冲压工艺与模具设计考试参考资料

1、.1.弯曲:是使材料产生塑性变形，形成一定曲率和角度零件的冲压工序。弯曲毛坯的种类：板料、棒料、型材、管材2.应变中型层:是指在变形前后金属纤维的长度没有发生改变的那一层金属纤维。3.回弹现象：当弯曲结束，外力去除后，塑性变形留存下来，而弹性变形则完全消失。弯曲变形区外侧因弹性恢复而缩短，内侧因弹性恢复而伸长，产生了弯曲件的弯曲角度和弯曲半径与模具相应尺寸不一致的现象。这种现象称为弯曲件的弹性回跳（简称回弹）。4.弯曲件的工艺性:是指弯曲件的形状、尺寸、材料的选用及技术要求等是否满足弯曲加工的工艺要求。具有良好冲压工艺性的弯曲件，不仅能提高工件质量，减少废品率，而且能简化工艺和模具结构，降低材

2、料消耗。 5.最小相对弯曲半径是指：在保证毛坯弯曲时外表面不发生开裂的条件下，弯曲件内表面能够弯成的最小圆角半径与坯料厚度的比值，用 Rmin/t 来表示。该值越小，板料弯曲的性能也越好6.校正弯曲:是在自由弯曲阶段后，进一步使对贴合凸模、凹模表面的弯曲件进行挤压，其校正力比自由压弯力大得多。7.弯曲变形过程：V形件的弯曲，随着凸模进入凹模深度的增大，凹模与板料的接触处位置发生变化，支点沿凹模斜面不断下移，弯曲力臂l 逐渐减小，接近行程终了，弯曲半径r继续减小，而直边部分反而向凹模方向变形，直至板料与凸、凹模完全贴合。 弯曲圆角部分是弯曲变形的主要变形区，变形区的材料外侧伸长，内侧缩短，中性层

3、长度不变8.弯曲时变形区的应力和应变 ：板料在塑性弯曲时,变形区内的应力应变状态取决于弯曲毛坯的想对宽度b/t 以及弯曲变形程度r/t。窄板弯曲的应力状态是平面的，应变状态是立体的。宽板弯曲的应力状态是立体的，应变状态是平面的。9.影响回弹的因素:1.材料的力学性能:材料的屈服点s越高，弹性模量E越小，弯曲弹性回跳越大。 10.相对弯曲半径 ：相对弯曲变径r/t越大，则回弹也越大。11.弯曲中心角 ： 弯曲中心角越大，表明变形区的长度越长，故回弹的积累值越大，其回弹角越大。但对弯曲半径的回弹影响不大。12.弯曲方式及弯曲模具结构：采用校正弯曲时，工件的回弹小。13.弯曲件形状：工件的形状越复杂

4、，一次弯曲所成形的角度数量越多，使回弹困难，因而回弹角减小。 14.模具间隙：在压弯U形件时，间隙大，材料处于松动状态，回弹就大；间隙小，材料被挤压，回弹就小。 15.弯曲成形的工艺设计： 弯曲件的工艺性是指弯曲件的形状、尺寸、材料的选用及技术要求等是否满足弯曲加工的工艺要求。具有良好冲压工艺性的弯曲件，不仅能提高工件质量，减少废品率，而且能简化工艺和模具结构，降低材料消耗。 16.弯曲件工序安排的原则：原则（1）：对多角弯曲件，因变形会影响弯曲件的形状精度，故一般应先弯外角，后弯内角。前次弯曲要给后次弯曲留出可靠的定位，并保证后次弯曲不破坏前次已弯曲的形状。原则（2）：结构不对称弯曲件，弯曲

