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第一章設計任務
1.1、零件設計任務
零件簡圖：如圖1 所示
生產(chǎn)批量：小批量
材料：Q235
材料厚度：0.5mm
未標注尺寸按照IT10級處理, 未注圓角R2.
（圖1）
1.2、分析比較和確定工藝方案
(一)加工方案的分析.由零件圖可知，該零件包含沖孔和落料兩個工序。形狀較為規(guī)則，尺寸較小，精度要求IT10。材料低硬度，強度極限為40MPa.
根據(jù)鑲片（如圖1）包括沖孔、落料兩道沖壓工序。模具形狀較為規(guī)則即可以在一個工位完成所有工序?？刹捎靡韵聝煞N方案可采用以下幾個方案：
（1）方案一（級進模）
夾頭鑲片包括沖孔、落料兩道沖壓工序在內(nèi)。形狀較為規(guī)則，尺寸較小，精度要求IT10?？刹捎眉夁M模。
（2）方案二（倒裝復合模）
將沖孔、落料兩道沖壓工序用一副模具直接完成沖孔、落料兩道工序。采用沖孔、落料倒裝復合模（彈性卸料）。模具結(jié)構(gòu)參看所附裝配圖。
（3）方案三（正裝復合模）
正裝復合模方案完成工序和倒裝復合模完成的工序一樣。凸凹模在上模。彈性卸料板卸料。
方案比較：
方案一：采用級進模，安全性好，，但是考慮到級進模結(jié)構(gòu)復雜，工件精度加工精度不高,對稱度和位移誤差較大,以及加工難度較大，裝配位置精度要求高，按照實際生產(chǎn)，級進模成本也高。
方案二：倒裝復合模，沖孔廢料由下模漏出，工件落在下模表面，需要及時清理。安全性相對較低。但工件精度較高,同軸度,對稱度及位置度誤差較小,生產(chǎn)效率較高,對材料要求不嚴,可用邊角料.
方案三：正裝復合模，沖孔廢料和工件都落在下模表面，安全性更差。
綜合以上兩個方案分析比較結(jié)果說明，本零件采用第二方案最為合適。
（二）模具結(jié)構(gòu)型式的選擇
確定沖壓工藝方案后，應通過分析比較，選擇合理的模具結(jié)構(gòu)型式，使其盡量滿足以下要求：
（1）能沖出符合技術(shù)要求的工件；
（2）能提高生產(chǎn)率；
（3）模具制造和維修方便；
（4）模具有足夠的壽命；
（5）模具易于安裝調(diào)整，且操作方便、安全。
1、模具結(jié)構(gòu)型式
在確定采用復合模后，便要考慮采用正裝式還是倒裝式復合模。大多數(shù)情況優(yōu)先采用倒裝式復合模，這是因為倒裝式復合模的蟲孔廢料可以通過凸凹模從壓力機工作臺孔中漏出。工件由上面的凹模帶上后，由推薦裝置推出，再由壓力機附上的接件裝置接走。條料由下模的卸料裝置脫出。這樣操作方便而且安全，能保證較高的生產(chǎn)率。而正裝式復合模，沖孔廢料由上模帶上，再由推料裝置推出，工件則由下模的推件裝置向上推出，條料由上模卸料裝置脫出，三者混雜在一起，如果萬一來不及排出廢料或工件而進行下一次沖壓，就容易崩裂模具刃口。
故本零件采用倒裝式復合模結(jié)構(gòu)。
2、定位裝置
為了使條料送料時有準確的位置,保證沖出合格的制件,同時考慮到零件生產(chǎn)批量不多,且要求模具結(jié)構(gòu)盡量簡單,所以采用定位銷定位。
因為板料厚度t=0.5mm,屬于較小厚度的板材,且制件尺寸不大,固采用側(cè)面兩個固定擋料銷定位導向,在送料方向由于受凸模和凹模的影響,為了不至于削弱模具的強度,在送給方向采用一個彈簧擋料裝置的活動擋料銷.
