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減速電機1315轉(zhuǎn)子片的模具設(shè)計
第一章 前言
沖裁模是沖壓生產(chǎn)中不可缺少的工藝裝備，良好的模具結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)工藝方案的可靠保證。沖壓零件的質(zhì)量好壞和精度高低，主要決定于沖裁模的質(zhì)量和精度。沖裁模結(jié)構(gòu)是否合理、先進，又直接影響到生產(chǎn)效率及沖裁模本身的使用壽命和操作的安全、方便性等。因此，設(shè)計出切合實際的先進模具是沖壓生產(chǎn)的首要任務(wù)。
沖壓模具設(shè)計則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程，在認真考慮毛坯的定位、出件、廢料排除諸問題以及模具的制造維修方便、操作安全可靠等因素后，設(shè)計計算并構(gòu)思出與沖壓設(shè)備相適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu)，然后繪制出模具總裝圖和所有非標(biāo)準零件圖的整體設(shè)計繪圖過程。
在確定沖裁工藝方案后，可進行沖模的設(shè)計。模具設(shè)計是制造模具的依據(jù)和基礎(chǔ)。因此，在進行模具設(shè)計時，設(shè)計者不僅要有較高的模具設(shè)計理論知識，還要有一定的模具制造及使用的實踐經(jīng)驗，從而才能設(shè)計出結(jié)構(gòu)合理、成本低廉、使用方便、壽命較長的優(yōu)質(zhì)模具來。
《冷沖壓工藝及模具設(shè)計》是我們的主修專業(yè)課，此次的課程設(shè)計對我來說，既是對自己所學(xué)知識的檢驗，同時也是一次難得的更加深層的學(xué)習(xí)機會。我希望自己在這次設(shè)計過程中，把書本知識和設(shè)計實踐結(jié)合起來，在輔導(dǎo)老師的知道下，認真完成好這次設(shè)計，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下一個扎實的基礎(chǔ)。
選好畢業(yè)設(shè)計題目是實現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計目標(biāo)、保證畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的前提，我們的畢業(yè)設(shè)計的課題取自企業(yè)生產(chǎn)實際。這個課題能較全面地應(yīng)用學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識或者將來工作所需的專業(yè)技術(shù)，達到綜合運用的目的，既能夠解決企業(yè)急需解決的生產(chǎn)技術(shù)問題，又能夠培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)崗位能力，難度不是很大，符合我們高職?？粕膶I(yè)理論知識水平和實際設(shè)計能力，工作量恰當(dāng)，能夠在規(guī)定時間內(nèi)完成。在設(shè)計中能主動請教指導(dǎo)老師，培養(yǎng)綜合運用機械制圖、模具材料與熱處理、公差配合、計算機繪圖、機械制造工藝等專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)查閱技術(shù)資料和其它專業(yè)文獻的能力。培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和踏實的工作作風(fēng)。明確必須有高度責(zé)任心、嚴肅認真的工作習(xí)慣，才能做好設(shè)計工作，減少工作失誤，避免給企業(yè)生產(chǎn)造成損失。充分發(fā)揮主觀能動性，積極思考，大膽創(chuàng)新。
1.1 設(shè)計目的
模具是一種技術(shù)密集、資金密集型產(chǎn)品，在我國國民經(jīng)濟中的地位也非常重要。模具工業(yè)已被我國正式確定為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，并在“十五”中列為重點扶持產(chǎn)業(yè)。由于新技術(shù)、新材料、新工藝的不斷發(fā)展，促使模具技術(shù)不斷進步，對人才的知識、能力、素質(zhì)的要求也在不斷提高。本次設(shè)計就是以創(chuàng)新和優(yōu)化為目的，對目前較為流行的級進沖裁模具進行了設(shè)計，包括工藝和結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化，達到性能提升的同時降低成本，設(shè)計過程本身對于我們模具專業(yè)的學(xué)生來說就是一種挑戰(zhàn)，是一種創(chuàng)新，對我們的設(shè)計能力和經(jīng)驗的積累也是有利的，我們應(yīng)該注意在這個過程中的學(xué)習(xí)。