5、时毛坯容易发生偏移，应尽可能采用成对弯曲后，再切开的工艺方法。原则（3）：批量大、尺寸小的弯曲件，应采用级进模弯曲成形工艺，以提高生产率。原则（4）：如果弯曲件上孔的位置受弯曲过程影响而且精度要求较高，则应在弯曲后再冲孔，否则孔的位置精度无法保证。17.影响最小弯曲半径的因素：(1)材料的力学性能。(2)工件的弯曲中心角。(3)板料的表面质量与剪切断面质量。(4)板料宽度的影响。(5)板材的方向性。 弯曲件的结构工艺性：1.最小弯曲半径：弯曲件的弯曲半径必须小于最小弯曲半径，否则要采用工艺措施，如:热弯、多次弯曲等。2.弯曲件形状与尺寸的对称性：弯曲件的形状与尺寸应尽可能对称、高度也不应相差太

6、大。当冲压不对称的弯曲件时，因受力不均匀，毛坯容易偏移，尺寸不易保证。为防止毛坯的偏移，在设计模具结构时应考虑增设压料板，或增加工艺孔定位。弯曲件形状应力求简单，边缘有缺口的弯曲件，若在毛坯上先将缺口冲出，弯曲时会出现叉口现象，严重时难以成形。这时必须在缺口处留有连结带，弯曲后再将连接带切除。 弯曲模的典型结构设计：弯曲模结构设计要点为：(1)弯曲毛坯的定位要准确、可靠，尽可能是水平放置。多次弯曲最好使用同一基准定位。(2)结构中要能防止毛坯在变形过程中发生位移，毛坯的安放和制件的取出要方便、安全和操作简单。(3)模具结构尽量简单，并且便于调整修理。对于回弹性大的材料弯曲，应考虑凸模、凹模制造

7、加工及试模修模的可能性以及刚度和强度的要求。 弯曲凹、凸模的间隙：（1）V形件弯曲模，凸模与凹模之间的间隙是由调节压力机的装模高度来控制。（2）对于U形件弯曲模，则必须选择适当的间隙值。凸模和凹模间的间隙值对弯曲件的回弹、表面质量和弯曲力均有很大的影响。若间隙过大，弯曲件回弹量增大，误差增加，从而降低了制件的精度。当间隙过小时，会使零件直边料厚减薄和出现划痕，同时还降低凹模寿命。 第四章 拉深的基本概念： 拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心件，或将已制成的开口空心件加工成其他形状空心件的一种冲压加工方法。 拉深系数：是表示拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯（或半成品）的直径

8、之比，拉深系数是一个小于1的数值，其值愈大表示拉深前后毛坯的直径变化愈小，即变形程度小。其值愈小则毛坯的直径变化愈大，即变形程度大。 拉深零件的结构工艺性是指拉深零件采用拉深成形工艺的难易程度。良好的工艺性应是坯料消耗少、工序数目少，模具结构简单、加工容易，产品质量稳定、废品少和操作简单方便等。 拉深模具的特点：结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。 板料拉深变形过程及其特点：在毛坯上画作出距离为a的等距离的同心圆与相同弧度b辐射线组成的网格 ，然后将带有网格的毛坯进行拉深。在拉深过程中，毛坯受凸模拉深力的作用，在凸缘毛坯的径向产生拉伸

9、应力 ，切向产生压缩应力 。在它们的共同作用下，凸缘变形区材料发生了塑性变形，并不断被拉入凹模内形成筒形拉深件。 在拉深后工件底部的网格变化很小，而侧壁上的网格变化很大，以前的等距同心圆，变成了与工件底部平行的不等距的水平线，并且愈是靠近工件口部，水平线之间的距离愈大，同时以前夹角相等的半径线在拉深后在侧壁上变成了间距相等的垂线，以前的扇形毛坯网格变成了拉深后的矩形网格。 拉深过程中变形毛坯各部分的应力与应变状态 1.平面凸缘部分 ：主要变形区；2.凹模圆角区： 过渡区；3.筒壁部分： 传力区；4.凸模圆角部分：过渡区；5.圆筒底部分：小变形区 影响起皱的因素：（1）凸缘部分材料的相对厚度 ：

