2 1 2 1 6 1 6 2 0 2 0 2 5 2 5 3 0 3 0 3 5 1 8 1 2 1 0 0 8 1 0 1 2 1 5 1 8 2 2 2 0 1 5 1 2 1 0 1 2 1 5 1 8 2 2 2 5 2 2 1 8 1 5 1 2 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 2 5 2 0 1 8 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 2 8 2 8 2 2 1 8 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 2 8 3 0 2 5 2 0 1 8 2 0 2 2 2 5 2 8 3 2 2 送料步距 3 1 aDS 式中 D 平行于送料方向的沖裁件寬度 a 沖裁件之間的搭邊值 根據(jù)公式 3 1 得 aDS 25 2mm 3 條料的設(shè)計(jì) 條料寬度 3 0 1 a2 B 2 式中 B 條料寬度的基本尺寸 mm D 條料寬度方向上沖裁的最大尺寸 a 側(cè)面搭邊 條料下料剪切公差 5 表 3 2 剪料公差及條料與導(dǎo)料板之間隙 mm 材料厚度 t mm條料寬度 B mm 0 1 1 2 2 3 3 5 50 50 100 100 150 150 220 220 300 0 4 0 5 0 7 0 8 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 查表 3 2 得 0 5 根據(jù)公式 3 2 得條料寬度 0 1 a2 DB 39 2 2 1 5 5 0 42 2mm 板料規(guī)格 選用 4000mm 1200mm 1mm 條料長度 L 1200mm 每張板料可剪裁的條料數(shù) 條 402 94 4 材料利用率的的計(jì)算 每條條可沖裁的零件數(shù) 個(gè) 17 n 每張板料可沖裁的零件數(shù) 個(gè) 一條條料的利用率 92408 1024083 5 10 64 81nA 6 4 沖裁力計(jì)算 4 1 沖壓力的計(jì)算 1 計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機(jī) 設(shè)計(jì)模具以及檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng) 度 壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力 以適應(yīng)沖裁工藝的需求 一般可 按下公式計(jì)算 4 1 LtFP 式中 FP 沖裁力 N L 沖裁周邊長度 mm t 沖裁料厚 mm b 抗剪強(qiáng)度 MPa 1 落料力計(jì)算 按上式 4 2 1 3FLt 落 式中 F 落 落料力 N L 工件外輪廓周長 mm T 材料厚度 mm t 1 0mm 材料抗剪強(qiáng)度 MPa 材料為 L2 由查表 10MPa 根據(jù)零件圖可算落料輪廓長度 L 73mm 則 1 37 019 5FmakN 落 2 沖孔力 4 3 Lt 沖 孔 式中 沖孔力 N 沖 孔F L 工件外輪廓周長 mm T 材料厚度 mm t 1 0mm 7 材料抗剪強(qiáng)度 MPa 由查表 10MPa 根據(jù)零件圖可算沖孔輪廓長度 L 43 42 mm 則 43 21 04 5FmkN 沖 孔 2 落料時(shí)的卸料力的計(jì)算 KX 4 卸 落F 4 式中 卸料力 N 卸F 落料力 N 落 KX 卸料系數(shù) 查 沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊 表 3 11 P57 其值 為 0 03 0 05 取 K 0 05 則 KX 0 05 9 5 0 5 KN 卸F落 3 沖孔時(shí)的推件力的計(jì)算 nkT 4 5 推 沖 式中 推料力 N 推F K1 推料系數(shù) 查 沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊 表 3 11 其值為 0 05 n 梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量 n h t h 為刃口部分的高 mm t 為材料厚度 mm 其中 h 5 5mm t 1mm 取 n 5 則 nkT 5 0 05 4 5 1 2 KN 推F沖 沖裁時(shí) 壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 4 6 總 落 沖 孔 卸F推 8 式中 沖裁力 9 5KN 4 5KN 卸料力 1 0KN 推料力落F沖 孔 卸F 1 2KN 則 推F 16 2kN 總 落 沖 孔 卸 推F 4 2 壓力機(jī)的選擇 初選設(shè)備壓力機(jī) 根據(jù)總沖壓力選擇壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力 因?yàn)?16 2KN 63 80 所以初選 J23 6 3 開式可傾壓力機(jī) 1 查 沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊 選取 J23 6 3 開式雙柱可傾壓力 表 4 1 開式壓力機(jī)規(guī)格及參數(shù) 型號(hào) J23 6 3 J23 10 J23 16 J23 25 J23 35 J23 63 公稱壓力 KN 63 100 160 250 350 630 滑塊行程 mm 35 45 55 65 100 120 最大閉合高度 mm 150 180 220 270 290 360 閉合高度調(diào)節(jié) mm 30 35 45 55 60 70 滑塊中心線至床 身距離 mm 110 130 160 200 200 300 前后 120 150 180 220 220 300滑塊底面 尺寸 mm 左右 150 170 200 250 250 260 模柄孔尺 寸 mm 直徑 30 30 40 40 40 50 深度 30 35 60 60 60 80 4 3 壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓合力的作用點(diǎn)的位置 為了確保壓力機(jī)和 模具正常工作 應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合 否者 會(huì)使 沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷 使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦 模具導(dǎo) 向零件加速磨損 降低模具和壓力機(jī)的使用壽命 1 沖模的壓力中心 可按下述原則來確定 9 對稱形狀的單個(gè)沖裁件 沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心 工件形狀相同且分布位置對稱時(shí) 沖模的壓力中心與零件的對稱中心相 重合 形狀復(fù)雜的零件 多孔沖模 級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析計(jì)算法求出沖 模壓力中心 解析法的計(jì)算依據(jù)是 各分力對某坐標(biāo) 軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力 對該軸的力矩 求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置 0 0 x 0 y 0 即為所求模具 的壓力中心 nno LXLLX 2121 YY 2 下面用解析法確定與計(jì)算模具的壓力中心 10 圖 4 1 壓力中心 按比例畫出凸模刃口的輪廓形狀 選坐標(biāo) XOY 把刃口輪廓分為 7 段 并確定各段長度 具體數(shù)值列于下表 5 6 中 工件關(guān)于 X 軸對稱 所以只需計(jì)算 X 方向的壓力中心 表 5 6 落料件的壓力中心計(jì)算數(shù)據(jù) 線段長度 mm X L1 3 15 6 L2 26 83 9 96 L3 43 42 0 L4 34 2 4 85 L5 6 8 落料凸模的壓力中心坐標(biāo) Xn L1X1 L2X2 LnXn L1 L2 Ln 4 7 為了設(shè)計(jì)方便 選擇壓力中心為 5 0 11 5 凸凹模的設(shè)計(jì) 沖裁件的尺寸精度取決于凸 凹模刃口部分的尺寸 沖裁的合理間隙也要 靠凸 凹模刃口部分的尺寸來實(shí)現(xiàn)的保證 正確地確定刃口部分尺寸是相當(dāng)重 要的 5 1 尺寸計(jì)算原則 1 落料件的尺寸取決于凹模尺寸 沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸 因此 設(shè)計(jì)落料模時(shí) 以凹模為基準(zhǔn) 間隙取在凸模上 設(shè)計(jì)沖孔模時(shí) 以凸模為基 準(zhǔn) 間隙取在凹模上 2 考慮到?jīng)_裁時(shí)凸 凹模的磨損 在設(shè)計(jì)凸 凹模刃口尺寸時(shí) 對基準(zhǔn)件 刃口尺寸在磨損后增大的 應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的數(shù)值 對基準(zhǔn)件刃 口尺寸在磨損后減小 應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的數(shù)值 在凸 凹模磨損 到一定程度的情況下 仍能沖出合格的零件 3 確定模具刃口制造公差時(shí) 要既能保證工件的精度要求 又能保證有合 理的間隙數(shù)值 一般模具制造精度比工件精度高 3 4 級(jí) 5 2 凸 凹模刃口尺寸計(jì)算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差 直接影響沖裁件的尺寸精度 模具的合理 間隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差來保證 因此 正確確定凸凹模刃口尺寸 和公差 是沖裁模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作 凸模 凹模工作部分尺寸即凸 凹模刃口尺寸的計(jì)算 有兩種計(jì)算方法 第一種計(jì)算方式是凸模與凹模圖樣分別加工法計(jì)算 第二種計(jì)算方法是凸模與 凹模配作法 該沖件尺寸較多 若采用分開加工法計(jì)算 計(jì)算繁瑣 且計(jì)算量較大 不 宜采用 故采用第二種算法 凸模與凹模配作法 1 凸?；虬寄Ｄp后會(huì)增大的尺寸 第一類尺寸 A 4 1 0max Aj 2 凸模或凹模磨損后會(huì)減小的尺寸 第一類尺寸 B 12 0 4 1 min xBj 3 凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸 第一類尺寸 C8 Cj 查表得 工件精度 IT10 級(jí)以上 x 1 工件精度 IT1 IT13 x 0 75 工件精度 IT14 x 0 5 因?yàn)楸竟ぜ叽缇鶠榛境叽?故按 IT14 級(jí)精度 x 0 5 表 5 1 實(shí)際使用中零件的公差等級(jí)表 公差等級(jí) IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 基本尺寸 mm m mm 3 3 6 6 10 10 18 18 30 30 50 50 80 80 120 120 180 180 250 250 315 315 400 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 6 8 9 9 13 16 19 22 25 29 32 36 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 0 10 0 12 0 15 0 18 0 21 0 25 0 30 0 35 0 40 0 46 0 52 0 57 0 14 0 18 0 22 0 27 0 33 0 39 0 46 0 54 0 63 0 72 0 81 0 89 0 25 0 30 0 36 0 43 0 52 0 62 0 74 0 87 1 00 1 15 1 30 1 40 在所有的尺寸中 屬于 A 類尺寸的有 0 52 0 368R 0 25 屬于 B 類尺寸的有 43016 0 屬于 C 類尺寸的有 2 注 凸?