冲压工艺试题及答案

冲压工艺试题及答案一、填空题（每空1分，共40分）1.冷冲压是利用安装在上的对材料施加变形力，使材料产生或，从而获得具有确定形状、尺寸与性能要求的零件加工方法。2.冲压工序按照材料变形性质的差异可分为两大类别，其中工序的核心特征是材料沿预设轮廓线产生分离，工序的核心特征是材料在不发生破裂的前提下产生塑性变形，完成预定形状的加工。3.普通冲裁的变形过程可依次分为、、三个连续阶段。4.冲裁间隙是指凸模与凹模刃口工作部分的，合理间隙值的选取需要综合平衡、、三项核心工艺指标。5.冲裁刃口尺寸计算遵循“基准件”原则，其中落料工序的尺寸基准为，冲裁间隙配置在上；冲孔工序的尺寸基准为，冲裁间隙配置在上。6.材料利用率是冲压排样设计的核心经济指标，其数值为与的比值；按照搭边设置方式，排样可分为、、三类。7.弯曲变形过程中，板料变形区沿厚度方向存在应力应变分布差异，其中位置的切向应力与应变为零，被称为；弯曲卸载后产生的回弹现象具体表现为、两个方面。8.影响弯曲回弹量的主要因素包括、、、以及弯曲工艺方式。9.拉深工艺的两类典型质量缺陷为和，其中是由于危险断面径向拉应力超过材料抗拉强度导致的，是凸缘区域切向压应力超过材料抗失稳临界应力导致的。10.拉深系数是指与的比值，拉深系数数值越小，代表单次拉深的变形程度。11.冷冲压模具按照工序组合程度可划分为、、三大类。12.冲裁过程中，若凸凹模间隙过小，冲裁件断面会出现、等缺陷，模具刃口磨损速率会；若间隙过大，冲裁件断面会出现较宽的，零件易出现超差。13.为防止弯曲时出现弯裂缺陷，弯曲件的相对弯曲半径应材料允许的最小相对弯曲半径；布置弯曲工序时，零件弯曲线应尽可能与板料轧制纤维方向，当存在两个相互垂直的弯曲方向时，弯曲线应与纤维方向呈夹角布置。14.拉深工序中设置压边圈的核心作用是，生产中常用的压边装置可分为、两类。15.曲柄压力机的公称压力是指滑块运动至位置时，滑块能够承受的；选择压力机时，冲压工艺总作用力应压力机公称压力。16.精密冲裁与普通冲裁的核心工艺差异是对材料施加、、三向作用力，使变形区材料处于三向压应力状态完成分离，其冲裁断面光亮带比例可达板厚的100%。17.胀形属于类冲压工序，变形区材料主要承受向拉应力作用，其成形极限主要受材料的限制。18.翻边工序按照变形性质可分为、两类，其中圆孔翻边的变形程度用表征。19.冲裁模具刃口磨钝后会导致冲裁件毛刺增大，其中凸模刃口磨钝会在边缘产生较大毛刺，凹模刃口磨钝会在边缘产生较大毛刺。20.冲压工艺规程是指导冲压生产的文件，编制过程需遵循的核心原则包括保证零件质量、、、实现安全文明生产。二、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列冲压工序类型中，属于分离工序的是（）。A.拉深B.弯曲C.冲裁D.翻边2.普通冲裁件的断面四个特征区域中，尺寸精度最高、表面质量最好的区域是（）。A.塌角带B.光亮带C.断裂带D.毛刺区3.普通冲裁工艺能够稳定达到的尺寸精度等级范围是（）。A.IT6~IT7B.IT10~IT12C.IT14~IT15D.IT17~IT184.厚板料、大尺寸零件冲裁时采用斜刃口设计的主要目的是（）。A.提升冲裁件断面质量B.降低冲裁工艺力C.延长模具使用寿命D.减小冲裁间隙配置难度5.当弯曲件的相对弯曲半径r/t＜5时，弯曲变形区的中性层位置会（）。