常信院冷冲压工艺与模具设计试题（五套）及参考答案

《冷冲压工艺与模具设计》试卷一姓名

班级

学号

成绩

未注圆角R0.4生产批量：大批量材料：08F料厚：1mm

设计要求：1.对冲压件的工艺分析根据工件图纸，分析该冲压件的形状、尺寸，精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求。（15分）2.确定冲压件的最佳工艺方案通过对冲压件的工艺分析及必要的工艺计算，在分析冲压性质、冲压次数、冲压顺序和工序组合方式的基础上，提出各种可能的冲压工艺方案，并从多方面综合分析和比较，确定最佳工艺方案。（10分）3.确定模具类型根据冲压件的生产批量，冲压件的形状，尺寸和精度等因素，确定模具的类型。（5分）4.工艺尺寸计算（30分）1）

拉深次数和拉深工序尺寸的确定2）

冲孔、落料凸、凹模刃口尺寸的计算3）

弯曲凸、凹模尺寸的计算4）

排样设计并画排样图5）

冲压力计算及压力设备的选择5.模具简图（30分）通过绘制模具简图，说明模具的主要结构，包括模具的定位零件，卸料和出件装置。参考答案一.工件的工艺分析

1.

工件材料为08，其塑性、韧性较好，抗剪强度为260～360Mpa，抗拉强度b为330～450Mpa，有利于各种工序的加工。2.

工件尺寸均没有公差要求，故精度不高，属于一般零件，其公差按IT13处理，给模具制造带来一系列方便。3.

该工件总体属于圆筒形拉深件，两边有宽4mm的直边凸缘，凸缘前端有弯曲部分，底部有孔；工件圆筒形部分高度为20mm，需计算确定拉深次数；弯曲部分直边高度H=5mm>2t，相对弯曲半径r/t=0.4<0.5，属于无圆角弯曲；拉深件底部孔径r=5mm，较易冲出，可安排在拉深工序之后进行。综上所述，此工件可用冷冲压加工成形。

二．零件工艺方案确定1.

模具类型的确定制件公差为IT13级,且较复杂,生产批量大,所以宜采用级进模或复合模进行加工。2.

制件工艺方案的确定从工件结构形状可知，所需基本工序有拉深、冲孔、弯曲、落料等工序。因为工件精度要求不高，且从生产效率要求高的角度考虑，可以先采用切口、拉深、冲孔、落料连续模，进行有工艺切口的带料连续拉深，实现工件的拉深和底部冲孔及落料，再采用落废料，弯曲复合模，完成切除凸缘废料，凸缘弯曲的工序。故成形工艺方案为：切口—拉深—冲孔—落料—切废—弯曲。这样可以减少模具、设备和操作人员的数量，提高生产效率，只需两副模具就可实现加工。缺点是模具结构较复杂，制造成本较高。如果一次即可拉深成功，也可以采用落料、拉深、冲孔复合模，模具数量仍为两个，但工序安排得到简化，具体工艺方案为：落料—拉深—冲孔—切废—弯曲。是否可以一次拉深成功，需要进行计算。

三．工艺尺寸计算1.

拉深次数和拉深工序尺寸的确定板料厚度为１ｍｍ，按中线计算（１）修边余量的确定凸缘直径dt＝(a+b+c+0.6t)=（40-2+5+5+0.6）=48.6mm

(教材表3-6)相对凸缘直径dt/d=48.6/29=1.74，查教材表４－３得修边余量＝2mm，故实际凸缘直径dt＝（48.6+22）53mm。（２）预算毛坯直径由上图得d1=24mm，d2=29mm，d3=34mm，d4=53mm，r1=2.5mm，r2=2.5mm，h=5mm代入公式得Ｄ61ｍｍ（３）判断是否一次拉深成形ｔ／Ｄ＝１／61100%=1.64dt/d=53/291.83ｍ＝ｄ／Ｄ=29/61=0.47根据以上数据查教材表４－１０得首次拉深的极限系数m1=0.42，由于ｍ＞m1，所以可以一次拉深成形。所以拉深工序尺寸分别为：ｄ＝２9ｍｍh=5ｍｍ２．拉深凸、凹模尺寸计算（1）拉深凸、凹模尺寸计算查教材表４－１４得单边间隙Ｚ／２为１ｔ；查表４－１５得d=0.05

p=0.03工件公差为IT13级，查机械设计手册，得=0.39，代入下两式，得（2）冲孔、落料凸、凹模刃口尺寸计算冲孔，落料形状简单，可选用互换加工方法加工凸、凹模冲裁精度取IT11级冲孔尺寸：r孔=5mmZmax=0.20t=0.20Zmin=0.14t=0.14d=0.02

p=0.02d+p=0.02+0.02=0.04<Zmax-Zmin=0.20-0.14=0.06故：查表得x=0.75=0.11落料尺寸：r落=61mmZmax=0.20t=0.20Zmin=0.14t=0.14d=0.03

p=0.02d+p=0.03+0.02=0.05<Zmax-Zmin=0.20-0.14=0.06故：查表得x=0.75=0.19（3）弯曲凸、凹模尺寸计算凸模圆角半径：凹模圆角半径：凸、凹模单边间隙：（查教材表3-4与3-5）凸、凹模横向尺寸：

３．排样及材料利用率该排样根据落料工序设计，考虑模具结构简单，操作方便，故采用单排排样设计。查表２－１４得ａ＝1.2mm，ｂ＝2.0mm，条料Ｂ＝Ｄ+2a=61+2+2=65mm，进距ｈ＝Ｄ＋ｂ＝61＋1=62mm材料利用率４．冲压力及压力设备的选择拉深力：F压=0.25F=10000N冲裁力：

