《冲压工艺与模具设计》知识点DOCWord文档格式.docx

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实践证明，拉深件的平均厚度与坯料厚度相差不大，由于塑性变形前后体积不变，因此，可以按坯料面积等于拉深件表面积原则确定坯料尺寸。

窄凸缘圆筒形状零件的拉深，为了使凸缘容易成形，在拉深窄凸缘圆筒零件的最后两道工序可采用锥形凹模和锥形压料圈进行拉深。

在拉深过程中，由于板料因塑性变形而产生较大的加工硬化，致使继续变形苦难甚至不可能。

为可后继拉深或其他工序的顺利进行，或消除工件的内应力，必要时进行工序间热处理或最后消除应力的热处理。

6、以主应力表示点的应力状态称为主应力状态，表示主应力个数及其符号的简图称为主应力图。

可能出现的主应力图共有九种。

缩孔变形区的应力性质为双向压缩应力，其可能产生的质量问题是失稳起皱。

精冲时冲裁变形区的材料处于三向压应力，并且由于采用了极小的间隙，冲裁件尺寸精度可达IT8-IT6级。

冲裁件的经济冲裁精度为IT11级。

7、变形温度对金属塑性的影响很大，一般来说，随着变形温度的升高，塑性提高，变形抗力降低。

8、塑性变形是指物体在外力作用下会产生变形，若外力去除以后，物体并不能完全恢复自己的原有形状和尺寸。

塑性变形时的体积不变定律用公式来表示为：

ε1+ε2+ε3=0。

翻孔件的变形程度用翻孔系数K表示，变形程度最大时，口部可能出现开裂。

9、回弹是指在外荷作用下,材料产生塑性变形的同时,伴随弹性变形,当外荷去掉以后,弹性变形恢复,使制件的形状和尺寸都发生了变化的现象。

弯曲零件的尺寸与模具工作零件尺寸不一致是由于弯曲回弹而引起的，校正弯曲比自由弯曲时零件的尺寸精度要高。

10、冲压成形性能是指材料对各种冲压成形方法的适应能力。

冲压成形性能是一个综合性的概念，它涉及的因素很多，但就其主要内容来看，有三个方面：

一是抗破裂性（成形极限），二是贴模性，三是定形性（抵抗回弹）。

11、弯曲是指将各种金属坯料沿直线弯成一定角度和曲率,从而得到一定形状和零件尺寸的冲压工序。

弯曲时外侧材料受拉伸,当外侧的拉伸应力超过材料的抗拉强度以后,在板料的外侧将产生裂纹,此中现象称为弯裂。

为了确定弯曲前毛坯的形状和大小，需要计算弯曲件的展开尺寸。

弯曲件的工艺安排使在工艺分析和计算之后进行的一项设计工作。

常见的弯曲模类型有：

单工序弯曲模、级进弯曲模、复合弯曲模、通用弯曲模。

对于小批量生产和试制生产的弯曲件，因为生产量小，品种多，尺寸经常改变，采用常用的弯曲模成本高，周期长，采用手工时强度大，精度不易保证，所有生产中常采用通用弯曲模。

凹模圆角半径的大小对弯曲变型力，模具寿命，弯曲件质量等均有影响。

对于有压料的自由弯曲，压力机公称压力为F压机≥（1.6～1.8）（F自+FY）。

偏移是指在弯曲过程中，坯料沿凹模边缘滑动时受到摩擦阻力的作用，当坯料各边受到摩擦阻力不等时，坯料会沿其长度方向产生滑移，从而使弯曲后的零件两直边长度不符合图样要求。