3、推件裝置
在倒裝式復合模中，沖裁后工件嵌在上模部分的落料凹模內(nèi)，需由剛性或彈性推件裝置推出。剛性推件裝置推件可靠，可以將工件穩(wěn)當?shù)赝瞥霭寄?。但在沖裁時，剛性推件裝置對工件不起壓平作用，故工件平整度和尺寸精度比用彈性推件裝置時要低些。
由于剛性推件裝置已能保證工件所有尺寸精度，又考慮到剛性推件裝置結(jié)構(gòu)緊湊，維護方便，故這套模具采用剛性結(jié)構(gòu)。為兼顧工件的平整度和尺寸精度，可在剛性推件裝置和凸模固定板之間鑲嵌橡膠。
4、卸料裝置
復合模沖裁時，條料將卡在凸凹模外緣，因此需要在下模設置卸料裝置。
在下模的彈性卸料裝置一般有兩種形式：一種是將彈性零件（如橡膠），裝設在卸料板與凸凹模固定板之間；另一種是將彈性零件裝設在下模板下。由于該零件的條料卸料力不大，故采用前一種結(jié)構(gòu)，并且使用橡膠作為彈性零件。
5、導向裝置
采用二導柱式模架。
第二章 計算沖裁壓力、壓力中心和選用壓力機
2.1、排樣方式的確定及材料利用率計算
（1）排樣方式的確定
查《沖壓手冊》表2-17，兩工件之間按矩形取搭邊值b=2.5mm，側(cè)邊取a=2.5mm。
進料步距為h=10+2.5=12.5mm；
條料寬度為B=（D+2×a）0-Δ，查《沖壓手冊》表2-19得，條料寬度偏差Δ=0.4mm，沖裁件垂直于送料方向的尺寸為D=35mm，則
B=（D+2×a）0-Δ=（35+2×2.5）0-0.4=400-0.4mm
（2）材料利用率計算
板料規(guī)格選用 0.5×1000×2000mm；
采用縱裁時:
每板的條數(shù) n1=1000/40=25條余零
每條的工件數(shù) n2=2000/12.5=160件余零
每板的工件數(shù) n=n1×n2=25×160=4000個
利用率為： η=4000×10×35/(1000×2000) ×100%=70%
采用橫裁時:
每板的條數(shù)： n1=2000/40=50條余零
每條的工件數(shù)： n2=1000/12.5=80件余零
每板的工件數(shù)： n=n1×n2=50×80=4000個
利用率： η=4000×10×35/(1000×2000) ×100%=70%
經(jīng)計算橫裁.縱裁時板料利用率相同都為70%,故采用橫裁或縱裁都可以.
排樣方式（如圖2）所示：
（圖2）
2.2、計算沖裁力、卸料力：
查表得材料Q235的抗張強度為δb=400MPa;
落料尺寸：L1=90；沖圓形孔尺寸：L2=9.42，沖方形孔尺寸：L3＝32
(1)落料力
F落=L1tδb＝90×0.5×400=18×103 N
(2)沖孔力
F2=L2tδb=9.42×0.5×400=1884 N
F3=L3tδb=32×0.5×400=6400 N
F沖=F2+F3=8284 N
(3)沖孔推件力F推=nK推F沖(查表計算n=16 k=0.045 F沖=8284N)
F推=16×0.04×8284=5964.5 N
(4)落料時的卸料力
F卸＝k卸×F落＝0.03×18×103＝540 N
沖床總壓力
F總＝F沖+F推+F落+F卸=32.789×103 N
2.3、 確定模具壓力中心
計算出各個凸模的沖裁周邊長度：
L1=3.14×3=9.42mm
L2=2×5+2×3=16mm
L3=L2=16mm
X1=45-6=39mm
X2=5+3+8+10-2.5=23.5mm
X3=8+10-2.5=15.5mm
Y1=Y2=Y3=15mm
對整個工件選定x、y坐標軸，代入公式：
X0=(L1X1+L2X2+L3X3)/(L1+L2+L3)=23.93mm
Y0=(L1Y1+L2Y2+L3Y3)/(L1+L2+L3)=15mm
壓力中心在工件中的位置是距右邊為23.93-10=13.93mm，距中間15-10=5mm。
第三章 模具工作部分尺寸及公差
3.1、沖孔部分：
1、小凸模：查表《沖壓手冊》第57頁，沖裁凸模、凹模的極限偏差為：
δp=0.02mm，δd=0.02mm
查表《沖壓手冊》第54頁，沖裁模初始雙面間隙為：
Zmax=0.04mm，Zmin=0.03mm
由于 δp+δd=Zmax-Zmin=0.01mm，故采用凸模與凹模配合加工。
沖孔情況，磨損后凸模減小
查表得因數(shù)：x=1
小凸模尺寸：dp=(A+x△) -0.06250 =(2.95+1×0.25)－0.06250=3.2－0.06250mm
凹模配作，最小間隙Zmin=0.030mm;
凹模尺寸：dd=( dd +Zmin)0+0.0625=3.2300+0.0625 mm，
大凸模尺寸：
（1） 長度方向尺寸5.020-0.04mm，
（2）寬度方向尺寸為：3.020-0.04mm，
3.2、落料部分：
查表《沖壓手冊》第57頁，沖裁凸模、凹模的極限偏差為：
δ凸=0.02，δ凹=0.02
查表《沖壓手冊》第54頁，沖裁模初始雙面間隙為：
Zmax=0.04，Zmin=0.03
由于δ凸+δ凹=Zmax-Zmin=0.01，故采用凸模與凹模配合加工。
零件圖如下圖：
落料件應以凹模為基準件，然后配作凸模。
（1）凹模磨損后尺寸增大：計算這類尺寸，先把工件圖尺寸化為
A0-Δ,再按落料凹模公式進行計算：
①寬度方向尺寸為：10.020-0.04mm，即Δ=0.04mm
查表《沖壓手冊》表2-30，磨損系數(shù)X=1；
凹模制造偏差δ凹=Δ/4=0.04/4=0.01mm，故
凹模尺寸：
A0-Δ=（Amax-XΔ）0+0.01=（10.02-1×0.04）0+0.01=9.98+0.010mm