；虬寄Ｄp后將會(huì)增大的尺寸 第一類尺寸 A 13 凸模或凹模磨損后將會(huì)減小的尺寸 第二類尺寸 B 凸?；虬寄Ｄp后會(huì)基本不變的尺寸 第三類尺寸 C 具體計(jì)算如表 5 2 表 5 2 工作零件刃口尺寸計(jì)算 尺寸類型 公稱尺寸 公式 計(jì)算后尺寸 備注0 52 0 13274 0 368R 908R 落料 25 4 1 0max Aj 62 0 4316 0 1 沖孔 05R0 4 1 in xBj 0 75R 中心距 14 2 8 Cj 保證雙邊間隙 為 0 10 0 14 圖 5 1 凹 模刃口尺寸圖 14 5 3 凹模設(shè)計(jì) 5 3 1 凹模外形的確定 凹模的外形一般有矩形和圓形兩種 凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度 剛度和修磨量 凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外 形尺寸來確定的 凹模各尺寸計(jì)算公式如下 凹模邊壁厚 H Kb1 5 1 凹模邊壁厚 c 1 5 2 H 5 2 凹模板邊長 L b1 2c 5 3 模板邊寬 B b2 2c 5 4 式中 b 1 沖裁件的橫向最大外形尺寸 b2 沖裁件的縱向最大外形尺寸 K 系數(shù) 考慮板料厚度的影響 查表5 3 表 5 3 系數(shù) K 值 材料厚度 t mm 材料料寬 s mm 1 1 3 3 6 50 0 30 0 40 0 35 0 50 0 45 0 60 50 100 0 20 0 30 0 22 0 35 0 30 0 45 100 200 0 15 0 20 0 18 0 22 0 22 0 30 200 0 10 0 15 0 12 0 18 0 15 0 22 查表5 1 得 K 0 4 根據(jù)公式 5 1 可計(jì)算落料凹模板的尺寸 凹模厚度 H Kb1 0 4 25 10 mm 根據(jù)公式 5 2 可計(jì)算凹模邊壁厚 15 c 1 5 2 H 1 5 10 2 10 mm 取凹模邊壁厚為20mm 取凹模厚度為20mm 根據(jù)凹模厚度和邊壁厚可確定凹模板的長 寬的尺寸 選用標(biāo)準(zhǔn)模板 即 L B H 80mm 60mm 20mm 5 3 2 凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇 沖裁凹模刃口形式有直筒式和錐形兩種 選用時(shí)主要根據(jù)沖件的形狀 厚 度 尺寸精度以及模具結(jié)構(gòu)來確定 由于本模具沖的零件尺寸較大 所以采用 刃口為直通式 該類型刃口強(qiáng)度高 修磨后刃口尺寸不變 5 3 3 凹模精度與材料的確定 根據(jù)凹模作為工作零件 其精度要求較高 外形精度為 IT11 級(jí) 內(nèi)型腔精 度為 IT7 級(jí) 表面粗糙度為 Ra1 6um 上下平面的平行度為 0 02 材料選 T10A 16 圖 5 2 凹模 5 4 凸模的設(shè)計(jì) 5 4 1 凸模結(jié)構(gòu)的確定 凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類 一類是鑲拼式 另一類為整體式 整體式中 根據(jù)加工方法的不同 又分為直通式和臺(tái)階式 因?yàn)樵撝萍螤畈粡?fù)雜 所以 將落料模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式凸模 臺(tái)階式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣 凸模與凸模固定板的配合按 H7 m6 5 4 2 凸模材料的確定 該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性 并能承受沖裁時(shí)的沖擊力 所以 凸模的材料應(yīng)選 T10A 熱處理 58 62HRC 17 5 4 3 凸模精度的確定 根據(jù)凸模作為工作零件 其精度要求較高 所以選用 IT7 級(jí) 表面粗糙度 為 Ra0 8um 圖 5 3 凸模 5 5 凸凹模設(shè)計(jì) 5 5 1 凸凹模外形尺寸的確定 凸凹模的外形由本套模具所設(shè)計(jì)的零件圖樣外形確定 凸凹模的外形尺寸 應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度 剛度和修磨量 一般根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最 大外形尺寸來確定的 與落料凹模配合確定 其內(nèi)孔尺寸與沖孔凸模配合確定 18 圖 5 4 凸凹模 5 5 2 凸凹模壁厚的確定 凸凹模是復(fù)合模中同時(shí)具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件 它的內(nèi) 外緣均為刃口 內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸 從強(qiáng)度方面考慮 其 壁厚應(yīng)受最小值限制 凸凹模的最小壁厚與模具結(jié)構(gòu)有關(guān) 當(dāng)模具為正裝結(jié)構(gòu) 時(shí) 內(nèi)孔不積存廢料 脹力小 最小壁厚可以小些 當(dāng)模具為倒裝結(jié)構(gòu)時(shí) 若 內(nèi)孔為直筒型刃口形式 且采用下出料方式 則內(nèi)孔積存廢料 脹力大 故最 小壁厚應(yīng)大一些 凸凹模的最小壁厚值 目前一般按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定 正裝復(fù)合模的凸凹模最 小壁厚可比倒裝的小一些 一般取厚度的1 5倍 即為1 5mm 本設(shè)計(jì)中凸凹模的 壁厚為3mm 故該凸凹模的側(cè)壁強(qiáng)度要求足夠 19 