12、空心坯料胀形是将空心工序件或管状毛坯沿径向往外扩张的冲压工序。

径向积压又称横向挤压，即积压时，金属流动方向与凸缘运动方向垂直。

13、覆盖件是指覆盖车类发动机、底盘、驾驶室和车身的薄板异型类表面零件和内部零件。

为了实现覆盖件拉深,需要制件以外增加部分材料,而在后续工序中又将去切除,这部分增补的材料称为工艺补充部分。

利用拉深筋，控制材料各方向留入凹模的阻力,防止拉深时因材料流动不均匀而发生起皱和破裂,是覆盖件工艺设计和模具设计的特点和重要内容。

确定覆盖件的切边方向必须注意定位要方便可靠和要保证良好的刃口强度这两点。

覆盖件翻边质量的好坏和翻边位置的准确度,将直接影响汽车车身的装配精度和质量。

覆盖件的工序工件图是指拉深工件图、切边工件图及翻边工件图等工序件图,是模具设计过程中贯彻工艺设计图、确定模具结构及尺寸的重要依据。

覆盖件拉深模结构与拉深使用的压力机有很大的关系,可分为单动拉深模、多为双动拉深模和双动拉深模。

覆盖件的翻边包括两个方面：

一是轮廓外形翻边，二是窗口封闭内形翻边。

工艺孔是为了生产和制造过程的需要,在工艺上增设的孔,而非产品制件上需要的孔。

14、级进模是指模具逐工位依次冲压后,在最后工位上从条料中便可冲出一个合格的制件来的模具。

多工位级进模按主要工序分,可分为级进冲裁模、级进弯曲模、级进拉深模。

多工位级进模按组合方式分,可分为落料弯曲级进模、冲裁翻边级进模、冲裁拉深级进模、翻边拉深级进模。

级进模中卸料板的另一个重要作用是保护细小的凸模。

15、衡量排样设计的好坏主要看工序安排是否合理,能否保证冲件的质量并使冲压过程正常稳定进行,模具结构是否简单,制造维修是否方便,是否符合制造和使用单位的习惯和实际条件等等。

16、材料的冲压成形性能包括抗破裂性、贴模性、定形性三部分内容。

17、材料的应力状态中，压应力的成分愈大，拉应力的成分愈小，愈有利于材料塑性的发挥。

18、用的金属材料在冷塑性变形时，随变形程度的增加，所有强度指标均提高，硬度也提高，塑性指标降低，这种现象称为加工硬化。

19、裁变形过程大致可分为弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段的三个阶段。

20、孔时，因工件的小端尺寸与凸模尺寸一致，应先确定凸模尺寸，即以凸模尺寸为基础，为保证凸模磨损到一定程度仍能冲出合格的零件，故从孔凸模基本尺寸应取在制件的最大极限尺寸附近，而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸加上最小初始双面间隙。

21、凸、凹模分别加工的优点是凸、凹模具有互换性，制造周期短，便于维修。

其缺点是制造公差小，凸、凹模的制造公差应符合δp+δd≤△Z的条件。

22、搭边是一种工艺废料，但它可以补偿定位误差和板料宽度误差，确保制件合格；

搭边还可提高条料的刚性，提高生产率；

此外还可避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高模具寿命。

23、为了实现小设备冲裁大工件或使冲裁过程平稳以减少压力机的震动，常用阶梯凸模冲裁法、斜刃冲裁和加热冲裁法来降低冲裁力。

24、导料销导正定位多用于单工序模和复合模中，而导正销通常与侧刃，也可与挡料销配合使用。

25、为了提高弯曲极限变形程度，对于侧面毛刺大的工件，应先去除毛刺；

当毛刺较小时，也可以使有毛刺的一面处于弯曲件的内侧，以免产生应力集中而开裂。

26、在弯曲变形区内，内层纤维切向受压缩应变，外层纤维切向受拉伸应变，而中性层保持不变。

27、弯曲件需多次弯曲时，弯曲次序一般是先弯外角，后弯内角；

前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的定位，后次弯曲不能影响前次已成形的形状。

28、在冲压模中弹性压边装置有3类，分别是橡胶压边装置,弹簧压边装置和气垫压边装置。

29、冲压模模架有6种基本形式,写出四例：

a对角导柱式模架,b后侧导柱式模架,c中间导柱式模架,d四角导柱式模架,

30、常用刚性模柄有4形式：

整体式模柄;

压入式模柄;

旋入式模柄;

带凸缘式模柄.

