Y210—2型電動機定子鐵芯沖壓模具設計,Y210—2型電動機定子鐵芯沖壓模具設計,y210,電動機,定子,沖壓,模具設計 Y210—2型電動機定子鐵芯沖壓模具設計 一、 產品零件的工藝分析 零件簡圖 該電動機定子鐵芯的材料為電工硅鋼片D21，鋼板厚度0.50mm，具有良好的沖裁性能。零件形狀簡單，對稱，是由圓弧和直線組成。 對于沖小孔Φ5，沖復雜圓孔Φ80，按照沖壓手冊一般沖孔模對該材料（鋼<400MPa）可以沖壓的最小的孔徑為d≧t=0.5mm，因而小孔符合工藝要求。最小孔邊距為b=3.5mm≧t，因而符合孔邊距工藝要求，以上分析均符合沖裁工藝要求。 由表 1、2 查出沖裁件內外所能達到的經濟精度為IT11，孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.6，對于孔心距公差為±0.1，將以上精度與零件簡圖中所標注的尺寸公差相比較，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標準、生產批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖孔落料復合沖裁模進行加工，且一次成形。 表1 沖裁件內外形所能達到的經濟精度 基本尺寸/mm 材料厚度t/mm ≤3 3~6 6~10 10~18 18~500 ≤1 IT12~IT13 IT11 1~2 IT14 IT12~IT13 IT11 表2 孔中心與邊緣距離尺寸公差 材料厚度t 孔中心與邊緣距離尺寸 ≤50 50~120 120~220 220~360 ≤2 ±0.5 ±0.6 ±0.7 ±0.8 2~4 ±0.6 ±0.7 ±0.8 ±1.0 二、模具類型的確定 常見的模具形式可分為單工序模、復合模和級進模三種。確定模具形式，應以沖裁工件的要求、生產批量、模具加工條件為主要依據(jù)。 沖壓生產批量與合理模具形式見表3 ，單工序模、級進模和復合模的比較見表4 表3 沖壓生產批量與合理模具形式 批量/（千件/每年） 項目 單件 小批 中批 大批 大量 大件 中件 小件 <1 <1 <1 1~2 1~5 1~10 2~20 5~50 10~100 20~300 50~1000 100~5000 >300 >1000 >5000 模具形式 簡易模 單工序模 單工序模 簡易模 級進模、復合模 單工序模 級進模、復合模 級進模、復合模 設備形式 通用壓機 通用壓機 高速壓機 自動和半自動 通用壓機 機械化高速壓機 自動機 專用壓機與自動機 表 4 單工序模、級進模和復合模的比較 比較項目 單工序模 級進模 復合模 工件尺寸精度 較低 一般,IT11級以下 較高,IT9級以下 工件形位公差 工件不平整,同軸度、對稱度及位置度誤差大 不太平整，有時要較平，同軸度、位置度誤差較大 工件平整，同軸度、對稱度及位置誤差大 沖壓生產率 低，沖床一次行程內只能完成一個工序 高，沖床在一次行程內能完成多個工序 較高，沖床在一次行程內可完成兩個以上工序 實現(xiàn)操作機械化、自動化的可能性 較易，尤其適合多工位沖床上實現(xiàn)自動化 容易，尤其適應于單機上實現(xiàn)自動化 難，工件與廢料排除較復雜，只能在單機上實現(xiàn)部分機械化操作 對材料的要求 對條料寬度要求不嚴，可用邊角料 對條料或帶料寬度要求嚴格 對條料寬度要求不嚴，可用邊角料 生產安全行 安全性較差 比較安全 安全性較差 模具制造的難易程度 較易，結構簡單，制造周期短，價格低 形狀簡單件，比用復合模制造難度低 形狀復雜件，比用級進模的制造難度低 應用 通用性好，適合中、小批量生產和大型件的大量生產 通用性較差，適合于形狀簡單，尺寸不大，精度要求不高件的大批量生產 通用性較差，適于形狀復雜、尺寸不大、精度要求較高件的大批量生產 通過以上關系比較，此工件是大批量生產，故采用沖孔落料復合沖裁模進行加工，且一次沖壓成行。 