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冲压工艺与模具设计试题库考试必备

<<冲压工艺与模具设计>>试题库及答案

一填空题

1．冷冲压的优点有：

生产率高、操作简便，尺寸稳定、互换性好，材料利用率高。

2．冷冲压是利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种加工方法。

3．一般的金属材料在冷塑变形时会引起材料性能的变化。

随着变形程度的增加，所有的强度、硬度都提高，同时塑性指标降低，这种现象称为冷作硬化。

4．拉深时变形程度以拉深系数m表示，其值越小，变形程度越大。

5．材料的屈强比小，均匀延伸率大有利于成形极限的提高。

6．冲裁件的断面分为圆角，光面，毛面，毛刺四个区域。

7．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

8．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

9．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。

10．冷冲压模具是实现冷冲压工艺的一种工艺装备。

11．落料和冲孔属于分离工序，拉深和弯曲属于成形工序。

12．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。

13．压力机的标称压力是指滑块在离下止点前某一特定位置时，滑块上所容许承受的最大作用力。

14．材料在塑性变形中，变形前的体积等于变形后的体积，用公式来表示即：

ε1+ε2+ε3=0。

15．冲裁的变形过程分为弹性变形，塑性变形，断裂分离三个阶段。

16．冲裁模工作零件刃口尺寸计算时，落料以凹模为基准，冲孔以凸模为基准，凸模和凹模的制造精度比工件高2-3级。

17．冲裁件之间及冲裁件与条料侧边之间留下的余料称作搭边。

它能补偿条料送进时的定位误差和下料误差，确保冲出合格的制件。

18．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。

19．拉深时可能产生的质量问题是起皱和开裂

20在室温下，利用安装在压力机上的模具对被冲材料施加一定的压力，使之产生分离和塑性变形，从而获得所需要形状和尺寸的零件（也称制件）的一种加工方法。

21用于实现冷冲压工艺的一种工艺装备称为冲压模具。

22冲压工艺分为两大类，一类叫分离工序，一类是变形工序。

23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，称为塑性变形。

24变形温度对金属的塑性有重大影响。

就大多数金属而言，其总的趋势是：

随着温度的升高，塑性增加，变形抗力降低。

25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。

26塑性变形时的体积不变定律用公式来表示为：

ε1+ε2+ε3=0。

27加工硬化是指一般常用的金属材料，随着塑性变形程度的增加，其强度、硬度和变形抗力逐渐增加，而塑性和韧性逐渐降低。

28在实际冲压时，分离或成形后的冲压件的形状和尺寸与模具工作部分形状和尺寸不尽相同，就是因卸载规律引起的弹性回复（简称回弹）造成的。

29材料对各种冲压成形方法的适应能力称为材料的冲压成形性能。

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，有两个方面：

一是成形极限，二是成形质量。

30B23-63表示压力机的标称压力为630KN。

其工作机构为曲柄连杆滑块机构。

3132-300是一种液压机类型的压力机。

32在冲压工作中，为顶出卡在上模中的制件或废料，压力机上装有可调刚性顶件（或称打件）装置。

33离合器与制动器是用来控制曲柄滑块机构的运动和停止的两个部件。

曲柄压力机的标称压力是指滑块在离下死点前某一特定距离时，滑块上所容许承受的最大作用力。

5.冲压生产中，需要将板料剪切成条料,这是由剪切机来完成的。

这一工序在冲压工艺中称下料工序。

34圆形垫圈的内孔属于冲孔外形属于落料。

35冲裁断面分为四个区域：

分别是塌角，光面，毛面，毛刺。

36冲裁过程可分为弹性变形，塑性变形，断裂分离三个变形阶段。

37工作零件刃口尺寸的确定冲孔以凸模为计算基准，落料以凹模为计算基准。

38冲裁件的经济冲裁精度为IT11级。

39凸凹模在下模部分的叫倒装式复合模，凸凹模在上模部分的叫正装式复合模，其中正装式复合模多一套打件装置。

40弹性卸料装置除了起卸料作用外，还起压料作用，它一般用于材料厚度较小的情况。

41侧刃常用于级进模中，起控制条料送进步距的作用。

42冲压力合力的作用点称为模具的压力中心，设计模具时，要使压力中心与模柄中心重合。

10.挡料销用于条料送进时的粗定位，导正销用于条料送进时的精定位。

43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称为弯曲。

44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。

45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,这种现象称为回弹。

46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，这种现象称之为偏移。

47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。

48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。

49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。

50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。

51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。

52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）。

32用拉深模将一定形状的平面坯料或空心件制成开口件的冲压工序叫做拉深。

53一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高出IT11级。

54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。

55为了提高工艺稳定性，提高零件质量，必须采用稍大于极限值的拉深系数。

56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。

57压料力的作用为：

防止拉深过程中坯料起皱

58目前采用的压料装置有弹性压料和刚性压料装置。

59轴对称曲面形状包括球形件，抛物线形件，锥形件。

60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。

61在冲压过程中，清洗的方法一般采用酸洗。

61为了降低冷冲压模具与坯料的摩擦力，应对坯料进表面处理和润滑处理。

62冷积压模具一般采用可调试冷挤压模和通用挤压模。

63翻边按变形性质可分为伸长类翻边和压缩类翻边。

64在冲压过程中，胀形分平板坯料的局部凸起胀形和立体空心的胀形。

65压制加强筋时，所需冲压力计算公式为：

F=LtσbK。

66把不平整的工件放入模具内压平的工序叫校平。

67冷挤压的尺寸公差一般可达到IT7。

68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。

69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。

70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。

71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。

72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。

73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。

74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。

75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。

76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。

77拉深筋的作用是增大或调节拉深时坯料各部分的变形阻力,控制材料流入,提高稳定性,增大制件的刚度,避免起皱和破裂现象。

78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。

79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。

80在模具的工作部分分布若干个等距工位,在每个每个工位上设置了一定冲压工序,条料沿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叫级进模。