Fz=F拉+F压+F裁=150kN压力机公称压力：取Fg=1.6Fz=240kN根据冲压力可初选冲压设备型号为JH21—25。

四．模具简图落料、冲孔、拉深复合模简图如下切废、弯曲复合模略

2.确定冲压件的最佳工艺方案弯曲部分，底部有孔；工件圆筒形部分高度为6mm，需计算确定拉深次圆角弯曲；拉深件底部孔径φ=3.5mm，制件公差为IT14级,形状较简单,但批量大,宜采用级进模或复板料厚度为1mm,按中线计算相对凸缘直径dt/d=23.6/10=2.36，查教材表4-3得修边余量δ=1.2mm，代入公式得D≈28mmt／D=1/28¥100%=3.57根据以上数据查教材表4_10得首次拉深的极限系数m1=0.34，由于m>m1，d=10mmh=2mm查教材表4-14得单边间隙Z/2为1t；查表4-15得δd=0.04δp=0.02EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up7(+),0)EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up6(+),0)EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up6(+),0)Dp=(Dmax-0.75Δ-Z)-0δp=(11-0.75.0.43-1)-00.02=9.68-00.02d|+|δp|=0.02+0.02=0.04<Zmax-Zmin=0.20-0.14=0.06ddmin)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(+),0)δd=3.68EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(+),0)0.02d|+|δp|=0.025+0.02=0.045<Zmax-Zmin=0.20-0.14=0.06凹模圆角半径：R凹=4t=4Ldmax-0.75Δ)EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up6(+),0)δd=22.93EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up6(+),0)0.023Lp查表2-14得a=1.2mm，b=2.0mm，条料B=D+2a=28+2+2=32mm，进距h=D+b=28＋1=29mmF10kNF压=0.25F=4kNFz=F拉+F压+F裁=64kN

2.确定冲压件的最佳工艺方案通过绘制模具简图，说明模具的主要结构，包括模具的定位零件，卸料和出弯曲部分，凸缘上有两个孔；工件圆筒形部分高度为6mm，需计算确定属于无圆角弯曲；拉深件凸缘上两孔孔径r=1.5mm，可安排在拉深工序制件公差为IT14级,形状较简单,但批量大,宜采用级进模或复板料厚度为1mm,按中线计算(1)修边余量的确定相对凸缘直径dt/d=23.6/10=2.36，查教材表4-3得修边余量δ=1.2mm，故(2)预算毛坯直径代入公式得D≈28mm(3)判断是否一次拉深成形t／D=1/28¥100%=3.57根据以上数据查教材表4_10得首次拉深的极限系数m1=0.34，由于m>m1，d=10mmh=2mm查教材表4_14得单边间隙Z/2为1t；查表4_15得δd=0.04δp=0.02EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up7(+),0)EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up6(+),0)EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up6(+),0)d|+|δp|=0.02+0.02=0.04<Zmax-Zmin=0.20-0.14=0.06ddmin)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(+),0)δd=3.18EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(+),0)0.02d|+|δp|=0.025+0.02=0.045<Zmax-Zmin=0.20-0.14=0.06故：Dd=(Dmax-xΔ)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up4(+),0)δd=27.935EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up4(+),0)0.03凹模圆角半径：R凹=4t=4LdEQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up4(+),0)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up4(+),0)Lp查表2-14得a=1.2mm，b=2.0mm，条料B=D+2a=28+2+2=32mm，进距h=D+b=28＋1=29mmFF压=0.25F=4kNFFz=F拉+F压+F裁=64kN压力机公称压力：

2.确定冲压件的最佳工艺方案通过绘制模具简图，说明模具的主要结构，包括模具的定位零件，卸料和出有弯曲部分，并各冲一φ6的孔，底部有一φ13的孔；工件圆筒形部分高度为4mm，可一次拉深成功，无需计算确定拉深次数；弯曲部分直边高度H=5mm>2t，相对弯曲半径r/制件公差为IT14级,形状较简单,但批量大,宜采用级进模或复(1)修边余量的确定(2)预算毛坯直径d＝46mmEQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up6(+),0)EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up6(+),0)EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up6(+),0)Dp=(Dmax-0.75Δ-Z)-0δp=(46-0.75.0.39-2)0-0.05=43.7-00.05底部孔直径φ13mmd|+|δp|=0.02+0.02=0.04<Zmax-Zmin=0.20-0.14=0.06ddmin)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(+),0)δd=13.22EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(+),0)0.02d|+|δp|=0.03+0.02=0.05<Zmax-Zmin=0.20-0.14=0.06故：Dd=(Dmax-xΔ)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(+),0)δd=89.86EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up4(+),0)0.03凹模圆角半径：R凹=4t=8LdEQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up4(+),0)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up4(+),0)Lp=D＋b＝90＋1=91mmFF压=0.25F=16kNFz=F拉+F压+F裁=240kN压力机公称压力：

t=2mm2.确定冲压件的最佳工艺方案通过绘制模具简图，说明模具的主要结构，包括模具的定位零件，卸料和出2.确定冲压件的最佳工艺方案通过绘制模具简图，说明模具的主要结构，包括模具的定位零件，卸料和出3.尺寸精度：零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14首先查有关表确定搭边值。根据零件形状，两工件间按矩形取搭边值b=2,P0=P+PtP=P1+P2而式中P1_____落料时的冲裁力P2_____冲孔时的冲裁力P1=KLtPt=3*0.055*(12.6+304)=2.4P1X=(32-X)P258-0.7438-0.6230-0.5257.6+0.1837.7+0.1629.7+0.13R7.9+0.06凸模尺寸按实+0.3凹模尺寸按凹模实际尺寸配置，保证双边