A.向板料外侧偏移B.与板料厚度中心位置重合C.向板料内侧偏移D.偏移方向无规律6.下列影响因素中，会导致弯曲回弹量显著增大的是（）。A.材料屈服强度升高B.相对弯曲半径减小C.弯曲中心角减小D.凸凹模间隙减小7.无凸缘圆筒形件拉深过程中，拉裂缺陷最易发生的位置是（）。A.凸缘外边缘部位B.筒壁与凸模圆角相切的危险断面C.筒壁中部位置D.材料与凹模圆角接触位置8.下列关于拉深系数的表述，正确的是（）。A.拉深系数数值越大，代表拉深变形程度越大B.多次拉深工艺中，后续各次拉深的极限拉深系数应逐次减小C.材料塑性越好，允许采用的极限拉深系数越小D.板料相对厚度t/D越大，允许采用的极限拉深系数越大9.复合模结构的核心特征是（）。A.设置有多个冲压工位B.配备有凸凹模零件，同时具备凸模与凹模的刃口功能C.仅适合大尺寸、低精度零件生产D.生产效率低于单工序模具10.冲裁多孔零件时，为保证内孔与外形、内孔与内孔之间的高位置精度，应优先选用的模具类型是（）。A.单工序落料模B.级进模C.复合模D.简易弯曲模11.冲裁排样设计中设置搭边的主要作用是（）。A.提升材料利用率B.补偿条料送进的定位误差，保证冲裁件完整成形C.降低冲裁工艺力D.减小模具刃口磨损12.圆孔翻边工艺中，以下哪种情况会导致孔口边缘拉裂缺陷（）。A.翻边系数大于材料允许的极限翻边系数B.预制孔表面存在较大毛刺或撕裂缺陷C.凸凹模间隙设计过大D.翻边时采用压边装置13.下列常用冲压材料中，深冲成形性能最优的是（）。A.08AlB.Q235C.45钢D.T8A14.拉深过程中出现凸缘起皱缺陷时，以下措施无法有效抑制起皱的是（）。A.适当增大压边力B.对变形程度过大的零件增加拉深次数C.减小凸模圆角半径D.在压边圈表面设置合理参数的拉深筋15.高速级进模冲压中，为保证条料送进步距的高精度控制，最常采用的定位零件是（）。A.导料板B.固定挡料销C.侧刃D.毛坯定位板三、多项选择题（每题3分，共30分，多选、少选、错选均不得分）1.下列冲压工序中，属于成形工序类别的有（）。A.落料B.拉深C.胀形D.切断E.翻边2.影响普通冲裁件断面质量的工艺因素包括（）。A.凸凹模间隙值B.材料力学性能C.模具刃口锋利程度D.冲裁速度E.模具结构刚度3.弯曲工艺中，为防止弯裂缺陷可采用的措施有（）。A.优先选用塑性指标好的冲压材料B.保证弯曲线与板料轧制纤维方向垂直C.尽可能减小零件的相对弯曲半径D.将毛坯毛刺侧布置在弯曲受压区E.对硬态材料弯曲前进行退火软化处理4.无凸缘圆筒形件拉深时，影响材料极限拉深系数的因素包括（）。A.材料力学性能B.板料相对厚度C.拉深次数D.压边条件E.模具工作部分圆角半径5.下列关于冲压模具导向结构的表述，正确的有（）。A.导柱导套结构的核心作用是保证凸、凹模精准对中，避免刃口啃伤B.导板模的导板结构可同时发挥卸料功能C.无导向单工序模适合生产批量小、精度要求低的简单零件D.复合模冲压精度高，不需要设置导向结构E.滚珠式导柱导套的导向精度高于滑动式导柱导套6.生产中常用的降低冲裁力的工艺措施有（）。A.采用斜刃口凸模或凹模B.采用阶梯布置的凸模结构C.对厚板材料采用加热冲裁D.增大凸凹模间隙值E.采用精密冲裁工艺7.拉深过程中，会导致筒壁拉裂缺陷的原因有（）。A.压边力设置过大B.凹模圆角半径设计过小C.拉深系数小于材料允许的极限值D.模具工作表面润滑不良E.