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CharacteristicsofStampingandPropertiesof
SheetMetalForming
,~,-metalsheets(suchasplywood,micasheet,asbestos,leather)canalsobeformedbystamping.
Stampingiswidelyusedinvariousfieldsofthemetalworkingindustry,anditplaysacrucialroleintheindustriesformanufacturingautomobiles,instruments,militarypartsandhouseholdelectricalappliances,etc.
Theprocess,equipmentanddiearethethreefoundationalproblemsthatneededtobestudiedinstamping.
Thecharacteristicsofthesheetmetalformingareasfollows:
Highmaterialutilization
Capacitytoproducethin-walledpartsofcomplexshape.
Goodinterchangeabilitybetweenstampingpartsduetoprecisioninshape
anddimension.
Partswithlightweight,high-strengthandfinerigiditycanbeobtained.
Highproductivity,easytooperateandtorealizemechanizationandautomatization.
Themanufactureofthestampingdieiscostly,,thesimplestampingdieandthenewequipmentsuchasastampingmachiningcenter,areusuallyadoptedtomeetthemarketdemands.
Thematerialsforsheetmetalstampingincludemildsteel,copper,aluminum,magnesiumalloyandhigh-plasticityalloy-steel,etc.
,.
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:
(1)..
(2).Duetothesmallrelativethickness,theanti-,thestampingprocessisdifficulttoproceedsuccessfullywithoutusingtheanti-instabilitydevice(suchasblankholder).Thereforethevarietiesofthestampingprocessesdominatedbytensilestressaremorethandominatedbycompressivestress.
(3).Duringstampingforming,,,,,thetreatingmethodisalsodifferentfromthatofbulkforming.
(4).Instampingforming,therestrainactionofthedietotheblankisnotseversasinthecaseofthebulkforming(suchasdieforging).Inbulkforming,,inmostcases,theblankhasacertaindegreeoffreedom,,.
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Duetothecharacteristicsofstampingdeformationandmechanicsmentionedabove,thestampingtechniqueisdifferentformthebulkmetalforming:
(1).,thetechniquesofthesimpledieandthepneumaticandhydraulicformingaredeveloped.
(2).Duetotheplanestressorsimplestrainstateincomparisonwithbulkforming,,bymeansofcomputerandsomemoderntestingapparatus,researchontheintellectualizedcontrolofstampingprocessisalsoinproceeding.
(3).,thatis,formingabilityandshapestability,hasbecomeakeypointinstampingtechnologydevelopment,butalsoenhancesthemanufacturingtechniqueofironandsteelindustry,andprovidesareliablefoundationforincreasingsheetmetalquality.
Manydeformationprocessescanbedonebystamping,thebasicprocessesofthestampingcanbedividedintotwokinds:cuttingandforming.
,punching,trimming,partingandshaving,,bending,localforming,bulging,flanging,necking,sizingandspinning.
Insubstance,,theformingmethodscanbedividedintoseveralcategorieswiththesameformingpropertiesandbestudiedsystematically.
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,,,thestressstateandthedeformationcharacteristicsofthedeformationzoneinallkindsofstampingformingcanbedenotedbythepointsinthecoordinatesoftheplaneprincipalstressesandthecoordinatesofthecorrespondingplaneprincipalstrains.
Therearealotofrawmaterialsusedinstampingforming,,,:(1).Definitionofthestampingpropertyofthematerial.
(2).Methodtojudgethestampingpropertyofthematerial,findparameterstoexpressthedefinitelymaterialpropertyofthestampingforming,establishtherelationshipbetweenthepropertyparametersandthepracticalstampingforming,andinvestigatethetestingmethodsofthepropertyparameters.
(3).Establishtherelationshipamongthechemicalcomponent,structure,manufacturingprocessandstampingproperty.
,themostwidelyusedmaterialsaresteel,stainlesssteel,aluminumalloyandvariouscompositemetalplates.
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,economicandrationalstampingformingprocessandformingparameters,itisnecessarytounderstandclearlythepropertiesofthesheetmetal,,toselectplatematerialaccuratelyandrationallyinaccordancewiththecharacteristicsoftheshapeanddimensionofthestampingformingpartanditsformingtechniqueisalsonecessarysothatascientificunderstandingandaccuratejudgmenttothestampingformingpropertiesofthesheetmetalmaybeachieved.
Therearedirectandindirecttestingmethodstoassessthestampingpropertyofthesheetmetal.
,,andcannotbesharedasacommonlyusedstandardbetweenfactories.
Thesimulationtestisakindofassessingmethodthataftersimplifyingandsummingupactualstampingformingmethods,aswellaseliminatingmanytrivialfactors,thestampingpropertiesofthesheetmetalareassessed,basedonsimplifiedaxial-,alotoffactorsareregulatedindetail,suchastheshapeanddimensionoftoolsfortest,blankdimensionandtestingconditions(stampingvelocity,lubricationmethodandblankholdingforce,etc).