31、在冲压工艺中，有时也采用加热成形方法，加热的目的是提高塑性，增加材料在一次成型中所能达到的变形程度；

降低变形抗力提高工件的成形准确度。

32、冲裁件的切断面由圆角带、光亮带、剪裂带、毛刺四个部分组成。

33、当间隙值较大时，冲裁后因材料的弹性回复使落料件尺寸小于凹模尺寸；

冲孔件的孔径大于凸模尺寸。

34、按工序组合程度分，冲裁模可分为单工序模、级进模和复合模等几种。

35、对于大中型的凸凹模或形状复杂，局部薄弱的小型凸凹模常采用镶拼结构。

36、材料的塑性越好，塑性变形的稳定性越强，许可的最小弯曲半径就越小。

37、在弯曲工艺方面，减小回弹最适当的措施是采用校正弯曲。

38、拉深件的壁厚不均匀。

下部壁厚略有减薄，上部却有所增厚。

39、当作用于坯料变形区的拉应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是伸长变形

40、利用冲模使材料相互之间分离的工序叫冲裁。

冲裁工艺主要是指冲孔和落料工序。

41、冲孔时，刃口尺寸计算应以凸模为基准。

42、弯曲变形区内应变等于零的金属层称为应变中性层。

43、弯曲变形程度用r／t来表示。

弯曲变形程度越大，回弹愈小。

44、外缘翻边按变形性质可分为伸长类外缘翻边、压缩类外缘翻边。

45、工件上有多个弯曲角时，一般应该先弯外角，后弯内角。

二、问答题

1．冷冲压的特点？

答：

（1）便于实现自动化，生产率高，操作简便。

大批量生产时，成本较低。

（2）冷冲压生产加工出来的制件尺寸稳定、精度较高、互换性好。

（3）能获得其它加工方法难以加工或无法加工的、形状复杂的零件。

（4）冷冲压是一种少无切削的加工方法，材料利用率较高，零件强度、刚度好。

2．冷冲压的基本工序？

分离工序和变形工序。

分离工序：

材料所受力超过材料的强度极限，分离工序的目的是使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，成为所需成品的形状及尺寸。

成形工序：

材料所受力超过材料的屈服极限而小于材料的强度极限，成形工序的目的，是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，成为所要求的成品形状和尺寸。

3．板平面方向性系数？

板料经轧制后晶粒沿轧制方向被拉长，杂质和偏析物也会定向分布，形成纤维组织，使得平行于纤维方向和垂直于纤维方向材料的力学性能不同，因此在板平面上存在各向异性，其程度一般用板厚方向性系数在几个特殊方向上的平均差值Δr（称为板平面方向性系数）。