5 5 3 凸凹模洞口類型的選取 本設(shè)計(jì)采用的是倒裝式復(fù)合模 故凸凹模在下模 采用下出料方式 需要 設(shè)計(jì)凸凹模洞口類型 排出積存廢料 圖 5 4 凸凹模洞口的類型 a b c d e a 直通式 b 直通式 c 直通式 d 錐筒式 e 錐形式 凸凹模洞口的類型如圖 5 1 所示 其中 a b c 型為直筒式刃口凹模 其 特點(diǎn)是制造方便 刃口強(qiáng)度高 刃磨后工作部分尺寸不變 廣泛用于沖裁公差 要求較小 形狀復(fù)雜的精密制件 但因廢料的聚集而增大了推件力和凸凹模的 漲裂力 給凸 凸凹模的強(qiáng)度都帶來了不利影響 一般復(fù)合模和上出件的沖裁 模用 a c 型 下出件用 b d 型其中 d 型是錐筒式刃口 在凸凹模內(nèi)不聚集材 料 側(cè)壁磨損小 但刃口強(qiáng)度差 刃磨后刃口徑向尺寸略有增大 綜上所述 本設(shè)計(jì)選用 a 型洞 20 6 模具主要結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 6 1 模座的選用及標(biāo)準(zhǔn)件的選取 閉合高度 H 120 140mm 的后側(cè)導(dǎo)柱模架倒裝復(fù)合模 導(dǎo)柱 18mm 110mm 導(dǎo)套 18mm 65mm 28mm 上模座 80mm 63mm 25mm 下模座 80mm 63mm 30mm 上墊板 80mm 60mm 6mm 上固定板 80mm 6mm0 15mm 凹模 80mm 60mm 20mm GB T2858 1 81 卸料板 80mm 60mm 8mm 凸凹模固定板 80mm 60mm 15mm 擋料銷 4mm 圓柱銷 5mm 螺釘用 M5 模柄防轉(zhuǎn)銷用 4 模柄 選用壓入式模柄較合理 模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表 5 50 P184 由壓力機(jī)的 型號(hào) J23 6 3 開式雙柱可傾壓力機(jī) 可查得模柄孔的直徑為 30mm 深度為 50mm 大徑的為 70mm 由裝配要求 模柄與模柄孔配合為 H7 m6 并加銷釘 防轉(zhuǎn) 模柄長度比模柄孔深度小 5 10mm 由于凹模周界所以根據(jù) GB2862 3 81 6 2 模具其它結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì) 1 凸凹模固定板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸凹模固定板為矩形 外形尺寸通常與凹模一致 選擇典型組合 查國家標(biāo) 準(zhǔn) GB2873 1 凸凹模固定板厚度取 12mm 固定板凸凹模為 H7 n6 配合 壓裝后凸 凹模端面與凸凹模固定板斷面磨平 本設(shè)計(jì)取凸凹模固定板為 21 80mm 60mm 15mm 2 卸料板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 彈性卸料板裝置由卸料板 卸料螺釘和橡膠組成 彈性卸料辦的外形尺寸 等于凹模板的尺寸 厚度取凹模的厚度由經(jīng)典組合得 8mm 由則邊搭邊值為 1 2mm 擋料銷直徑為 4mm 條料寬度為 24 7mm 所以則孔心距為 13 85mm 由工件間搭邊值為 1mm 擋料銷直徑為 3mm 所以頭孔心距為 9 5mm 卸料板 與凸凹模的雙邊間隙根據(jù)沖裁料厚取 0 5mm 卸料板工作平面應(yīng)高出凸凹模斷 面刃口端面 0 5mm 本設(shè)計(jì)取卸料板尺寸為 80 60 8mm 3 墊板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 墊板的外形尺寸與沖孔凸模固定板相同 選擇典型組合 查國家標(biāo)準(zhǔn) GB2873 1 上墊板厚度取 4mm 沖孔凸模固定板和墊板的輪廓形狀及尺寸均以標(biāo) 準(zhǔn)化 可根據(jù)上述尺寸確定原則從相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中選取 本設(shè)計(jì)取墊板尺寸為 80mm 60mm 6mm 4 沖孔凸模固定板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 沖孔凸模固定板為矩形 外形尺寸通常與凹模一致 選擇典型組合 查國 家標(biāo)準(zhǔn) GB2873 1 沖孔凸模固定板厚度取 10mm 沖孔凸模固定板與沖孔凸模為 H7 m6 配合 壓裝后沖孔凸模端面與沖孔凸模固定板斷面磨平 本設(shè)計(jì)取沖孔 凸模固定板為 80mm 60mm 15mm 5 推件塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了使壓在凹模中的零件順利平穩(wěn)推出 推件塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零件的形狀 要相吻合 單邊與凹模讓位孔間距為 0 5mm 推件塊里的孔的大小要與沖孔凸 模保持一定間隙 22 圖 6 1 推件塊 23 7 模具的裝配 調(diào)試和檢測 7 1 模具的裝配 根據(jù)復(fù)合模裝配要點(diǎn) 選凹模作為裝配基準(zhǔn)件 先裝下模 再裝上模 并 調(diào)整間隙 試沖 返修 具體裝配見表 7 1 表 7 1 復(fù)合模的裝配表 序號(hào) 工序 工藝說明 1 凸 凹模 預(yù)配 1 裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀以及凹模形孔 是否符合圖紙 要求尺寸精度 形狀 2 將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯?檢查其間隙是否加工 均勻 不合適則應(yīng)重新修磨或更換 2 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ?將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中 并擰緊牢固 3 裝配下模 1 在下模座上劃中心線 按中心預(yù)裝凹模 導(dǎo)料板 2 在下模座 導(dǎo)料上 用已加工好的凹模分別確定其螺孔位 置 并分別鉆孔 攻絲 3 將下模座 導(dǎo)料板 凹模 活動(dòng)擋料銷 彈簧裝在一起 并用螺釘緊固 打入銷釘 4 裝配上模 1 在已裝好的下模上放等高墊鐵 再在凹模中放入 0 12mm 片 然后將凸模與固定板的組合裝入凹模 2 預(yù)裝上模座 劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔 銷孔位置并鉆 絞螺孔 銷孔 3 用螺釘將固定板組合 墊板 上模座連接在一起 但不要 擰緊 4 將卸料板套裝入固定板的凸模上 裝上彈簧和卸料螺釘 調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓量 使卸料板高出凸模下端約 1mm 復(fù)查凸 凹 模間隙并調(diào)整合適后 緊固螺釘 5 安裝導(dǎo)正銷 承料板 7 2 沖裁模具的調(diào)試 模具裝配以后 必須在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試沖 通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì) 和制造的不足 并找出原因給與糾正 并能夠?qū)δ＞哌M(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理 直到模具正常工作中沖出合格的制件為止 沖裁模具經(jīng)試沖合格后 應(yīng)在模具模座正面打上編號(hào) 沖模圖號(hào) 制件號(hào) 使用壓力機(jī)型號(hào) 制造日期等 并涂油防銹后經(jīng)檢驗(yàn)合格入庫 24 在模具制造中 模具零件的檢驗(yàn)與模具裝配試模后的驗(yàn)收是模具加工過程 中的重要工藝環(huán)節(jié) 模具零件加工及裝配質(zhì)量好壞 對模具的使用壽命有著較 大的影響 加強(qiáng)模具裝配后及模具零件加工各工序間質(zhì)量檢驗(yàn) 是確保模具質(zhì) 量的重要手段 因此 模具生產(chǎn)單位在生產(chǎn)過程中 要健全模具零件及模具裝 配前后的檢驗(yàn)與驗(yàn)收制度 即根據(jù)本廠產(chǎn)品要求和工藝水平 編制切合實(shí)際的 質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)程 實(shí)行以檢驗(yàn)人員專職檢驗(yàn)與生產(chǎn)工人自檢互檢相互結(jié)合的檢驗(yàn) 方法 嚴(yán)格按圖樣技術(shù)條件和有關(guān)工藝文件進(jìn)行必要的檢查 在檢驗(yàn)中 除了 進(jìn)行工序間的檢驗(yàn)和裝配后的驗(yàn)收外 還加強(qiáng)各工序?qū)嶋H操作的檢查 以督促 執(zhí)行工藝規(guī)定 防止廢品的產(chǎn)生 7 3 模具的檢測 模具的檢驗(yàn)與驗(yàn)收和設(shè)計(jì) 制造一樣是模具制造中不可分割的部分 在模 具生產(chǎn)中起著積極的作用 是滿足現(xiàn)代模具制造業(yè)發(fā)展的需要 同時(shí) 在檢測 技術(shù)對于模具制造質(zhì)量的提高 延長模具的壽命和能生產(chǎn)出高效 優(yōu)質(zhì)制品零 件 有著十分重要的意義 模具的檢測主要是檢查在設(shè)計(jì) 制造或裝配中出現(xiàn) 的缺陷 并在交付客戶前做最后的驗(yàn)證 保證模具的合格性和安全性并能生產(chǎn) 出合格的產(chǎn)品 模具零件加工及裝配質(zhì)量好壞 對模具的使用壽命有著較大的 影響 加強(qiáng)模具裝配后及模具零件加工各工序間質(zhì)量檢驗(yàn) 是確保模具質(zhì)量的重 要手段 因此 模具生產(chǎn)單位在生產(chǎn)過程中 要健全模具零件及模具裝配前后 的檢驗(yàn)與驗(yàn)收制度 只有這樣才能保證模具的合格性和安全性并能生產(chǎn)出合格 的產(chǎn)品 其具體方法可詳細(xì)查 7 2 所示 25 表 7 2 模具中常見缺陷和調(diào)整方法表 缺陷 產(chǎn)生原因 調(diào)整方法 沖件毛刺過大 1 刃口不鋒利或淬火硬度不夠 2 間隙過大或過小 間隙不均 勻 1 修磨刃口使其鋒利 2 重新調(diào)整間隙 使其均勻 沖件不平整 1 凸模有倒錐 沖件從孔中通 過時(shí)被壓彎 2 頂出件與頂出器接觸零件面 積 1 修磨凹?？?去除導(dǎo)錐現(xiàn)象 2 更換頂出桿 加大與零件的接 觸面積 尺寸超差和形狀 不準(zhǔn)確 凸模 凹模形狀及尺寸精度差 修整凸模 凹模形狀及尺寸 使其 達(dá)到形狀及尺寸精度要求 凹模被脹裂 1 凹?？子械瑰F度形象2 凹?？變?nèi)卡住廢料 1 修磨凹模孔 消除倒錐現(xiàn)象2 修抵凹?？赘叨?凸 凹模刃口相 咬 1 上 下模座 固定板 凹模 墊板等零件安裝基面不平行 2 凸模 導(dǎo)柱 導(dǎo)套與安裝基面 不垂直 1 調(diào)整有關(guān)兩件重新安裝 2 重新安裝凸 凹模 使之對正 3 調(diào)整其垂直度重新安裝 4 更換導(dǎo)柱 導(dǎo)套 送料不暢通 有 時(shí)被卡死 1 兩導(dǎo)料板之間的尺寸過小或 有斜度 2 凸模與卸料板之間的間隙太 大 致使搭邊翻轉(zhuǎn)而堵塞 1 粗修或重新調(diào)整裝配導(dǎo)料板 2 減小凸模與導(dǎo)料板之間的配合 間隙 或重新調(diào)整澆注卸料板孔 3 重新調(diào)整裝配導(dǎo)料板 使之平 行 26 8 繪制模具總裝圖 運(yùn)用 Auto CAD 軟件 按照上述幾章設(shè)計(jì)的尺寸 繪制模具裝配總圖及各 零件圖 總裝配圖按照 0 圖紙繪制 零件圖則按照其它型號(hào)的圖紙繪制 圖樣 幅面應(yīng)符合國家 GB4457 1 84 先繪制裝配草圖 經(jīng)指導(dǎo)老師認(rèn)可 才進(jìn)行正式圖的繪制 繪圖過程中嚴(yán) 格按照國標(biāo)制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制 