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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 論文 中期檢查表 學(xué)生姓名 邵國專 學(xué) 號 0312225 指導(dǎo)教師 趙長海 課題名稱 空調(diào)墊片沖壓模具設(shè)計 難易程度 偏難 適中 偏易選題情況 工作量 較大 合理 較小 任務(wù)書 有 無 開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進(jìn)度 快 按計劃進(jìn)行 慢 中期工作匯 報及解答問 題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定 所在專業(yè)意見 負(fù)責(zé)人 年 月 日 河南機(jī)電高等專科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計 論文 任務(wù)書 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 學(xué) 生 姓 名 邵國專 學(xué) 號 0312225 設(shè)計 論文 題目 空調(diào)墊片沖壓模具設(shè)計 起 迄 日 期 2006 年 3 月 20 日 5 月 15 日 指 導(dǎo) 教 師 趙長海 發(fā)任務(wù)書日期 2006 年 3 月 20 日 任務(wù)書填寫要求 1 畢業(yè)設(shè)計 論文 任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況 填寫 經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查 系主管領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效 此任 務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計 論文 開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生 2 任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的 電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式 可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載 打印 不得隨便涂改或 潦草書寫 禁止打印在其它紙上后剪貼 3 任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容 必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 論文 完成的 情況相一致 若有變更 應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可 重新填寫 4 任務(wù)書內(nèi)有關(guān) 系 專業(yè) 等名稱的填寫 應(yīng)寫中文全稱 不能寫數(shù)字代碼 學(xué)生的 學(xué)號 要寫全號 請規(guī)范化填寫 5 任務(wù)書內(nèi) 主要參考文獻(xiàn) 的填寫 應(yīng)按照國標(biāo) GB 7714 87 文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則 的要求書寫 不能有隨意性 6 有關(guān)年月日等日期的填寫 應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) GB T 7408 94 數(shù)據(jù)元和交換格式 信息交換 日期和時間表示法 規(guī)定的要求 一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫 如 2002 年 4 月 2 日 或 2002 04 02 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 任 務(wù) 書 1 本畢業(yè)設(shè)計 論文 課題來源及應(yīng)達(dá)到的目的 本課題來至于工廠實際生產(chǎn) 通過與實踐相結(jié)合鞏固平時所學(xué)的理論知識 提高模具設(shè)計水平 2 本畢業(yè)設(shè)計 論文 課題任務(wù)的內(nèi)容和要求 包括原始數(shù)據(jù) 技術(shù)要求 工作要求等 名稱 空調(diào)墊片 材料 10 鋼 料厚 2 1mm 批量 大批量 技術(shù)要求 沖裁件內(nèi)外形的經(jīng)濟(jì)精度為 IT12 IT13 孔中心與邊緣距離尺寸公差為 0 6mm 所在專業(yè)審查意見 負(fù)責(zé)人 年 月 日 系部意見 系領(lǐng)導(dǎo) 年 月 日 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 材料工程系 模具設(shè)計與制造 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 論文 設(shè)計 論文題目 空調(diào)墊片沖壓模具設(shè)計 班 級 模具 032 班 姓 名 邵國專 指導(dǎo)老師 趙長海 完成時間 2006 5 10 畢業(yè)設(shè)計 論文 成績 畢業(yè)設(shè)計成績 指導(dǎo)老師認(rèn)定成績 小組答辯成績 答辯成績 指導(dǎo)老師簽字 答辯委員會簽字 答辯委員會主任簽字 畢業(yè)設(shè)計 論文任務(wù)書 題目 空調(diào)墊片沖壓模具設(shè)計 內(nèi)容 1 沖壓件的工藝性分析和工藝方案的確定 2 主要設(shè)計計算 3 主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 模具總體設(shè)計 5 模具總裝圖和模具零件加工工藝 6 模具的裝配 原始資料 名稱 空調(diào)墊片 材料 10 鋼 料厚 2 1mm 批量 大批量 插圖清單 圖 1 零件圖 1 圖 2 排樣圖 直排 3 圖 3 排樣圖 直對排 4 圖 4 凹模型口圖 6 圖 5 沖孔凸 模 12 圖 6 落料凸 模 13 圖 7 凹 模 14 圖 8 導(dǎo)正 銷 15 表格清單 表 1 條料及沖壓力的相關(guān)計算 