凸模寬度方向尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙Zmin～Zmax，即0.03～0.04mm。
②長度方向尺寸為：35.020-0.04mm，即Δ=0.04mm
查表《沖壓手冊》表2-30，磨損系數(shù)X=1；
凹模制造偏差：
δ凹=Δ/4=0.04/4=0.01mm，故
凹模尺寸：
A0-Δ=（Amax-XΔ）0+0.01=（35.02-1×0.04）0+0.01=34.98+0.010mm
凸模長度方向尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙Zmin～Zmax，即0.03～0.04mm。
③圓角部分尺寸為：R20-0.08mm，即Δ=0.08mm
查表《沖壓手冊》表2-30，磨損系數(shù)X=1；
凹模制造偏差δ凹=Δ/4=0.08/4=0.02mm，故
凹模尺寸：
A0-Δ=（Amax-XΔ）0+0.02=（2-1×0.08）0+0.02=1.92+0.020mm
凸模圓角部分尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙Zmin～Zmax，即0.03～0.04mm。
第四章 確定各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸
4.1、凹模外形尺寸確定
查《沖壓手冊》表2-39
b=35mm,a=10mm,t=0.5mm<0.8mm,c=26mm,h=20mm
B=b+2c=35+2×26=87mm
A=a+2c=10+2×26=62mm
H=20mm
對以上尺寸數(shù)據(jù)根據(jù)結(jié)構(gòu)要求適當放大、取整為：90×100×20mm
4.2、其他主要零件結(jié)構(gòu)
上模墊板90×100×6mm；
凸模固定板90×100×20mm；
下模卸料板90×100×10mm；
凸凹模固定板90×100×20mm。
4.3、合模高度計算
H0=30+39+20+20+6+30-5=140mm，39mm為凸模長度,-5mm是考慮凸模進入凹模的深度
第五章 模具零件的加工
普通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工完畢，再進行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整模組裝時修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準裝配時，零件圖上的導柱孔在零件加工時就不加工，若以四導柱導套作型腔，凸模相對位置控制基準時，則凹模及凸模固定板的導柱孔應與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r加工出來。
使用銑床加工一個零件時，必須先把零件的相關(guān)尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來，保證加工能順利完成，同時，設計方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，所以在加工前要慎重考慮各種細節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準，哪些面是基準面，這一般在訂購模板時會標明那幾個面是經(jīng)過打磨，之后就是把加工基準定下來，當然事前必須準備好零件圖，根據(jù)零件圖來定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點定出來。定好加工方案后，就可以開始加工，先把臺虎鉗裝夾到銑床導軌上微微夾緊，然后打表，在打表時要非常小心，當表很靠近工件時，不能使用太快的進給速度，否則很容易碰壞儀表，在校平行度時，最好先來回走幾遍，觀察大概偏向，然后使用木錘輕輕敲擊虎鉗，使其保持在很小的偏差范圍就行了，然后夾緊虎鉗，把兩個基準方向的平行度定好后，把工件裝上放平然后夾緊，就要把刀具裝到銑床上，利用刀具找正工件坐標原點，在設置坐標原點時要將刀具的半徑算進去，這樣才能使主軸對應工件原點，x-y平面的坐標定下來后，確定z方向上的原點，將z方向上的原點設在工件表面上，以方便編程。之后就是加工，加工程序編好后必須進行一次模擬運行，察看刀具路線是否會超出銑床的工作行程，防止出事故。如果程序沒錯，就可以傳到數(shù)控銑床運行。不同刀具要使用不同轉(zhuǎn)速，鉆孔要比銑槽的轉(zhuǎn)速慢，進給速度要根據(jù)觀察來手動調(diào)試，加工時要時刻觀察走刀情況，同時適當加冷卻液及掃除鐵屑，當程序完成后，刀具就會自動回原點，（若發(fā)現(xiàn)有不正常的現(xiàn)象，必須馬上停止。）若無異?，F(xiàn)象即可繼續(xù)做下一工序。
零件加工工藝卡參看附件。
第六章 模具的裝配
1、常用的裝模工具
（1）、平行夾
平行夾一般成對使用，將兩塊或幾塊平行的板料夾在一起引孔或裝調(diào)模具時夾緊用。
（2）、平行墊鐵：即兩塊墊鐵的厚度要相同。
1）、在鉆床打孔時特別是用平行夾頭夾住板料之后，板料不能直接放在鉆床工作臺上，必須要用平行墊鐵，將工件墊平后打孔,
2）、調(diào)節(jié)冷沖模上下或塑料動定模之間的距離用
3）、調(diào)整凸凹原間隙用
（3）、銅棒（銅榔頭）
銅棒主要是利用銅料較軟的特點，用其鎬打模具，銷釘及裝入凸模型芯等和零件，可使棒桿變形而不傷害模具零件.