凸缘起皱后材料无法顺利流入凹模8.冲压排样设计需要综合考虑的因素包括（）。A.材料利用率B.冲裁件的精度要求C.模具结构的复杂程度D.条料送进的操作便利性E.零件生产批量9.下列关于弯曲回弹的表述，正确的有（）。A.回弹是弯曲卸载后弹性变形恢复的必然现象，无法完全消除B.材料弹性模量越大，相同条件下的回弹量越小C.校正弯曲的回弹量显著小于自由弯曲D.在模具工作部分设计补偿结构可有效抵消回弹带来的尺寸偏差E.弯曲中心角越大，回弹角数值越小10.胀形工艺的典型特点包括（）。A.变形区域局限于胀形局部，变形过程无外部材料流入B.变形区材料受双向拉应力作用，成形后零件回弹小、表面质量好C.成形极限主要受材料塑性延伸能力的限制D.变形过程易出现起皱缺陷E.适合加工空心零件局部凸起、平板起伏类结构四、判断题（每题1分，共15分，正确打√，错误打×）1.冷冲压工艺仅能加工形状简单的金属板材零件，无法加工非金属板材。（）2.冲裁间隙是影响冲裁件质量、模具寿命、冲裁力大小的核心工艺参数。（）3.冲裁刃口尺寸计算中，落料件的最终尺寸等于凸模刃口尺寸，冲孔件的最终尺寸等于凹模刃口尺寸。（）4.无搭边排样的材料利用率可达90%以上，但冲裁件精度受条料宽度误差影响较大，仅适合精度要求不高的零件生产。（）5.相同变形条件下，板料厚度越大，弯曲回弹量越大，因此厚板弯曲需要设计更大的回弹补偿量。（）6.拉深过程中，毛坯凸缘区域是主要变形区，该区域材料同时承受切向压应力与径向拉应力作用。（）7.复合模生产的零件位置精度低于级进模，且生产效率显著低于级进模。（）8.冲裁过程中只要保证凸凹模间隙均匀，即使刃口出现轻微磨损，也不会产生明显毛刺。（）9.弯曲件上的孔边缘距弯曲线距离过小时，冲孔工序应安排在弯曲工序之后，避免弯曲过程导致孔形畸变。（）10.拉深系数m=0.5对应的变形程度小于拉深系数m=0.7对应的变形程度。（）11.弹性压边装置的压边力随滑块行程增大而升高，适合浅拉深工艺；刚性压边装置的压边力稳定可调，适合深拉深工艺。（）12.精密冲裁通过提高变形区材料的静水压力，抑制剪切裂纹萌生，从而获得全光亮带的冲裁断面。（）13.圆孔翻边时，预制孔表面质量越差，材料允许的极限翻边系数越大，越容易出现孔口拉裂。（）14.选择冲压设备时，仅需保证压力机公称压力大于冲压总工艺力即可，无需考虑滑块行程、模具闭合高度等参数匹配。（）15.冲裁模中卸料装置的作用是将箍在凸模上的条料卸下，推件/顶件装置的作用是将卡在凹模型腔内的零件或废料推出。（）五、简答题（每题10分，共40分）1.简述普通冲裁件的断面特征及各特征区域的形成原因。2.简述弯曲工艺中控制回弹的主要工艺措施。3.简述拉深工艺中起皱与拉裂的产生原因及对应的预防措施。4.分别简述单工序模、复合模、级进模的工艺特点与适用场景。六、工艺计算题（共15分）某无凸缘圆筒形拉深件，材料为退火状态08Al钢，零件外径d=80mm，料厚t=1mm，零件高度h=60mm，经工艺计算毛坯直径D=160mm。已知材料的各次极限拉深系数分别为：首次拉深m1=0.54，第二次拉深m2=0.77，第三次拉深m3=0.79，第四次拉深m4=0.81。试完成以下计算：（1）计算零件总拉深系数，判断一次拉深是否能够成形；（2）若一次拉深无法成形，确定所需拉深次数；（3）确定各次拉深的工序直径。参考答案一、填空题1.