10、凸缘部分的相对料厚，即为t/(Df-d)或t/(Rf-r) ;(2)切向压应力的大小: 拉深时3的值决定于变形程度，变形程度越大，需要转移的剩余材料越多，加工硬化现象越严重，则越3大，就越容易起皱。(3)材料的力学性能 ： 板料的屈强比s/b小，则屈服极限小，变形区内的切向压应力也相对减小，因此板料不容易起皱。(4)凹模工作部分的几何形状 防止拉裂:可根据板材的成形性能，采用适当的拉深比和压边力，增加凸模的表面粗糙度，改善凸缘部分变形材料的润滑条件，合理设计模具工作部分的形状，选用拉深性能好的材料。 硬化：拉深是一个塑性变形过程，材料变形后必然发生加工硬化，使其硬度和强度增加，塑性下降。 加工

11、硬化的好处是使工件的强度和刚度高于毛坯材料，但塑性降低又使材料进一步拉深时变形困难。 拉深毛坯尺寸的确定原则： 体积不变原理（拉深前毛坯表面积等于拉深后零件的表面积 ）、相似性原理。毛坯的计算方法：等重量、等体积、分析图解法、作图法。（1）确定修边余量： 由于材料的各向导性以及拉深时金属流动条件的差异，拉深后工件口部不平，通常拉深后需切边，因此计算毛坯尺寸时应在工件高度方向上(无凸缘件)或凸缘上增加修边余量 。（2）计算工件表面积 拉深系数：表示了拉深前后毛坯直径的变化量，反映了毛坯外边缘在拉深时切向压缩变形的大小，因此可用它作为衡量拉深变形程度的指标。由此可知，拉深系数是一个小于1的数值，其

12、值愈大表示拉深前后毛坯的直径变化愈小，即变形程度小。其值愈小则毛坯的直径变化愈大，即变形程度大。 影响拉深系数的因素 1 拉深材料：机械性能、料厚、表面质量。 2 拉深模具：间隙、凸模圆角半径、凹模圆角半径、凹模形状和凹模表面质量。3 拉深条件：压边圈、次数、润滑、工件形状。 半成品尺寸确定：（1）半成品直径： 拉深次数确定后，再根据计算直径 dn应等于d工 的原则对各次拉深系数进行调整，使实际采用的拉深系数大于推算拉深次数时所用的极限拉深系数（2）半成品高度：各次拉深直径确定后，紧接着是计算各次拉深后零件的高度拉深系数决定三个因素：相对凸缘直径、相对高度、相对转角半径 ，影响程度为递减。 有

13、凸缘筒形件的拉深特点：宽凸缘变形程度不能用拉深系数来衡量；首次拉深系数比圆筒件要小；首次拉深极限变形程度与dt/d 有关拉深方法的确定:（1）若任意两个相邻阶梯的直径比都大于或等于相应的圆筒形件的极限拉深系数，则先从大的阶梯拉起 （2）相邻两阶梯直径dn/d n-1之比小于相应的圆筒形件的极限拉深系数，则按带凸缘圆筒形件的拉深进行,即由小阶梯拉深到大阶梯（3）若最小阶梯直径 dn过小，即 dn/d n-1 过小，hn又不大时，最小阶梯可用胀形法得到。（4）若阶梯形件较浅，且每个阶梯的高度又不大，但相邻阶梯直径相差又较大而不能一次拉出时，可先拉成圆形或带有大圆角的筒形，最后通过整形得到所需零件