5 表 2 壓力中心數(shù)據(jù)表 6 表 3 工作零件刃口尺寸數(shù)據(jù)表 8 表 4 橡膠的設(shè)計計 算 10 附 設(shè)計中涉及的有關(guān)數(shù)據(jù)表格 表 1 10 鋼的力學(xué)性能 已退火 牌號 力學(xué)性能 抗剪強(qiáng)度 MPa 抗拉強(qiáng)度 MPab 屈服點 MPas 伸長率 10 彈性模量10 3E MPa10 鋼 255 333 294 432 206 29 194 表 2 最小搭邊值 材料厚度 t 工件間 a1 側(cè)面 a 2 0 2 5 2 2 2 5 表 3 沖孔凸 凹模的制造偏差 基本偏差 凸模偏差 凹模偏差 18 30 0 020 0 025 表 4 卸料力 推件力系數(shù) 材料 t mm 卸料力系數(shù) KX 推件力 KT 鋼 0 5 2 5 0 04 0 05 0 55 表 5 沖裁初始雙面見許值 Z mm 10 鋼材料厚度 t Zmin Zmax 2 1 0 260 0 380 表 6 導(dǎo)料板厚度 H 簡圖 材料厚度 t 擋料銷高度 h 導(dǎo)料板厚度 H 自動擋料銷 2 3 4 6 8 表 7 導(dǎo)正銷直徑與沖孔凸模直徑的差值 a 材料厚度 t 沖孔凸模直徑 dT 24 32 1 5 3 0 12 表 8 彈壓卸料板與凸模間隙值 材料厚度 t 1 單邊間隙 Z 0 05 0 1 0 15 表 9 凹模厚度系數(shù) k 材料厚度 t 材料厚度 t 材料厚度 t b 1 1 3 3 6 100 200 0 15 0 20 0 18 0 22 0 22 0 30 表 10 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙 Cmin 無側(cè)壓裝置 條料寬度 B 材料厚度 t 100 以下 100 200 200 300 1 2 0 5 1 1 2 3 0 5 1 1 注 在此只列出模具零件尺寸需要計算的表格 其他標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)選取的表格不再列出 畢業(yè)設(shè)計 論文說明書目錄 1 沖壓件工藝性分析 1 2 沖壓工藝方案的確定 2 3 主要設(shè)計計算 3 3 1 排樣方式的確定及其計算 3 3 2 沖壓力的計算 4 3 3 壓力中心的確定及其相關(guān)計算 5 3 4 工作零件刃口尺寸計算 7 3 5 卸料橡膠的計算 9 4 模具總體設(shè)計 11 5 主要零部件設(shè)計 12 5 1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 5 1 1 沖孔凸模 12 5 1 2 落料凸模 13 5 1 3 凹模 13 5 2 定位零件的選擇 14 5 3 導(dǎo)料板的設(shè)計 15 5 4 卸料部件的設(shè)計 15 5 4 1 卸料板的設(shè)計 15 5 4 2 卸料螺釘?shù)倪x用 16 5 5 模架及其他零部件設(shè)計 16 5 6 其他零部件的選擇 16 6 模具總裝圖 18 7 沖壓設(shè)備的選定 19 8 模具零件加工工藝 20 9 模具的裝配 21 10 設(shè)計總結(jié) 24 致謝 25 參考文獻(xiàn) 26 畢業(yè)設(shè)計 論文題目 摘要 本課題是設(shè)計生產(chǎn)空調(diào)墊片的模具 設(shè)計中采用級進(jìn)模 根據(jù)始用擋料銷先 沖 26 孔 然后利用此孔作為落料時的導(dǎo)正孔 模具工作時先由活動擋料銷24 0 粗定距 再由導(dǎo)正銷精定距 這樣保證了零件的精度 使制件的質(zhì)量得到了保證 通過排樣設(shè)計 該模具的材料利用率達(dá)到了 85 4 材料的利用率高 提高了經(jīng) 濟(jì)效益 同時模具采用下出件方式 提高了工作效率 通過對該模具沖壓設(shè)備的 校核 所選的沖壓設(shè)備比較普遍 且該模具的制造難度也較底 所以模具容易得 到普遍應(yīng)用 但是由于設(shè)計水平和實踐經(jīng)驗的局限 設(shè)計中難免出現(xiàn)錯誤 比如模具工作 零件材料的價格較高 模具的制造成本較高 而且級進(jìn)模的導(dǎo)向精度要求較高 在工作過程中不易得到保證 通過努力 這次畢業(yè)設(shè)成功的設(shè)計了空調(diào)墊片級進(jìn)模 關(guān)鍵詞 空調(diào)墊片 始用擋料銷 精定距 畢業(yè)設(shè)計 論文英文題目 Abstract This topic is designs the production air conditioning filling piece the mold In the design uses the level to enter the mold With keeps off the material according to the beginning to sell first the punch holes Then uses this achievement to fall time the material to lead the hole The mold works when keeps off the material by the activity to sell first basically decides the distance Again by leads is selling fine decides the distance Like this has guaranteed the components precision Enable the workpiece the quality to obtain the guarantee Through row of type design This mold material use factor has achieved 85 4 The material use factor is high Enhanced the economic efficiency Under at the same time the mold selects a method Enhanced the working efficiency Through to this mold ramming equipment examination Elects the ramming equipment quite is common Also this mold manufacture difficulty also