所謂復合模具結構，就是在沖床的一次行程內，完成兩道以上的沖壓工序。在完成這些工序過程中，沖件材料無需進給移動。復合模具結構的優(yōu)點（1）制件精度高。由于是在沖床的一次行程內，完成數(shù)道沖壓工序。因而不存在累積定位誤差。使沖出的制件內外形相對位置及各件的尺寸一致性非常好，制件平直。適宜沖制薄料和脆性或軟質材料。（2）生產效率高。（3）模具結構緊湊，面積較小。 復合模具結構的選用原則：只有當制件精度要求高，生產批量大，表面要求平整時，才選用復合模具結構。 三、沖裁間隙的選用 在沖裁模的設計中,凸凹模間隙的合理選取,是保證模具正常工作、提高沖片質量、延長模具壽命的一個關鍵因素。理想的間隙應該是板料沖裁斷裂時,凸凹模刃口邊所產生的裂紋在一條直線上,否則沖片邊緣將出現(xiàn)不允許的毛刺,使得刃口粘結嚴重,磨損加快,進而影響模具的壽命。所以,如何選取合理的凸凹模間隙,是模具設計時不容忽視的問題。 為0. 5mm 的硅鋼片, 手冊表5推薦的間隙為0 . 0 6 ～0. 08mm（見表 ） ,約為材料厚度的8 %～14 %。按照這個間隙,沖出的定、轉子片毛刺雖能控制在規(guī)定范 圍內。但由于間隙偏小,使得凸模與被沖的孔之間、凹模與落料之間的摩擦嚴重,造成凸模和凹模側壁產生粘結,卸料力增大,影響沖片斷面的質量,刃口容易變鈍,沖片易出毛刺,且毛刺增長過快,甚至發(fā)生凹模脹裂現(xiàn)象,致使模具壽命下降。且取小間隙時,由于彈性回跳作用,落料件尺寸大于凹模,沖出的孔徑小于凸模,從而造成沖片的尺寸精度出現(xiàn)誤差。 表5 落料、沖孔模刃口始用間隙 厚度t 硅鋼片 0.1 0.2 0.3 0.5 0.8 1.0 Zmin 0.01 0.015 0.03 0.06 0.10 0.13 Zmax 0.03 0.035 0.05 0.08 0.13 0.16 為提高沖片質量,延長模具壽命,根據(jù)國內外資料信息,在實踐中對模具間隙做了試驗摸索,證明放大間隙是非常有效的。 經過多次對0. 5mm 厚硅鋼片沖裁的試驗,發(fā)現(xiàn)間隙值在材料厚度的20 %左右范圍內,即間隙值為0. 09～0. 11mm 最為合適。 采用這個間隙,可以獲得如下效果:(1) 提高了沖片質量。刃口鋒利時毛刺小,沖裁過程中毛刺增長緩慢。(2) 沖片表面平整度大大改善,特別是相鄰孔之間。(3) 凸凹模側壁無粘結,減小了卸料力。(4) 延長了模具壽命。刃磨一次可以保證較的沖次,從而減少刃磨次數(shù),提高了生產效率。實踐證明,合理地放大間隙,可使沖裁質量得到有效的保證,且模具壽命能提高2～3 倍。 四、排樣 見下圖 為直排有廢料排樣方式 由表 6 查得最小搭邊值a=1.5 a=1.5 表6 沖裁金屬材料的搭邊值 料厚 手送料 圓形 非圓形 a a a a ~1 1.5 1.5 2 1.5 排樣圖 毛胚面積 A= 條料寬度 b=150+1.5×2=153 進距 h=150+1.5=151.5 材料利用率 五、計算沖壓力：采用彈性卸料和上出料方式 硅鋼片D21的=190MPa 落料力 F=Lt=（471×0.5×230）N=54.165×N 沖孔力 F= Lt=（441×0.5×230+15.7×9×0.5×230）N=66.965×N 卸料力 F=KF=0.05×54.165×=27.0825×N 查表7 取K=0.05 推件力 F=nKF=10×0.065×66.965×=32.964×N 查表7 取K=0.065 表7 卸料力、推件力和頂出力因數(shù) 料厚/mm K K K 鋼 ≤0.1 0.06~0.09 0.1 0.14 >0.1~0.5 0.04~0.07 0.065 0.08 選擇沖床時的總沖壓力為 