14、曲面形状零件的拉深特点:（1）拉深球面零件时，毛坯的凸缘部分与中间部分都是变形区，而且在很多情况下中间部分反而是主要变形区 。（2）锥形零件的拉深与球面零件一样，除具有凸模接触面积小、压力集中、容易引起局部变薄及自由面积大、压边圈作用相对减弱、容易起皱等特点外，还由于零件口部与底部直径差别大，回弹特别严重，因此锥形零件的拉深比球面零件更为困难。（3）抛物面零件,其拉深时和球面以及锥形零件一样，材料处于悬空状态，极易发生起皱。 总之:球面零件、锥形零件和抛物面零件等其他旋转体零件的拉深是拉深和胀形两种变形方式的复合，其应力、应变既有拉伸类、又有压缩类变形的特征。 抛物面零件拉深方法:抛物面零件常

15、见的拉深方法有下面几种：(1)浅抛物面形件( h/d<0.5.06) 因其高径比接近球形，因此拉深方法同球形件。(2)深抛物面形件( h/d>0.50.6)其拉深难度有所提高。这时为了使毛坯中间部分紧密贴模而又不起皱，通常需采用具有拉深筋的模具以增加径向拉应力。 锥形零件拉深方法:（1）对于浅锥形件可一次拉成，但精度不高，因回弹较严重。可采用带拉深筋的凹模或压边圈，或采用软模进行拉深。（2）对于中锥形件:拉深方法取决于相对料厚;（3）对于高锥形，因大小直径相差很小，变形程度更大，很容易产生变薄严重而拉裂和起皱。这时常需采用特殊的拉深工艺，通常有下列方法阶梯拉深成形法 锥面逐步成形法

16、 整个锥面一次成形法 盒形零件的拉深特点: 根据网格的变化可知盒形件拉深有以下变形特点：（1）盒形件拉深的变形性质与圆筒件一样，也是径向伸长，切向缩短 。（2）变形的不均匀导致应力分布不均匀。（3）盒形件拉深时，直边部分除了产生弯曲变形外，还产生了径向伸长，切向压缩的拉深变形。 第二章冲裁的变形过程分为三个阶段如图图 2.1.3 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

17、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 ) 。 7   怎样选择凸模材料？   凸模的刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此，凸模应该有较高的硬度与适当的韧性。一般，形状简单、模具寿命要求不高的凸模，可选用 T8A 、 T10A 等材料；形状复杂、模具寿命要求高的凸模，应该选用 Cr12 、 Cr12MoV 、 CrWMn 等材料；要求高寿命、高耐磨模具的凸模，可选用硬质合金制造。凸模的硬度，一般为 HRC58 62 。 9   常用的卸料装置有哪几种？在使用上有何区别？    常用的

18、卸料装置分为刚性卸料装置和弹压卸料装置两大类。 1 、刚性卸料装置：刚性卸料装置常用固定卸料板的结构形式，即：卸料板是用螺钉将其固定在下模部分，再用销钉定位这样一种安装方式。刚性卸料装置的卸料板在工作时，不能将被冲材料压住，所以工件的有明显的翘曲现象，但卸料力大。因此，常用于较厚、较硬且精度要求不高的工件冲裁模中。 2 、弹压卸料装置：弹压卸料装置中的弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于冲裁厚度在 1.5mm 以下的模具中。冲裁前，弹压卸料板首先将毛坯压住，当上模随压力机的滑块继续向下运动时，凸模再伸出弹压卸料板的下端面进行冲压加工。所以，工件的平整度较好。 10   什么是

19、齿圈压板？精冲模中的齿圈压板有何作用？     精冲模和普通冲模的最大区别就在于采用了 V 形齿圈压板。所谓齿圈压板是指在压板或凹模上，围绕工件轮廓一定距离设置的 V 形凸梗。齿圈压板的作用就是阻止剪切区以外的金属板料，在冲裁过程中进入到剪切区内，以便在剪切区内的材料处于三向压应力状态；压紧被冲材料，避免板料的弯曲和拉伸变形；冲裁完成后又起卸料的作用第7章一：名词解释1级进冲压是指压力机的一次行程中，在模具的不同工位同时完成多种工序的冲压。2多工位精密级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种精密、高效、长寿命的模具，其工位数可多达几十个。3 载体是指级