压力机、模具、分离、塑性变形2.分离、成形3.弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段4.尺寸差值、冲裁件断面质量、冲裁件尺寸精度、模具使用寿命5.凹模、凸模、凸模、凹模6.冲裁件实际面积、消耗板料总面积、有搭边排样、少搭边排样、无搭边排样7.应力应变中性层、中性层、弯曲圆角半径增大、弯曲中心角增大8.材料力学性能、相对弯曲半径、弯曲中心角、凸凹模间隙9.起皱、拉裂、拉裂、起皱10.拉深后工件直径、拉深前毛坯（工序件）直径、越大11.单工序模、复合模、级进模（连续模）12.二次光亮带、毛刺拉长、加快、塌角与倾斜断裂带、尺寸精度13.大于等于（≥）、垂直、45°14.抑制凸缘材料厚度方向的失稳起皱、弹性压边装置、刚性压边装置15.距下死点公称压力行程对应、最大允许作用力、小于等于（≤）16.齿圈压边力、反顶力、冲裁力17.成形、双（两）、塑性延伸能力18.伸长类翻边、压缩类翻边、翻边系数19.落料件上、冲孔件孔口下20.核心工艺、提升生产效率、降低生产成本二、单项选择题1.C2.B3.B4.B5.C6.A7.B8.C9.B10.C11.B12.B13.A14.C15.C三、多项选择题1.BCE2.ABCDE3.ABDE4.ABCDE5.ABCE6.ABC7.ABCDE8.ABCDE9.ABCD10.ABCE四、判断题1.×2.√3.×4.√5.×6.√7.×8.×9.√10.×11.√12.√13.√14.×15.√五、简答题1.答：普通冲裁件的断面存在四个具有明显差异的特征区域，从凸模接触面向凹模接触面依次为塌角带、光亮带、断裂带、毛刺区，各区域形成原因如下：（1）塌角带（圆角带）：形成于冲裁弹性变形阶段，凸模开始下压接触材料时，刃口附近的材料受弯曲、拉伸作用被牵连拉入凸凹模间隙中，形成沿零件边缘的圆角过渡区域；塌角大小与材料塑性、冲裁间隙正相关，材料塑性越好、间隙越大，塌角宽度越大。（2）光亮带：形成于冲裁塑性变形阶段，凸模切入材料过程中，刃口周围材料在三向压应力作用下产生塑性剪切变形，材料沿刃口侧面被挤压、擦亮，形成表面光滑、垂直于板料平面的光亮区域；该区域尺寸精度最高、表面粗糙度最低，是冲裁件的有效尺寸基准，光亮带宽度约为板厚的1/3~1/2，间隙合理、材料塑性好时光亮带占比更大。（3）断裂带：形成于冲裁断裂分离阶段，当凸模切入材料达到一定深度后，凸、凹模刃口处的材料因应力集中萌生微裂纹，微裂纹随凸模下压不断扩展并对接，材料受拉应力作用发生断裂，形成表面粗糙、带有一定倾斜度的断裂区域；该区域尺寸精度低、表面质量差，间隙越大，断裂带宽度越大、倾斜角度越明显。（4）毛刺区：形成于裂纹萌生与扩展阶段，刃口附近材料在裂纹扩展过程中被撕裂，形成沿零件边缘的尖锐凸起；当间隙合理、刃口锋利时，毛刺高度极小，在允许范围内；当间隙不均匀、刃口磨钝时，毛刺高度会显著增大，需要通过后续工序去除。2.答：弯曲回弹是弯曲卸载后材料弹性变形恢复导致零件形状、尺寸偏离模具型腔的固有现象，生产中主要通过以下措施控制回弹：（1）材料优化选型：在满足零件使用性能的前提下，优先选用屈服强度低、弹性模量大、塑性好的材料，从源头上减小回弹量；对硬度较高的硬态材料，可在弯曲前安排退火软化处理，降低材料屈服强度，减小弹性回复比例，弯曲后再按要求进行热处理强化。