且墊片廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器中，市場需求量特別大，這就要求我們大批量的生產(chǎn)。而普通的機加工并不能滿足這一要求。并且，墊板尺寸較小，輪廓形狀較簡單，一般的加工方法能滿足位置精度和尺寸精度的要求。本課題目的就是為了設(shè)計一套墊板的相關(guān)模具，采用沖壓成形的加工方法，提高產(chǎn)品的精度。更重要的是，提高生產(chǎn)效率，從而降低成本。
1.2 國內(nèi)外研究概況
1.2.1 模具制造的發(fā)展情況
近年來，沖壓成形工藝有了很多新的進展，特別是精密沖裁，精密成形，精密剪切，復(fù)合材料成形，超塑性變形，軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的成形精度日趨精確，生產(chǎn)率也有很大的提高，正在把沖壓加工提高到高品質(zhì)的，新的發(fā)展水品。前幾年的精密沖壓主要指對平板零件進行精密沖裁，而現(xiàn)在，除了精密沖裁外還可兼有精密彎曲，精密拉深，壓印等，可以進行復(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行加工，而現(xiàn)在可以對厚度達25mm的厚板實現(xiàn)精密沖裁，并可對抗拉強大大于900MPA的高強度合金材料進行緊密沖裁。
由于引入了計算機輔助工程(CAE),沖壓成形已經(jīng)從原來對應(yīng)力應(yīng)變進行有限元等分析方面逐步發(fā)展到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析，以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設(shè)計。在沖壓毛坯設(shè)計方面也展開了計算機輔助設(shè)計，可以對排樣或拉深毛坯進行優(yōu)化設(shè)計。
此外，對沖壓成形性能和成形極限的研究，沖壓成形難度的判定以及成形預(yù)報等技術(shù)的發(fā)展，均標(biāo)志著沖壓成形已經(jīng)從原來的經(jīng)驗，試驗分析階段走上沖壓理論指導(dǎo)的科學(xué)階段，使沖壓成形走向計算機輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。
沖壓加工自動化與柔軟化。為了適應(yīng)大批量，高效生產(chǎn)的需要，在沖壓模具和設(shè)備上廣泛應(yīng)用了各種自動化的進出料機構(gòu)。對于大型沖壓件，例如汽車覆蓋件，專門配置了機械手或機器人，這不僅大大提高了沖壓件的生產(chǎn)品質(zhì)和生產(chǎn)率，而且也增加了沖壓工件和沖壓工人的安全性。在中小件的大批量生產(chǎn)方面，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用了多工位級進模，多工位壓力機或高速壓力機。在小批量多品種生產(chǎn)方面，正在發(fā)展柔性制造系統(tǒng)，為了適應(yīng)多品種生產(chǎn)時不斷更換模具的需要，已經(jīng)成功地發(fā)展了一種快速換模系統(tǒng)，現(xiàn)在一副大型沖壓模具，僅需6~8min即可完成。近年來，集成制造系統(tǒng)也正被引入沖壓加工系統(tǒng)，出現(xiàn)了沖壓加工中心，并且使設(shè)計，沖壓生產(chǎn)，零件運輸，倉儲，品質(zhì)檢驗以及生產(chǎn)管理等全面實現(xiàn)自動化。
自從美國Die Comp公司于1971年在簡單級進模中首先將CAD/CAM技術(shù)引入到?jīng)_模設(shè)計與制造中以來，沖模CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)成為沖壓工藝與模具的主要發(fā)展方向之一。1978年日本機械工程實驗室開發(fā)了MEL系統(tǒng)，采用了圖形顯示設(shè)備和交互圖形設(shè)計技術(shù)，使CAD開始走向?qū)嵱没５?0年代中期，人工智能技術(shù)在模具設(shè)計與制造中獲得應(yīng)用，美國Purdue大學(xué)的G.Eshel地呢于1984年開發(fā)了軸對稱拉伸件沖壓工藝設(shè)計的專家系統(tǒng)。1992年印度學(xué)者Y.K.D.V.Pprasad等在AUTOCAD基礎(chǔ)上開發(fā)了普通沖裁模的CAD/CAM系統(tǒng)CADDS，采用參數(shù)化編程技術(shù)建立了模具標(biāo)準件庫，但模具設(shè)計還是以交換式圖形設(shè)計為主。1991年，Michael R.Doffey等在探討級進模的CAD/CAM時針對簡單鉸鏈件的沖壓加工開發(fā)了一個利用特征作為表達知識單元的系統(tǒng)。該系統(tǒng)將模具的表達分為幾何實體，特征，零件，裝配的能四個層次。條料排樣采用基于規(guī)則的理論方法及自動設(shè)計，模具結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計分為標(biāo)準件自動設(shè)計和凸，凹模等非標(biāo)準件交互設(shè)計兩個部分，使模具設(shè)計走向智能化方向。
