B卷及答案-冲压工艺及模具设计

B卷及答案_冲压工艺及模具设计一、填空题（每空1分，共20分）冲压工艺按变形性质可分为______和______两大类，其中冲裁属于______类工序，拉深属于______类工序。普通冲裁件的断面可分为______、______、______和毛刺四个特征区域，其中______区域的尺寸精度最高、表面质量最好。冲裁间隙的数值直接影响冲裁件质量、______和模具寿命，对于厚度为1mm的Q235钢板，其双面冲裁间隙的合理取值范围为______mm。弯曲工艺中，回弹量通常用______和______两个指标来衡量，材料的屈服强度越高，回弹量越______。拉深系数是指______与______的比值，其数值越小，说明拉深变形程度越______。级进模中，常用的定位零件有挡料销、______和导正销三类，其中导正销的作用是______。冲压设备的公称压力是指滑块在下止点前规定距离处（或曲柄旋转到下止点前______°时），滑块所允许承受的______。二、单项选择题（每题1分，共15分）下列冲压工序中，属于成形工序的是（）A.落料B.冲孔C.胀形D.切边落料件的外形尺寸精度主要取决于（）的尺寸精度A.凸模B.凹模C.凸凹模D.卸料板当冲裁间隙过小时，冲裁件断面会出现（）A.光亮带变宽、毛刺增大B.二次光亮带、毛刺细小C.断裂带变宽、毛刺增大D.塌角变大、光亮带变窄弯曲件的最小相对弯曲半径r/t是保证弯曲时（）的极限值A.不起皱B.不破裂C.不回弹D.不偏移下列因素中，会导致弯曲回弹量增大的是（）A.材料屈服强度降低B.相对弯曲半径r/t减小C.弯曲角减小D.材料加工硬化程度提高拉深过程中，坯料的凸缘部分主要产生的变形是（）A.径向拉伸、切向压缩B.径向压缩、切向拉伸C.径向拉伸、切向拉伸D.径向压缩、切向压缩拉深时，防止起皱的核心常用措施是（）A.减小拉深系数B.采用压边圈C.增大凹模圆角半径D.提高拉深速度圆筒形拉深件的坯料直径计算依据是（）A.体积相等原则B.面积相等原则C.质量相等原则D.强度相等原则倒装复合模中，凸凹模安装在（）A.上模部分B.下模部分C.卸料板上D.导柱上复合模与级进模相比，最突出的优点是（）A.生产效率高B.模具寿命长C.工件精度高D.操作安全冲压模具中，弹性卸料板的核心作用是（）A.卸下卡在凸模上的废料或工件B.推出凹模内的工件C.对坯料进行精定位D.导向某冲裁件总冲裁力为80kN，卸料力为10kN，推件力为5kN，采用倒装复合模冲压，弹性卸料、刚性推件，工件下出料，则冲压工作行程中压力机滑块承受的最大作用力为（）A.80kNB.90kNC.95kND.85kN对于厚度大于1mm、尺寸精度IT7级以上的冲裁件，应采用的冲裁方法是（）A.普通冲裁B.精密冲裁C.半精冲D.断续冲裁弯曲U形件时，若凹模圆角半径左右不一致，会导致弯曲件出现（）A.回弹过大B.偏移C.裂纹D.起皱多工位级进模中，为了消除送料步距误差、保证各工位冲压精度，通常采用（）进行精定位A.挡料销B.侧刃C.导正销D.定位板三、判断题（每题1分，共10分）冲裁工序中，凸模和凹模的刃口尺寸差等于双面冲裁间隙。（）拉深系数越大，说明拉深变形程度越大，所需拉深次数越多。（）弯曲件的孔边距越小，弯曲时孔的变形量越小。（）倒装复合模可以冲压出平整度较高的工件，适合冲裁厚度0.3mm以下的薄料。（）胀形工艺的变形特点是坯料厚度变薄，表面积增大。（）冲裁间隙越大，模具的使用寿命越长，因此生产中应尽量选用大间隙。（）拉深过程中，坯料的筒壁部分是传力区，主要承受轴向拉应力。（）级进模可以在一副模具中完成多道工序，生产效率高，适合大型覆盖件的大批量生产。（）弯曲回弹是由于弯曲变形区存在弹性变形分量导致的，只能减小无法完全消除。（）冲压模具的导柱导套属于导向零件，主要作用是保证凸凹模之间的间隙均匀。（）四、简答题（每题5分，共20分）简述普通冲裁变形过程的三个阶段及各阶段的变形特点。影响弯曲回弹的主要因素有哪些？列举3种减小弯曲回弹的常用工艺措施。拉深过程中常见的失效形式有哪两种？分别分析其产生的原因及防止措施。简述复合模与级进模的主要区别，并说明各自的适用生产场合。