Δr值越大，则方向性越明显，对冲压成形性能的影响也越大。

4．冲压成形性能？

材料对各种冲压成形方法的适应能力。

冲压成形性能包括两个方面：

一是成形极限，二是成形质量。

材料冲压成形性能良好的标志是：

材料的延伸率大，屈强比小，屈弹比小，板厚方向性r大，板平面方向性Δr值小。

5．冲压对材料的基本要求为：

具有良好的冲压成形性能，如成形工序应具有良好的塑性（均匀伸长率δj高），屈强比σs/σb和屈弹比σs/E小，板厚方向性系数r大，板平面方向性系数Δr小。

具有较高的表面质量，材料的表面应光洁平整，无氧化皮、裂纹、锈斑、划伤、分层等缺陷。

厚度公差应符合国家标准。

6．如何选择压力机？

主要包括类型选择和规格两个方面。

（1）类型选择冲压设备类型较多，其刚度、精度、用途各不相同，应根据冲压工艺的性质、生产批量、模具大小、制件精度等正确选用。

一般生产批量较大的中小制件多选用操作方便、生产效率高的开式曲柄压力机。

但如生产洗衣桶这样的深拉伸件，最好选用有拉伸垫的拉伸油压机。

而生产汽车覆盖件则最好选用工作台面宽大的闭式双动压力机。

（2）规格选择确定压力机的规格时要遵循如下原则：

1压力机的公称压力必须大于冲压工艺力。

但对工作行程较长的工序，不仅仅是只要满足工艺力的大小就可以了，必须同时考虑满足其工作负荷曲线才行。

②压力机滑块行程应满足制件在高度上能获得所需尺寸，并在冲压工序完成后能顺利地从模具上取出来。

对于拉伸件，则行程应在制件高度两倍以上。

③压力机的行程次数应符合生产率的要求。

④压力机的闭合高度、工作台面尺寸、滑块尺寸、模柄孔尺寸等都要能满足模具的正确安装要求，对于曲柄压力机，模具的闭合高度应在压力机的最大装模高度与最小装模高度之间。

工作台尺寸一般应大于模具下模座50-70mm（单边），以便于安装，垫板孔径应大于制件或废料投影尺寸，以便于漏料模柄尺寸应与模柄孔尺寸相符。

7．什么是压力机的装模高度，与压力机的封闭高度有何区别？

压力机的装模高度是指滑块在下死点时，滑块下表面到工作垫板上表面的距离。

当装模高度调节装置将滑块调整至最上位置时（即连杆调至最短时），装模高度达到最大值，称为最大装模高度；

装模高度调节装置所能调节的距离，称为装模高度调节量。

和装模高度并行的标准还有封闭高度。

所谓封闭高度是指滑块在下死点时，滑块下表面到工作台上表面的距离。

它和装模高度之差恰好是垫板的高度。

因为模具通常不直接装在工作台面上，而是装在垫板上，所以装模高度用得更普遍。

8．什么是冲裁间隙？

为什么说冲裁间隙是重要的。

答:

凸模与凹模工作部分的尺寸之差称为间隙。

冲裁模间隙都是指的双面间隙。

间隙值用字母Z表示。

间隙之所以重要，体现在以下几个方面：

1）冲裁间隙对冲裁件质量的影响

（1）间隙对断面质量的影响模具间隙合理时，凸模与凹模处的裂纹（上下裂纹）在冲压过程中相遇并重合，此时断面塌角较小，光面所占比例较宽，毛刺较小，容易去除。

断面质量较好；

如果间隙过大，凸模刃口处的裂纹较合理间隙时向内错开一段距离，上下裂纹未重合部分的材料将受很大的拉伸作用而产生撕裂，使塌角增大，毛面增宽，光面减少，毛刺肥而长，难以去除，断面质量较差；

间隙过小时，凸模与凹模刃口处的裂纹较合理间隙时向外错开一段距离上下裂纹中间的一部分材料，随着冲裁的进行将进行二次剪切，从而使断面上产生二个光面，并且，由于间隙的减小而使材料受挤压的成分增大，毛面及塌角都减少，毛刺变少，断面质量最好。

因此，对于普通冲裁来说，确定正确的冲裁间隙是控制断面质量的一个关键。

（2）冲裁间隙对尺寸精度的影响材料在冲裁过程中会产生各种变形，从而在冲裁结束后，会产生回弹，使制件的尺寸不同于凹模和凸模刃口尺寸。

其结果，有的使制件尺寸变大，有的则减小。

其一般规律是间隙小时，落料件尺寸大于凹模尺寸，冲出的孔径小于凸模尺寸；

间隙大时，落料件尺寸小于凹模尺寸，冲出的孔径大于凸模尺寸。

2）冲裁间隙对冲压力的影响

一般来说，在正常冲裁情况下，间隙对冲裁力的影响并不大，但间隙对卸料力、推件力的影响却较大。

间隙较大时，卸料及推料时所需要克服的摩擦阻力小，从凸模上卸料或从凹模内推料都较为容易，当单边间隙大到15%~20%料厚时，卸料力几乎等于零。

3）冲裁间隙对冲模寿命的影响

由于冲裁时，凸模与凹模之间，材料与模具之间都存在摩擦。

而间隙的大小则直接影响到摩擦的大小。

间隙越小，摩擦造成的磨损越严重，模具寿命就越短，而较大的间隙，可使摩擦造成的磨损减少，从而提高了模具的寿命。

11．弯曲变形的特点？

答

（1）只有在弯曲中心角φ的范围内，网格才发生显具的变化，而在板材平直部分，网格仍保持原来状态。

（2）在变形区内，板料的外层想纤维受力而拉伸，内层纵向纤维受压而缩短。

（3）在弯曲变形区内板料厚度有变薄。

（4）从弯曲变型区域的横断面看，对于窄板和宽板各有变形情况。

12．控制回弹措施有哪些？

答

（1）尽量避免用过大的相对弯曲半径r/t

（2）采用合适的弯曲工艺。

（3）合理设计弯曲模结构。

13．产生偏移的原因是什么，控制偏移的措施？

弯曲坯料形状不对称，弯曲件两边折弯不相等，弯曲凸凹模结构对称。

控制偏移的措施是:

：

（1）采用压料装置

（2）利用毛坯上的孔或弯曲前冲出工艺孔，用定位销插入孔中定位，使坯料无法移动。

（3）根据偏移量的大小，调用定位元件的位移来补偿偏移。

（4）对于不同零件，先成对的弯曲，弯曲后再切断。

（5）尽量采用对称的凸凹结构，使凹模两变圆角半径相等，凸凹间隙调整对称。

14．弯曲件工艺安排的原则是什么？

答

（1）对于形状简单的弯曲件可以一次性成形。

而对于形状复杂的弯曲件，一般要多次才能成形。

（2）对于批量大尺寸小的弯曲件，为使操作方便，定位准确和提高效率，应尽可能采用级进模或复合模弯曲成形。

（3）需要多次弯曲时，一般应先弯两端，后弯中间部分，前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠定位，后次弯曲不能影响前次已弯成形状。

（4）对于非对称弯曲件，为避免弯曲时坯料偏移，应尽量采用成对弯曲后再切成两件工艺。

15．弯曲件设计时候要注意的问题？

（1）坯料定位要准确，可靠，尽可能采用坯料的孔定位，防止坯料在变形过程中发生偏移。

（2）模具结构不应防碍坯料在弯曲过程中应有的转动和移动，避免弯曲过程中坯料产生过渡变薄和断面发生畸变。

（3）模具结构应能保证弯曲时上，下模之间水平方向的错移力平衡。

（4）为了减小回弹，弯曲行程结束时应使弯曲件的变形部位在模具中得到较正。

（5）弯曲回弹量较大的材料，模具结构上必须考虑凸凹模加工及试模时便于修正的可能性。

16．拉深变形可划分为哪五个区域？

答？

（1）缘平面部分

（2）凸缘圆角部分（3）筒壁部分（4）底部圆角部分（5）筒底部分

17．影响极限拉深系数的原因有哪些？

（1）材料的组织与力学性能

（2）板料的相对厚度t/D

（3）摩擦与润滑条件

（4）模具的几何参数

除次之外还有拉深方法，拉深次数，拉深速度，拉深件形状等。

18．提高拉深变形程度的措施？

（1）加大坯料直径

（2）适当的调整和增加压料力

（3）采用带压料筋的拉深模（4）采用反拉深方法

19．拉深模的分内？

按使用的压力机类型部同，可分为单动机上使用的拉深模与双动机上使用的拉深模：

按工序的组合程度部同，可分为单工序拉深模，复合拉深模与级进拉深模：

按结构形势与使用要求部同，可分为首次拉深与后次拉深模，有压料装置与无压料装置拉深模，顺装式拉深模与倒装式拉深模，下出件拉深模与上出件拉深模。

20．拉深时产生拉裂原因？

控制措施？

原因为：

在拉深过程中，由于凸缘变形区应力变很部均匀，靠近外边缘的坯料压应力大于拉应力，坯料应变为最大主应力，坯料有所增厚：

而靠近凹模孔口的坯料拉应力大于压应力，其拉应变为最大主应力，坯料有所变薄。

变薄最严重的部位成为拉深时的危险断面，当壁筒的最大拉应力超多了该危险断面的抗应力时，会产生拉裂。

措施：

适当增大凸凹模圆角半径，降低拉深力，增大拉深次数，在压料圈底部和凹模上涂润滑剂等方法避免拉裂产生。

21．影响极限翻孔系数的主要因素是什么？

（1）材料的性能。

（2）预制孔的相对直径d/t。

（3）预制孔的加工方法。

（4）翻孔的加工方法。

22．校平与整形的特点为？

（1）使工件的局部产生不大的塑性变形，以达到提高工件形状和尺寸精度，使符合零件图样要求。

（2）由于校平与整形后工件的精度较高，因而模具精度要求也较高。

（3）所用的设备要有一定刚性，最好使用精压机。

23．此模具的特点为：

（1）采用通用模架，更换凸模、组合凹模等件，可反挤压不同的挤压件，还可进行正挤压。