我國在沖壓模具的CAD/CAM方面也取得了重大進展。上海交通大學(xué)在80年代初期開展了大規(guī)模的CAD/CAM研究開發(fā)工作，采用交互設(shè)計方法進行條料排樣，模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計方面采用了典型結(jié)構(gòu)及標(biāo)準零件的自動調(diào)用和交互設(shè)計相結(jié)合的方法，開發(fā)了智能化數(shù)據(jù)庫，儲存了各種模具的典型結(jié)構(gòu)，標(biāo)準零件，設(shè)計經(jīng)驗，設(shè)計方法和步驟，并向用戶開放，目前在上海交通大學(xué)已建立了模具CAD/CAM國家工程中心。
1.2.2 我國模具設(shè)計與制造現(xiàn)狀
在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。
標(biāo)志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。
但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。
模具表面強化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊技術(shù)也得到了應(yīng)用。
1.3 來模具發(fā)展的趨勢
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和工業(yè)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，沖壓工藝和沖模技術(shù)也在不斷地革新和發(fā)展。沖壓加工技術(shù)在今后的發(fā)展方向和動向，主要有以下幾個方面。
工藝分析計算的現(xiàn)代化。沖壓技術(shù)與現(xiàn)代數(shù)學(xué)、計算機技術(shù)聯(lián)姻，對復(fù)雜曲面零件（像汽車覆蓋見）進行計算機模擬和有限元分析，達到預(yù)測某一工藝方案對零件成形的可能性與成形過程中將會發(fā)生的問題，供設(shè)計人員進行修改和選擇。這種設(shè)計方案是將創(chuàng)痛的經(jīng)驗設(shè)計升華為優(yōu)化設(shè)計?？s短了模具設(shè)計與制造周期，節(jié)省了昂貴的模具試模費用等。
模具計算機輔助設(shè)計、制造與分析（CAD/CAM/CAE）的研究和應(yīng)用，將極大地提高模具制造效率，提高模具的質(zhì)量，使模具設(shè)計與制造技術(shù)實現(xiàn)CAD/CAM/CAE一體化。
沖壓生產(chǎn)的自動化。為了滿足大批量生產(chǎn)的需要，沖壓生產(chǎn)已向自動化、無人化方向發(fā)展?，F(xiàn)已實現(xiàn)了利用高速沖床和多工位精密級進模實現(xiàn)單機自動沖壓，其每分鐘可沖壓幾百乃至上千次。大型零件的生產(chǎn)已實現(xiàn)了多機聯(lián)合生產(chǎn)線，從板料的送進到?jīng)_壓加工、最后檢驗可全由計算機控制，極大地減輕了工人的勞動強度并提高了生產(chǎn)效率。目前沖壓生產(chǎn)已逐步向無人化生產(chǎn)形成的柔性沖壓加工中心發(fā)展。
為適應(yīng)市場經(jīng)濟需求，大批量與品種小批量共存。發(fā)展適宜于小批量生產(chǎn)的各種簡易模具，經(jīng)濟模具和標(biāo)準化且容易變換的模具系統(tǒng)。
1.4 本次設(shè)計的主要內(nèi)容
在為期兩個月設(shè)計過程中我主要從以下方面來開展設(shè)計工作的。第一，根據(jù)工件的要求和尺寸繪制了零件的零件圖。第二，對零件進行沖壓工藝性能分析。第三，確定沖裁方案。第四，模具的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計，包括設(shè)計一些典型零件和附件，并繪制其零件圖。第五，1315轉(zhuǎn)子片模具的加工方案，擬定零件的加工工藝路線。第六，模具的安裝與裝配方法介紹。第七，繪制模具裝配圖。另外，在整個過程中我對CAD等軟件在模具設(shè)計中應(yīng)用也做了更加深入的認識。
第二章 零件設(shè)計
2.1零件設(shè)計任務(wù)
2.1.1 零件尺寸設(shè)計
零件簡圖：如圖2-1 所示
生產(chǎn)批量：大批量
材料：Q235
材料厚度：0.8mm
未標(biāo)注尺寸按照IT14級處理.
