2011冲压工艺与模具设计复习题与答案集合

1 20112011 冲压工艺与模具设计复习题与答案集合冲压工艺与模具设计复习题与答案集合 一 填空题填空题 1 冷冲模是利用安装在 压力机 上的 模具 对材料 施加变形力 使 其产生 变形或分离 从而获得冲件的一种压力加工方法 2 因为冷冲压主要是用 板料 加工成零件 所以又叫板料冲压 3 冷冲压不仅可以加工 金属材料 材料 而且还可以加工 非金属 材料 4 冲模是利用压力机对金属或非金属材料加压 使其产生 分离或变形 而 得到所需要冲件的工艺装备 5 冷冲压加工获得的零件一般无需进行 机械加工 加工 因而是一种节省 原材料 节省能耗的少 无 无切屑的加工方法 6 冷冲模按工序组合形式可分为 单工序模具 和 组合工序模具 前一种 模具在冲压过程中生产率低 当生产量大时 一般采用后一种摸具 而这种模 具又依组合方式分为复合模 级进模 复合 级进模等组合方式 7 冲模制造的主要特征是单件小批量生产 技术要求高 精度高 是技术 密集型生产 8 冲压生产过程的主要特征是 依靠冲模和压力机完成加工 便于实现自 动化化 生产率很高 操作方便 9 冲压件的尺寸稳定 互换性好 是因为 其尺寸公差由 模具 来保证 二二 判断题 正确的打判断题 正确的打 错误的打 错误的打 1 冲模的制造一般是单件小批量生产 因此冲压件也是单件小批量生产 2 落料和弯曲都属于分离工序 而拉深 翻边则属于变形工序 3 复合工序 连续工序 复合 连续工序都属于组合工序 4 分离工序是指对工件的剪裁和冲裁工序 5 所有的冲裁工序都属于分离工序 6 成形工序是指对工件弯曲 拉深 成形等工序 7 成形工序是指坯料在超过弹性极限条件下而获得一定形状 2 8 把两个以上的单工序组合成一道工序 构成复合 级进 复合 级进模的 组合工序 9 冲压变形也可分为伸长类和压缩类变形 10 冲压加工只能加工形状简单的零件 11 冲压生产的自动化就是冲模的自动化 第一章 冲压变形的基本原理 复习题答案 1 塑性变形的物体体积保持不变 其表达式可写成 1 2 3 0 2 冷冲压生产常用的材料有黑色金属 有色金属 非金属材料 3 物体在外力的作用下会产生变形 如果外力取消后 物体不能恢复到原 来的形状和尺寸 这种变形称为塑性变形 4 影响金属塑性的因素有金属的组织 变形温度 变形速度 变形的应力 与应变状态 金属的尺寸因素 5 在冲压工艺中 有时也采用加热冲压成形方法 加热的目的是提高塑性 降低变形抗力 6 材料的冲压成形性能包括成形极限和成形质量两部分内容 7 压应力的数目及数值愈大 拉应力数目及数值愈小 金属的塑性愈好 8 在同号主应力图下引起的变形 所需的变形抗力之值较大 而在异号主 应力图下引起的变形 所需的变形抗力之值就比较小 9 在材料的应力状态中 压应力的成分愈多 拉应力的成分愈少 愈有利 于材料塑性的发挥 10 一般常用的金属材料在冷塑性变形时 随变形程度的增加 所有强度指 标均增加 硬度也增加 塑性指标降低 这种现象称为加工硬化 11 用间接试验方法得到的板料冲压性能指标有总伸长率 均匀伸长率 屈 强比 硬化指数 板厚方向性系数 和板平面方向性系数 3 12 在筒形件拉深中如果材料的板平面方向性系数 越大 则凸耳的高度 越大 13 硬化指数 n 值大 硬化效应就大 这对于伸长类变形来说就是有利的 14 当作用于坯料变形区的拉应力的绝对值最大时 在这个方向上的变形一 定是伸长变形 故称这种变形为伸长类变形 15 当作用于坯料变形区的压应力的绝对值最大时 在这个方向上的变形一 定是压缩变形 故称这种变形为压缩类变形 16 材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的冲压成形性能 17 材料的冲压性能好 就是说其便于冲压加工 一次冲压工序的极限变形 程度和总的极限变形程度大 生产率高 容易得到高质量的冲压件 模 具寿命长等 18 材料的屈服强度与抗拉强度的比值称为屈强比 屈强比小 对所有的冲 压成形工艺都有利 二 判断题 正确的打 错误的打 1 变形抗力小的软金属 其塑性一定好 2 物体的塑性仅仅取决于物体的种类 与变形方式和变形条件 无关 3 金属的柔软性好 则表示其塑性好 4 变形抗力是指在一定的加载条件和一定的变形温度下 引起 塑性变形的单位变形力 5 物体某个方向上为正应力时 该方向的应变一定是正应变 6 物体某个方向上为负应力时 该方向的应变一定是负应变 4 7 物体受三向等压应力时 其塑性变形可以很大 8 材料的塑性是物质一种不变的性质 9 金属材料的硬化是指材料的变形抗力增加 10 物体受三向等拉应力时 坯料不会产生任何塑性变形 11 当坯料受三向拉应力作用 而且时 在最大0 321 拉应力方向上的变形一定是伸长变形 在最小拉应力 1 方向上的变形一定是压缩变形 3 12 当坯料受三向压应力作用 而且时 在最 3210 小压应力方向上的变形一定是伸长变形 在最大压应力 3 方向上的变形一定是压缩变形 1 三 问答题 1 影响金属塑性和变形抗力的因素有哪些 影响金属塑性的因素有如下几个方面 1 化学成分及组织 2 变形温度 3 变形速度 4 应力状态 2 请说明屈服条件的含义 并写出其条件公式 屈服条件的表达式为 其含义是只有当各个应力分量之 s 21 5 间符合一定的关系时 该点才开始屈服 3 什么是材料的力学性能 材料的力学性能主要有哪些 材料对外力作用所具有的抵抗能力 称为材料的机械性能 板料的性质不 同 机械性能也不一样 