（2）凸、凹模同轴度可调整，即通过螺钉和月牙形板调整凹模位置，以保证凸、凹模同轴度。

（3）凹模为预应力组合凸凹模结构，能承受较大的单位挤压应力。

（4）对于黑色金属反挤压，其挤压件可能箍在凸模上，因而设置了卸料装置，卸料板做成弯形是为了减少凸模长度。

（5）因黑色金属挤压力很大，所以凸模上端和顶件器下端做成锥形，以扩大支撑面积。

24．什么叫冷挤压，它有哪些方法？

在常温下挤压模具腔内的金属施加强大的压力，使之从模孔或凸、凹模间隙中挤出而获得所需要的零件的一种加工方法。

可以分为四类分别为是：

正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压。

25．翻边应注意的问题？

伸长类曲面翻边时会出现起皱现象，模具设计时采用强力压料装置来防止，另外为创造有利翻边的条件，防止中间部分过早的翻边而引起竖立边过大的伸长变形甚至开裂，同时冲压方向的选取应保证翻边作用力在水平方向上平衡，通常取冲压与坯料两端切线构成角度相同。

26．覆盖件的主要成形障碍是什么？

由于覆盖件多为非轴对称、非回转体的复杂曲面形状零件,拉深时容易产生变形不均匀,导致板料在变形过程中失稳起皱甚至破裂,所以拉深时的起皱和破裂是其主要成形障碍。

27覆盖件成形时的起皱和破裂预防措施是什么？

（1）拉深时加大板料与凹模的接触面积,通过增大对材料流动的约束,抑制起皱和破裂产生及发展。

（2）时凸模与板料的初始接触位置尽量靠近板料的中央位置,拉深始材料能被均匀拉深入凹模,减小产生起皱和破裂的可能性。

（3）适当增加拉深时材料的曲率半径,可减少起皱和破裂。

（4）尽量降低拉深度是避免起皱和破裂有效方法。

28．覆盖件的工序工件图基本内容是什么？

（1）覆盖件图是按覆盖件在汽车中的位置绘制的,而覆盖工序工件图是按工序在模具中的位置绘制的。

（2）覆盖件工序工件图必须将本工序的形状改变部分表达清楚。

（3）覆盖件工序工件图必须将其基准线和基准点的位置标注清楚。

（4）覆盖件工序工件图应将工序件的送进方向和送出方向标清楚。

（5）覆盖件切边工序工件图应标注废料切口的位置和刃口方向,并用文字说明废料排除方向。

29．拉深筋的布置要注意以哪几点？

（1）必须对材料的流动状况进行仔细分析,再确定拉深筋的布置方案。

（2）直壁部分拉深进料阻力较小,可放1-2条拉深筋,圆角部分拉深进料阻力较大,可不放（3）在圆角容易起皱的部分,适当放拉深筋。

（4）一般将拉深筋设置在上压圈上,而将拉深筋槽设置在下面凹模的压料面上,以便拉深筋槽的打磨和研配。

30．采用双动压力机的优点是什么？

答

（1）双动压力机的压紧力大于单动压力机。

（2）双动压力机的外滑块压紧力,可通过调节螺母调节外滑块四角的高低,使外滑块成倾斜状,从而调节拉深模压料面上各部位的压力,以控制压料面上材料的流动,而单动机的压紧力只能整体调节,缺乏灵活性

（3）双动压力机拉深深度大于单动压力机

（4）单动拉深模压料不是刚性的,如果压料面不对称的立体曲面形状,在拉深初始预弯成压料面形状时,可能造成压料板斜料,严重时失去压料作用,而双动拉深模就好多了。

31．级进模的特点及应用范围是什么？

（1）在同一副模具不同工位上可同时完成冲裁、弯曲、拉深和成形等多道工序,具有比其他类型冲模有更高的工作效率。

（2）级进模容易实现自动化,包括自动送料、自动出件、自动叠片。

（3）级进模结构复杂、加工精度较高,因而模具的设计、制造、调试、维修等技术要求较高。

（4）级进模适合大批量生产加工,被加工的零件有足