冲压工艺及模具设计考试题

1、冲压工艺及模具设计一、填空题1、 在冲压变性过程中，材料需要最小 变形力的区域为变形的弱区，在冲压工艺和模具结构设计时，应使变形区成为弱区。2、 冲裁变形过程分为 弹性变形 阶段、塑性变形 阶段和断裂分离 阶段。3、 板料弯曲时，变形发生在 弯曲圆角部位，直边部分不变形 。4、 当弯曲变形结束卸载后，由于 弹性恢复,使工件弯曲半径与 模具尺寸 不同，这一现象称为弯曲回弹。、5、 盒形件拉深拉深时，直边部分变形 近似于，圆角部分近似于筒形件拉深。6高盒形件拉深时，方盒形件毛坯一般为 圆形，各中间工序为 圆筒形件 拉深，最后一次拉深成方盒形：矩形件毛坏一般为 长圆形 或 椭圆形； ，先拉成，最后一

2、道拉深成矩形件。7、内圆孔翻边属伸长类翻边，变形区材料受切向拉应力、径向拉应力，在孔的边缘处切向 拉长 、厚度方向 变薄，是开裂的危险处。当竖边高度不能一次翻出时 ,可采用 拉深 、预冲底孔 再的方法。8、 筒形件拉深过程中，凸缘部分的切向压应力使凸缘材料易产生起皱，主要防止措施：采用 压边圈和施加大小合话的 压边力 。9、 冲裁工件的校平模具主要有平面 模和模两种。10、冲压模具主要分为单工序模、级进连续模和复合模。单工序模是单 工序、 单 工位；级讲连续模是 多 工序 多 工位；复合模是多工序、 单 工位。11、 冲裁件的剪切断面一般由圆角带 、 断裂带和 毛刺四部分组成。12、 弯曲成形

3、中，长度保持不变的金属层叫中性层，它偏向 ；凹模（或内侧。13、 弯曲成形中，常用弯曲系数（或最小弯曲半径）来表示变形程度。14、 筒形件拉深时，底部圆角处的材料厚度 厚度最小强度最低以及两拉一压的应力状态，使其成为最薄弱处，最易发生开裂。15、 任何直径的半球形件拉深系数都为定值0 71，均可一次拉成。16、复杂形状的拉深件，应先做 拉深 模，经确定毛坯尺寸后，再做 落料 模。17、 与筒形件拉深相比，板料起伏成形的最大变形特点是：外部材料不进入;变形区，变形区材料受两向拉应力，产生拉伸 变形，材料厚度变 薄。18、 宽凸缘件是指d缘/d大于 的凸缘件；凸缘直径d缘在 首次拉出，以后各次拉深

4、中d缘保持o19、 整形模与成形模结构相似，但 精度 更高;圆角半径较小;工件与模具刚性接触产生校正力o20、 降低冲裁力的方式主要有：阶梯冲、斜刃口 和 局部加热。21、 冷冲压模具是实现冷冲压工艺的一种工艺装备。22、 落料和冲孔属于分离工序，拉深和弯曲属于成形工序。23、 变形温度对金属塑性的影响很大，一般来说，随着变形温度的升高，塑性_提高，变形抗力降低。24、 压力机的标称压力是指滑块在 离下止点前某一特定位置时，滑块上所容许承受的最大作用力。25、 材料在塑性变形中，变形前的体积等于变形后的体积，用公式来表示即： 1+ 2+ 3=0 。26、 冲裁的变形过程分为弹性变形、塑性变形、

5、断裂分离 三个阶段。27、 冲裁模工作零件 刃口尺寸计算时，落料以 凹模 为基准，冲孔以凸模为基准，凸模和凹模的制造精度比工件高2-3级。1 冷冲压的优点有： 生产率高、操作简便，尺寸稳定、互换性好，材料利用率高。2 冷冲压是利用安装在压力机上的模具对材料 施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种加工方法。3一般的金属材料在冷塑变形时会引起材料性能的变化。随着变形程度的增加，所有的强度、硬度都 提高，同时塑性指标 降彳氐，这种现象称为冷作硬化。4 拉深时变形程度以 拉深系数m 表示，其值越小，变形程度大越。5材料的屈强比 小，均匀延伸率大 有利于成形极限的提 高。6冲裁件的断面