表现在冲压工艺过程的冲压性能也不一样 材料的主要机械性能有 塑性 弹性 屈服极限 强度极限等 这些性能 也是影响冲压性能的主要因素 4 什么是加工硬化现象 它对冲压工艺有何影响 金属在室温下产生塑性变形的过程中 使金属的强度指标 如屈服强度 硬 度 提高 塑性指标 如延伸率 降低的现象 称为冷作硬化现象 材料的加工硬化程度越大 在拉伸类的变形中 变形抗力越大 这样可以 使得变形趋于均匀 从而增加整个工件的允许变形程度 如胀形工序 加工硬 化现象 使得工件的变形均匀 工件不容易出现胀裂现象 5 什么是板厚方向性系数 它对冲压工艺有何影响 由于钢锭结晶和板材轧制时出现纤维组织等因素 板料的塑性会因为方向 不同而出现差异 这种现象称为板料的塑性各向异性 各向异性包括厚度方向 的和板平面的各向异性 厚度方向的各向异性用板厚方向性系数 表示 值越大 板料在变形过程中愈不易变薄 如在拉深工序中 加大 值 毛坯宽 度方向易于变形 而厚度方向不易变形 这样有利于提高拉深变形程度和保证 产品质量 通过对软钢 不锈钢 铝 黄铜等材料的实验表明 增大 值均可提高拉 深成形的变形程度 故 r 值愈大 材料的拉深性能好 6 什么是板平面各向异性指数 它对冲压工艺有何影响 板料经轧制后 在板平面内会出现各向异性 即沿不同方向 其力学性能 和物理性能均不相同 也就是常说的板平面方向性 用板平面各向异性指数 来表示 比如 拉深后工件口部不平齐 出现 凸耳 现象 板平面各向 异性制数 愈大 凸耳 现象愈严重 拉深后的切边高度愈大 由于 会增加冲压工序 切边工序 和材料的消耗 影响冲件质量 因 此生产中应尽量设法降低 7 如何判定冲压材料的冲压成形性能的好坏 板料对冲压成形工艺的适应能力 称为板料的冲压成形性能 它包括 抗 破裂性 贴模性和定形性 抗破裂性是指冲压材料抵抗破裂的能力 一般用成 形极限这样的参数来衡量 贴模性是指板料在冲压成形中取得与模具形状一致 性的能力 定形性是指制件脱模后保持其在模具内既得形状得能力 很明显 成形极限越大 贴模性和定形性越好 材料的冲压成形性能就越好 6 第二章 冲裁工艺及冲裁模设计 复习题答案 1 冲裁既可以直接冲制成品零件 又可以为其他成形工序制备毛坯 2 从广义来说 利用冲模使材料相互之间分离的工序叫冲裁 它包括冲孔 落料 切断 修边 等工序 但一般来说 冲裁工艺主要是指冲孔和 落料工序 3 冲裁根据变形机理的不同 可分为普通冲裁和精密冲裁 4 冲裁变形过程大致可分为弹性变形 塑性变形 断裂分离三个阶段 5 冲裁件的切断面由圆角带 光亮带 剪裂带 毛刺四个部分组成 6 圆角带是由于冲裁过程中刃口附近的材料被牵连拉入变形的结果 7 光亮带是紧挨圆角带并与板面垂直的光亮部分 它是在塑性变形过程 中凸模与凹模挤压切入材料 使其受到切应力和挤压应力的作用而形 成的 8 冲裁毛刺是在刃口附近的側面上材料出现微裂纹时形成的 9 塑性差的材料 断裂倾向严重 剪裂带增宽 而光亮带所占比例较少 毛刺和圆角带大 反之 塑性好的材料 光亮带所占比例较大 10 增大冲裁件光亮带宽度的主要途径为 减小冲裁间隙 用压板压紧凹 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 合理选择塔边 注意润滑等 11 减小塌角 毛刺和翘曲的主要方法有 尽可能采用合理间隙的下限值 保持模具刃口的锋利 合理选择塔边值 采用压料板和顶板等措施 12 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 卸料力和推件力等 13 冲裁间隙过小时 将增大卸料力 推件力 冲裁力以及缩短模具寿命 7 14 合理间隙冲裁时 上下刃口处所产生的剪裂纹基本能重合 光亮带约 占板厚的 1 2 1 3 左右 切断面的塌角 毛刺和斜度均较小 完全可 以满足一般冲裁件的要求 15 间隙过小时 出现的毛刺比合理间隙时的毛刺高一些 但易去除 而 且断面的斜度和塌角小 在冲裁件的切断面上形成二次光亮带 16 冲裁间隙越大 冲裁件断面光亮带区域越小 毛刺越大 断面上出现 二次光亮带是因间隙太小而引起的 17 影响冲裁件毛刺增大的原因是刃口磨钝 间隙大 18 间隙过大时 致使断面光亮带减小 塌角及斜度增大 形成厚而大的 拉长毛刺 19 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值 差值越 小 则精度越高 20 所选间隙值的大小 直接影响冲裁件的断面和尺寸精度 21 影响冲裁件尺寸精度的因素有两大方面 一是冲模本身的制造偏差 二是冲裁结束后冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差 影响冲裁件尺 寸精度的因素有间隙 材料性质 工件的形状和尺寸 材料的相对厚 度 t D 等 其中间隙起主导作用 22 当间隙较大时 冲裁后因材料的弹性回复使落料件尺寸小于凹模尺寸 冲孔件的孔径大于凸模尺寸 23 当间隙较小时 冲裁后因材料的弹性回复使落料件尺寸大于凹模尺寸 冲孔件的孔径小于凸模尺寸 24 对于比较软的材料 弹性变形量小 冲裁后的弹性回复值亦小 因而 冲裁件的精度较高 对于较硬的材料则正好相反 25 冲模的制造精度越高 则冲裁件的精度越高 26 间隙过小 模具寿命会缩短 采用较大的间隙 可延长模具寿命 8 27 随着间隙的增大 冲裁力有一定程度的降低 而卸料力和推料力降低 明显 28 凸 凹模磨钝后 其刃口处形成圆角 冲裁件上就会出现不正常的毛 