圖2-1 減速電機1315轉(zhuǎn)子片圖
2.1.2分析零件的沖壓工藝性
（1）材料：該沖裁件的材料Q235，具有較好的可沖壓性能。
（2）零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)簡單，比較適合沖裁。
（3）尺寸精度：零件上所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，通過一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。
結(jié)論：適合沖裁。
2.2 分析比較和確定工藝方案
該零件包括落料和沖孔兩個基本工序，可用以下3種工藝方案：
方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，沖壓精度低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。
方案二只需要一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易于保證，且生產(chǎn)效率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)膠方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單，模具制造并不困難。
方案三也需要一套模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度較復(fù)合模的低。欲保證沖壓件的形位精度，需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故其模具結(jié)構(gòu)較復(fù)合模復(fù)雜些。通過以上3種方案的分析比較，對該沖壓生產(chǎn)以采用方案二為佳。
第三章 各主要零件的加工過程
3.1落料凹模
3.1.1落料凹模的尺寸設(shè)計
材料 :Gr12 硬度 :58 ～ 62 HRC
落料凹模簡圖：如圖3-1 所示
圖3-1 落料凹模圖
3.1.2落料凹模加工工藝過程
表1 落料凹模加工工藝表
序號
工序名
工序內(nèi)容
1
備料
鍛件Φ102×35mm
2
粗車
車尺寸Φ100×33mm,注意保持同軸度。
3
平面磨
4
鉗工畫線并加工
1．劃線 畫出各孔中心線，并劃出凹模洞口輪廓尺寸。
2．鉆孔 鉆螺紋底孔，銷釘?shù)卓?，凹模洞口穿線孔。
3．絞孔 絞銷釘孔到要求。
4．攻絲 攻螺紋絲到要求。
5
熱處理
淬火 使硬度達58 ～ 62 HRC
6
平面磨
磨光兩大平面，使厚度達32mm。
7
線切割
割凹模洞口，并留0.01-0.03mm研磨量。
8
鉗工精修
1．研磨洞口內(nèi)壁側(cè)面達0.008mm
2．配推件塊到要求
9
鉗工精修
保證凸凹模間隙均勻后，凹模與上模座配銷釘孔。
10
平磨
磨上下平面厚度達要求
3.1.3 落料凹模實體圖片
圖3-2 落料凹模實體圖
3.2落料凸模
3.2.1落料凸模尺寸設(shè)計
材料 :Gr12 硬度 :58 ～ 62 HRC
落料凹模簡圖：如圖3-3 所示
圖3-3 落料凹模圖
3.2.2落料凸模加工工藝過程
表2 落料凸模加工工藝表
序號
工序名
工序內(nèi)容
1
備料
鍛件Φ110×50mm
2
粗車
車尺寸Φ100×15mm, Φ60×35mm，注意保持同軸度。
3
平面磨
4
鉗工畫線并加工
1．劃線 畫出孔中心線，并劃出凹模洞口輪廓尺寸。
2．鉆孔 凹模洞口穿線孔
5
熱處理
淬火 使硬度達56-60HRC
6
平面磨
磨光兩大平面，使厚度達52.1mm。
7
線切割
割凹模洞口，并留0.01-0.03mm研磨量。
8
鉗工精修
1．研磨洞口內(nèi)壁側(cè)面達0.008mm
2．配凸模到要求
9
平磨
磨上下平面厚度達要求
3.2.3落料凸模實體圖片
圖3-4 落料凸模實體圖
3.3沖孔凸模
3.3.1沖孔凸模尺寸設(shè)計
材料 :T1OA 硬度 :58 ～ 62 HRC
沖孔凸模簡圖：如圖3-5 所示
圖3-5 沖孔凸模圖
3.3.2沖孔凸模加工工藝過程
表3 沖孔凸模加工工藝表
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
鍛件（退火狀態(tài)）：Φ29×55㎜
2
熱處理
退火，硬度達180～220HB
3
初車
車外圓至Φ18㎜；掉頭車另一端面，長度至尺寸50㎜；打孔尖孔。
4
檢驗
檢驗
5
熱處理
淬火，硬度至58～62H RC。
6
磨削
磨削外方形面尺寸Φ18㎜，49㎜至要求。
7
磨削
磨削端面至Ra0.8um
8
檢驗
9
鉗工精修
裝配（鉗修并裝配，保證）
3.3.3沖孔凸模實體圖片
圖3-6 沖孔凸模實體圖
3.4凸模固定板
3.4.1凸模固定板尺寸設(shè)計
材料：45#硬度：43～48HRC
凸模固定板簡圖：如圖3-7 所示
圖3-7凸模固定板圖
3.4.2凸模固定板加工工藝過程
表4 凸模固定板加工工藝表
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
鍛件（退火狀態(tài)）：Φ110×20㎜
2
熱處理
調(diào)質(zhì) 硬度43～48HRC
3
粗車
車外圓至Φ102㎜；掉頭車另一端面，長度至尺寸18㎜。
4
平磨
5
鉗工畫線并加工
1.劃線 凸模固定孔中心線，銷釘孔中心線，螺紋過中心線，銷釘過孔中心。
2.鉆孔 凸模固定孔穿絲線，螺紋過孔和銷釘過孔到要求。
