2025年冲压成形技术试题及答案

2025年冲压成形技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种材料在冲压成形中具有最高的屈强比（σs/σb）？A.普通低碳钢（DC01）B.双相钢（DP590）C.铝合金（5052-H32）D.奥氏体不锈钢（304）2.冲裁间隙对断面质量影响显著，当间隙过小时，冲裁断面最可能出现的特征是：A.塌角增大，光亮带变窄B.毛刺高且厚，断裂带倾斜C.光亮带变宽，出现二次剪切面D.塌角消失，断裂带垂直3.拉深过程中，压边力的主要作用是：A.提高材料变形抗力B.抑制凸缘区起皱C.增加筒壁传力区厚度D.降低凹模与板料摩擦4.板料的“屈强比”越小，对冲压成形的主要有利影响是：A.抗破裂能力增强B.回弹量减小C.材料流动性提高D.抗起皱能力增强5.热冲压成形技术中，22MnB5钢的典型加热温度范围是：A.400-500℃B.600-700℃C.850-950℃D.1000-1100℃6.多工位级进模中，导正销的主要功能是：A.引导条料送进方向B.消除送料步距误差C.增强模具刚性D.防止条料跑偏7.评价板料拉深性能的关键指标“极限拉深比（LDR）”是指：A.拉深后零件高度与直径之比B.初始坯料直径与拉深件直径之比C.拉深过程中最大压边力与最小压边力之比D.材料断裂应变与屈服应变之比8.冲压成形中，“回弹”的本质是：A.材料弹性变形的恢复B.塑性变形的累积C.模具磨损导致的尺寸偏差D.板料厚度减薄引起的收缩9.为提高高强钢板的弯曲成形性，最有效的工艺措施是：A.增大弯曲半径B.降低弯曲速度C.采用热弯曲D.减少润滑10.基于数值模拟的冲压工艺优化中，“成形极限图（FLD）”主要用于评估：A.材料的弹性模量B.零件的破裂风险C.模具的磨损程度D.设备的吨位需求二、填空题（每空1分，共20分）1.冲裁力的计算公式为F=K×L×t×σb，其中K为______，L为______。2.拉深时，筒壁传力区的最大拉应力应小于材料的______，否则会发生______缺陷。3.板料的“应变硬化指数（n值）”越大，材料的______能力越强，越有利于______成形。4.精冲工艺与普通冲裁的主要区别在于采用______、______和______三向压应力状态。5.汽车覆盖件冲压中，常用的表面质量检测方法包括______、______和______。6.温冲压成形的温度范围一般为______，其目的是降低______并提高______。7.级进模中，工位间的步距精度通常要求控制在______以内，以保证零件______。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述影响冲裁件断面质量的主要因素，并说明如何通过调整工艺参数改善断面质量。2.分析拉深过程中凸缘区起皱和筒壁传力区破裂的力学原因，并提出对应的预防措施。3.对比分析普通冲压与热冲压在材料选择、工艺参数和零件性能上的差异。4.说明板料成形数值模拟中“单元类型”和“接触算法”的选择对结果精度的影响。5.列举三种提高冲压模具寿命的技术措施，并解释其作用机理。四、分析题（每题15分，共30分）1.某汽车侧围外板在拉深成形后，零件圆角处出现严重破裂，经检测材料性能（σs=320MPa，σb=480MPa，δ=28%）和模具间隙（0.12mm，板厚1.2mm）均符合工艺要求。请从工艺参数、模具结构和材料流动控制三个方面分析可能的原因，并提出改进方案。2.某企业采用08Al钢板（厚度0.8mm）生产手机外壳，成品率仅75%，主要缺陷为翻边处开裂和表面划痕。通过现场观察发现：①压力机滑块行程不平稳；②模具刃口有轻微磨损；③条料送进时与导料板摩擦严重。请结合冲压工艺原理，分析缺陷产生的根本原因，并设计改进措施。五、综合题（30分）某新能源汽车电池包下壳体（材质为6061-T6铝合金，厚度2.5mm，形状为带加强筋的矩形盒，尺寸600mm×400mm×80mm）需设计冲压成形工艺。请完成以下任务：（1）确定该零件的主要成形工序（至少4道），并说明各工序的作用；（2）计算首次拉深的坯料尺寸（假设拉深系数m=0.6，修边余量5mm）；（3）选择冲压设备的类型（机械压力机/液压机）并说明理由；（4）提出预防铝合金拉深时常见缺陷（如破裂、起皱、粘模）的工艺措施；（5）设计该零件的质量检测方案（包括检测项目、工具和判定标准）。--答案一、单项选择题1.B2.C3.B4.A5.C6.B7.B8.A9.C10.B二、填空题1.修正系数；冲裁周边长度2.抗拉强度；拉裂3.均匀变形；复杂形状4.齿圈压板；反顶力；V形齿圈5.