刺 凸模刃口磨钝时 在落料件边缘产生毛刺 凹模刃口磨钝时 在 冲孔件孔口边缘产生毛刺 凸 凹模刃口均磨钝时 则制件边缘与孔 口边缘均产生毛刺 消除凸 凹 模刃口圆角的方法是修磨凸 凹 模的工作端面 29 冲裁间隙的数值 等于凹模与凸模刃口部分尺寸之差 30 在设计和制造新模具时 应采用最小的合理间隙 31 材料的厚度越大 塑性越低的硬脆性材料 则所需间隙 c 值就越大 而厚度越薄 塑性越好的材料 所需间隙值就越小 32 合理间隙值和许多因素有关 其主要受材料的力学性能和材料厚度因 素的影响 33 在冲压实际生产中 主要根据冲裁件的断面质量 尺寸精度和模具寿 命三个因素给间隙规定一个范围值 34 在设计模具时 对尺寸精度 断面垂直度要求高的工件 应选用较小 的间隙值 对于断面垂直度与尺寸精度要求不高的工件 以提高模具 寿命为主 应选用较大的间隙值 35 冲孔时 凸模刃口的尺寸应接近或等于冲孔件的最大极限尺寸 36 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 37 冲裁模凸模和凹模的制造公差与冲裁件的尺寸精度 冲裁间隙 刃口 尺寸磨损有关 38 落料时 因落料件的大端尺寸与凹模尺寸相等 应先确定凹模尺寸 即以凹模尺寸为基础 为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格的零 9 件 故落料凹模基本尺寸应取工件尺寸范围内较小尺寸 而落料凸模 基本尺寸则按凹模基本尺寸减最小初始间隙 39 冲孔时 因工件的小端尺寸与凸模尺寸一致 应先确定凸模尺寸 即 以凸模尺寸为基础 为保证凸模磨损到一定程度仍能冲出合格的零件 故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔尺寸范围内较大尺寸 而冲孔凹模基 本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙 40 凸 凹模分别加工的优点是凸 凹模具有互换性 制造周期短 便于 成批生产 其缺点是模具制造公差小 模具制造困难 成本较高 41 配制加工法就是先按设计尺寸加工一个基准件 凸模或凹模 然后根 据基准件的实际尺寸再按间隙配作另一件 42 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 43 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 44 凸 凹模分开制造时 它们的制造公差应符合 凸 凹 2cmax 2cmin 的条件 45 配制加工凸 凹模的特点是模具的间隙由配制保证 工艺比较简单 不必校核 凸 凹 2cmax 2cmin的条件 并且可放大基准件的制造公 差 使制造容易 46 冲孔用的凹模尺寸应根据凸模的实际尺寸及最小冲裁间隙配制 故在 凹模上只标注基本尺寸 不标注公差 同时在零件图的技术要求上注 明凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配制 保证双面间隙为 2cmin 2max 47 冲裁件的经济公差等于不高于 IT11 级 一般落料件公差最好低于 IT10 级 冲孔件最好低于 IT9 级 48 冲裁件的工艺性 是指冲裁件对冲裁工艺的适应性 10 49 冲裁件的工艺性分析 主要从冲裁件的结构工艺性 冲裁件的精度和 冲裁件的断面质量等三方面进行 50 冲裁件的断面粗糙度与材料塑性 材料厚度 冲裁模间隙刃口锐钝情 况以及冲模的结构有关 当冲裁厚度为 2mm 以下的金属板料时 其断 面粗糙度值 Ra 一般可达 12 5 3 2 51 冲裁件在条料 带料或板料上的布置方式叫排样 52 排样是否合理将影响到材料的合理利用 冲件质量 生产率 模具的 结构及使用寿命等 53 材料的利用率是指冲裁件实际面积与板料面积之比 它是衡量合理利 用材料的指标 54 冲裁产生的废料可分为两类 一类是结构废料 另一类是工艺废料 55 减少工艺废料的措施是 设计合理的排样方案 选择合理的板料规格 和合理的搭边值 利用废料作小零件 56 排样的方法 按有无废料的情况可分为有废料排样 无废料排样和少 废料排样 57 对于有废料排样 冲裁件的尺寸完全由冲模来保证 因此制件的精度 高 模具寿命高 但材料利用率低 58 无废料排样是沿直线或曲线切断条料而获得冲件 无任何搭边 冲裁 件的质量和精度要差一些 但材料的利用率高 59 排样时 冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭 边 60 搭边是一种工艺废料废料 但它可以补偿定位误差和料宽误差 确保 制件合格 搭边还可增加条料刚度 提高生产率 此外还可避免冲裁 时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙 从而提高模具寿命 11 61 硬材料的搭边值可小一些 软材料 脆材料的搭边值要大一些 冲裁 件尺寸大或者有尖突复杂形状时 搭边值取大一些 材料厚的搭边值 要取大一些 62 手工送料 有侧压装置的搭边值可以小 刚性卸料的比弹性卸料的搭 边值大 63 冲裁件尺寸大或是有尖角时 搭边值取大一些 材料厚的搭边值要取 大一些 在冲裁件过程中 冲裁力是随凸模进入材料的深度而变化的 通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值 