习题答案：第3章冲裁工艺及冲裁模具设计

第 3 章 冲裁工艺及冲裁模具设计第一次作业一、填空题(每空 1 分，共 分)1冲裁根据变形机理的不同，可分为 普通冲裁 和 精密冲裁 。 （3-1）2 圆形垫圈的内孔属于 冲孔 工序，而外形属于 落料 工序。 （3-1）3冲裁变形过程大致可分为 弹性变形 、 塑性变形 、和 断裂分离 等三个阶段。（3-1）4冲裁件的切断面由 塌角 、 光面 、 毛面 和 毛刺 四个区域组成。 （3-1）5塑性差的材料，断裂倾向严重， 毛面 增宽，而 光面 所占比例较少，毛刺和塌角 也较小 。 （3-1）6增大冲裁件光面宽度的主要途径为：减少冲裁间隙、用压料板压紧凹模面上的材料、对凸模下面的材料用 顶板 施加反向压力，此外，还要合理选择搭边、注意润滑等。 （3-1）7冲裁凸模和凹模之间的 间隙 ，不仅对冲裁件的质量有极重要的影响，而且还影响模具 寿命 、 冲裁力 、 卸料力 和推件力。 （3-2）8冲裁间隙过大，会使断面光面 减小 ，塌角与斜度 增大 ，形成 厚而大 的毛刺。 （3-2）9影响冲裁件毛剌增大的原因是 刃口磨钝 ， 间隙增大 。 （3-2）10冲裁模常以 刃口磨钝 和 崩刃 的形式失效。 （3-2）11在设计和制造新模具时，应采用 最小 的合理间隙。 （3-2）12落料件的尺寸与 凹模 刃口尺寸相等，冲孔件的尺寸与 凸模 刃口尺寸相等。 （3-3）13凸、凹模分别加工法的优点是凸、凹模具有 互换 性，制造周期 短 ，便于 成批制造 。其缺点是 模具制造公差 小、 模具制造 困难、成本较高。 （3-3）14落料时，应以 凹模 为基准配制 凸模 ，凹模刃口尺寸按磨损的变化规律分别进行计算。 （3-3）15冲孔时，应以凸模 为基准配制 凹模 ，凸模刃口尺寸按磨损的变化规律分别进行计算。 （3-3）二、判断题（每小题 分，共 分）1 （）冲裁间隙过大时，断面将出现二次剪切光亮面。 （3-2） 2 （）冲裁间隙越小，冲裁件精度越高，所以冲裁时间隙越小越好。 （3-2）3 （）对于形状复杂的冲裁件，适宜于用凸、凹模分开加工的方法加工（3-3） 。4 （）对配作的凸、凹模，其工作图无需标注尺寸和公差，只需说明配作间隙值。 （3-3）三、选择题（每题 分，共 分）1模具的合理间隙是靠 B 刃口尺寸及公差来实现。 （3-2）A 凸凹模 B 凸模和凹模 C 凹模2落料时，其刃口尺寸计算原则是先确定 A 。 （3-3）A 凹模刃口尺寸 B 凸模刃口尺寸 C 凸、凹模尺寸公差3冲孔时，其刃口尺寸计算原则是先确定 B 。 （3-3）A 凹模刃口尺寸 B 凸模刃口尺寸 C 凸、凹模尺寸公差4凸模比凹模的制造精度要 A 。 （3-3 ）A高一级 B.低一级 C.相同四问答题。 （共 分）1板料冲裁时，其断面特征怎样？影响冲裁件断面质量的因素有哪些？（本题 分） （3-1）答：冲裁件的切断面具有明显的区域性特征，由塌角、光面、毛面和毛刺四个部分组成。影响冲裁断面质量的因素有：A 材料种类；B 板料厚度；C 冲裁间隙；D 刃口锐钝；E 模具结构；F 冲裁速度。2提高冲裁件尺寸精度和断面质量的有效措施有哪些？ （本题 分） （3-1） 答：要提冲裁件的质量，就要增大光面的宽度，缩小塌角和毛刺高度，并减小冲裁件翘曲。其主要途径是：1 尽可能采用合理间隙的下限值2用压料板压紧凹模面上的材料3对凸模下面的材料用顶板施加反向压力4保持模具刃口的锋利5合理选择搭边值6注意润滑3什么是冲裁间隙？为什么说冲裁间隙是重要的。 （3-2）答: 凸模与凹模工作部分的尺寸之差称为间隙。冲裁模间隙一般指的是双面间隙。间隙值用字母 Z 表示。间隙之所以重要，是因为冲裁模间隙不仅对冲裁件的质量有极其重要的影响，而且还影响模具寿命、冲裁力、卸料力和推件力等4确定冲裁模凸、凹模刃口尺寸的基本原则是什么？（本题 分） （3-3）答：1落料 落料件光面尺寸与凹模尺寸其本一致，故以凹模尺寸为基准，由于凹模刃口尺寸越磨越大，故落料件基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。而落料凸模基本尺寸，则按凹模基本尺寸减最小初始间隙；2冲孔 冲孔件光面的孔径与凸模尺寸其本一致，故以凸模尺寸为基准，由于凸模刃口尺寸越磨越小，故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。而冲孔凹模基本尺寸，则按凸模基本尺寸加最小初始间隙；3孔心距 孔心距的尺寸精度由凹模孔心距保证，由于凸、凹模的刃口尺寸磨损不影响孔心距的变化，故凹模孔心距的基本尺寸取在工件孔心距公差带的中点睛，按双向对称偏差标注。4冲模刃口制造公差 以能保证工件的精度要求准，保证合理的凸、凹模间隙值，保证模具有一定的使用寿命。五计算题（共 16 分）1、冲制如图所示的垫圈，材料为 Q235,分别计算落料,冲孔的凸，凹模刃口尺寸及公差。