compares the bottom Therefore the mold is easy to obtain the universal application But as a result of design level and experience limitation In the design appears the mistake unavoidably For instance the mold work components material price is high The mold production cost is high Moreover the level enters the mold the guidance precision request to be high Is not easy in the work process to obtain the guarantee Through diligently This graduation supposed the successful design air conditioning filling piece level to enter the mold Key word The air conditioning filling piece the beginning with keep off the material to sell fine decides the distance 緒論 這次畢業(yè)設(shè)計是對三年學(xué)習(xí)生涯的一次總結(jié) 三年學(xué)習(xí)中所學(xué)到的知識如 機(jī)械制圖 公差技術(shù)與配合 機(jī)械設(shè)計 模具制造技術(shù) 沖壓模具設(shè)計與制造 塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計等都在這次設(shè)計中得到應(yīng)用 鞏固了所學(xué)的知識 也進(jìn)一 步加深了對模具的認(rèn)識 使自己的理論知識得到應(yīng)用 在設(shè)計過程中 應(yīng)做到認(rèn) 真 仔細(xì) 做好每一個步驟 每一個環(huán)節(jié) 數(shù)據(jù) 公式等的出處都要有據(jù)可查 這次畢業(yè)設(shè)計設(shè)計的是空調(diào)墊片級進(jìn)模 該模具結(jié)構(gòu)較為簡單 容易加工 精度 容易得到保證 級進(jìn)模的重點在于如何精確定位 該設(shè)計要先對沖壓件進(jìn)行工藝性分析 以確定它的沖裁工藝性和生產(chǎn)批量等 然后進(jìn)行排樣設(shè)計 確保更好的利用材料 提高經(jīng)濟(jì)利益 再計算出沖壓力 壓 力中心 模具工作刃口尺寸 橡膠尺寸設(shè)計等 通過模具總體設(shè)計和主要零部件 結(jié)構(gòu)設(shè)計可以畫出裝配圖 校核所選壓力機(jī)的可用性 確定模具主要零件的加工 工藝等 通過以上設(shè)計 使我掌握了模具設(shè)計的大體步驟 為以后的工作 學(xué)習(xí) 打下了一定的基礎(chǔ) 模具是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具 是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備 模具工業(yè) 是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè) 利用模具成型零件的方法 實質(zhì)上是一種少切削 無切削 多工序重合的生 產(chǎn)方法 采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝 可以提高生產(chǎn)效率 保證零 件的質(zhì)量 節(jié)約材料 降低成本 從而取得很高的經(jīng)濟(jì)效益 因此 模具成型方法在 現(xiàn)代工業(yè)的主要部門 如機(jī)械 電子 輕工 交通和國防工業(yè)中得到了極其廣泛 的應(yīng)用 例如 70 以上的汽車 拖拉機(jī) 電機(jī) 電器 儀表零件 80 以上的塑料 制品 70 以上的日用五金及耐用消費品零件 都采用模具成型的方法來生產(chǎn) 由此可見 利用模具生產(chǎn)零件的方法已經(jīng)成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主 要技術(shù)手段 它對保證制件質(zhì)量 縮短試制周期 進(jìn)而爭先占領(lǐng)市場 以及產(chǎn)品 更新?lián)Q代和產(chǎn)品開發(fā)都具有決定性意義 因此德國把模具成為 金屬加工中的帝 王 把模具工業(yè)視為 關(guān)鍵工業(yè) 美國把模具成為 美國工業(yè)的基石 把模 具工業(yè)視為 不可估量其力量的工業(yè) 日本把模具說成是 促進(jìn)社會富裕繁榮 的動力 把模具工業(yè)視為 整個工業(yè)發(fā)展的秘密 由于模具工業(yè)的重要性 模具成型工業(yè)工藝在各個部門得到了廣泛的應(yīng)用 是模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值 這一情況充分說明在國民經(jīng)濟(jì) 蓬勃發(fā)展的過程中 在各個工業(yè)發(fā)達(dá)國家對世界市場進(jìn)行激烈的爭奪中 愈來愈 多地采用模具來進(jìn)行生產(chǎn) 模具工業(yè)明顯地成為技術(shù) 經(jīng)濟(jì)和國力發(fā)展的關(guān)鍵 從我國的情況來看 不少工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上不去 新產(chǎn)品開發(fā)不出來 老產(chǎn)品 更新速度太慢 能源消耗指標(biāo)高 材料消耗量大 這些都與我國模具生產(chǎn)技術(shù)落 后 沒有一個強(qiáng)大的 先進(jìn)的模具工業(yè)密切相關(guān) 因此 要使國民經(jīng)濟(jì)各個部門或得高速發(fā)展 加速實現(xiàn)社會主義的現(xiàn)代化 就必須盡快將模具工業(yè)搞上去 使模具生產(chǎn)形成一個獨立的工業(yè)部門 從而充分 發(fā)揮模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵作用模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器燒 制和青銅器鑄造 