（2）工艺参数优化：合理设计零件的相对弯曲半径，避免采用过大的相对弯曲半径（r/t过大时变形区塑性变形占比低，回弹量显著增大）；采用校正弯曲工艺替代自由弯曲，在弯曲行程终了阶段对变形区施加足够的校正压力，使变形区材料产生充分的塑性变形，减小弹性变形占比，降低回弹。（3）模具结构补偿：通过试模或理论计算获得零件的实际回弹量，在凸模、凹模的工作部位设计对应的补偿角度或补偿曲率，预先抵消卸载后的回弹变形，例如U形件弯曲时，将凸模侧壁加工出等于回弹角的倾斜量，补偿回弹导致的零件开口增大；对厚板弯曲件，可将凸模端面设计为局部凸起结构，使弯曲圆角处的变形集中，增大塑性变形程度，抵消回弹影响。（4）工艺方法改进：对曲率半径大、型材类弯曲件采用拉弯工艺，在弯曲过程中对坯料施加轴向拉力，使变形区全截面材料承受拉应力，卸载时截面内外层的弹性回复方向相反，相互抵消，大幅降低回弹；采用聚氨酯、橡胶等弹性材料制作软凹模进行弯曲，使材料在变形过程中处于三向受压状态，增大塑性变形比例，减小回弹。3.答：起皱和拉裂是拉深过程中最易出现的两类质量缺陷，其产生原因与预防措施如下：（1）起皱缺陷：①产生原因：拉深时凸缘变形区材料承受切向压应力作用，当切向压应力超过材料厚度方向的抗失稳临界应力时，凸缘材料会产生沿厚度方向的波浪形起伏，形成起皱；板料相对厚度越小、拉深系数越小（变形程度越大）、凹模圆角半径过大、压边力不足时，起皱风险越高。②预防措施：合理设置压边装置，根据材料厚度与变形程度调整压边力，限制凸缘材料的厚度方向失稳；当零件变形程度过大时，适当增加拉深次数，降低单次拉深的变形程度，减小凸缘区的切向压应力；合理设计模具工作参数，对大尺寸、薄料拉深件，可在压边圈或凹模表面设置拉深筋，增大材料流动阻力，提高径向拉应力水平，降低切向压应力；对深拉深件可采用反拉深工艺，利用反向弯曲的应力作用提高材料抗失稳能力。（2）拉裂缺陷：①产生原因：拉深过程中，筒壁与凸模圆角相切的危险断面需要承受全部拉深力，当径向拉应力超过该位置材料的抗拉强度时，材料会发生颈缩甚至断裂，形成拉裂；拉深系数过小、压边力过大、凹模圆角半径过小、模具润滑不良、凸缘起皱导致材料流动受阻时，拉裂风险会显著升高。②预防措施：合理确定拉深工序的拉深系数，保证单次拉深的变形程度不超过材料极限，变形量过大时分多次拉深；合理设计凸、凹模圆角半径，保证工作表面光滑过渡，减小材料流动阻力；在保证不起皱的前提下尽可能降低压边力，减小流动阻力；做好工艺润滑，在凹模、压边圈与毛坯接触的表面涂抹专用拉深润滑剂，减小摩擦阻力（注意凸模表面不涂润滑剂，避免凸模与材料相对滑动导致危险断面过度变薄）；拉深前对硬化状态的材料进行退火处理，提高材料塑性。4.答：三类模具的工艺特点与适用场景分别为：（1）单工序模（简单模）：①工艺特点：压力机单次行程仅完成一道冲压工序，模具结构简单、制造周期短、成本低、调整维护方便；但生产效率低，零件精度受多次定位的累积误差影响，精度水平较低。②适用场景：适合小批量生产、新产品试制、形状简单、精度要求不高的冲压件加工。（2）复合模：①工艺特点：压力机单次行程中，在模具的同一工位同时完成两道及以上冲压工序，核心零件为兼具凸模、凹模功能的凸凹模；模具结构复杂度较高，制造精度要求高、成本较高；冲压零件的位置精度高（无工位间定位误差）、平面度好，生产效率较高。②适用场景：适合大批量生产、形状较复杂、位置精度要求高的中、小型冲压件加工，例如电机定转子