冲压工艺及模具设计试题及答案

1、、问答题(8X5 '共40 分)2011-2012学年冲压工艺及模具设计试题班级：学号:姓名:得分5. 降低冲裁力的措施有哪些?、填空题(30X1 '共30分)1. 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。2. 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。3. 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。4. 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。5. 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。6. 冲裁件的切断面由圆角带、光亮带、

2、剪裂带、毛刺四个部分组成。7. 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。8. 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。9. 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。10. 相对弯曲半径r/1越大，则回弹量 越大。11. 拉深凸模和凹模与冲裁模不同之处在于，拉深凸、凹模都有一定的圆角而不是锋利的刃口，其间隙一般稍大于板料的厚度。12. 拉深时，凸缘变形区的 起皱和筒壁传力区的 拉裂是拉深工艺能否顺利进行的主要障碍。13. 成形工序中，胀形和翻孔属于伸长类成形，成形极限主要受变形区内 过大的

3、拉应力而破裂的 限制。缩口和外缘翻凸边属于压缩类成形，成形极限主要受变形区过大的压应力而失稳的限 制。1. 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。2. 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

4、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。3. 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IT12IT1

5、3级，复合模由于避免了多次冲压时的定位误差，其尺寸精度最高能达到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。因此，工件尺寸公差等级较高时，宜采用复合模的结构。(3) .从实现冲压生产机械化与自动化生产的角度来说，选用级进模比选用复合模和单工序模具容易些。 这是因为，复合模得废料和工件排除较困难。(4) .从生产的通用性来说，单工序模具通用性最好，不仅适合于中小批量的中小型冲压件的生产，也 适合大型冲压件的生产。级进模不适合大型工件的生产。(5) .从冲压生产的安全性来说，级进模比单工序模和复合模为好。综上所述，在确定冲裁模的工序组合方式时，对于精度要求高、小批量及试制生产或工

6、件外形较大，厚 度又较厚的工件，应该考虑用单工序模具。而对精度要求高、生产批量大的工件的冲压，应采用复合模；对 精度要求一般，又是大批量生产时，应采用级进模结构。4. 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。当采用平刃冲裁冲裁力太大， 或因现有设备

7、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。(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。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

8、，所以仅在小批量 生产中使用。6. 影响板料弯曲回弹的主要因素是什么？影响规律如何？(1 )材料的机械性能材料的屈服极限bS愈高、弹性模量E愈小，弯曲变形的回弹也愈大。(2) 相对弯曲半径 r/t相对弯曲半径r/t愈小，则回弹值愈小。因为相对弯曲半径愈小，变形程度愈大。反之，相对弯曲半径 愈大，则回弹值愈大。这就是曲率半径很大的弯曲件不易弯曲成形的原因。(3) 弯曲中心角a弯曲中心角a愈大，表示变形区的长度愈大，回弹的积累值愈大，因此弯曲中心角的回弹愈大，但对曲 率半径的回弹没有影响。(4 )模具间隙弯曲模具的间隙愈大，回弹也愈大。所以，板料厚度的误差愈大，回弹值愈不稳定。(5) 弯曲件的形状

9、弯曲件的几何形状对回弹值有较大的影响。比如，U形件比V形件的回弹要小些，这是因为U形件的底部在弯曲过程中有拉伸变形的成分，故回弹要小些。(6) 弯曲力弯曲力的大小不同，回弹值也有所不同。校正弯曲时回弹较小，因为校正弯曲时校正力比自由弯曲时的弯曲力大很多，使变形区的应力与应变状态与自由弯曲时有所不同。7. 影响拉深系数的因素有哪些 ？拉深系数是拉深工艺中一个重要参数。合理地选定拉深系数，可以减少加工过程中的拉深次数，保证工件加工质量。影响拉深系数的因素有以下几方面：(1 )材料的性质与厚度：材料表面粗糙时，应该取较大的拉深系数。材料塑性好时，取较小的拉深系 数。材料的相对厚度 t/D对拉深系数影