6
線切割
割凸模安裝固定孔單邊留0.01～0.02㎜研余量
7
銑槽
銑凸模固定孔背面沉孔到要求
8
鉗
研配凸模
9
平磨
磨模厚度到要求
10
鉗工精修
總裝配 用透光層使凸模，凹模間隙均勻后，與上模座板配作銷孔。
3.4.3 凸模固定板實體圖片
圖3-8 凸模固定板實體圖
3．5卸料板
3.5.1 卸料板尺寸設(shè)計
材料 :45# 硬度 :43 ～ 48 HRC
卸料板簡圖：如圖3-9 所示
圖3-9 卸料板圖
3.5.2卸料板加工工藝過程
表5 卸料板加工工藝表
序號
工序名
工序內(nèi)容
1
備料
鍛件Φ110×20㎜，調(diào)質(zhì)43-48 HRC。
2
粗車
車外圓至Φ102㎜；掉頭車另一端面，長度至尺寸12㎜。
3
平面磨
4
鉗工畫線并加工
1．劃線 畫出各孔中心線，并劃出凸凹模洞口輪廓尺寸。
2．鉆孔 鉆螺紋底孔，銷釘?shù)卓住?
3．絞孔 絞銷釘孔到要求
4．攻絲 攻螺紋絲到要求
5
鉗
配凸凹模到要求，保證凸凹模間隙均勻。
6
鉗工精修
裝配
3.5.3 卸料板實體圖片
圖3-10 卸料板實體圖
3.6墊板
3.6.1墊板尺寸設(shè)計
材料：T8A硬度：54～58HRC
墊板簡圖：如圖3-11 所示
圖3-11墊板圖
3.6.2墊板加工工藝過程
表6 墊板加工工藝表
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
鍛件（退火狀態(tài)）：300×300×25㎜
2
粗銑
銑六面達290.3×290.3×19.2㎜，并使兩大平面和相鄰兩側(cè)基本垂直。
3
平磨
磨光兩大平面，并磨兩相鄰側(cè)面使四面垂直，垂直度0.02㎜/100㎜
4
鉗工畫線并加工
1.劃線 螺紋過孔中心線，銷釘過孔中心線。
2.鉆孔 鉆螺紋過孔，銷釘過孔到要求。
5
熱處理
淬火 硬度：54～58HRC
6
平磨
磨兩大平面厚度達要求
7
鉗工精修
總裝配
3.6.3 墊板實體圖片
圖3-12 墊板實體圖
3.7推件塊
3.7.1推件塊尺寸設(shè)計
材料：45#硬度：43～48HRC
推件塊簡圖：如圖3-13 所示
圖3-13 推件塊圖
3.7.2推件塊加工工藝過程
表7 推件塊加工工藝表
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
鍛件Φ60×15mm
2
熱處理
淬火 硬度24～28㎜
3
粗車
車外圓至Φ54㎜；掉頭車另一端面，長度至尺寸13㎜。
4
平磨
磨上下兩平面到要求
5
鉗工加工并畫線
1.劃線 過孔中心線，各面輪廓線。
2.鉆孔 鉆4-M8過孔到要求
6
銑床
各型面各臺階到要求
7
鉗工精修
總裝配
3.7.3 推件塊實體圖片
圖3-14 推件塊實體圖
3.8上模架
3.8.1上模架尺寸設(shè)計
材料：HT200
上模架簡圖：如圖3-15 所示
圖3-15上模架圖
3.8.2上模架加工工藝過程
表8 上模架加工工藝表
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
按GB/T2855.5-90選購250×200mm模架
2
鉗工畫線并加工
1.劃線 螺釘過孔中心線，銷釘過孔中心線，模柄孔中心線及輪廓線。
2.鉆孔 鉆螺釘過孔及锪背面沉孔到要求
3
平磨
與模柄配平模柄孔Φ50mm到要求
4
鉗
與模柄配鉆止轉(zhuǎn)銷孔到要求
5
鉗工精修
1.用透光層保證凸模固定板上兩凸模與下模上凸凹模對中后，上模座與凸模固定板配作銷。
2.用墊片層保證凹模與下模上凸凹模的凸模對中后，上模座與凹模板配作銷孔。
6
鉗工精修
總裝配
3.8.3 上模架實體圖片
圖3-16 上模架實體圖
3.9下模架
3.9.1下模架尺寸設(shè)計
材料：HT200
下模架簡圖：如圖3-17 所示
圖3-17下模架圖
3.9.2下模架加工工藝過程
表9 下模架加工工藝過程表
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
按GB/T2855.6-90選購250×200mm模架
2
鉗工畫線并加工
①劃線 緊固螺釘過孔中心線，卸料螺釘過孔中心線，落廢料孔中心線，凸凹模緊固螺釘頭過孔中心線。
②鉆孔 鉆上述各孔到要求，锪孔背面沉孔到要求。
3
鉗
與凸凹模固定板配作銷釘孔
4
鉗工精修
總裝配
3.9.3 下模架實體圖片
圖3-18 下模架實體圖
3.10彈料裝置
3.10.1 彈料裝置尺寸設(shè)計
材料：橡膠、45#
彈料裝置簡圖：如圖3-19
圖3-28 彈料裝置圖
3.10.2 彈料裝置加工工藝過程
表10 彈料裝置加工工藝表
序號
工序名
工序內(nèi)容
1
備料
鍛件2-Φ110×15㎜（45#），Φ110×42㎜（橡膠）
2
粗車
車外圓至Φ100㎜；掉頭車另一端面，長度至尺寸10㎜。
3
平面磨
4
鉗工畫線并加工
1．劃線 畫出各孔中心線
2．鉆孔 鉆螺紋底孔，內(nèi)孔
3．攻絲 攻螺紋絲到要求
5
鉗
去毛刺
6
鉗工精修
裝配
3.10.3 彈料裝置實體圖片
圖3-20 彈料裝置實體圖
第四章 總裝配
4.1上模裝配
4．1.1上模裝配過程
將沖孔凸模與凸模固定板相連，然后與落料凹模相連，并將推件塊放于凹模內(nèi)，將裝好的與上模架襯板相連并用螺栓將其與下模架固定，然后將四跟螺釘從下模架下面插入，與推件塊相連。將推板放于下模架下面的凹槽內(nèi)，最后將打料棒插于模柄內(nèi)，并將模柄與下模架的底面相連。
圖4-1 上模實體圖
4.2下模裝配
4.2.1下模裝配過程