五、工艺分析与计算题（每题10分，共20分）某冲裁零件参数如下：外形为矩形带单端半圆头，总长60mm，总宽30mm，半圆头半径R15mm，矩形段长度45mm；零件上分布2个φ8mm圆孔，孔中心距30mm，孔边到零件外边缘的最小距离为6mm；材料为Q235钢，料厚t=1.5mm，生产批量为10万件/年，尺寸精度未做特殊要求。试分析该零件的冲压工艺性，并拟定合理的冲压工艺方案。某圆筒形拉深件，工件内径d=50mm，工件内高度h=40mm（从底部内平面到口部的高度，含底部内圆角），底部内圆角半径r=5mm，料厚t=1mm，材料为08钢，抗拉强度σb=400MPa。已知该材料的首次拉深极限系数m₁=0.52，第二次拉深极限系数m₂=0.75，第三次拉深极限系数m₃=0.78；修边余量按相对高度选取，当h/d=0.5~1.0时，Δh=2.5mm。试计算：（1）坯料的公称直径D；（2）判断所需拉深次数；（3）计算各次拉深的工件直径（结果保留1位小数，计算时尺寸均按内轮廓近似）。六、模具结构分析题（共15分）某倒装式落料冲孔复合模结构包含12个核心零件，序号对应为：1-上模座、2-落料凹模、3-冲孔凸模、4-推件块、5-推杆、6-弹性卸料板、7-凸凹模、8-凸凹模固定板、9-下模座、10-挡料销、11-导柱、12-导套。试完成以下问题：（1）分别说明序号3、4、6、7、10、11对应的零件名称及在模具中的作用（6分）（2）简述该模具的工作过程（5分）（3）分析该倒装复合模的主要特点（4分）一、填空题（每空1分，共20分）分离工序；成形工序；分离；成形塌角（圆角带）；光亮带（剪切带）；断裂带；光亮带冲压生产效率；0.12~0.18回弹角；曲率回弹量；大拉深后工件直径（或工序件直径）；拉深前坯料直径（或上道工序件直径）；大侧刃；消除送料步距误差，保证工位精确定位30；最大作用力二、单项选择题（每题1分，共15分）1.C2.B3.B4.B5.D6.A7.B8.B9.B10.C11.A12.B13.B14.B15.C三、判断题（每题1分，共10分）1.√2.×3.×4.×5.√6.×7.√8.×9.√10.√四、简答题（每题5分，共20分）普通冲裁变形过程分为弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段：（1）弹性变形阶段（1分）：凸模开始接触坯料并向下加压，坯料在凸凹模刃口处产生弹性压缩、弯曲和拉伸变形，内部应力未达到屈服极限，卸载后变形可完全恢复。（2）塑性变形阶段（2分）：凸模继续下压，坯料内部应力达到屈服极限，开始产生塑性剪切变形，形成光亮的剪切面（光亮带）；随着变形加深，刃口处应力集中加剧，材料开始出现微裂纹。（3）断裂分离阶段（2分）：凸模继续下行，刃口处的微裂纹不断向材料内部扩展，上下裂纹汇合后坯料被完全分离，形成粗糙的断裂面。（1）影响弯曲回弹的主要因素（2分，答出任意2点即可）：①材料力学性能：屈服强度越高、弹性模量越小，回弹量越大；②相对弯曲半径r/t：相对弯曲半径越大，回弹量越大；③弯曲角：弯曲角越大，变形区长度越长，回弹量越大；④弯曲方式：校正弯曲比自由弯曲回弹小。（2）减小弯曲回弹的常用工艺措施（3分，答出任意3点即可）：①校正弯曲法：在弯曲终了时对工件施加校正力，使变形区产生全塑性变形，减小回弹；②补偿法：根据回弹量大小，预先将凸模或凹模的角度修正一个回弹角，使回弹后工件尺寸符合要求；③拉弯法：在弯曲的同时对工件施加轴向拉力，使变形区的应力状态变为单向拉应力，减小回弹；④选用屈服强度低、弹性模量高的材料，或对材料进行退火处理降低加工硬化程度。拉深过程中常见的失效形式为起皱和拉裂（1分）。（1）起皱：产生原因：拉深时凸缘部分材料受切向压应力作用，当切向压应力超过材料临界失稳应力时，凸缘材料会发生失稳起皱，主要与料厚、拉深系数、压边力大小相关（1分）。防止措施：采用压边圈施加合适的压边力；适当增大拉深系数，减小单道次变形程度；采用锥形凹模、反拉深等工艺方法；适当增加料厚（1分）。（2）拉裂：产生原因：拉深时筒壁传力区的拉应力超过材料抗拉强度，会导致工件在筒壁与底部转角处（危险断面）发生拉裂，主要与拉深系数、材料塑性、模具圆角半径、润滑条件相关（1分）。