2、模具的裝配：
（1）、冷沖模的裝配過程
沖模的裝配原則是將模具的主要工作零件如凹模，凸模凸凹?；?qū)О宓冗x為裝配的基準件，復合模一般的裝配順序為：
一般以凸凹模為基準件，先裝凸凹模部分再裝凹推板和凸模等。
該倒裝復合模裝配過程如下（裝配圖見附錄）：
<1>、按零件圖和工藝要求檢驗全部零件
<2>、底座劃漏料孔線，加工漏料孔
<3>、上模座劃線，加工模柄孔
<4>、凸模壓入固定板并磨平
（1）將凸凹模裝入下固定板并正反面磨平
（2）將圓凸模裝入上固定板并磨平
注意：安裝圓凸模時必須以凸凹模的沖孔凹模為基準，看凸模壓入固定板與沖孔凹模的間隙是否均勻。
<5>、組裝下模：
（1）打卸料板上的螺紋孔。
1）將凸凹模插入卸料板，調(diào)整好方向墊好墊鐵。
2）由固定板向凹模引孔。
A：用F6.7的鉆頭引螺釘過孔。
B：用F6.7的鉆頭引卸料螺釘過孔。
3）用F6.7后鉆頭打孔。
4）攻絲4-F6.8。
（2)打下模座上的孔
1）將凸凹模和固定板上在下模座上（注下模座的漏料孔與凸凹模的漏料孔應對正）。
2）用平行夾夾緊固定板和下模。
3）由固定板向下模座引孔。
A：用F6.8的鉆頭引螺釘過孔。
B：用F9的頭引卸料螺釘頭過孔。
4）做好記后分開。
5）用F9的鉆頭打4個螺釘過孔。
6）用F13.5的鉆頭打4個卸料螺釘頭過孔。
7）反面將4－F9的孔沉孔13.5×10。
8）用F13.5的锪孔鉆锪孔保證深12。
9）正反面孔倒角。
（3）組裝下模
1）將墊板、凸凹模包括（固定板）按方向放在下模座上。
2）用螺釘拉緊并輔以平行夾夾緊。
3）用F7.8的鉆頭打F8 銷釘孔的預孔。
4）鉸孔。
5）選配并打入銷釘（卸料板暫時不裝）。
<6>、組裝上模
（1）將沖孔凸模和固定板固定在上模上。
1）將沖孔凸模插入凸凹模的沖孔凹模孔中，兩邊用平行墊鐵墊在上下固定板之間,使沖孔凸模插入沖孔凹模深約5mm。
2）將上墊板對準上固定板的孔位放置好。
3）合上上模座。
4）用平 行夾將上模座、上墊板及上固定板夾緊。
5）調(diào)整沖孔間隙。
6）用撬桿將上下模分開。
7）用F9的鉆頭由上凹模板向上模座引4－F9的螺釘過孔（兩銷釘孔不引孔）。
8）用F7.8的鉆頭打F8銷孔預孔。
9）用8的鉸刀鉸孔。
10）做上記號后折開。
11）打4－F9的螺釘過孔。
12）將4－F9的孔沉孔F13.5深10。
13）用F13.5的锪孔鉆锪孔深12。
14）上模座正反面的孔倒角。
15）裝模柄。
16）打止轉(zhuǎn)螺釘預孔F5.1×12。
17）攻絲Ｍ6。
18）上轉(zhuǎn)螺釘。
（2）裝落料凹模并組裝上模
1）將落料凹套在凸凹模上，加墊鐵同樣使凸凹模進入凹模約5mm (注意擋料釘讓位孔的方向與卸料板擋料釘?shù)奈恢孟喾?。
2）將推塊套入沖孔凸模。
3）將沖孔凸模插入沖孔凹模，推板插入落料凹模。
4）放入頂桿。
5）放上上頂桿。
6）將打板和打桿裝配一體并鉚接后插入模柄孔中。
7）合攏上模，打入上模座和上 固定板的銷釘。
8）微調(diào)落料凹模方向后拉上上模的螺釘。
9）輔以平行夾。
10）調(diào)整廢料間隙。
11）用F8的鉆頭將兩銷孔引在上模座上。
12）用F7.8的鉆頭打兩銷釘預孔。
13）用F8的鉸刀鉸孔。
14）選配并打入銷釘。
<7>、安裝下模座的卸料板
（1）安裝伸縮擋料銷彈簧及螺釘。
（2）安裝固定檔料釘。
（3）在下固定板和卸料板之間墊上橡皮。
（4）安裝卸料板。
整個裝模結(jié)束。
產(chǎn)品模具裝配圖和主要零件圖參見附件。
第七章 壓力機的安全技術(shù)措施
根據(jù)壓力機的種類和作業(yè)方法的不同，應采取與其相適應的安全裝置。安全裝置應安裝調(diào)整方便，維護管理簡單，工作可靠，不受外界環(huán)境（光、噪聲、震動等）干擾，不影響操作者視線，不防礙作業(yè)效率。