將凸模放于下模架上，用螺栓將凸模與下模架固定；用螺栓將下模架與襯板固定；將四根螺母從襯板的四個孔穿過與卸料板相連。最后將彈料裝置與襯板相連。
4.2.2下模實體圖片
圖4-2下模實體圖
4.3整套模具實體圖片
圖4-3整套模具實體圖
4.4模具零件表
序號
代號
名稱
數(shù)量
材料
備料
1
沖孔凸模
1
T10A
2
打料棒
1
HT200
3
彈料裝置
1
45＃
4
墊板
1
T8A
5
頂針
23
45＃
6
GB/T700-1998
平頭螺釘
4
Q215
7
落料凹模
1
Gr12
8
落料凸模
1
Gr12
9
模柄
1
HT200
10
GB/T700-1998
內(nèi)六角螺栓
4
Q215
11
上模架
1
HT200
12
凸模固定板
1
45＃
13
推板
1
45＃
14
推件塊
1
45＃
15
下模架
1
HT200
16
下模架墊板
1
45＃
17
卸料板
1
45＃
18
頂芯
23
45＃
總結(jié)
在這次的畢業(yè)設(shè)計中，我綜合了兩年多來所學(xué)的所有專業(yè)知識，使我受益匪淺。不僅使自己的專業(yè)技能有所發(fā)揮并且掌握得更為熟練，也加強了在大學(xué)階段所學(xué)專業(yè)理論知識的鞏固。
在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，在設(shè)計和繪圖等方面都遇到了一些問題，經(jīng)過老師和同學(xué)的指導(dǎo)幫助，再加上自身不懈的努力，問題得到了及時解決。這次的畢業(yè)設(shè)計使我對冷沖壓模具設(shè)計有了一定的認識，在模具設(shè)計過程中，不僅把大學(xué)三年所學(xué)到知識加深了，還學(xué)會了查有關(guān)書籍和資料，能夠把各科靈活的運用到設(shè)計中去。
這次的畢業(yè)設(shè)計不僅是對自己大學(xué)三年的考核，也是在工作之前對自身的一次全面、綜合的測試。這為今后的工作做好了鋪墊和奠定了一定的基礎(chǔ)。由于我的知識水平有限，對實踐的缺乏，當(dāng)中不乏有不足之處，還有待在以后的工作實踐當(dāng)中不斷地完善和創(chuàng)新！
參考文獻
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學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
開 題 報 告
題 目 減速電機1315轉(zhuǎn)子片的模具設(shè)計
姓 名 學(xué) 號
系 部
專 業(yè)
指導(dǎo)教師 職 稱
年 月 日
說 明
1、畢業(yè)設(shè)計（論文）工作開始之前，學(xué)生填寫江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告。
2、學(xué)生要認真填寫畢業(yè)設(shè)計（論文）工作在開始之前所進行的準備工作和對畢業(yè)設(shè)計（論文）的整體構(gòu)思設(shè)計。指導(dǎo)教師要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的準備和整體構(gòu)思做出評價。
3、本開題報告的各部分內(nèi)容要完整，必須用黑墨水筆工整書寫,或按統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準格式打印所有簽字必須齊全。系、部的工作檢查將以此作為主要依據(jù)。
4、本開題報告填寫完整后，與畢業(yè)設(shè)計（論文）一起交給指導(dǎo)教師，作為畢業(yè)設(shè)計（論文）成績考核的主要依據(jù)材料。
5、評定成績后，《江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告》與《江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書》要統(tǒng)一交到系辦公室。成績優(yōu)秀的畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告、任務(wù)書、畢業(yè)設(shè)計（論文）由系、部復(fù)制后，存到教務(wù)處實訓(xùn)科和學(xué)院檔案室各1份，其它由系、部保存，以備檢查、評估。
江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
1、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目
減速電機1315轉(zhuǎn)子片的模具設(shè)計
2、題目來源
（科研、生產(chǎn)、教學(xué)、其它）
本課題設(shè)計來源于轉(zhuǎn)子片生產(chǎn)廠家
3、畢業(yè)設(shè)計（論文）的研究背景和意義
背景：沖裁模是沖壓生產(chǎn)中不可缺少的工藝裝備，良好的模具結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)工藝方案的可靠保證。沖壓零件的質(zhì)量好壞和精度高低，主要決定于沖裁模的質(zhì)量和精度。
意義：提高生產(chǎn)效率
4、畢業(yè)設(shè)計（論文）的目標(biāo)、基本內(nèi)容、重點與難點、主要創(chuàng)新點，研究的可行性