裝配圖應(yīng)用足夠說明模具構(gòu)造的投影圖及必要的剖 面圖 剖視圖 一般主視圖和俯視圖應(yīng)對應(yīng)繪制 還要注明必要尺寸 如模具 高度 輪廓尺寸以及裝配保證的有關(guān)尺寸和精度 畫出排樣圖 填寫詳細(xì)的零 件明細(xì)表和技術(shù)要求 裝配結(jié)構(gòu)圖如圖 8 1 圖 8 1 模具總裝圖 27 總 結(jié) 經(jīng)過這段時(shí)間設(shè)計(jì)終于可以畫上一個(gè)句號(hào)了 但是現(xiàn)在回想起來做設(shè)計(jì)的 整個(gè)過程 頗有心得 其中有苦也有甜 不過樂趣盡在其中 從中也學(xué)到了不 少知識(shí) 設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一種檢驗(yàn) 而且也是對自己能力的 一種提高 下面我對整個(gè)設(shè)計(jì)的過程做一下簡單的總結(jié) 接到任務(wù)以后進(jìn)行選題 選題是設(shè)計(jì)的開端 選擇恰當(dāng)?shù)?感興趣的題目 這對于整個(gè)設(shè)計(jì)是否能夠順利進(jìn)行關(guān)系極大 我自己結(jié)合自己今后的工作方向 和興趣所在 選取了沖壓模具設(shè)計(jì)這一塊 題目確定后就是找資料了 查資料是做設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作 好的開端就 相當(dāng)于成功了一半 本次設(shè)計(jì)就這樣一步一步的完成了 在這次設(shè)計(jì)中 我也學(xué)到了許多沖壓 模具設(shè)計(jì)方面的知識(shí) 以及查找資料的能力 自己獨(dú)立完成一份設(shè)計(jì)后的心情 是十分自豪的 因?yàn)樽约簭闹袑W(xué)到了知識(shí) 同時(shí)也提高了自己的動(dòng)手能力和團(tuán) 結(jié)協(xié)作意識(shí) 這對我們今后走上工作崗位是非常重要的 總之 通過這次設(shè)計(jì) 我得出一個(gè)結(jié)論 知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值 有些東西以為學(xué)會(huì)了 但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事 所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真 的學(xué)會(huì)了 在此要感謝我的指導(dǎo)老師對我悉心的指導(dǎo) 感謝老師給我這樣的機(jī) 會(huì)鍛煉 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我懂得了許多東西 也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力 樹立了對自己工作能力的信心 相信會(huì)對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影 響 而且大大提高了動(dòng)手的能力 使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱 難和成功的喜悅 雖然本次還不是很完善 但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是 這次設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富 這將使我終身受益 28 致 謝 經(jīng)過這一段時(shí)間的努力我的設(shè)計(jì)終于完成了 這不僅是我的工作 更是對 我三年來我所學(xué)習(xí)課程的的一次總結(jié) 從一開始接到設(shè)計(jì)任務(wù)書到完成 我無 不感謝幫助我的老師和同學(xué)們 他們不僅幫我查找資料而且?guī)臀也檎椅以谠O(shè)計(jì) 中出現(xiàn)的錯(cuò)誤 及時(shí)的提醒我要時(shí)刻要注意的問題 如果沒有他們的幫助和支 持我的這份設(shè)計(jì)是不可能完成的 更不可能在怎么短的時(shí)間內(nèi)完成的 在此再 次對他們表示衷心的感謝 三年來老師的教導(dǎo)在這次設(shè)計(jì)中充分表現(xiàn)了出來 沒有老師們?nèi)杖找挂沟?辛苦工作 我是不可能掌握那么多的知識(shí)和做人的道理的 這是在其他地方學(xué) 不到的東西是用金錢無法比擬的 在生活中老師們教了許多課堂上學(xué)不到的知 識(shí) 這不僅增加了我的知識(shí)面更激發(fā)了我要?jiǎng)?chuàng)造夢想 實(shí)現(xiàn)夢想的激情 此次設(shè)計(jì)的順利完成 我要感謝我的指導(dǎo)教師郭容 從一開始耐心細(xì)致的講 解 以及給我提供一些相關(guān)的材料 可以說 沒有老師這位負(fù)責(zé)的指導(dǎo)老師 我的 設(shè)計(jì)也不可能這樣順利的完成 郭老師非常關(guān)注我的設(shè)計(jì) 而且在她很忙的情況 下還對我進(jìn)行指導(dǎo) 不時(shí)地給我提出修改的意見 同時(shí)還要感謝三年當(dāng)中對我進(jìn) 行教育的各位老師 沒有他們的培養(yǎng)也不可能有今天的我 通過三年課程的認(rèn)真 學(xué)習(xí) 使我在此基礎(chǔ)上利用所學(xué)東西順利進(jìn)行并完成了設(shè)計(jì) 在大學(xué)生活快要過完的時(shí)候 真是有太多的話要講了 三年的時(shí)間很快就 要過去了有太多的故事讓人留戀 在此非常的感謝郭老師在百忙中抽出時(shí)間對 我的設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)和修改 也感謝三年來所有的任科老師 由于時(shí)間倉促 加 上我個(gè)人能力有限 設(shè)計(jì)中難免有不足之處還請各位指導(dǎo)老師進(jìn)行批評(píng)指正 最后祝愿各位老師 全家歡樂 工作順利 29 