81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。

82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。

83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。

84进行工位设计就是为了确定模具工位的数目、各工位加工的内容、及各工位冲压工序的顺序。

85对于严格要求的局部内、外形及成组的孔,应考虑在同一工位上冲出,以保证位置精度。

86如何处理好相关部件几次冲裁产生的相接问题,将直接影响冲压件的质量。

87在多工位级进模内条料送进过程中,会不断得被切除余料,但在各工位之间达到最后工位以前,总要保留一些材料将其连接起来,以保证条料连续的送进,这部分材料称为载体。

88级进模中卸料板的另一个重要作用是保护细小的凸模。

89对于自动送料装置的多工位级进模应采用自动检测保护装置。

90模具因为磨损和其他原因而失效,最终不能修复而报废之前所加工的冲件总数称为模具寿命。

91模具经过一定时间的使用,由于种种原因不能再冲出合格的冲件产品,同时又不能修复的现象称为失效。

92冲模一般零件选用材料是应具有一定的力学性能和机械加工性能。

93在实际生产中,由于冲压件材料厚度公差较大,材料性能波动,表面质量差不干净等,将造成模具工作零件磨损加剧.和崩刃。

94对于一定条件下的模具钢,为了提高起耐磨性,需要在硬度高的机体上分布有细小坚硬的碳化物。

95低淬透性冷作模具钢他包括碳素工具钢和部分低合金工具钢。

96材料的耐磨性将直接影响模具零件的使用寿命和冲件质量。

97钢结硬质合金的可铸性和可加工性较差,因而对铸造温度和铸造方法以及切削加工范围都有严格的要求。

98不同冲压模具对材料的性能要求不同,拉深等成形模要求有高耐磨性和高黏附性。

100.硬质合金钢与钢结硬质合金性能相比具有硬度高和模具使用寿命长等特点。

四问答、计算题

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？

答：

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？

答：

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？

答：

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？

答：

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？

答：

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。

9．比较单工序模、复合模、级进模的优缺点。

答：

各种类型模具对比见下表

模具种类

对比项目

单工序模

级进模

复合模

无导向的

有导向的

制件精度

低

一般

可达IT13-IT8

可达IT9-IT8

制件形状尺寸

尺寸大

中小型尺寸

复杂及极小制件

受模具结构与强度制约

生产效率

低

较低

最高

一般

模具制造工作量和成本

低

比无导向的略高

冲裁较简单制件时比复合模低

冲制复杂制件时比连续模低

操作的安全性

不安全，需采取安全措施

较安全

不安全，需采取安全措施

自动化的可能性

不能使用

最宜使用

一般不用

10、根据图示零件，完成以下内容：

1）工作零件刃口尺寸；

答:

1）刃口尺寸如下表:

冲裁性质

工作尺寸

计算公式

凹模尺寸注法

凸模尺寸注法

落料

58-0.74

38-0.62

30-0.52

16-0.44

R8

DA=（Dmax-xΔ）+0δA

57.6+0.18

37.7+0.16

29.7+0.13

16.8+0.11

R7.9+0.06

凸模尺寸按实际尺寸配置，保证双边间隙0.25~0.36mm

冲孔

φ3.5+0.3

dT=（dmin+xΔ）0-δT

凹模尺寸按凹模实际尺寸配置，保证双边间隙0.25~0.36mm

3.65-0.08

中心距

14±0.055

17±0.055

2）试画出其级进模排样图并计算出一根条料的材料利用率；

答：

排样图如下：

排样图

查附表3选用板料规格为900*1800*2，采用横裁，剪切条料尺寸为62*900，一块板可裁的条料数为：

一块板可裁的条数n1=1800/62=29条余2mm

每条可冲零件的个数n2=（900-2）/32=28个余6.25mm

每板可冲零件的总个数n=n1n2=29×28=812个

一个冲片面积A0≈1622.5mm2

材料利用率η=n

×100%=

×100%=81%

3）计算冲压力，选择压力机

答：

查附表1，τ=300MPa

落料力F1=KLtτ=1.3×[2（58-16）+2（30-16）+16π]×2×300≈126000N

冲孔力F2=KLtτ=1.3×4π×3.5×2×300≈34289N

推件力取h=6,n=h/t=6/2=3，查表3-18,KT=0.055

FT=nKTF=nKT（F1+F2）=3×0.055×（12.6+3.4289）≈2.5（t）

总冲压力FZ＝F１+F２+FT≈19（t）

根据计算总力，可初选JB23-25的压力机。

当模具结构及尺寸确定之后,可对压力机的闭合高度,模具安装尺寸,进行校核,从而最终确定压力机的规格.

4.模具总装图及主要工作零件图

1-簧片2-螺钉3-下模座4-凹模5-螺钉6-承导料7-导料板8-始用挡料销9、26-导柱10、25-导套11-挡料钉12-卸料板13-上模座14-凸模固定板15-落料凸模16-冲孔凸模17-垫板18-圆柱销19-导正销20-模柄21-防转销22-内六角螺钉23-圆柱销24-螺钉

总装图

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，控制偏移的措施是:

什么？

答：

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，应尽可能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？

答：

（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时，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？

答：

（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