油石打磨；光照检测；三坐标测量6.150-400℃；变形抗力；塑性7.±0.02mm；尺寸一致性三、简答题1.影响因素：冲裁间隙、刃口锋利度、材料性能（强度、塑性）、润滑条件。调整措施：①合理选择间隙（如软材料取较小间隙，硬材料取较大间隙）；②定期修磨刃口，保持锋利；③优化润滑（如使用极压润滑油减少摩擦）；④控制材料厚度公差（避免厚度波动导致间隙不均）。2.起皱原因：凸缘区受切向压应力，当压应力超过材料临界失稳应力时发生起皱。预防措施：施加合适压边力、增大凹模圆角半径、采用拉深筋限制材料流动。破裂原因：筒壁传力区拉应力超过材料抗拉强度。预防措施：降低拉深系数（分多次拉深）、增大凸模圆角半径、改善润滑（减少筒壁摩擦）。3.差异：①材料选择：普通冲压用低碳钢、铝合金；热冲压用22MnB5等硼钢。②工艺参数：普通冲压在室温下进行；热冲压需加热至奥氏体化温度（850-950℃），模具内淬火。③零件性能：普通冲压件强度较低（σb≤600MPa）；热冲压件强度高（σb≥1500MPa），但塑性差。4.单元类型：壳单元（适用于薄钢板，计算效率高）、实体单元（适用于厚板或需精确计算厚度变化的场景，计算量大）。接触算法：罚函数法（计算稳定但需调整罚因子）、拉格朗日乘子法（精度高但易收敛困难）。选择不当会导致厚度减薄预测偏差、破裂位置误判等问题。5.措施：①表面强化（如TD处理、PVD涂层）：在模具表面形成高硬度膜层（如TiN、Cr7C3），降低摩擦系数，提高耐磨性。②优化模具结构（如采用镶块结构）：局部易磨损部位单独更换，降低整体成本。③控制冲压速度：避免高速冲压导致模具过热（热疲劳失效），延长寿命。四、分析题1.可能原因：①工艺参数：压边力过大（导致材料流动受阻，圆角处局部拉应力过高）；拉深速度过快（材料来不及流动）。②模具结构：凹模圆角半径过小（增加材料流动阻力）；模具表面粗糙度高（摩擦增大，局部应力集中）。③材料流动控制：拉深筋布置不合理（如圆角对应位置拉深筋过深，阻碍材料流入）。改进方案：①降低压边力10%-15%，同时增加拉深速度的缓冲阶段；②将凹模圆角半径由R5mm增大至R8mm，抛光模具表面至Ra0.4μm；③调整拉深筋深度（圆角处筋深减少0.5mm），增加材料流入量。2.根本原因：①压力机滑块行程不平稳（导致冲裁力波动，翻边时局部应力集中）；②模具刃口磨损（刃口变钝，翻边时材料受剪切力不均，易开裂）；③条料送进摩擦严重（表面划伤，降低材料塑性，翻边时从划痕处开裂）。改进措施：①检修压力机导轨和滑块，确保行程精度（平行度≤0.02mm/m）；②重新刃磨模具（刃口角度由60°调整为55°，提高锋利度）；③在导料板表面铺设聚四氟乙烯衬板（降低摩擦系数至0.1以下），并在条料表面涂敷薄层润滑油。五、综合题（1）主要工序：①落料（获取近似坯料形状，尺寸620mm×420mm）；②首次拉深（成形基本盒形，深度40mm）；③二次拉深（深度增加至70mm，同时成形加强筋）；④修边（切除多余料边，保证轮廓精度）；⑤冲孔（加工安装孔，直径φ8mm）；⑥表面处理（阳极氧化，提高耐腐蚀性）。（2）坯料尺寸计算：矩形盒拉深坯料面积=零件表面积+修边余量。零件表面积=底面积+侧面积=600×400+2×(600×80+400×80)=240000+2×(48000+32000)=240000+160000=400000mm²。修边余量面积=2×(600+400)×5+4×5×5=10000+100=10100mm²（近似计算）。总坯料面积=400000+10100=410100mm²。假设坯料为矩形，边长L×W，考虑拉深系数m=0.6，首次拉深后零件尺寸为D1=D0×m（D0为坯料直径，此处矩形件等效为圆形，直径D=√(4×410100/π)=√(523256)=723mm），首次拉深后直径D1=723×0.6=434mm，对应矩形件尺寸约为434×0.8（长宽比修正）=347mm×434mm（具体需结合零件长宽比调整）。（3）设备选择：液压机。理由：铝合金拉深需稳定的压边力控制（液压机可实现无级调压）；零件尺寸大（600mm×400mm），液压机工作台面大（≥800mm×600mm）；拉深速度低（0.1-0.3m/s），避免铝合金因应变速率敏感导致破裂。（4）预防措施：①破裂：采用温拉深（加热至200-250℃，降低变形抗力）；增大凸凹模圆角半径（R≥8mm）；②起皱：优化压边力曲线（初始阶段压边力300kN，拉深中期降至200kN）；在凹模周边设置浅拉深筋（深度0.5mm）；③粘模：模具表面喷涂二硫化钼涂层（降低摩擦系数）；使用水基石墨润滑剂（润滑性好且易清洗）。（5）质量检测方案：①尺寸精度：检测长、宽、高