參考文獻(xiàn) 1 張超英 沖壓模具與制造 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2007 6 2 羅學(xué)科 模具識(shí)圖與制圖 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2008 6 3 韓洪濤 機(jī)械制造技術(shù) 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2013 7 4 萬本善 實(shí)用沖模結(jié)構(gòu)圖解與沖壓新工藝詳圖及常用數(shù)據(jù)速查速用手冊北京 科大 電子出版社 2004 8 5 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì) 沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2013 8 6 王立剛 沖模設(shè)計(jì)手冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 9 京 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 9 7 王芳 冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2008 10 8 李奇 江瑩 模具構(gòu)造與制造 北京 青華大學(xué)出版社 2004 8 9 王秀鳳 冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 北京 航空航天大學(xué)出版社 2005 4 10 成虹 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 北京 高等教育出版社 2006 7 11 楊玉英 崔令江 實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 1 12 彭建生 模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 7 14 徐政坤 沖壓模具及設(shè)備 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 1 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(jìn)行，因此也稱為冷沖壓。只有當(dāng)板材厚度超過8~100mm時(shí)，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(jìn)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(diǎn)：
（1）．高的材料利用率。
（2）．可加工薄壁、形狀復(fù)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(qiáng)度高、剛性好的零件。
（5）．生產(chǎn)率高，操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)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(shí)引進(jìn)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(diǎn)
生產(chǎn)時(shí)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(gè)非常突出的特點(diǎn)。
（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(yuǎn)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(dāng)作平面應(yīng)力狀態(tài)來處理，使其變形力學(xué)的分析和工藝參數(shù)的計(jì)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(shí)，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(diǎn)上，沖壓成形與體積成形的差別很大。因此，在沖壓成形時(shí)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(shí)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(shí)，其處理方法也不相同。
（4）．在沖壓成形時(shí)，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(jìn)行全面接觸而實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)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(gè)表面與模具接觸，甚至有時(shí)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(shí)現(xiàn)其控制作用的。例如，球面和錐面零件成形時(shí)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(xué)方面的特點(diǎn)，致使沖壓技術(shù)也形成了一些與體積成形不同的特點(diǎn)。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(qiáng)度與剛度的研究并不十分重要，相反卻發(fā)展了學(xué)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(shí)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(dāng)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(yùn)用合理的科學(xué)方法進(jìn)行沖壓加工。