防止措施：减小单道次拉深变形程度（增大拉深系数）；选用塑性好的材料或对材料进行退火处理；适当增大凸凹模圆角半径；对凸缘区进行充分润滑，减小摩擦阻力（1分）。（1）主要区别（3分，答出任意3点即可）：①工序完成方式不同：复合模是在压力机一次行程中，在同一工位完成多道冲压工序；级进模是在压力机一次行程中，在不同工位依次完成多道冲压工序。②定位精度不同：复合模的工件在同一工位成型，定位误差小，工件精度高；级进模存在工位间定位误差，工件精度略低。③生产效率不同：级进模采用卷料自动送料，可实现全自动化生产，生产效率更高；复合模生产效率低于级进模。④模具结构与成本不同：复合模结构紧凑，制造成本相对较低；级进模模具体积大，结构复杂，制造成本高。（2）适用场合（2分）：①复合模：适用于生产批量大、精度要求高、内外形同轴度要求高的中小型冲压件。②级进模：适用于生产批量大、工序多、形状复杂的中小型冲压件，适合自动化连续生产，对零件精度要求略低于复合模。五、工艺分析与计算题（每题10分，共20分）（1）冲压工艺性分析（6分）①结构工艺性（3分）：零件外形由矩形和半圆头组成，形状简单对称，无尖锐尖角，适合冲裁加工；2个φ8mm圆孔的孔径大于料厚的1.5倍（1.5×1.5=2.25mm），满足冲孔最小孔径要求；孔边距为6mm，大于料厚的1.5倍，也大于凸凹模最小壁厚要求，冲裁时孔不会发生变形，结构工艺性良好。②精度要求（1分）：零件未提出特殊精度要求，按IT12~IT14级普通冲裁精度即可满足使用要求，常规冲裁工艺可实现。③材料工艺性（1分）：材料为Q235低碳钢，塑性好，冲裁加工性能优良，适合各类冲压工序。④生产批量（1分）：10万件/年属于大批量生产，适合采用高效率的冲压工艺和模具结构。（2）工艺方案拟定（4分）该零件需完成落料、冲孔两道工序，可选工艺方案如下：①单工序模方案：采用落料模、冲孔模两套模具分别生产。优点是模具结构简单、制造成本低；缺点是生产效率低，定位误差大，工件精度低，不适合大批量生产。②级进模方案：采用级进模在一副模具上依次完成冲孔、落料工序。优点是生产效率高，可实现自动化生产；缺点是模具制造成本高，工位间存在定位误差，工件精度略低。③复合模方案：采用复合模在一副模具上一次完成冲孔落料工序。优点是工件精度高，内外形同轴度好，生产效率较高；缺点是模具结构比单工序模复杂，制造成本稍高。结合零件批量和结构特点，推荐采用倒装式落料冲孔复合模工艺方案，兼顾生产效率和工件精度，模具成本适中，适配该零件的大批量生产需求。解：（1）计算坯料公称直径D（4分）①确定修边后工件总高度：已知工件内高度h=40mm，修边余量Δh=2.5mm，因此修边后工件总高度H=h+Δh=40+2.5=42.5mm（1分）②按无凸缘圆筒形拉深件等面积原则（久里金法则）计算坯料直径，公式为：D=d2D=502+4×50①计算总拉深系数：m总=dD=50102.8≈0.486（1分）

②与极限拉深系数对比：已知首次极限拉深系数m1=拉深系数分配原则：首次拉深系数略大于极限拉深系数，后续拉深系数逐次增大，保证各次变形安全且尽量均衡。①取首次拉深系数m1′=0.54（较极限值大0.02，留安全余量），则首次拉深后的工序件直径：

d1=D六、模具结构分析题（共15分）（1）各序号零件的名称及作用（6分，每小题1分）③冲孔凸模：工作零件，与凸凹模的内刃配合完成冲孔工序。④推件块：推件装置零件，冲压完成后将卡在落料凹模内的工件推出，保证顺利出料。⑥弹性卸料板：卸料装置零件，冲压时对条料起压料作用，回程时将箍在凸凹模上的条料卸下，保证送料正常进行。⑦凸凹模：工作零件，具有双重刃口，外刃与落料凹模配合完成落料工序，内刃与冲孔凸模配合完成冲孔工序。⑩挡料销：定位零件，用于控制条料的送料步距，实现条料的粗定位。⑪导柱：导向零件，与导套配合保证上下模的运动精度，使凸凹模之间的间隙均匀。（2）模具的工作过程（5分）冲压开始前，条料沿卸料板的导料槽送入，由挡料销控制送料步距（1分）。压力机滑块带动上模下行，落料凹模首先接触条料，与弹性卸料板配合将条料压紧；随后凸凹模外刃与落料凹模配合完成落料工序，同时冲孔凸模与凸凹模内刃配合完成冲孔工序（2分）。冲压完成后，上模随滑块上行回程，弹性卸料板在弹簧力作用下将箍在凸凹模上的条料顶起卸下；同时推件