本套模具采用：光電保護裝置。
在操作者與危險區(qū)（上下模具的空間）之間用光屏截住，一旦操作者的手或肢軀進入危險區(qū)遮住光屏時，則光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號放大或，使繼電器動作，控制壓力機的啟動控制線路，壓力機便立即停車或不能動。該裝置適用范圍較廣，具有摩擦離合器的大、中、小型壓力機均可應用。
除了在壓力機上合理采用上述安全裝置，從模具上解決好安全問題亦是很必要的。因此，在模具設計時，應周密地從各個不同角度考慮必要的安全措施。
模具外部不能有突出部分或尖角部分，凡與機能無關(guān)的一切銳角都要倒棱，以免
割傷皮膚；將模具上模座的正面做成斜面，以增加安全操作空間；在復合模中，減少可能的危險面積在卸料板與凹模之，做成凹槽或斜面，并減少卸料板前后的寬度；為了避免壓手，導板或剛性卸料板與凸模固定板之間應保持足夠的間隙，一般不小于15—20毫米；在需要用鑷子將工件放入定位板時，應在凹模和彈性卸料板上各切去一凹槽，以便裝卸工作。采用彈性刮料板和自動接件裝置，以代替用手去卸工件。彈性刮料板一般適用于工件料厚>1.5毫米的情況；為防止沖壓時，操作者的手指誤入沖模危險區(qū)，可以在模具周圍安裝防護罩或安全柵欄。設置防護罩或安全柵欄時，應保證操作者有足夠的可見度；單面沖裁時，盡量將凸模的突起部分和平衡擋塊安排在模具的后面；在拉伸模與彎曲模中，壓料板與下模座的空間必需用導板或角鋼封閉起來；使用各種專用的送料裝置外，為了送進單個毛坯也可以采用溜槽，滑板等多種形式代替手工操作；在帶剛性卸料板的連續(xù)模中，臨時擋料銷的操作端應加長，并引到模座的外廓尺寸之處，以免手接近危險區(qū)；一般在壓力機上使用的模具，從下模座上平面至上模座下平面或壓力機滑塊平面的最小間距不得小于50毫米；在可動部分等危險處所，操作者容易因不慎而觸手、或夾住某部分、或因彈簧一類飛散出來的危險部分，都應保護起來，加上防護罩；容易產(chǎn)生夾手的危險的可能部分應留出空刀槽，或加上防護罩；笨重的模具必須重裝起重螺釘，以利搬運和安裝；為了防止頂件器因損壞而下落，應制成階梯式結(jié)構(gòu)，當由螺釘、鉚接等方法制成時，應采用防松螺母等防落措施。
參考文獻
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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(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(nèi)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(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(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)生相應的塑性變形，所以變形區(qū)內(nèi)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(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(chǎn)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?；谶@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(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.