但其大規(guī)模應(yīng)用卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的 19 世 紀(jì) 隨著軍火工業(yè) 鐘表工業(yè) 無線電工業(yè)的發(fā)展 模具開始得到廣泛使用 第 二次世界大站后 隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 它又成了大量生產(chǎn)家用電器 車 電子儀器 照相機(jī) 鐘表等零件的最佳方式 從世界范圍看 當(dāng)時美國的沖壓技 術(shù)走在最前列 而瑞士的精沖 德國的冷擠壓技術(shù) 蘇聯(lián)對塑性加工的研究也處 于世界先進(jìn)行列 20 世紀(jì) 50 年代中期以前 模具設(shè)計多憑經(jīng)驗 參考已經(jīng)有圖 紙和感性認(rèn)識 根據(jù)用戶的要求 制作能滿足產(chǎn)品要求的模具 但對所設(shè)計模具 零件的機(jī)械性能缺乏了解 從 1955 年到 1965 年 人們通過對模具主要零件的機(jī) 械性能和受力狀況進(jìn)行數(shù)學(xué)分析 對金屬塑性加工工藝及原理進(jìn)行深入討論 使 得沖壓技術(shù)得到迅猛發(fā)展 在此期間歸納出的模具設(shè)計原則 使得壓力機(jī)械 沖 裁材料 加工方法 模具結(jié)構(gòu) 模具材料 模具制造方法 自動化裝置等領(lǐng)域面 貌一新 并向?qū)嵱没较蛲七M(jìn) 進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代 不斷涌現(xiàn)出各種高效率 高精度 高壽命的多功能自動模具 其代表是五十多個工位的級進(jìn)模和十幾個工 位傳遞模 在此期間 日本以 模具加工精度進(jìn)微米級 而站 了世界工業(yè)的最 先列 從 20 世紀(jì) 70 年代中期至今 計算機(jī)逐漸進(jìn)入模具生產(chǎn)設(shè)計的各個領(lǐng)域 顯著的提高了模具工業(yè)的水平 我國的模具工業(yè)發(fā)展到今天經(jīng)歷了一個艱辛的歷程 我國模具工業(yè)是 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初隨軍火和鐘表業(yè)引進(jìn)的壓力機(jī)發(fā)展起來 的 從那時到 20 世紀(jì) 50 年代初 模具多采用作坊式生產(chǎn) 憑工人經(jīng)驗 用簡單 的加工手段制造 在以后的幾十年中 隨著國民經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模發(fā)展 模具工業(yè)進(jìn) 步很快 當(dāng)時我國大量引進(jìn)蘇聯(lián)的圖紙 設(shè)備和先進(jìn)經(jīng)驗 其水平不低于當(dāng)時工 業(yè)發(fā)達(dá)的國家 此后直到 20 世紀(jì) 70 年代末 由于錯過了世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大浪潮 我國模具業(yè)沒有跟上世界發(fā)展的步伐 20 世紀(jì) 80 年代末 伴隨家電 輕工 汽 車生產(chǎn)線模具的大量進(jìn)口和模具國產(chǎn)化的呼聲日益高漲 我國先后引進(jìn)了一批現(xiàn) 代化模具加工機(jī)床 在此基礎(chǔ)上 參照以后的進(jìn)口模具 我國成功地復(fù)制了一批 替代品 如汽車覆蓋件模具等 模具的國產(chǎn)化雖然使我國模具制造水平逐漸趕上 了國際先進(jìn)水平 但計算機(jī)應(yīng)用方面仍然存在很大的差距 我國模具工業(yè)起步晚 基礎(chǔ)差 就總量來看 大型 精密 復(fù)雜 長壽命模具 產(chǎn)需矛盾仍然十分突出 為了進(jìn)一步振興模具工業(yè) 國家有關(guān)部門進(jìn)一步部署 相信在政府的大力支持下 通過本行業(yè)和相關(guān)行業(yè)以及廣大模具工作者的共同努 力 我國模具工業(yè)水平必將大大提高 為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出更大的貢獻(xiàn) 1 中文 4900 字 沖壓變 形 沖壓變形工藝可完成多種工序 其基本工序可分為分離工序和變形工序兩 大類 分 離 工 序 是 使 坯 料 的 一 部 分 與 另 一 部 分 相 互 分 離 的 工 藝 方 法 主 要 有 落 料 沖孔 切邊 剖切 修整等 其中有以沖孔 落料應(yīng)用最廣 變形工序是使坯 料的一部分相對另一部分產(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 沖壓成形就是毛坯的變形區(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)的應(yīng)力狀態(tài)和變形性質(zhì)是決定沖壓成形性質(zhì)的基本因素 因 此 根據(jù)變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)和變形特點進(jìn)行的沖壓成形分類 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(jìn)行系統(tǒng)化的研究 絕大多數(shù)沖壓成形時毛坯變形區(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 板面方向的應(yīng)力為零 使板材毛坯產(chǎn)生塑性變形的是作用于板面方向上相互垂 直的兩個主應(yīng)力 由于板厚較小 通常都近似地認(rèn)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)_壓成形中的毛坯變形區(qū) 的 受 力 狀 態(tài) 與 變 形 特 點 在 平 面 應(yīng) 力 的 應(yīng) 力 坐 標(biāo) 系 中 沖 壓 應(yīng) 力 圖 與 相 應(yīng) 的 兩 向 應(yīng) 變 坐 標(biāo) 系 中 沖 壓 應(yīng) 變 圖 以 應(yīng) 力 與 應(yīng) 變 坐 標(biāo) 決 定 的 位 置 來 表 示 也 就 是 說 沖 壓 應(yīng) 力 圖 與 沖 壓 應(yīng) 變 圖 中 的 不 同 位 置 都 代 表 著 不 同 的 受 力 情 況 與 變 形 特 點 1 沖 壓 毛 坯 變 形 區(qū) 受 兩 向 拉 應(yīng) 力 作 用 