基本內(nèi)容：本次針對1315轉(zhuǎn)子片的生產(chǎn)，系統(tǒng)地進行了一副落料、沖孔的復(fù)合模設(shè)計
重點與難點：有些零件的造型困難。
研究的可行性：所研究的項目難度適中，工作量適中，適合我們開展。
5、主要參考資料及使用的原始資料（參考資料必須有著作、論文、網(wǎng)站和其它類，不得少于15冊）
[1] 鐘佩思,沈友徽,馬靜敏等.模具先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢綜述[J].模具制造.2005，3
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[3] Hill S. Micromoulding-A Small Injection of Technology[J]. Material World. 2001,7
[4]李德群，唐志玉.中國模具設(shè)計大典第二卷輕工模具設(shè)計[M].江西科學(xué)技術(shù)出版社.2003，3
[5]李建軍，李德群主編 ．模具設(shè)計基礎(chǔ)及模具CAD [M]．機械工業(yè)出版社，2005．
[6]崔 岜．中國模具鋼現(xiàn)狀及發(fā)展 (I～Ⅱ)[J]．機械工程材料。2001.25
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[13]張克惠.塑料材料學(xué)[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社.2000，5：70
畢業(yè)設(shè)計整體構(gòu)思設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計（論文）的整體構(gòu)思（設(shè)計類：方案；論文類：提綱）
方案：（1）收集資料
（2）選擇合適的模具結(jié)構(gòu)
（3）設(shè)計模具成型零件
（4）繪制模具裝配圖
（5）編寫設(shè)計說明書
畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要研究手段、方法（含學(xué)校實驗室條件）
基于特征的三維造型軟件為我們提供了方便的設(shè)計平臺，而且制品的質(zhì)量、體積等各種物理參數(shù)為后續(xù)的模具設(shè)計和分析打下了良好的基礎(chǔ)。我們首先對玩具實體進行測量;然后在PRO-E上將實體畫出來；并將其轉(zhuǎn)換為CAD圖
畢業(yè)設(shè)計（論文）的進度安排
第一階段 準備工作 2010年08月01日～2010年08月30日
第二階段 畢業(yè)實習(xí)（方案調(diào)研） 2010年09月01日～2010年09月15日
第三階段 畢業(yè)設(shè)計 2010年09月16日～2010年12月15日
第四階段 畢業(yè)答辯 2010年12月16日～2010年12月30日
指導(dǎo)教師意見：（對題目、深度、廣度、工作量、工作準備的意見，對結(jié)果的預(yù)測、期待等）
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
專業(yè)指導(dǎo)小組意見：
專業(yè)指導(dǎo)小組長簽字： 年 月 日
系指導(dǎo)委員會意見：
系畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)委員會主任簽字： 年 月 日
- 5 -
- -
減速電機1315轉(zhuǎn)子片沖孔復(fù)合模具設(shè)計
摘要
本次針對轉(zhuǎn)子片，系統(tǒng)地進行了一副落料、沖孔的復(fù)合模設(shè)計。在模具設(shè)計過程中，綜合運用已學(xué)知識和自主創(chuàng)新來進行設(shè)計和計算。本設(shè)計完整地進行了制件的工藝性分析和模具設(shè)計的各項內(nèi)容，從形狀工藝性分析、尺寸和精度工藝性分析、結(jié)構(gòu)工藝性分析等方面對沖壓件進行了系統(tǒng)的沖壓工藝性分析；在模具設(shè)計方面，主要進行了沖壓零件總體工藝方案的確定和排樣設(shè)計、工藝計算、工作部分參數(shù)計算、工作力的計算、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和主要零部件設(shè)計及主要零部件的加工工藝。
該落料沖孔復(fù)合模為倒裝式復(fù)合模，并采用了少廢料排樣中的直排形式，節(jié)省材料的浪費，結(jié)構(gòu)簡單。可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件，操作簡單。采用彈性橡膠作為壓料裝置，壓邊力較為均勻。
關(guān)鍵字：復(fù)合模具；沖壓模具；落料；沖孔；模具設(shè)計
Abstract
For the cover of this, the system carried out a blanking, punching of the compound die design. The design completely include the process of analysis and all the content of mold design. From the shape of analysis, size and accuracy of analysis, structure of analysis to analyze the system of stamping process; In the part of mold design, the main components include determing the overall stamping process, process and layout design plans, Technology Calculation, the calculation of some parameters, The calculation of work force, overall structural design and the main components design.
The blanking die for the fall in compound punching loading composite mold, and uses less waste in the vertical layout format, saving materials, waste, simple structure. You can directly use the press to push device of playing the rod pieces, easy to operate. Adopt a flexible rubber as a pressing device, the pressure side where more evenly.
KEY WORDS: Compound dies; Press mold; Blanking; Punching; Mold design
I
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(dāng)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(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：
（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(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
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(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，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(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(xué)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(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，有條件運用合理的科學(xué)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(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(yīng)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(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主應(yīng)力。由于板厚較小，通常都近似地認為這兩個主應(yīng)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(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，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(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行原材料的設(shè)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(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。為了能夠運用最科學(xué)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(xué)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(shè)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(dāng)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(biāo)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(fù)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(yīng)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(yīng)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.