已知板料厚为 3mm. （本题 分） （3-3）解：外形 mm 属于落料，内形 mm 属于冲孔，074.862.04（1） 落料 mm 074.8DA=(Dmax-x) +0A DT=(DA-Zmin)0-T =(Dmax-X-Z min) 0-T 查表 3-3、3-4 和 表 3-5 得：Zmin =0.460mm Zmax=0.640mm； A =0.03mm T =0.020mm； x=0.5校核条件:| T|+| A|=0.02+0.03=0.05；（Z max-Zmin）=0.640-0.460=0.180满足| T|+| A|（Z max-Zmin）条件，将已知数据代入公式得:DA=(80-0.50.74) +00.024=79.63+00.03 mm DT=(79.63-0.46)0-0.016=79.170-0.02 mm（2） 冲孔 mm62.4dT=(dmin+x) 0-T dA=(dT+Zmin) +0A =(dmin+X+Z min) +0A查表 3-3、3-4 和 表 3-5 得：Zmin =0.460mm Zmax=0.640mm； A =0.03mm T =0.020mm； x=0.5校核条件:| T|+| A|=0.02+0.03=0.05；（Z max-Zmin）=0.640-0.460=0.180说明满足| T|+| A|（Z max-Zmin）条件将已知数据代入公式，即得dT=(40+0.50.62) 0-0.020=40.31 0-0.020mm dA=(40.31+0.160) +00.020 =40.77 +00.020mm2计算图示铁心冲片冲裁凸模和凹模的刃口尺寸，材料为 Q235 钢，料厚为 0.5mm。解：考虑到该工件外形较复杂,宜采用配作法加工凸、凹模；而内形虽为圆形冲孔，但因材料太薄，故也采用配作法加工。A.落料尺寸 以凹模为基准件来配作凸模。凹模磨损后其尺寸变化有三种情况，铁 心 冲 片t=0.5m材 料 ： 硅 钢 片生 产 纲 领 ： 1万 件 /年（1）凹模磨损后尺寸变大的： 、 、 、 、 (未注公062.5062.3043.15036.036.57差尺寸般按 IT14 确定其公差)，计算公式 ：A A=(Amax-x) +0A x=0.5 , Zmin =0.04mm,Zmax=0.060mm,取 A= /4将已知数据代入公式得：（ ） A =(50-0.50.62) =49.69 mm062.5 4/62.016.0（ ） A=(35-0.500.62) /.0=34.69 .0mm.03（ ） A=(15-0.500.43) =14.79 mm4.1 4/3.1.（ ） A=(10-0.500.36) =9.82 mm036. /6.009.（ ） A=(7.5-0.500.36) =9.32 mm.057 4/3.0.0（2）凹模磨损后尺寸变小的：300.17mm；计算公式：B A=(Bmin+x) 0-A 查 表 3-5 得 x=0.75，取 A= /4将已知数据代入公式得：(300.17) A=(29.83+0.750.34) =30.09 mm 04/3.09.(3) 凹模磨损后尺寸不变的：200.10mm；其基本公式为 CA=(Cmin+0.5) 0.5 A 取 A= /4 将已知数据代入公式得：(200.10)A=（19.9+0.50.2）0.50.2/4=200.03mm查 表 3-3 得：Zmax=0.360mm Zmin=0.246mm凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙值为（0.040.060）mm。B.冲孔尺寸 以凸模为基准件来配作凹模。凸模磨损后尺寸变小的：8 mm；10.计算公式：b T=(Bmin+x) 0-T 查表 3-5 得 x=1 , Zmin =0.04mm,Zmax=0.060mm,取 T= /4将已知数据代入公式：（8 ） T=（8+1 0.36） =8.36 mm1.004/1.03.凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值为（0.040.060）mm。第二次作业一、填空题(每空 1 分，共 分)16冲裁件的经济公差等级不高于 IT11 级 ，一般要求落料件公差最好低于 IT10 级 ，冲孔件最好低于 IT9 级 。 （3-4）17冲裁产生的废料可分为两类，一类是 工艺废料，另一类是 结构废料。 （3-5）18 冲压力合力的作用点称为 模具的压力中心 ，设计模具时，要使 压力中心 与模柄中心重合。 （3-6）19为了实现小设备冲裁大工件，或使冲裁过程平稳以减少压力机的振动，常用 阶梯凸模冲裁 法、斜刃冲裁 法和 加热冲裁 法来降低冲裁力。 （3-6）二、判断题（每小题 分，共 分）5 （）落料件比冲孔件精度高一级。（3-4）6 （）直对排比斜对排的材料利用率高。（3-5） 7 （）在其它条件相同的情况下，H62 比 08 钢的搭边值小一些。