時 可 以 分 為 兩 種 情 況 即 0 t 0 和 0 t 0 再這兩種情況下 絕對值最大的應(yīng)力都是拉應(yīng)力 以下 對這兩種情況進(jìn)行分析 1 當(dāng) 0 且 t 0 時 安全量理論可以寫出如下應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系式 1 1 m m t t m k 式中 t 分別是軸對稱沖壓成形時的徑向主應(yīng)變 切向主應(yīng)變 和 厚度方向上的主應(yīng)變 t 分別是軸對稱沖壓成形時的徑向主應(yīng)力 切向主應(yīng)力和厚度 方向上的主應(yīng)力 m 平均應(yīng)力 m t 3 k 常數(shù) 在平面應(yīng)力狀態(tài) 式 1 1 具有如下形式 2 3 2 3 2 t 3 t t k 1 2 因 為 0 所以必定有 2 0 與 0 這 個 結(jié) 果 表 明 在 兩 向 拉 應(yīng) 力 的 平 面 應(yīng) 力 狀 態(tài) 時 如 果 絕 對 值 最 大 拉 應(yīng) 力 是 則 在 這 個 方 向 上 的 主 應(yīng)變一定是正應(yīng)變 即是伸長變形 又因為 0 所以必定有 t 0 與 t2 時 0 當(dāng) 0 的變化范圍是 0 在雙向等拉力狀態(tài)時 有 式 1 2 得 0 及 t 0 且 t 0 時 有式 1 2 可知 因為 0 所以 1 定有 2 0 與 0 這個結(jié)果表明 對于兩向拉應(yīng)力的平面應(yīng)力狀 態(tài) 當(dāng) 的絕對值最大時 則在這個方向上的應(yīng)變一定時正的 即一定是 伸長變形 又因為 0 所以必定有 t 0 與 t 0 當(dāng) 0 的變化范圍是 0 當(dāng) 時 0 也 就 是 在雙 向等拉力狀態(tài)下 在兩個拉應(yīng)力方向上產(chǎn)生數(shù)值相同的伸長變形 在受單 向 拉應(yīng)力狀態(tài)時 當(dāng) 0 時 2 也就是說 在受單向拉應(yīng)力狀態(tài) 下 其變形性質(zhì)與一般的簡單拉伸是完全一樣的 這種變形與受力情況 處于沖壓應(yīng)變圖中的 AOC 范圍內(nèi) 見圖 1 1 而 在沖壓應(yīng)力圖中則處于 AOH 范圍內(nèi) 見圖 1 2 上述兩種沖壓情況 僅在最大應(yīng)力的方向上不同 而兩個應(yīng)力的性質(zhì)以及 它們引起的變形都是一樣的 因此 對于各向同性的均質(zhì)材料 這兩種變形是 完全相同的 1 沖壓毛坯變形區(qū)受兩向壓應(yīng)力的作用 這種變形也分兩種情況分析 即 o t 0 和 0 t 0 1 當(dāng) 0 且 t 0 時 有 式 1 2 可 知 因 為 0 一定 3 有 2 0 與 0 這個結(jié)果表明 在兩向壓應(yīng)力的平面應(yīng)力狀態(tài)時 如果 4 絕對值最大拉應(yīng)力是 0 則 在 這 個 方 向 上 的 主 應(yīng) 變 一 定 是 負(fù) 應(yīng) 變 即 是 壓 縮變形 又因為 0 與 t 0 即在板料厚度 方 向上的應(yīng)變是正的 板料增厚 在 方向上的變形取決 于 與 的數(shù)值 當(dāng) 2 時 0 當(dāng) 2 時 0 當(dāng) 0 這時 的變化范圍是 與 0 之間 當(dāng) 時 是 雙 向 等 壓 力 狀 態(tài) 時 故有 0 當(dāng) 0 時 是受單向壓應(yīng)力狀態(tài) 所以 2 這種變形情況處于沖壓應(yīng)變圖中的 EOG 范 圍 內(nèi) 見 圖 1 1 而 在 沖 壓 應(yīng) 力 圖 中則處于 COD 范圍內(nèi) 見圖 1 2 2 當(dāng) 0 且 t 0 時 有 式 1 2 可 知 因 為 0 所 以 一定有 2 0 與 0 這個結(jié)果表明 對于兩向壓應(yīng)力的平面應(yīng) 力狀 態(tài) 如果絕對值最大是 則在這個方向上的應(yīng)變一定時負(fù)的 即一 定是壓 縮變形 又因為 0 與 t 0 即在板料厚度 方 向上的應(yīng)變是正的 即為壓縮變形 板厚增大 在 方向上的變形取決 于 與 的數(shù)值 當(dāng) 2 時 0 當(dāng) 2 0 當(dāng) 0 這時 的數(shù)值只能在 0 之間變化 當(dāng) 時 是雙 向 等壓力狀態(tài) 所以 0 這種變形與受力情況 處于沖壓應(yīng)變圖中的 GOL 范圍內(nèi) 見圖 1 1 而在沖壓應(yīng)力圖中則處于 DOE 范圍內(nèi) 見圖 1 2 1 沖 壓 毛 坯 變 形 區(qū) 受 兩 個 異 號 應(yīng) 力 的 作 用 而 且 拉 應(yīng) 力 的 絕 對 值 大 于 壓 應(yīng) 力的絕對 值 這種變形共有兩種情況 分別作如下分析 1 當(dāng) 0 時 由 式 1 2 可 知 因 為 0 所以一定有 2 0 及 0 這個結(jié)果表明 在異號 的 平面應(yīng)力狀態(tài)時 如果絕對值最大應(yīng)力是拉應(yīng)力 則在這個絕對值最大的 拉應(yīng) 力方向上應(yīng)變一定是正應(yīng)變 即是伸長變形 又因為 0 所 以 必 定 有 0 0 0 時 由式 1 2 可知 用與 前 項 相 同 的 方 法 分 析 可 得 0 即 在 異 號 應(yīng) 力 作 用 的 平 面 應(yīng) 力 狀 態(tài) 下 如 果 絕 對值最大應(yīng)力是拉應(yīng)力 則 在 這 個 方 向 上 的 應(yīng) 變 是 正 的 是 伸 長 變 形 而 在 壓應(yīng)力 方 向 上 的 應(yīng) 變 是 負(fù) 的 0 0 0 時 由式 1 2 可知 因為 0 所以一定有 2 0 及 0 0 必定有 2 0 即在拉應(yīng)力方向 上 的應(yīng)變是正的 是伸長變形 這時 的變化范圍只能在 與 0 的范圍內(nèi) 當(dāng) 時 0 0 0 時 由式 1 2 可知 用 與前 項相同的方法分析可得 0 0 AON GOH 伸長類雙向受拉 o 0 0 o AOC AOH 伸長類 o EOG COD 壓縮類雙向受壓 o 0 0 o MON FOG 伸長類異號應(yīng)力 o 0 LOM EOF 壓縮類 COD AOB 伸長類異號應(yīng)力 o 0 DOE BOC 壓縮類 表 1 2 伸長類成形與壓縮類成形的對比 項目 伸長類成形 壓縮類成形 9 變形區(qū)質(zhì)量問題的表 現(xiàn)形式 變形程度過大引起變形區(qū) 