6、分为圆角带，光亮带，断裂带，毛刺区四个区域。7翻孔件的变形程度用 翻孔系数K 表示，变形程度最大时，口部可能出现开裂&缩孔变形区的应力性质为 双向压缩应力，其可能产生的质量 问题是失稳起皱9 精冲时冲裁变形区的材料处于三向压应力，并且由于采用了极小 的间隙，冲裁件尺寸精 度可达IT8-IT6级。判断题(V) 1 模具装配后，卸料弹簧的预(X) 2选择标准模架规格的依据是(X) 3单工序模、级进模、复合模(X) 4弯曲线的方向与板料的轧制(X) 5失稳起皱是压缩类变形存在 力越大，效果越好。压力应大于卸料力。凸模的尺寸。中，操作安全性最高的是复合模。方向垂直有利于减少回弹。的质量问题。压料装置可

7、以防止起皱，其(V) 6 模具装配后，卸料弹簧的预压力应大于卸料力(X) 7.选择标准模架规格的依据是 凸模的尺寸(X) 8.单工序模、级进模、复合模中，操作安全性最高的是复合模。(X) 9.弯曲线的方向与板料的轧制方向垂直有利于减少回弹。(X) 10.失稳起皱是压缩类变形存在的质量问题。压料装置可以防止起皱，其力越大，(V) 11.校正弯曲可以减少回弹。(X) 12.冲裁间隙越小，冲裁件精度越高，所以冲裁时间隙越小越好。(V) 13.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。(X) 14.胀形时，坯料变形区受两向拉应力的作用，因此可能产生的最大问题是起皱。(X) 15.拉深凸模上

8、开通气孔的目的是为了减轻模具的重量。(V) 11、成形工序是使毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形而得到所需零件(X) 12、设计落料模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。(X) 13、极限拉深系数就是使拉深件拉裂的最小拉深系数。(X) 14、在拉深过程中，一套拉深模一般只能完成一次拉深工序。(V) 15、在确定工序顺序时，一般是先拉深再冲孔。三、名词解释1、冲裁：是使板料沿圭寸闭曲线相互分离的工序。2、 连续模：又称级进模，是在压力机一次行程中依一定顺序在同一模具的不 同工位上完成两道以上工序的模具3、起皱：在拉深时凸缘变形区内的材料受到压应力的作用后，凸缘部分特别是 凸缘外边部分的材料可能会失稳

9、而沿切向形成高低不平的皱折，这种现象叫起皱。4、复合模：在模具的一个工作位置上，同时完成两道或两道以上工序的模具称 为复合模。5、压力中心：冲裁力合力的作用点称为压力中心。6、带料连续拉深：在一副模具上使用带料进行连续拉深，完成单工序生产需多 副模具才能完成的拉深加工称为带料连续拉深。四、 问答题1、弯曲的变形程度用什么来表示？为 什么可用它来表示？弯曲极限变形程度受 哪些因素的影响？答：弯曲的变形程度用弯曲系数 k 来表示， k= r/t 。（2分）r越小，t越大，k越小。而板料外侧伸长率 S: S =1/（2k+1） ； k越小, S越大。 S超过临界值，外侧发生开裂。最小相对弯曲半径：会

10、造成外侧开 裂的相对弯曲半径（弯曲系数） r/t 。其影响因素：材料塑性：材料塑性好，能承受的变形量大，最小弯曲半径可减小。 材料的纤维方向：弯曲线与纤维方向垂直，最小弯曲半径可减小。弯曲角：弯曲角增大，最小弯曲半径可减小。 板材表面质量：质量越好，最小弯曲半径可减小。17影响极限拉 深系数的原因有哪些？答：（1）材料的组织与力 学性能（ 2）板料的相对厚度 t/D（3）摩擦与润滑条件（4）模具的几何参数除次之外还有拉 深方法，拉深次数，拉深速度，拉 深件形状等。2、写出拉深变形时筒形件底部圆角处 的应力、应变，可能产生的失效形式和预 防措施。答：底部圆角部分：径向拉应力 （T 1；切向拉应力

11、（T 3 ；厚向压应力（T 2。在拉、 压应力作用下，径向产生拉应变，厚向产生压应变，底部圆角变薄。此处，材料厚度最小，抗拉强度最低（加工硬化最小 ），两拉一压的应力 状态，成为最薄弱部分，筒壁与凸模圆角相接处容易破裂，即开裂。防止措施： 控制合理的变形程度； 选用合理的凸、凹模间隙及圆角半径； 采用中间退火，消除加工硬化； 合理润滑。3、何为弯曲回弹？其产生的原因是什 么？可采用哪些措施来减少回弹？ 答：当弯曲变形结束卸载后，由于弹性恢复，使工件弯曲半径与模具尺寸不 同， 即为弯曲回弹，角度回弹量用 Aa表示；曲率回弹量用表示。卸载后，工件变形区产生相反的弹性应力：外侧压应力，内侧拉应力。在