（3-5） 8 （）模具的压力中心就是冲压件的重心。 （3-6） 9 （）冲裁厚板或表面质量及精度要求不高的零件，为了降低冲裁力，一般采用加热冲裁的方法进行。 （3-6）10 （）采用斜刃冲裁时，为了保证工件平整，落料时凸模应作成平刃，而将凹模作成斜刃。 （3-6）三、选择题（每题 分，共 分）5硬材料比软材料的搭边值 A 。 （3-5 ）A小 B.大 C. 相同6对 T 形冲压件，为提高材料的利用率，应采用 A 。 （3-5）A 斜对排 B 直对排 C 多排 7冲裁多孔冲件时，为了降低冲裁力，应采用 C 的方法来实现小设备冲裁多孔且冲压力大的冲件。 （3-6）A 加热冲裁 B 斜刃冲裁 C 阶梯凸模冲裁 8模具的压力中心就是冲压力 C 的作用点。 （3-6）A 最大分力 B 最小分力 C 合力四问答题。 （共 分）5什么叫排样？排样的合理与否对冲裁工作有何意义？（本题 分） （3-5）答：排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。排样合理与否将影响到材料的合理利用、冲件的质量、生产率、模具结构与寿命。6什么叫搭边？搭边的作用有哪些？（本题 分） （3-5）答：排样时冲裁件之间及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用：一是补偿了定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率。三是避免冲裁时条料和毛刺被拉入模具间隙，提高模具寿命。五计算题（共 分）2、如图所示零件，材料 40 钢（=450 ， =600 ） ，板厚为 6mm，计算落MPabPa料该零件所需冲裁力。 （本题 分） （3-6）解：冲裁周边长度 L=（200-60）2+120+260+60314 = 7084 mmkNkLtF 5.28624865064.783.1答： 落料该零件所需冲裁力约为 24865kN3、如图所示零件，材料 40 钢（=450 ， =600 ） ，板厚为 4mm，计算用MPabPa复合模冲裁该零件所需冲裁力。 （本题 分） （3-6）解：冲裁周边长度 L=（200-60）2+120+260+60314 +60314= 8968mm kNkLtF20920985148.963.1答： 落料该零件所需冲裁力约为 2099kN4、如图所示零件，材料 40 钢（=450 ， =600 ） ，板厚为 6mm，计算落MPabPa料该零件所需冲裁力。 （本题 分） （3-6）解：冲裁周边长度 L=50+40+50+40 +19+19=218mm kNkLtF2.7651804562183. 答： 落料该零件所需冲裁力约为 765.2kN第三次作业一、填空题(每空 1 分，共 分)20按工序组合程度分，冲裁模可分为 单工序模 、 级进模 和 复合模 等几种。 （3-7）21在压力机的一次行程中，只完成一种 冲压工序的冲模称为单工序模。 （3-7）22在条料的送进方向上，具有两个及两个以上的工位 ，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上完成 两个或两个以上 的冲压工序的冲模称为级进模。 （3-7）23复合模在结构上的主要特征是有 一个既是落料凸模又是冲孔凹模 的凸凹模。（3-7）24所谓定位零件是确定 材料或工序件 在冲模中正确位置的零件。 （3-8）25 侧刃常用于 级进模 中，起 控制条料送进步距 的作用。 （3-8）26.在级进模中，挡料销常用于条料送进时的 粗定位 ，而导正销常用于条料送进时的 精定位 。（3-8）27所谓导向零件，是用以确定上、下模相对位置，保证运动精度 的零件。 （3-8）28冲裁凸模常用的固定方式有： 台肩 固定、 铆接 固定、 镙钉和销钉 固定以及粘结剂浇注法固定和快换固定等。 （3-8）29由于模具结构的需要，凸模的长度 大于 极限长度，或凸模工作部分直径 小于 允许的最小值，就应采用凸模加护套等办法加以保护。 （3-8）30按国家标准，由 上模座 、 下模座 、 导柱 和 导套 组成的模架称为导柱模模架。 （3-8）二、判断题（每小题 分，共 分）11 （）单工序模可以由一个凸模和一个凹模洞口组成；也可以是多个凸模和多个凹模洞口组成。 （3-7）12 （）凡是有凸凹模的模具就是复合模。 （3-7） 13 （）在复合模中，如果工件零件凹模安装在下模，则称为倒装式复合模。 （3-7） 14 （）在级进模中，落料或切断工步一般安排在最后工位上。 （3-7）15（）复合模所获得的零件精度比级进驻模低。（3-7） 16 （）在生产实际中，倒装式复合模比正装式复合模应用更多一些。 （3-7）17 （）单工序模、级进模、复合模中，操作安全性最高的是复合模。 （3-7）18 （）模具装配后，卸料弹簧的预压力应大于卸料力。 （3-8）19 （）选择标准模架规格的依据是