產(chǎn)生破裂現(xiàn)象 壓力作用下失穩(wěn)起皺 成形極限 1 主要取決于板材的塑 性 與厚度無關(guān) 2 可用伸長率及成形極 限 DLF 判斷 1 主要取決于傳力區(qū)的 承載能力 2 取決于抗失穩(wěn)能力 3 與板厚有關(guān) 變形區(qū)板厚的變化 減薄 增厚 提高成形極限的方法 1 改善板材塑性 2 使變形均勻化 降低局 部變形程度 3 工序間熱處理 1 采用多道工序成形 2 改變傳力區(qū)與變形區(qū) 的力學(xué)關(guān)系 3 采用防起皺措施 擴(kuò)口 圖 1 3 沖壓應(yīng)變圖 1 0 圖 1 3 體系化研究方法舉例 1 1 Categories of stamping forming Many deformation processes can be done by stamping the basic processes of the stamping can be divided into two kinds cutting and forming Cutting is a shearing process that one part of the blank is cut form the other It mainly includes blanking punching trimming parting and shaving where punching and blanking are the most widely used Forming is a process that one part of the blank has some displacement form the other It mainly includes deep drawing bending local forming bulging flanging necking sizing and spinning In substance stamping forming is such that the plastic deformation occurs in the deformation zone of the stamping blank caused by the external force The stress state and deformation characteristic of the deformation zone are the basic factors to decide the properties of the stamping forming Based on the stress state and deformation characteristics of the deformation zone the forming methods can be divided into several categories with the same forming properties and to be studied systematically The deformation zone in almost all types of stamping forming is in the plane stress state Usually there is no force or only small force applied on the blank surface When it is assumed that the stress perpendicular to the blank surface equal to zero two principal stresses perpendicular to each other and act on the blank surface produce the plastic deformation of the material Due to the small thickness of the blank it is assumed approximately that the two principal stresses distribute uniformly along the thickness direction Based on this analysis the stress state and 10 the deformation characteristics of the deformation zone in all kind of stamping forming can be denoted by the point in the coordinates of the plane princ ipal stress diagram of the stamping stress and the coordinates of the corresponding plane principal stains diagram of the stamping strain The different points in the figures of the stamping stress and strain possess different stress state and deformation characteristics 1 When the deformation zone of the stamping blank is subjected toplanetensile stresses it can be divided into two cases that is 0 t 0and 0 t 0 In both cases the stress with the maximum absolute value is always a tensile stress These two cases are analyzed respectively as follows 2 In the case that 0and t 0 according to the integral theory the relationships between stresses and strains are m m t t m k 1 1 where t are the principal strains of the radial tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping forming and tare the principal stresses of the radial tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping forming m is the average stress m t 3 k i s a constant In plane stress state Equation 1 1 3 2 3 2 t 3 t t k 1 2 Since 0 so 2 0 and 0 It indicates that in plane stress state with two axial tensile stresses if the tensile stress with the maximum absolute value is the principal strain in this direction must be positive that is the deformation belongs 11 to tensile forming In addition because 0 therefore t 0 and t2 0 and when 0 The range of is 0 In the equibiaxial tensile stress state according to Equation 1 2 0 and t 0 and t 0 according to Equation 1 2 2 0 and 0 This result shows that for the plane stress state with two tensile stresses when the absoluste value of is the strain in this direction must be positive that is it must be in the state of tensile forming Also because 0 therefore t 0 and t 0 and when 0 12 The range of is 0 When 0 that is in equibiaxial tensile stress state the tensile deformation with the same values occurs in the two tensile stress directions when 0 2 that is in uniaxial tensile stress state the deformation characteristic in this case is the same as that of the ordinary uniaxial tensile This kind of deformation is in the region AON of the diagram of the stamping strain see Fig 1 1 and in the region GOH of the diagram of the stamping stress see Fig 1 2 Between above two cases of stamping deformation the properties of and and the deformation caused by them are the same only the direction of the maximum stress is different These two deformations are same for isotropic homogeneous material 1 When the deformation zone of stamping blank is subjected to two compressive stresses and t 0 it can also be divided into two cases which are 0 t 0 and 0 t 0 1 When 0 and t 0 according to Equation 1 2 2 0 與 0 This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses if the stress with the maximum absolute value is 0 the strain in this direction must be negative that is in the state of compressive forming Also because 0 and t 0 The strain in the thickness direction of the blank t is positive and the thickness increases The deformation condition in the tangential direction depends on the values 13 of and When 2 0 when 2 0 and when 0 The range of is 0 When it is in equibiaxial tensile stress state hence 0 when 0 it is in uniaxial tensile stress state hence 2 This kind of deformation condition is in the region EOG of the diagram of the stamping strain see Fig 1 1 and in the region COD of the diagram of the stamping stress see Fig 1 2 2 When 0and t 0 according to Equation 1 2 2 0 and 0 This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses if the stress with the maximum absolute value is the strain in this direction must be negative that is in the state of compressive forming Also because 0 and t 0 The strain in the thickness direction of the blank t is positive and the thickness increases The deformation condition