F= F+ F +F+ F=140.553×N 六、確定模具壓力中心 因為該零件是中心對稱圖形，所以其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心O點，如圖所示 壓力中心 七、計算凸、凹模的刃口尺寸 根據(jù)沖裁間隙分析 Zmin=0.09mm Zmax=0.11mm，對零件圖中未注公差的尺寸，由公差手冊查出其極限偏差為、 對于外輪廓Φ150，查表 8 的凸、凹模的制造公差δ=0.030 δ=0.040 表8 規(guī)則形狀（圓形、方形件）沖裁時凸模，凹模的制造公差 基本尺寸 凸模公差δ 凹模公差δ ≤18 0.020 0.020 >150~200 0.030 0.040 由于Zmax—Zmin=0.02mm ≤δ+δ不滿足條件，不可采用分開加工凸模和凹模，故采用凸模和凹模配合加工方法，以凹模為基準件。 查表 9 的因數(shù)X=0.75 表9 因數(shù)X 材料厚度 t/mm 非圓形x值 圓形x值 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差Δ/mm 1 <0.16 0.17~0.35 ≥0.36 <0.16 ≥0.16 落料凹模刃口尺寸計算如下： Φ150 ： Bj=（Bmin+xΔ） 150=（150+0.75×0.1）=150.075 mm 沖孔凸模刃口尺寸計算如下： Φ5 ：d=（d+xΔ）=（5+0.5×0.24）=5.12 mm d按凸模尺寸配制其雙面間隙為0.09～0.11mm 對于沖孔Φ80，零件形狀比較復雜，且為薄材料為了保證凸、凹模之間的間隙值，必須采用凸模和凹模配合加工方法，以凸模為基準件 根據(jù)凸模磨損后的尺寸變化情況將零件圖中各尺寸進行分類 A類：、R4 B類： 、 C類： 、、 沖孔凸模刃口尺寸計算如下： Aj=（Amax—xΔ） 5=（5-0.75×0.1）=4.925mm 4=（4-0.5×0.2）=3.9mm Bj=（Bmin+xΔ） 110=（110+0.5×0.87）=110.435mm Cj=（Cmin+xΔ）± 2=（2+0.75×0.1）±=2.075±0.0125mm 5=（5+0.5×0.2）±=5.1±0.025mm =（+0.5×）= mm 凸模的刃口尺寸按凹模實際尺寸配制并保證雙面間隙0.09——0.11mm 八、沖裁的部件及零件設計 模具的零部件，有很大一部分已實現(xiàn)了標準化，這對于簡化設計工作、穩(wěn)定 模具質量、簡化模具的制造維修等，都具有重大意義。在設計模具時，對于標準化的零部件，只需在標準化的資料中正確的選擇，大量的設計工作是對非標準件的設計。 根據(jù)在模具中的功能和特點，可以分成兩類： ⑴工藝零件：這類零件直接參與完成工藝過程并和毛坯直接發(fā)生作用。 ⑵結構零件：這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和毛坯直接發(fā)生作用。 沖模零件的詳細分類見表10 表10 沖模零件分類 工藝零件 結構零件 工作零件 定位零件 卸料和壓料零件 導向零件 支撐零件 緊固零件 其他零件 凸模 凹模 凸凹模 擋料銷 始用擋料銷 導正銷 定位銷、定位板 導料銷、導料板 側刃、側刃擋塊 承料板 卸料裝置 壓料裝置 頂件裝置 推件裝置 廢料裝置 導柱 導套 導板 導筒 上、下模座 模柄 凸、凹模固定板 墊板 限位支撐裝置 螺釘 銷釘 鍵 彈性件 傳動零件 1、工作零件 ⑴凸模 凸模形式 沖孔：圓形凸模，設計成直柱形式 圖樣見下圖 落料：異形凸模 圖樣見下圖 注：按0.09—0.11mm間隙與落料凹模配制 ⑵凹模 凹模的刃口形式，考慮到生產批量較大，所采用刃口強度較高，即柱形刃口筒形 凹模的外形尺寸 厚度H=Kb=0.15×150=22.5mm 查表11 k=0.15 表11 因數(shù)K的數(shù)值 b/mm 料厚t/mm 0.5 1 <50 0.3 0.35 >100～200 0.15 0.18 壁厚 C=1.5H=33.75mm 當t=0.5mm時 取h=3mm 尺寸：217.5×217.5×22.5 標注如下圖 落料凹模 按以上計算的凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強度和剛度，一般可不用進行強度校核。 ⑶凸凹模 復合模的結構特點是一定有一個凸凹模。凸凹模的內、外緣均為刃口，為保證強度，內外緣之間壁厚應有一定厚度，取決于沖裁件尺寸。該凸凹模的最小壁厚為3.5mm。通過表12 校核，可知凸凹模壁厚有足夠的強度。根據(jù)彈性卸料板厚度及模具結構可選取凸凹模的高度為80mm。 表12復合模最小壁厚 沖裁材料 材料厚度 ≤0.5 0.6~0.8 ≥1 硅鋼，中碳鋼 1.2~1.5 1.5~2.0 （2.0~2.5）t 其結構如下圖 沖孔凹模、落料凹模、凸凹模的材料選用：根據(jù)沖裁零件電工硅鋼片加工強度，變形抗力大，模具承受載荷增加，刃口部位磨損加快，且生產批量為105 件，則考慮選用合金含量高，耐磨性好的Cr12MoV材料。 Cr12MoV鋼有高淬透性，可用來制造斷面較大，形狀復雜，經受較大沖擊負載的各種模具，熱處理硬度為HRC61～63。 2、定位零件 為了保證模具正常工作和沖出合格沖裁件，必須保證坯料或工序件對模具的工作刃口處于正確的相對位置，即必須定位。 條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是在與送料方向垂直的方向上限位，保證條料沿正確的方向送進，稱為條料橫向定位或送進導向；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進的距離（步距），稱為條料縱向定位或送料定距。對于塊料或工序件的定位，基本上也是在兩個方向上的限位。 毛坯的定位 ⑴條料橫向定位裝置 在復合沖裁模上，通常采用導料銷進行導料。兩個導料銷的中心距盡可能取大一些，以便于送料。并有利于防止條料偏斜。 ⑵條料縱向定位裝置 在復合模中，縱向定位的主要作用是保證縱向搭邊值。擋料銷確保條料送進時有準確的送進距。活動擋料銷常用于倒裝復合模，裝在卸料板上，由彈性元件支撐，可以伸縮的擋料銷。設計中選取橡膠彈性擋料銷。 國家標準結構如下圖 3、卸料、出件零件 ⑴卸料裝置 卸料是指把沖件或廢料從凸模中卸下來。可分為剛性和彈性卸料裝置兩種形式，視模具的結構選擇。設計中為倒裝復合模，易采用彈性卸料裝置。彈性卸料裝置卸料力較小，所得質量較好，平直度較高。彈性元件選用橡膠，其結構如下圖 ⑵推件裝置 設計中模柄中心位置有沖孔凸模，采用簡單的剛性推件裝置，由打桿、推板、連接推桿和推件塊組成。結構如下圖 4、橡膠的選用 橡膠允許承受的負荷比彈簧大，且安裝調整方便，價錢又不貴，是模具中廣泛使用的彈性元件。冷沖模中所用橡膠一般為聚氨脂橡膠（PUR）。 橡膠的高度H與直徑D應有適當?shù)谋壤?，一般應保持H=（0.5～1.5）D 5、模架及零件 ⑴模架是由上模座、下模座、模柄及導向裝置組成 對模架的基本要求：①應有足夠的強度與剛度②應有足夠的精度③上下模之間的導向應精確。 一般模架型號規(guī)格均已列入標準，設計時可選用 模架選用適用中等精度，中、小尺寸沖壓件的后側導柱模架從右向左送料，操作方便。 上模座：L/mm ×B/mm× H/mm=250×250×45 下模座：L/mm ×B/mm× H/mm=250×250×55 導柱： d/mm ×L/mm=35×180 導套： d/mm ×L/mm×D/mm=35×115×43 模架的閉合高度：190～230 ⑵模柄 中小型模具都是通過模柄固定在壓力機滑塊上。