20、进模冲压时，条料内连接工序件并运载其稳定前进的这部分材料。4中间载体是指载体设计在条料中间， 一般适用于对称零件，尤其是两外侧有弯曲的对称零件。5连接方法可分为搭接、平接、切接三种方式6综合拼合凹模的设计是将各种拼合形式综合考虑，利用各种拼合的特点，以适应凹模的特定要求。7卸料装置是多工位级进模结构中的重要部件. 卸料装置主要由卸料板，弹性元件，卸料螺钉和辅助导向零件所组成。8在精密级进模中的弹压卸料装置，不仅有卸料作用，更重要的是具有压料和对凸模进行导向作用。9在级进弯曲或其它成形工序中，通常需要将压力机滑块的垂直向下运动转化成凸模或凹模的向上或水平加工， 完成这种加工方向转换的装置，通常采

21、用斜滑块机构或杠杆机构。10在级进弯曲工艺中，如果向下弯曲，为了弯曲后条料的送进，在设计模具时则需要设计托料装置11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，大凸模先冲。12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，其孔可分次冲出；工位之间壁厚小的，应留空工位；外形复杂的制件应分步冲出，以简化凸、凹模形状，增强其强度，便于加工和装配。13在级进模中，如果有导正销、冲孔凸模和弯曲凸模，则在装配时导正销的位置应该最低14对步距要求高的级进模，常采用侧刃与

22、导正销联合的定位方式15精度高、形状复杂的冲件，一般采用直筒型凹模形式。16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准确定位问题，才能保证冲压件的质量。 17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、尺寸比较小的工件的冲压生产。 18应用级进模冲压，排样设计很重要，它不但要考虑材料的经济利用，还应考虑制件的结构形状、冲压成形规律、模具强度等问题 19级进模在排样设计时，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， 以减少送料的累积误差。孔距公差较小的孔应尽量在同一工位中冲出 20需要弯曲、拉

23、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。 21全部为冲裁工步的级进模，一般是先冲孔或先冲结构废料后落料或切断。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，则应冲出用于定位的工艺孔 二，问答题1。在哪些冲压生产中必须采用精密级进模？在大批量的冲压生产中，材料较薄、精度较高的中小型冲件，必须使用多工位精密级进模。对于较大的冲压件精密级进模适用于多工位传递式模具的冲压加工。2对精密模具中的易损零件有什么要求？精密模具结构复杂，制造技术要求较高，成本相对也较高。为了保证整副模具有较高的寿命，特

24、别要求模具零件损坏或磨损后更换迅速、方便、可靠，因此要求模具的重要零件具有互换性，这种模具零件具有互换性质的冲模，可称为互换性冲模具。3精密级进模的排样设计有何意义？合理的排样设计，可以使模具各工位加工协调一致，可以提高材料的利用率、制造精度、生产率和模具寿命，也可降低模具的制造难度。因此，排样设计是精密级进模设计中的最关键的综合性技术问题，必须对制件的冲压方向、变形次数及相应的变形程度和模具结构的可能性与加工工艺性进行综合分析判断，才能使排样趋于合理。4什么叫载体？在级进模工作时，运载坯料到各工位进行各种冲裁和成形加工的物体称为载体。载体与坯件连接的部分称为搭边，坯件与坯件连接的部分称为搭口。工作时，在动态加工中要求载体始终保持送进稳定、定位准确，因此要求载体有一定的强度。5精密级进模对模座有什么要求？精密级进模要求模具的强度高、刚性好、精度高，因此通常采用结构钢做模座，其厚度要求比标准模座厚，上模座加厚510mm，下模座加厚1015mm。6凹模结构有哪些类型？凹模结构常用类型有整体式、拼块式和嵌块式三种。在普通冲模中常选用标准凹模板作整体式凹模，在精密级进模中常采用拼块式和嵌块式凹模。7螺孔和销孔