in the radial direction depends on the values of and When 2 0 when 2 0 and when 0 The range of is 0 When it is in equibiaxial tensile stress state hence 0 This kind of deformation is in the region GOL of the diagram of the stamping strain see Fig 1 1 and in the region DOE of the diagram of the stamping stress see Fig 1 2 3 The deformation zone of the stamping blank is subjected to two stresses with opposite signs and the absolute value of the tensile stress is larger than that of the compressive stress There exist two cases to be analyzed as follow 14 1 When 0 according to Equation 1 2 2 0 and 0 This result shows that in the plane stress state with opposite signs if the stress with the maximum absolute value is tensile the strain in the maximum stress direction is positive that is in the state of tensile forming Also because 0 therefore When then 0 0 0 according to Equation 1 2 by means of the same analysis mentioned above 0 that is the deformation zone is in the plane stress state with opposite signs If the stress with the maximum absolute value is tensile stress the strain in this direction is positive that is in the state of tensile forming The strain in the radial direction is negative When then 0 0 0 according to Equation 1 2 2 0 and 0 and 0 therefore 2 0 The strain in the tensile stress direction is positive or in the state of tensile forming The range of is 0 When then 0 0 0 according to Equation 1 2 and by means of the same analysis mentioned above When then 0 0 AON GOH TensileBiaxial tensile stress state 0 0 AOC AOH Tensile EOG COD Compress ive Biaxial compressive stress state 0 0 MON FOG TensileStateof stress with opposite signs 0 LOM EOF Compress ive COD AOB TensileState of stress with opposite signs 0 DOE BOC Compress ive 20 Table 1 2 Comparison between tensile and compressive forming Item Tensile forming Compressive forming Representation of the quality problem in the deformation zone Fracture in the deformation zone due to excessive deformation Instability wrinkle caused by compressive stress Forming limit 3 Mainly depends on the plasticity of the material and is irrelevant to the thickness 4 Can be estimated by extensibility or the forming limit DLF 4 Mainly depends on the loading capability in the force transferring zone 5 Depends on the anti instability capability 6 Has certain relationship to the blank thickness Variation of the blank thickness in the deformation zone Thinning Thickening Methods to improve forming limit 4 Improve the plasticity of the material 5 Decrease local 4 Adopt multi pass forming process 5 Change t he mechanics 21 deformation and increase deformation uniformity 6 Adopt a n intermediate heat treatment process relationship between the force transferring and deformation zones 6 Adopt anti wrinkle measures Fig 1 1 Diagram of stamping strain 4 4 expanding Fig 1 2 Diagram of stamping stress 22 Fig 1 3 Examples for systematic research methods