12、 外侧压应力、内侧拉应力作用下，工件产生回弹。减少回弹的方法：(1) 、改变应力状态(校正弯曲)：改变凸、凹模形状，加大变形区弯曲力， 使变形区全部呈压应状态；(1分)(2) 、采用模具补偿，减小回弹；(3) 、改善弯曲件结构：在弯曲区加加强筋；(4) 、用橡皮或聚氨脂凹模。4、 与筒形件拉深相比，起伏成形的变 形有何特点？其变形程度如何表示？ 答：起伏成形：通过材料局部拉伸变形，形成局部凹进或凸起。外部材料不进入变形区，变形区材料受两向拉应力作用，产生拉伸变形，材 料变薄，表面积增大。起伏成形的变形程度用变形区的延伸率表示。&=(L-Lo)/L。起伏成形的极限延伸率不超过材料伸长率的(0.7

13、0.75)倍。5、什么叫冲裁间隙？冲裁间隙的取向原则是什么？答：在冲裁过程中，凸模与凹模孔口尺寸之差称为冲裁间隙。取向原则是冲孔时，尺寸以凸模为基准，间隙取在凹模上；落料时尺寸以凹模为基准，间隙取在凸模上。7、拉深过程中的主要失效形式是什么？怎样避免？答：主要失效形式为：起皱与拉裂。采用压边装置可有效防止起皱。采用有效的润滑、增大凸、凹模圆角半径可防止拉裂。8、压力机标牌为JB23-63C各字母的含义。答：J表示：机械式压力机；B:次要参数与基本型号不同的第二种变型23：第2列，第3组，表示开式双柱可倾式压力机；63:压力机的标称压力为630KNC:结构与性能比原型作了第三次改进。2. 冲压非

14、对称零件时，模柄都要加骑缝销(防转销)。回答：1)对2)错理由：骑缝销的作用是防止上模座相对模柄转动。 如果冲压非对称零件不加骑缝销，则上模部分转 动一个角度后，凸模和凹模的相对位置会发生变化，这样会造成工作零件发生啃伤等安全问题。3. 复合模冲裁精度比级进模高。回答：1）对2）错理由：由于复合模是同一副模具的同一位置上完成 多道工序的冲压，不会存在条料送进时的定位误 差，所以精度比在同一副模具不同位置上完成多 道工序的级进模的要高。4. 弯曲时，工件折弯线的方向最好与板料的轧制方向一致回答:1）对2）错理由：板料存在各向异性，顺着轧制方向的力学性能 最好，不容易拉裂。当弯曲线与轧制方向垂直时

15、， 弯曲最大拉应力的方向正好与轧制方向一致，此时 弯曲允许的变形程度最大，最不容易开裂。5 .拉深时为了减小材料流动的阻力，有利于提咼 极限变形程度，因此，常常在凸模与毛坯的接触面 上加润滑。回答：1）对2）错理由：为了减小材料流动的阻力，有利于提高极限变 形程度，常常在凹模与毛坯的接触面上加润滑。为 了防止凸模与毛坯接触面之间产生相对滑动并造成 危险断面的过度变薄或拉裂，应避免在凸模与毛坯 的接触面上加润滑。6. 凸模与固定板之间的配合通常采用过盈配合。回答：1）对2）错理由：凸模与固定板之间一般是采用H7/m6的过渡 配合。当采用弹压导板模时，可以采用间隙配合7. 因此凸凹模的截面形状及尺

16、寸与工件完全一致。回答：1）对2）错理由：工件的内形由凸模决定，外形由凹模决定， 因此凸凹模的截面形状及尺寸与工件完全一致47用配合加工法计算下图零件的凸模和凹模刃口尺寸。已知： Zmin=0.246 Zmax=0.360答：考虑到工件 形状复杂，宜采用配作法加工 凸、凹模。此制 件为落料件，故以凹模为基准件来 配作凸模。凹模 磨损后其尺寸变化有三种情况，见 图b。（1）凹模磨损后尺寸变大的：70 0.37、530 ；0.37 3其计算公式：Aa=( max- x ) +05AA查表 3-5 得：1=0.5,X2=0.75 ,取 a=xS /4将已知数据代入公式得：Aia =(70- 0.5