64 在冲裁结束时 由于材料的弹性回复及摩擦的存在 将使冲落部分的 材料梗塞在 凹模内 而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上 65 从凸模或凹模上卸下的废料或冲件所需的力称卸料力 将梗塞在凹模 内的废料或冲件顺冲裁方向推出所需的力称推料力 逆冲裁方向将冲 件从凹模内顶出所需的力称顶料力 66 采用弹压卸料装置和下出件方式冲裁时 冲压力等于冲裁力 卸料力 推料力之和 采用刚性卸料装置和下出料方式冲裁时 冲压力等于冲 裁力 推料力之和 采用弹性卸料装置和上出料方式冲裁时 冲压力 等于冲裁力 卸料力 推料力 顶料力之和 67 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震动 常用阶梯凸模冲裁法 斜刃口冲裁法和加热冲裁法来降低冲裁力 68 在几个凸模直径相差较大 距离又较近的情况下 为了能避免小直径 凸模由于承受材料流动的侧压力而产生的折断或倾斜现象 凸模应采 用阶梯布置 即将小凸模做短一些 这样可保证冲裁时 大直径凸模 先冲 69 阶梯冲裁时 大凸模长度应比小凸模长度长 可以保证冲裁时大凸模 先冲 12 70 采用斜刃冲裁时 为了保证冲件平整 落料时应将凸模做成平刃 冲 孔时应将凹模做成平刃 71 材料加热后 由于抗剪强度降低 从而降低了冲裁力 72 模具压力中心就是冲压力合力的作用点 模具的压力中心应该通过压 力机滑块的中心线 如果模具的压力中心不通过压力机滑块的中心线 则冲压时滑块会承受偏心载荷 导致滑块 压力机导轨及模具导向部 分零件不正常磨损 还会使合理间隙得不到保证 从而影响制件的质 量和模具的寿命 73 冲裁模的形式很多 按送料 出件及排除废料的自动化程度可分为手 动模 半自动模和自动模等三种 74 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 75 在压力机的一次行程中 只完成一个冲压工序的冲模称为单工序模 76 在条料的送进方向上 具有两个或两个以上的工位 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工位的冲压工序的冲 模称为级进模 77 在压力机的一次行程中 在模具的同一位置上 完成两个或两个以上 的冲压工序的模具 叫复合模 78 冲裁模具零件可分为工艺零件 结构零件 79 组成冲模的零件有工作零件 定位零件 导向零件 压料 卸料和出 件零件 支撑零件 紧固及其它零件等 80 在冲模中 直接对毛坯和板料进行冲压加工的零件称为工艺零件 81 由于级进模的工位较多 因而在冲制零件时必须解决条料或带料的定 位问题 才能保证冲压件的质量 82 定位零件是指用于确定条料或工件在模具中的正确位置的零件 13 83 所谓导向零件 是用于确定上 下模相对位置 保证位置精度的零件 84 级进模中 典型的定位结构有挡料钉及导正销和侧刃等两种 85 无导向单工序冲裁模的特点是结构简单 制造成本低 但使用时安装 调整凸 凹模间隙较不方便 冲裁件质量差 模具寿命低 操作不安 全 因而只适用于精度不高 形状简单 批量小的冲裁件的冲压 86 由于级进模生产率高 便于操作 易实现生产自动化 但轮廓尺寸大 制造复杂 成本高 所以一般适用于批量大 小尺寸工件的冲压生产 87 由于级进模的工位较多 因而在冲制零件时必须解决条料或带料的定 位问题 才能保证冲压件的质量 常用的定位零件是挡料钉和侧刃 88 应用级进模冲压 排样设计很重要 它不但要考虑材料的合理利用 还应考虑制件的精度要求 冲压成形规律 模具寿命等问题 89 级进模的排样设计时 对零件精度要求高的 除了注意采用精确的定 位方法外 还应尽量减少工位数 以减少定位累积误差 孔距公差较 小的孔应尽量在同一工位中冲出 90 在级进模的排样设计中 对孔壁距离小的制件 考虑到模具的强度 其孔可分步冲出 工位之间壁厚小的 应增设空位 外形复杂的制件 应分步冲出 以简化凸模 凹模形状 增强其强度 便于加工和装配 侧刃的位置应尽量避免导致凸 凹模局部工作以免损坏刃口 影响模 具寿命 91 需要弯曲 拉深 翻边等成形工序的零件 采用连续冲压时 位于成 形过程变形部位上的孔 应安排在成形后冲出 落料或切断工步一般 安排在最后工位上 14 92 全部为冲裁工步的级进模 一般是先冲孔后落料 先冲出的孔可作为 后续工位的定位孔 若该孔不适合定位或定位要求较高时 则应冲出 工艺孔作定位用 93 套料连续冲裁 按由里向外的顺序 先冲内轮廓后冲外轮廓 94 复合模在结构上的主要特征是有一个既是冲孔的凹模又是落料凸模的 凸凹模 95 按照落料凹模的位置不同 复合模分为顺装复合模和倒装复合模两种 96 凸凹模在上模 落料凹模在下模的复合模称为顺装复合模 97 复合模的特点是生产率高 冲裁件的内孔与外形的相对位置精度高 板料的定位精度高 冲模的外形尺寸较小 但复合模结构复杂 制造 精度高 成本高 所以复合模一般用于生产批量大 精度要求高的冲 裁件 98 凸模的结构形式 按其断面形状分为圆形 非圆形 按刃口形状有平 刃 斜刃等 按结构分为整体式 镶拼式 阶梯式 直通式和带护套 式等 99 凸模的固定方式有台肩固定 铆接 螺钉和销钉固定以及粘结固定和 快换固定等 100 圆形凸模常用的固定方法有台阶式和快换式 101 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 