10、响更大。相对厚度越大，金属流动性能有较好的稳定性，可取较小的 拉深系数；渐加大;(3) 冲模结构：若冲模上具有压边装置，凹模具有较大的圆角半径，凸、凹模间具有合理的间隙，这 些因素都有利于坯料的变形，可选较小的拉深系数；(4) 润滑：具有良好的润滑，较低的拉深速度，均有利于材料的变形，可选择较小的拉深系数。但对 凸模的端部不能进行润滑，否则会削弱凸模表面摩擦对危险断面的有益影响。上述影响拉深系数的许多因素中，以坯料的相对厚度影响最大， 生产中常以此作为选择拉深系数的依据。8. 什么是孔的翻边系数 K?影响孔极限翻边系数大小的因素有哪些？在圆孔的翻边中，变形程度决定于毛坯预孔直径d0与翻边直径D

11、之比，即翻边系数 K：D从上式可以看出：K值越大，则表示变形程度越小；而K值越小，则表示变形程度越大。当K值小到材料即将破裂时，这时的翻边系数称为极限翻边系数Kmin。影响孔翻边系数大小的因素主要有以下几个方面：(1) 材料的塑性越好，则极限翻边系数越小；(2) 预孔的表面质量越好，极限翻边系数值越小。(3) 预孔直径材料厚度t的比值(dO/t)越小，即材料越厚，翻边时越不容易破裂，极限翻边系数可以 取得越小。(4) 凸模的形状与翻边系数也有很大的关系，翻边时采用底面为球面的凸模要比底部为平面的凸模的翻边系数取得小一些，低碳钢的极限翻边系数见教材表5.2.1。(2 )拉深次数：拉深过程中，因产

12、生冷作硬化现象，使材料的塑性降低。多次拉深时，拉深系数应逐工忤图材吗如图所示的落料件，其中a = 8O°_o.42 mm,b= 40°0.34 mm, c= 35°0.34 mm,d = 22 土 0.14mm, e= 15二2 mm 板料厚度t=1mm，材料为10号钢。试计算冲裁件凸模、凹模配做加工时的刃口尺寸及制造公差。解答：该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹 模实际尺寸按间隙要求配作。由表2.2.3查得：2皿 二 0.10mm， 2Cmax 二 0.14mm由表2.3.1查得:尺寸80mm，选x =

13、0.5;尺寸15 mm，选x = 1;其余尺寸均选 x = 0.75。落料凹模的基本尺寸计算如下：第一类尺寸：磨损后增大的尺寸a凹二(80- 0.5 0.42)4 o-4200.105mm 7979)mm1、指出零件 1、3、4、6、7、8、9、11、12、13 的名称（5'1-打杆、3-推板、4-推杆、6-凸凹模、7-卸料板、8-落料凹模、9-顶件块、11-冲孔凸模、12-挡料销、13-导料销2、该模具为单工序/复合工序/级进模中的哪一种？是倒装还是正装？ （3 '复合模（冲孔落料复合冲裁模），正装（落料件留在下模，凸凹模在上模）3、 简述模具工作过程及各零件在其中所起作用（

14、7 '条料沿导料销13往前送进，由挡料销 12控制送进距离（初始时挡住条料前端，第一次落料后挡住条料落料孔的后边）；上模下行，在橡胶的作用下卸料板7压住条料，上模继续下行，凸凹模6与冲孔凸模11相对运动实现对板料的冲孔，废料进入凸凹模6的孔中；与此同时，凸凹模6与落料凹模8相对运动（顶件块 9随凸凹模6下压），实现对板料的落料，落料件进入落料凹模8； 上模完成向下冲程后上行，顶件块9在弹性元件的作用下将落料件从落料凹模8中顶出；与此同时，卸料板 7压住条料，将条料从凸凹模 6卸下，直至橡胶完全回复后卸料板才随上模上行；上模继续上行，打杆1被限位推动推板 3和推杆4,将冲孔废料从凸凹1b

15、凹二（40- 0.75 0.34）J 0.34mm 39.75）0.085mm1 c凹二（35- 0.75 0.34）（? 0.34mm 34.7500.085mm第二类尺寸：磨损后减小的尺寸4凹=（22- 0.14+ 0.75 O.28）°Jxo28mm 22.07°0,070mm4'第三类尺寸：磨损后基本不变的尺寸1 e凹二（15 - 0.5 0.12）0.12mm 二 14.94 - 0.015mm8落料凸模的基本尺寸计算如下：第一类尺寸：磨损后增大的尺寸a凹=(80- 0.5 0.42)巳 0.420mm 797當105mm模6的孔中推出；完成一个冲压过程。1b凹二(40-0.75 0.34)。刁 034mm 3975)'a085mm1-K X0.3440 085c凹二(35- 0.75 0.34)04mm 34