17、X 0.4) 0 0.744 =69.8 0 0.2mmA2a=(53- 0.75 X 0.37) 0 0.37/4=52.72 0 0.09mm(2) 凹模磨损后尺寸变小的：320 0.79；其计算公式：A=(Bmin+xA) 0- SAB查表 3-5 得 x=0.5，取 S a= /4将已知数据代入公式得：&=(32+0.5 X 0.79) 00.79/4= 32.4 00.2mm(3) 凹模磨损后尺寸不变的：300 0.52;其基本公式为 CA=(Cmin+0.5 )0.5 S A取 S a= /4将已知数据代入公式得：CA= (30+0.5 X 0.52 )士 0.5 X 0.52=3

18、0.26 士 0.07mm4查表得：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(0.246 0.360) mm49. 试述冲裁间隙是重要性。(10分)答：冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力大小及模 具寿命都会产生影响。1) 冲裁间隙对质量的影响：间隙对断面质量的影响 模具间隙合理时，冲裁 件断面塌角较小，光面所占比例较宽，对于软钢板及 黄铜约占板厚的三分之一左右，毛刺较小，容易去除。 断面质量较好；间隙过大时，使塌角增大，毛面增宽， 光面减少，毛刺肥而长，难以去除，断 面质量较差； 间隙过小时，毛面及塌角都减少，毛刺变少，断面质 量最好。因

19、此，对于普通冲裁来说，确定正确的冲裁 间隙是控制断面质量的一个关键。冲裁间隙对尺寸精度的影响 材料在冲裁过 程中会产生各种变形，从而在冲裁结束后，会产生 回弹，使制件的尺寸不同于凹模和凸模刃口尺寸。 其结果，有的使制件尺寸变大，有的则减小。其一 般规律是间隙小时，落料件尺寸大于凹模尺寸，冲出的孔径小于凸模尺寸；间隙大时，落料件尺寸小 于凹模尺寸，冲出的孔径大于凸模尺寸。同时，在 一般情况下，间隙越小，制件的尺寸精度也越高。2) 冲裁间隙对冲压力的影响：冲裁力随着间 隙的增大虽然有一定程度的降低，但当单边间隙在 5%10料%厚时，冲裁力降低并不明显，因此，一般 来说，在正常冲裁情况下，间隙对冲裁

20、力的影响并 不大，但间隙对卸料力、推件力的影响却较大。 冲裁间隙对冲模寿命的影响：间隙是影响模具寿命 的主要因素，由于冲裁时，凸模与凹模之间，材料 与模具之间都存在摩擦。而间隙的大小则直接影响 到摩擦的大小。间隙越小，摩擦3) 造成的磨损越严重，模具寿命就越短，而 较大的间隙，可使摩擦造成的磨损减少，从而提高 了模具的寿命。综上所述，冲裁间隙较小，冲裁件质量较高， 但 模具寿命短，冲压力有所增大；而冲裁间隙较大， 冲 裁件质量较差，但模具寿命长，冲压力有所减少。 因 此，我们应选择合理间隙。50. 压力机标牌 为JB23-63C各字母的含义。(分)答：J表示：机械式压力机；B:次要参数与基本型

21、号不同的第二种变型23：第2列，第3组，表示开式双柱可倾式压力机； 63：压力机的标称压力为 630KNC:结构与性能比原型作了第三次改进。六、 计算题1、冲制如图所示垫圈，材料为 Q235钢。分别计算落料和冲孔的凸模和凹模 作部分尺寸。已知：模具间隙 Zmin=0.46mm Zmax=0.64mm 落料模制造偏差 S凹=+0.03mm S凸=0.02mm 冲孔模制造偏差 S凹=+0.025mm S凸=0.02mm 落料、冲孔模的磨损系数均为 0.5。1、答：（1）落料:Zmax min=.5mm; |S 凹丨 + |$ 凸丨=0.05mmC 0.05mm, Z且模具形状简单，因此凹凸、凹模可分别加工0。+0.03D凹=max x )=(32 0.5 X 0.62)=31.69 mm(DD凸=(D 凹一Zmin) - s 凸=(31.69 0.10) -0.02 =31