就应该采用凸模护套等方法加以保护 102 整体阶梯式圆形凸模强度高 刚性好 装配修磨方便 其工作部分的 尺寸由计算而得 与凸模固定板配合部分按过渡配合制造 103 非圆形凸模 如果固定部分为圆形 必须在固定端接缝处加防转销 以铆接法固定时 铆接部分的硬度较工作部分要低 15 104 凹模的类型很多 按外形分有圆形 方形或长方形 按结构分有整体 式和镶拼式 按刃口形式分有平刃和斜刃 105 直刃壁孔口凹模 其特点是刃口强度较高 修磨后刃口尺寸不变 制 造较方便 但是在废料或冲件向下推出的模具结构中 废料会积存在 孔口内 凹模胀力大 刃壁磨损快 且每次修磨量较大 106 斜刃壁孔口凹模 其特点是孔口内不易积料 每次修磨量小 刃口强 度较差 修磨后刃口尺寸会变大 这种刃口一般用于形状简单的冲件 冲裁 并一般用于精度要求不高的下出件的模具 107 复合模的凸凹模壁厚最小值与冲模结构有关 顺装式复合模的凸凹模 壁厚可小些 倒装式复合模的凸凹模壁厚应大些 108 对于大中型的凸 凹模或形状复杂 局部薄弱的小型凸 凹模常采用 镶拼结构 109 镶拼结构的凸 凹模设计原则是 力求改善加工工艺性 减少钳工工 作量 提高模具加工精度 便于装配和维修 满足冲压工艺 提高冲 压件质量 110 设计镶拼结构的凸 凹模时 A 应尽量将复杂形状的内形加工变成外 形加工 以便切削加工和磨削 B 应该沿转角 尖角分割 并尽量使 拼块角度大于或等于 C 圆弧尽量单独分块 拼接线应在离切 点 的直线处 大圆弧和长直线可分成几块 另外应与刃口垂直 且不宜过长 一般为 mm D 为了满足冲压工艺的要求 提高冲件质量 凸模和凹模的拼接线应至少错开 mm 以免冲 裁件产生毛刺 E 为了方便装配 调整和维修 对比较薄弱或容易磨 损的局部凸出或凹进部分 应单独镶拼 拼块之间应能通过磨削或增 减垫片的方法调整其间隙或保证中心距公差 111 条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位 一是在与送料方向垂 直方向上的限位 保证条料沿正确的方向送进 称为送进导向 二是 在送料方向上的限位 控制条料一次送进长度 称为送料定距 16 112 属于条料导向的定位零件有导料销 导料板 侧压板 属于送料定距 的定位零件有始用挡料销 挡料销 导正销 侧刃等 属于块料或工 序件的定位零件有定位销 定位板等 113 导料销导正定位多用于单工序模和复合模中 使用导正销的目的是消 除送进导向和送料定距或定位板等粗定位的误差 导正销通常与挡料 销 也可与侧刃配合使用 114 条料在送进方向上的送进距离称为步距 115 导料销导向定位多用于单工序模具和复合模中 116 如果条料的公差大 为了避免条料在导料扳中的偏摆 使最小搭边得 到保证 应在送料方向的一侧设置侧压装置 迫使条料始终紧帖一侧 导料扳 117 当卸料板仅起卸料作用时 凸模与卸料板的双边间隙取决于板料厚度 一般在 0 2 0 5mm 之间 板料薄的取小值 板料厚的取大值 当卸料 板兼起导板作用时 一般按 H7 h6 配合制造 但应保证导板与凸模之 间间隙小于凸 凹模之间间隙 以保证凸模 凹模的正确配合 118 使用导正销的目的是消除送料导向和送料定距或定位板等粗定位的误 差 导正销通常与挡料钉配合使用 也可以与侧刃配合使用 119 定位板和定位销是作为单个毛坯或工序件的定位件 其定位方式由外 形定位和内孔定位两种 120 弹压卸料板既起压料作用 又起卸料作用 所得的冲裁件质量较好 平直度较高 因此 质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁宜用弹压卸料 装置 121 小孔冲裁模与一般冲裁模的最大区别是 小孔冲裁模具有各种增强凸 模刚度和强度的结构 17 122 硬质合金冲模一般是指凸模或凹模为硬质合金 设计时要避免工作零 件单边受力 便于模具装配和调整 应尽量避免斜排和交叉排样 而 用直排和对排排样 123 整修时 材料变形过程与冲裁不同 整修与切削加工相似 124 要达到精冲的目的 需要有压料力 冲裁力 反顶力等三种压力 并 要求这三种压力按顺序施压 125 适宜精冲的材料应该具有低的屈服强度 小的屈服比 好的塑性 126 精密冲裁一般是指带齿圈压板精冲法 通常称为齿圈压板精冲法 精 冲时的搭边值比普通冲裁大 127 精冲模按结构特点分为固定凸模精冲模和活动凸模精冲模 128 确定冲裁模总体结构的原则是 不仅要保证冲出合格的冲压件 而且 要适应生产批量的要求 结构尽量简单 制造容易 调整和维修方便 操作安全 可靠 寿命高 成本低 129 精冲凸 凹模的间隙很小 一般双面间隙为材料厚度的 0 5 3 130 确定冲模总体结构的原则是 不仅要保证冲出合格制件 而且要适应 生产批量的要求 结构尽量简单 制造容易 调整和维修方便 操作 安全可靠 寿命高 成本低 131 冲裁模类型首先决定于生产批量 冲裁件的质量要求和形状尺寸是确 定冲裁模类型的重要依据 二 判断题 正确的打 错误的打 1 冲裁间隙过大时 断面将出现二次光亮带 2 冲裁件的塑性差 则断面上毛面和塌角的比例大 3 形状复杂的冲裁件 适于用凸 凹模分开加工 4 对配作加工的凸 凹模 其零件图无需标注尺寸和公差 只说明配作间 隙值 18 5 整修时材料的变形过程与冲裁完全相同 6 利用结构废料冲制冲件 也是合理排样的一种方法 7 采用斜刃冲裁或阶梯冲裁 不仅可以降低冲裁力 而且也能减少冲裁功 8 冲裁厚板或表面质量及精度要求不高的零件时 