設計中采用凸緣式模柄 形式見下圖 模柄的長度不得大于沖床滑塊里模柄孔的深度，模柄直徑應與模柄孔一致。 ⑶連接零件的選取 墊板厚度取：10mm 材料：45 硬度：43～48HRC 凸模固定板厚度?。?2mm 材料：45 卸料板厚度取：15mm 材料：Q235 橡膠厚度?。?0mm 6、模具的閉合高度 模具的閉合高度H模 是指模具在最低工作位置時，上、下模之間的距離。為使模具正常工作，模具閉合高度必須與沖床的閉合高度相適應。應介于沖床最大和最小閉合高度之間: H最大-5≥H?！軭最小+10 H模 =45+10+12+22.5+0.5+80+55-2=223 九、沖壓設備的選擇 為安全起見，防止設備的超載，參照沖壓手冊可選取公稱壓力為63KN的開式雙柱可傾壓力機J23～16 該壓力機與模具設計的有關參數(shù)為： 公稱壓力： 160KN 滑塊行程： 55mm 最大閉合高度： 220mm 最大裝模高度： 180mm 連桿調節(jié)量： 45mm 工作臺尺寸： 200×310 墊板尺寸： 30×140 模柄孔尺寸： 30×50 十、模具經濟和技術上的分析 模具的經濟性涉及到成本的高低供應是否充分，加工過程是否復雜、成品率的高低以及同一產品中使用金屬或鋼材型號的多少等。在我國當前情況下，考慮以鐵代鋼和以鑄代鍛還是符合經濟性要求的，故選擇一般彈鋼和鑄鐵能滿足要求的，就不要選用合金鋼。對一些只要求表面性能高的零件，可選用廉價鋼種，然后進行表面強化處理來達到。另外，在考慮材料經濟性時，切記不宜單純以單價來比較材料的好壞，而應以綜合效益來評價材料的經濟性高低。 模具的技術分析，包括模具的結構、形狀以及尺寸等方面的分析。模具的結構、形狀和尺寸設計計算完畢之后，要對模具的加工質量、使用條件提出基本要求，這些要求主要是： （1）有適中而均勻的硬度，模具經淬火、回火處理后，其硬度值為HRC40-52（根據(jù)模具的尺寸而定，尺寸越大，要求的硬度越低）。 （2）有足夠高的制造精度，模具的形位公差和尺寸公差應符合圖紙的要求（一般按負公差制造），配合尺寸具有良好的互換性。 （3）有足夠高的表面粗糙度，配合表面應達Ra＝3.2-1.6μm，工作帶表面達Ra＝1.6-0.4μm，表面應進行氮化處理、磷化處理或其它表面強化處理，如多元素共滲處理及化學熱處理等。 （4）有良好的對中性、平行度、直線度和垂直度，配合面的接觸率應大于80％。 （5）模具無內部缺陷和表面缺陷，一般應進行超聲波探傷和表面質量檢查后才能使用。 十一、參考書目 《沖模設計應用實例》模具實用技術叢書編委，機械工業(yè)出版社 《模具設計與制造》黨根茂 駱志斌 李集仁編，西安電子科技大學出版社 《機械工程材料》王渙庭 李茅花 徐善國編，大連理工大學出版社 《圖學基礎教程》譚建榮　張樹有等編，高等教育出版社 《機械制造基礎》嚴霖元主編，江西農業(yè)大學 《機械設計》邱宣懷主編，高等教育出版社 《沖壓工藝學》李碩本主編，機械工業(yè)出版社 《模具設計與制造簡明手冊》馮炳堯等編，上?？茖W技術出版社 《實用模具技術手冊》鄧石城 王旭編，上?？茖W技術出版社 《沖模設計手冊》張鼎承主編，機械工業(yè)出版社 《冷沖模設計》丁松聚主編，機械工業(yè)出版社 《模具結構與設計基礎》許發(fā)樾主編，機械工業(yè)出版社 《沖模技術》涂光祺主編，機械工業(yè)出版社 《冷沖壓工藝及模具設計》劉心治編，重慶大學出版社 《模具制造工藝與裝備》孫風勤編，機械工業(yè)出版社 《沖壓手冊》王孝培主編，機械工業(yè)出版社 《沖模圖冊》李天佑編，機械工業(yè)出版社 《現(xiàn)代沖壓技術》張毅編，國防工業(yè)出版社 18 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.