Indirecttestingmethodisalsocalledbasictestingmethoditscharacteristicistoconnectanalysisandresearchonfundamentalpropertyandprincipleofthesheetmetalduringplasticdeformation,andwiththeplasticdeformationparametersofthesheetmetalinactualstampingforming,andthentoestablishtherelationshipbetweentheindirecttestingresults(indirecttestingvalue)andtheactualstampingformingproperty(formingparameters).Becausetheshapeanddimensionofthespecimenandtheloadingpatternoftheindirecttestingaredifferentfromtheactualstampingforming,,theresultsobtainedformtheindirecttestarenotthestampingformingparameters,butarethefundamentalparametersthatcanbeusedtorepresentthestampingformingpropertyofthesheetmetal.
冲压成形的特点与板材冲压成形性能
冲压是通过模具使板材产生塑性变形而获得成品零件的一次成形工艺方法。由于冲压通常在冷态下进行,因此也称为冷冲压。只有当板材厚度超过8~100mm时,才采用热冲压。冲压加工的原材料一般为板材或带材,故也称板材冲压。某些非金属板材(如胶木板、云母片、石棉、皮革等)亦可采用冲压成形工艺进行加工。
冲压广泛应用于金属制品各行业中,尤其在汽车、仪表、军工、家用电器等工业中占有极其重要的地位。
冲压成形需研究工艺设备和模具三类基本问题。
板材冲压具有下列特点:
(1).材料利用率高。
(2).可加工薄壁、形状复杂的零件。
(3).冲压件在形状和尺寸方面的互换性好。
(4).能获得质量轻而强度高、刚性好的零件。
(5).生产率高,操作简单,容易实现机械化和自动化。
冲压模具制作成本高,因此适合大批量生产。对于小批量、多品种生产,常采用简易冲模,同时引进冲压加工中心等新型设备,以满足市场求新求变的需求。
板材冲压常用的金属材料有低碳钢、铜、铝、镁合金及高塑性的合金刚等。如前所述,材料形状有板材和带材。
冲压生产设备有剪床和冲床。剪床是用来将板材剪切成具有一定宽度的条料,以供后续冲压工序使用,冲床可用于剪切及成形。
生产时间中所采用的冲压成形工艺方法有很多,具有多种形式饿名称,但塑性变形本质是相同的。冲压成形具有如下几个非常突出的特点。
(1).垂直于板面方向的单位面积上的压力,其数值不大便足以在板面方向上使板材产生塑性变形。由于垂直于板面方向上的单位面积上压力的素质远小于板面方向上的内应力,所以大多数的冲压变形都可以近似地当作平面应力状态来处理,使其变
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形力学的分析和工艺参数的计算大呢感工作都得到很大的简化。
(2).由于冲压成形用的板材毛胚的相对厚度很小,在压应力作用下的抗失稳能力也很差,所以在没有抗失稳装置(如压边圈等)的条件下,很难在自由状态下顺利地完成冲压成形过程。因此,以拉应力作用为主的伸长类冲压成形过程多于以压应力作用为主的压缩类成形过程。
(3).冲压成形时,板材毛胚内应力的数值等于或小于材料的屈服应力。在这一点上,冲压成形与体积成形的差别很大。因此,在冲压成形时变形区应力状态中的静水压力成分对成形极限与变形抗力的影响,已失去其在体积成形时的重要程度,有些情况下,甚至可以完全不予考虑,即使有必要考虑时,其处理方法也不相同。
(4).在冲压成形时,模具对板材毛胚作用力所形成的约束作用较轻,不像体积成形(如模锻)是靠与制件形状完全相同的型腔对毛胚进行全面接触而实现的强制成形。在冲压成形中,大多数情况下,板材毛胚都有某种程度的自由度,常常是只有一个表面与模具接触,甚至有时存在板材两侧表面都有于模具接触的变形部分。在这种情况下,这部分毛胚的变形是靠模具对其相邻部分施加的外力实现其控制作用的。例如,球面和锥面零件成形时的悬空部分和管胚端部的卷边成形都属这种情况。
由于冲压成形具有上述一些在变形与力学方面的特点,致使冲压技术也形成了一些与体积成形不同的特点。
由于不需要在板材毛的表面施加很大的单位压力即可使其成形,所以在冲压技术中关于模具强度与刚度的研究并不十分重要,相反却发展了学多简易模具技术。由于相同原因,也促使靠气体或液体压力成形的工艺方法得以发展。
因冲压成形时的平面应力状态或更为单纯的应变状态(与体积成形相比),当前对冲压成形汇中毛胚的变形与力能参数方面的研究较为深入,有条件运用合理的科学方法进行冲压加工。借助于电子计算机与先进的测试手段,在对板材性能与冲压变形参数进行实时测量与分析基础上,实现冲压过程智能化控制的研究工作也在开展。
人们在对冲压成形过程有离开较为深入的了解后,已经认识到冲压成型与原材料有十分密切的关系。所以,对板材冲压性能即成形性与形状稳定性的研究,目前已成为冲压技术的一个重要内容。对板材冲压性能的研究工作不仅是冲压技术发展的需要,而且也促进了钢铁工业生产技术的发展,为其提高板材的质量提供了一个可靠