为了降低冲裁力 一般 采用加热冲裁的方法进行 9 冲裁力是由冲压力 卸料力 推料力及顶料力四部分组成 10 模具的压力中心就是冲压件的重心 11 冲裁规则形状的冲件时 模具的压力中心就是冲裁件的几何中心 12 在压力机的一次行程中完成两道或两道以上冲孔 或落料 的冲模称 为复合模 13 凡是有凸凹模的模具就是复合模 14 在冲模中 直接对毛坯和板料进行冲压加工的零件称为工作零件 15 导向零件就是保证凸 凹模间隙的部件 16 侧压装置用于条料宽度公差较大的送料时 17 侧压装置因其侧压力都较小 因此在生产实践中只用于板厚在 0 3mm 以下的薄板冲压 19 18 对配作的凸 凹模 其工作图无需标注尺寸及公差 只需说明配作间 隙值 19 采用斜刃冲裁时 为了保证工件平整 冲孔时凸模应作成平刃 而将 凹模作成斜刃 20 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 21 凸模较大时 一般需要加垫板 凸模较小时 一般不需要加垫板 22 在级进模中 落料或切断工步一般安排在最后工位上 23 在与送料方向垂直的方向上限位 保证条料沿正确方向送进称为送料 定距 24 模具紧固件在选用时 螺钉最好选用外六角的 它紧固牢靠 螺钉头 不外露 25 整修时材料的变形过程与冲裁完全相同 26 精密冲裁时 材料以塑性变形形式分离因此无断裂层 27 在级进模中 根据零件的成形规律对排样的要求 需要弯曲 拉深 翻边等成形工序的冲压件 位于成形过程变形部位上的孔 应安排在成形 工位之前冲出 20 28 压力机的闭合高度是指模具工作行程终了时 上模座的上平面至下模 座的下平面之间的距离 三 选择题 将正确的答案序号填到题目的空格处 8 1 冲裁变形过程中的塑性变形阶段形成了 A 9 A 光亮带 B 毛刺 C 断裂带 10 2 模具的合理间隙是靠 C 刃口尺寸及公差来实现 11 A 凸模 B 凹模 C 凸模和凹模 D 凸凹模 12 3 落料时 其刃口尺寸计算原则是先确定 A 13 A 凹模刃口尺寸 B 凸模刃口尺寸 C 凸 凹模尺寸公差 14 4 当冲裁间隙较大时 冲裁后因材料弹性回复 使冲孔件尺寸 A 凸模尺寸 落料件尺寸 A 凹模尺寸 15 A 大于 小于 B 大于 大于 C 小于 小于 D 小于 大 于 16 5 对 T 形件 为提高材料的利用率 应采用 C 17 A 多排 B 直对排 C 斜对排 18 6 冲裁多孔冲件时 为了降低冲裁力 应采用 A 的方法来 实现小设备冲裁大冲件 19 A 阶梯凸模冲裁 B 斜刃冲裁 C 加热冲裁 20 7 斜刃冲裁比平刃冲裁有 C 的优点 21 A 模具制造简单 B 冲件外形复杂 C 冲裁力小 22 8 为使冲裁过程的顺利进行 将梗塞在凹模内的冲件或废料顺冲裁方向 从凹模孔中推出 所需要的力称为 A 23 A 推料力 B 卸料力 C 顶件力 24 9 模具的压力中心就是冲压力 C 的作用点 25 A 最大分力 B 最小分力 C 合力 26 10 冲制一工件 冲裁力为 F 采用刚性卸料 下出件方式 则总压力 为 B 27 A 冲裁力 卸料力 B 冲裁力 推料力 C 冲裁力 卸料力 推料 力 28 11 如果模具的压力中心不通过滑块的中心线 则冲压时滑块会承受偏 心载荷 导致导轨和模具导向部分零件 B 29 A 正常磨损 B 非正常磨损 C 初期磨损 30 12 冲裁件外形和内形有较高的位置精度要求 宜采用 C 31 A 导板模 B 级进模 C 复合模 32 13 用于高速压力机上的模具是 B 33 A 导板模 B 级进模 C 复合模 34 14 用于高速压力机的冲压材料是 C 35 A 板料 B 条料 C 卷料 36 15 对步距要求高的级进模 采用 B 的定位方法 37 A 固定挡料销 B 侧刃 导正销 C 固定挡料销 始用挡料销 38 16 材料厚度较薄 则条料定位应该采用 C 21 39 A 固定挡料销 导正销 B 活动挡料销 C 侧刃 40 17 导板模中 要保证凸 凹模正确配合 主要靠 B 导向 41 A 导筒 B 导板 C 导柱 导套 42 18 在导柱式单工序冲裁模中 导柱与导套的配合采用 C 43 A H7 m6 B H7 r6 C H7 h6 44 19 由于级进模的生产效率高 便于操作 但轮廓尺寸大 制造复杂 成本高 所以一般适用于 A 冲压件的生产 45 A 大批量 小型 B 小批量 中型 C 小批量 大型 D 大批量 大型 46 20 推板或顶板与凹模呈 A 配合 其外形尺寸一般按公差与配合国家 标准 F 制造 47 A 间隙 B 过渡 C 过盈 D H8 E m6 F h8 48 21 侧刃与导正销共同使用时 侧刃的长度应 C 步距 49 A B C D 50 22 对于冲制小孔的凸模 应考虑其 A 51 A 导向装置 B 修磨方便 C 连接强度 52 23 精度高 形状复杂的冲件一般采用 A 凹模形式 53 A 直筒式刃口 B 锥筒式刃口 C 斜刃口 54 24 为了保证凹模的壁厚强度 条料定位宜采用 A 55 A 活动挡料销 B 始用挡料销 C 固定挡料销 56 25 弹性卸料装置除起卸料作用外 还有 C 的作用 57 A 卸料力大 B 平直度低 C 压料作用 58 26 压入式模柄与上模座呈 A 的配合 并加销钉以防转动 59 A H7 m6 B M7 m6 C H7 h6 60 27 中 小型模具的上模是通过 B 固定在压力机滑块上的 61 A 导板 B 模柄 C 上模座 62 28 