借助于電子計(jì)算機(jī)與先進(jìn)的測試手段，在對板材性能與沖壓變形參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量與分析基礎(chǔ)上，實(shí)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(rèn)識(shí)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(gè)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(jìn)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(gè)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(diǎn)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(gè)類型并進(jìn)行體系化的研究。
絕大多數(shù)沖壓成形時(shí)毛胚變形區(qū)均處于平面應(yīng)力狀態(tài)。通常認(rèn)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(rèn)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(gè)主應(yīng)力。由于板厚較小，通常都近似地認(rèn)為這兩個(gè)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(diǎn)，在平面應(yīng)力的應(yīng)力坐標(biāo)系中與相應(yīng)的兩向應(yīng)變坐標(biāo)系中以應(yīng)力與應(yīng)變坐標(biāo)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(diǎn)，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(dá)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(rèn)識(shí)，已經(jīng)相當(dāng)清楚的建立了由原材料的化學(xué)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(jìn)行原材料的設(shè)計(jì)工作，而且也根據(jù)沖壓件加工過程對板材性能的要求進(jìn)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(gè)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(xué)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(shí)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(xué)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(fù)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(yùn)用最科學(xué)與最經(jīng)濟(jì)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(diǎn)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(gè)科學(xué)的認(rèn)識(shí)與正確的判斷。評(píng)定板材沖壓性能的方法有直接試驗(yàn)法與間接試驗(yàn)法。
? ?實(shí)物沖壓試驗(yàn)是最直接的板材沖壓性能的評(píng)定方法。利用實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備與模具，在與生產(chǎn)完全相同的條件下進(jìn)行實(shí)際沖壓零件的性能評(píng)定，當(dāng)然能夠的最可靠的結(jié)果。但是，這種評(píng)定方法不具有普遍意義，不能作為行業(yè)之間的通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息的交流。
? ?模擬試驗(yàn)是把生產(chǎn)中實(shí)際存在的沖壓成形方法進(jìn)行歸納與簡單化處理，消除許多過于復(fù)雜的因素，利用軸對稱的簡化了的成形方法，在保證試驗(yàn)中板材的變形性質(zhì)與應(yīng)力狀態(tài)都與實(shí)際沖壓成形相同的條件下進(jìn)行的沖壓性能的評(píng)定工作。為了保證模擬試驗(yàn)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(yàn)用工具的幾何形狀與尺寸、毛胚的尺寸、試驗(yàn)條件（沖壓速度、潤滑方法、壓邊力等）。
? ?間接試驗(yàn)法也叫做基礎(chǔ)試驗(yàn)法。間接試驗(yàn)法的特點(diǎn)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(jìn)行分析與研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)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(yàn)結(jié)果（間接試驗(yàn)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(yàn)時(shí)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(yàn)所得的結(jié)果（試驗(yàn)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.