大型模具或上模座中开有推板孔的中 小型模具应选用 B 模柄 63 A 旋入式 B 带凸缘式 C 压入式 64 29 旋入式模柄是通过 B 与上模座连接 65 A 过渡配合 B 螺纹 C 螺钉 66 30 小凸模冲孔的导板模中 凸模与固定板呈 A 配合 67 A 间隙 B 过渡 C 过盈 68 31 对角导柱模架上 下模座 其工作平面的横向尺寸一般 C 纵向尺寸 常用于 A 69 A 横向送料的级进模 B 纵向送料的单工序模或复合模 C 大 D 纵向送料的级进模 E 小 F 横向送料的单工序模或复合 模 70 32 能进行三个方向送料 操作方便的模架结构是 B 71 A 对角导柱模架 B 后侧导柱模架 C 中间导柱模架 72 33 为了保证条料定位精度 使用侧刃定距的级进模可采用 B 73 A 长方形侧刃 B 成形侧刃 C 尖角侧刃 74 34 中间导柱模架 只能 C 向送料 一般用于 B 22 75 A 级进模 B 单工序模或复合模 C 纵 D 横 76 35 四角导柱模架常用于 A 77 A 自动模 B 手工送料模 C 横向送料手动模 78 36 凸模与凸模固定板之间采用 A 配合 装配后将凸模端面与固定 板一起磨平 79 A H7 h6 B H7 r6 C H7 m6 80 37 冲裁大小不同 相距较近的孔时 为了减少孔的变形 应先冲 A 和 D 的孔 后冲 B 和 C 的孔 81 A 大 B 小 C 精度高 D 一般精度 82 38 整修的特点是 A 83 A 类似切削加工 B 冲压定位方便 C 对材料塑性要求较高 四 问答题 1 什么是冲裁工序 它在生产中有何作用 利用安装在压力机上的冲模 使板料的一部分和另一部分产生分离的加工 方法 就称为冲裁工序 冲裁工序是在冲压生产中应用很广的一种工序方法 它既可以用来加工各 种各样的平板零件 如平垫圈 挡圈 电机中的硅钢片等 也可以用来为变形 工序准备坯料 还可以对拉深件等成形工序件进行切边 2 冲裁的变形过程是怎样的 冲裁的变形过程分为三个阶段如图 2 1 所示 从凸模开始接触坯料下压到 坯料内部应力数值小于屈服极限 这是称之为弹性变形阶段 第一阶段 如果 凸模继续下压 坯料内部的应力达到屈服极限 坯料开始产生塑性变形直至在 刃口附近由于应力集中将要产生裂纹为止 这是称之为塑性变形阶段 第二阶段 从在刃口附近产生裂纹直到坯料产生分离 这就是称之为断裂分离阶段 第三阶 段 图 2 1 冲裁变形过程 23 3 普通冲裁件的断面具有怎样的特征 这些断面特征又是如何形成的 普通冲裁件的断面一般可以分成四个区域 如图 2 2 所示 既圆角带 光 亮带 断裂带和毛刺四个部分 圆角带的形成发生在冲裁过程的第一阶段 即弹性变形阶段 主要是当凸 模刃口刚压入板料时 刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形 使板料被带进模 具间隙从而形成圆角带 光亮带的形成发生在冲裁过程的第二阶段 即塑性变形阶段 当刃口切入 板料后 板料与模具侧面发生挤压而形成光亮垂直的断面 冲裁件断面光亮带 所占比例越大 冲裁件断面的质量越好 断裂带是由于在冲裁过程的第三阶段 即断裂阶段 刃口处产生的微裂纹 在拉应力的作用下不断扩展而形成的撕裂面 这一区域断面粗糙并带有一定的 斜度 毛刺的形成是由于在塑性变形阶段的后期 凸模和凹模的刃口切入板料一 定深度时 刃尖部分呈高静水压应力状态 使微裂纹的起点不会在刃尖处产生 而是在距刃尖不远的地方发生 随着冲压过程的深入 在拉应力的作用下 裂 纹加长 材料断裂而形成毛刺 对普通冲裁来说 毛刺是不可避免的 但我们 可以通过控制冲裁间隙的大小使得毛刺的高度降低 a 圆角带 b 光亮带 c 断裂带 d 毛刺 图 2 2 冲裁件的断面特征 4 什么是冲裁间隙 冲裁间隙对冲裁质量有哪些影响 冲裁间隙是指冲裁凹模 凸模在横截面上相应尺寸之间的差值 该间隙的 大小 直接影响着工件切断面的质量 冲裁力的大小及模具的使用寿命 当冲裁模有合理的冲裁间隙时 凸模与凹模刃口所产生的裂纹在扩展时能 够互相重合 这时冲裁件切断面平整 光洁 没有粗糙的裂纹 撕裂 毛刺等 缺陷 如图 2 3 b 所示 工件靠近凹模刃口部分 有一条具有小圆角的光亮 带 靠近凸模刃口一端略成锥形 表面较粗糙 当冲裁间隙过小时 板料在凸 凹模刃口处的裂纹则不能重合 凸模继续 24 压下时 使中间留下的环状搭边再次被剪切 这样 在冲裁件的断面出现二次 光亮带 如图 2 3 a 所示 这时断面斜度虽小 但不平整 尺寸精度略差 间隙过大时 板料在刃口处的裂纹同样也不重合 但与间隙过小时的裂纹 方向相反 工件切断面上出现较高的毛刺和较大的锥度 a 间隙过小时 b 间隙合理时 c 间隙过小时 图 3 冲裁间隙对冲裁质量的影响 5 冲裁模的凸模 凹模采用分开加工有什么特点 形状简单的凸模 凹模 容易损坏的 需要快换的凸模 凹模 一般采用 分开加工 该种加工方法的特点是 凸模 凹模的加工精度高 凸模 凹模具有互换 性 但成本较高 并且需要满足如下条件 zzdpminmax 式中 p 凸模的制造公差 d 凹模的制造公差 ZMAX 最大初始双面间隙 Zmin 最小初始双面间隙 6 如何确定分开加工时凸模 凹模的刃口尺寸 1 对冲孔模 应该先按工件孔径尺寸确定基准件凸模的刃口尺寸和公差 再按间隙确定凹模的刃口尺寸和公差 由于凸模在使用过程中的磨损 使其尺 寸越来越小 为了增加模具的使用寿命 所以凸模尺寸应该取在工件孔径的最 大极限尺寸附近 即 25 0 min p x ddp d z dd p d 0 min 在同一工位上需要冲出两个孔时 凹模型孔的中心距 Ld按下式计算 8 1 LLmd 2 对落料模 应该先按工件的外形尺寸确定基准件凹模的刃口尺寸和公 差 再按间隙确定凸模的刃口尺寸和公差 由于凹模在使用过程中的磨损 使 其尺寸越来越大 所以落料件凹模刃口尺寸应该取在工件尺寸的最小极限尺寸 附近 即 d x DDd max pzDDdp min 式中 dp 冲孔凸模的公称尺寸 dd 冲孔凹模的公称尺寸 dmin 冲孔件的最小极限尺寸 Lm 工件中心距的平均尺寸 D p 落料凸模的公称尺寸 D d 落料凹模的公称尺寸 Dmax 落料件的最大极限尺寸 工件公差值 Zmin 最小 双面 合理间隙值 p 凸模的制造公差 取 p 0 4 Zmax Zmin d 凹模的制造公差 取 d 0 6 Zmax Zmin X 磨损系数 当工件公差等级为 IT10 及以上时 取 X 1 当工件公差为 IT11 IT13 时 取 X 0 75 当工件公差等级为 IT14 及以下时 取 X 0 5 7 如何确定配合加工时凸模 凹模的刃口尺寸 对于形状复杂的冲裁件 在实际生产中 其凸模和凹模的加工常常采用配 合加工的方法 该方法是先确定基准件 一般冲孔件选凸模 落料件选凹模 26 只计算基准件的刃口尺寸 确定基准件的公差 按基准件尺寸和公差要求做好 基准件 然后按基准件的实际尺寸来配做另一件 使配做加工的凸模与凹模之 间满足合理间隙值就可以了 不必确定非基准件的制造公差 这样凸模 凹模 的公差就不再受间隙公差的限制而可以取得比较大 一般取为制件公差的四分 之一 使得加工容易 成本降低 图 2 4 复杂形状冲裁件的尺寸分类 图 2 5 凹模的磨损示意 如图 2 4 所示的复杂形状落料件 在同一个凹模上 有的尺寸在凹模磨损 以后变大 如图 4 中的 A 类尺寸 有的尺寸变小 图 4 中的 B 类尺寸 而有 的尺寸在磨损以后不变 图 4 中的 C 类尺寸 这时 对刃口尺寸的计算就应该 区别对待 图 2 5 表示出了凹模在磨损以后尺寸的变化情况 A 类尺寸的凹模在磨损以后尺寸变大 就相当于圆形等简单形状的凹模的 磨损 所以这类尺寸的计算就可以用前面落料凹模的刃口尺寸计算公式来计算 即 d x AAd max B 类尺寸的凹模在磨损以后尺寸变小 就相当于圆形凸模的磨损 所以这 类尺寸的计算也就可以用前面冲孔凸模的刃口尺寸计算公式来计算 即 27 d x BBd min C 类尺寸的凹模磨损以后不变 就相当于冲孔凹模上的中心距的尺寸 所 以 8 1 CC md 而在落料凸模刃口上标注与凹模相应的基本计算尺寸 只在技术要求里面 注明 按相应凹模刃口实际尺寸配制 保证最小双面间隙值多少 可查教材上 的表 2 2 3 表 4 1 或 2 2 4 如果是一个形状复杂的孔 根据相同的分析方法 可以得到复杂形状冲孔 凸模刃口尺寸计算公式 如下所示 8 降低冲裁力的措施有哪些 当采用平刃冲裁冲裁力太大 或因现有设备无法满足冲裁力的需要时 可 以采取以下措施来降低冲裁力 以实现 小设备作大活 的目的 1 采用加热冲裁的方法 当被冲材料的抗剪强度较高或板厚过大时 可以将板材加热到一定温度 注意避开板料的 蓝脆 区温度 以降低板材的 强度 从而达到降低冲裁力的目的 2 采用斜刃冲裁的方法 冲压件的周长较长或板厚较大的单冲头冲模 可采用斜刃冲裁的方法以降低冲裁力 为了得到平整的工件 落料时斜刃一般 做在凹模上 冲孔时斜刃做在凸模上 如图 2 6 所示 3 采用阶梯凸模冲裁的方法 将多凸模的凸模高度作成高低不同的结 构 如图 2 6 所示 由于凸模冲裁板料的时刻不同 将同时剪断所有的切口分 批剪断 以降低冲裁力的最大值 但这种结构不便于刃磨 所以仅在小批量生 产中使用 28 84 a b c 图 6 减小冲裁力的设计 斜刃落料 b 斜刃冲孔 c 阶梯凸模冲裁法 9 什么是冲模的压力中心 确定模具的压力中心有何意义 冲模的压力中心就是模具在冲压时 被冲压材料对冲模的各冲压力合力的 作用点位置 也就是冲模在工作时所受合力的作用点位置 在设计模具时 必须使冲模的压力中心与压力机滑块的中心线重合 否则 压力机在工作时会受到偏心载荷的作用而使滑块与导轨产生不均匀的磨损 从 而影响压力机的运动精度 还会造成冲裁间隙的不均匀 甚至使冲模不能正常 工作 因此 设计冲模时 对模具压力中心的确定是十分重要的 在实际生产中 只要压力中心不偏离模柄直径以外也是可以的 10 什么叫搭边 搭边有什么作用 排样时 工件与工件以及工件与条料侧边之间留下的工艺余料 称为搭边 搭边的作用是 补偿送料误差 使条料对凹模型孔有可靠的定位 以保证 工件外形完整 获得较好的加工质量 保持条料有一定的刚度 以保证零件质 量和送料方便 搭边太大 浪费材料 太小 会降低工件断面质量 影响工件 的平整度 有时还会出现毛刺或搭边被拉进凸模与凹模的间隙里 造成冲模刃 口严重磨损 影响模具寿命 11 怎样确定冲裁模的工序组合方式 确定冲裁模的组合方式时 一般根据以下条件 1 生产批量的大小 从提高冲压件生产率角度来考虑 选用复合模和 级进模结构要比选择单工序模好得多 一般来说 小批量和试制生产时采用单 工序模具 中批和大批生产时 采用复合冲裁模和级进冲裁模 2 工件尺寸公差等级 单工序模具冲出的工件精度较低 而级进模最 高可达 IT12 IT13 级 复合模由于避免了多次冲压时的定位误差 其尺寸精度 29 最高能达到 IT9 级以上 再加上复合模结构本身的特点 制件的平整度也较高