南昌大学冲压工艺模具学期末复习资料.docx

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南昌大学冲压工艺模具学期末复习资料

三、简答题（20分）

1、什么是冲裁间隙？

冲裁间隙与冲裁件的断面质量有什么关系？

冲裁凸模与凹模横向尺寸的差值称为冲裁间隙。

间隙小冲裁件的断面质量较好

2弯曲回弹的表现形式是什么？

产生回弹的主要原因是什么？

弯曲回弹的表现形式为：

弯曲半径的变化和弯曲角的变化。

产生回弹的主要原因是：

材料的力学性能、相对弯曲半径、弯曲中心角、弯曲方式、模具间隙等。

2、拉深变形区的应力应变的特点是什么？

拉深变形区为凸缘部分，切向为压应力，径向为拉应力，切向压应力的绝对值最大，所以在切向是压应变，径向为拉应变。

3、拉深时容易出现什么样的质量问题？

为什么？

凸缘的起皱和底部圆角R处的开裂，前者是因为切向压应力太大，后者是R处的塑性变形小，加工硬化现象弱。

四、画制件图（10分）

根据图示的凹模简图

1、画出冲裁件的制件图；2、画出该冲裁件的排样图。

得分

一、填空题（每空1分，共21分）

1．冲裁断面的4个特征区，分别是圆角带、光亮带、断裂带和毛刺，它们各自发生在变形分离的阶段，即弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂阶段和塑性变形阶段后期。

2．冲裁件的排样方式有几种，即有废料排样、少废料排样、无废料排样。

3．在确定凸、凹模刃口尺寸时，必须遵循下述原则：

落料模先确定凹模刃口尺寸；冲孔模先确定凸模刃口尺寸。

4．弯曲件的主要质量问题有拉裂、截面畸变、翘曲和弯曲回弹。

5．对于带孔的落料件，如果选用单工序模，一般先落料，再冲孔；若选用级进模，则先冲孔，最后落料。

得分

二．简答题（每小题6分，共30分）

1．在冷冲压生产中，降低冲压件所需的冲裁力有何实际意义?

有哪几种方法?

答：

在冲裁高强度材料或厚度大、周边长的工件时，所需的冲裁力较大，如果超过现有压力机吨位，就必须采取措施降低冲裁力。

---------3分

降低冲裁力的方法有：

阶梯凸模冲裁；斜刃口冲裁；材料加热冲裁。

---------3分

2．在设计普通冲裁模时，应怎样确定凸凹模间隙？

答：

设计模具时一定要选择一个合理的间隙，使冲裁件的断面质量好，尺寸精度高，模具寿命长，所需冲裁力小。

但严格说来，并不存在一个同时满足所有理想要求的合理间隙。

考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是选择一个适当的范围作为合理间隙，只要模具间隙在这个范围内，就可以基本满足以上各项要求，冲出合格制件。

考虑到模具在使用过程中的逐步磨损，设计和制造新模具时应采用最小合理间隙。

---------4分

确定合理间隙的方法主要有理论计算法和查表选取法两种。

---------2分

3．弯曲时产生回弹的原因是什么？

减少回弹的措施是什么？

答：

原因之一：

材料在弯曲过程中发生弹性变形和塑性变形，当凸模上行时即卸载时，材料就发生弹性回复从而产生回弹：

原因之二：

弯曲过程中材料内侧受压应力、外测受拉应力，当卸去外载时，由于应力释放产生与弯曲方向相反的弯矩，从而产生回弹。

-------2分

减少回弹的措施有：

合理设计产品；改变应力状态：

校正法、纵向加压法、拉弯法；利用回弹规律：

补偿法、软模法。

---------4分

4．为什么有些拉深件要用二次、三次或多次拉深成形？

每点2分）

5．压边圈在拉深工件时起何作用？

何时采用压边圈？

答：

压边圈的作用是在凸缘变形施加轴向（材料厚度方向）压力，防止起皱。

-------2分

用锥形凹模拉深时，材料不起皱的条件是：

首次拉深

；以后各次拉深

。

用普通的平面凹模拉深时，毛坯不起皱的条件是：

首次拉深

；以后各次拉深

。

如果不能满足上述公式的要求，则在拉深模设计时应考虑增加压边装置。

-------4分

1．下图所示二拉深件分别出现了哪种质量问题？

第一个拉深件是凸缘出现起皱现象；-------3分

第二个拉深件是筒底出现拉裂现象。

-------3分

2．分析如图两个冲裁件的特点，确定其采用什么模具结构并说明理由。

A件用复合模具结构-------2分

理由是内孔与外形间的位置精度要求高，且凸凹模最小壁厚也能满足要求。

-------4分

B件用级进模具结构-------2分

理由是孔与孔、孔与边缘件的距离太小，采用复合模时凸凹模壁厚不能满足要求。

----4分

1．计算下图所示弯曲件的坯料长度。

（各5分）2．冲裁件尺寸如图所示。

冲裁间隙：

，

，料厚

。

计算模具刃口尺寸（凸模、凹模采用分别加工，尺寸30按孔距尺寸计算，计算结果填入表内）。

010-2011学年第二学期《冲压工艺与模具设计》期末试卷（A）

一、填空题：

20分（每空格1分）

1、冲裁工序主要包括落料和冲孔。

2、宽板弯曲变形属于单向应力状态，拉深变形是三向应力状态。

3、弹压卸料板具有压料和卸料的双重作用。

4、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。

5、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。

6、冲裁工件的校平模具主要有平面模和齿形模两种。

7、筒形件拉深过程中，凸缘部分的切向压应力使凸缘材料易产生起皱，主要防止措施：

采用压料圈和施加大小合适的压料力。

8、根据材料的合理利用情况，条料排样法可分为有废料排样、少废料排样和无废料排样。

四、简答题：

32分（每小题8分

1、什么是冲裁间隙？

冲裁间隙与冲裁件的断面质量有什么关系？

答：

冲裁凸模与凹模横向尺寸的差值称为冲裁间隙。

间隙小冲裁件的断面质量较好

2、何为加工硬化现象?

答：

材料在塑成型过程中，随着变形程度的增加，其变形抗力不断增加，硬度也将提高，而塑性指标有所降低，这种现象称为加工硬化。

3、何为材料利用率？

提高材料利用率的方法有哪些？

答：

冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的指标。

通过设计合理的排样方案，选择合适的板料规格和合理的裁板法，利用废料作小零件等。

4、决定排样方案时应遵循的原则是什么？

答：

保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术条件要求的零件，同时要考虑方便生产操作，冲模结构简单，寿命长以及车间生产条件和原材料供应情况等，总之要从各方面权衡利弊，以选择出比较合理的排样方案。

五、计算题：

10分

将一材质为08钢、料厚为1mm、直径为78mm的圆形毛坯，拉深成内径为19mm的筒形件。

试计算总拉深系数并确定拉深次数。

已知：

各次拉深的极限拉深系数为：

m1=0.50；m2=0.75；m3=0.78；m4=0.80；m5=0.82。

解：

m总＝20／78＝0.256；（2分）

拉深次数推定：

d1＝0.5×78＝39mm，大于20mm，不能一次拉出；（2分）

d2＝0.75×39＝29.3mm，大于20mm，不能二次拉出；（2分）

d3＝0.78×29.3＝22.8mm，大于20mm，不能三次拉出；（2分）

d4＝0.80×22.8＝18.3mm，小于20mm。

因此，需4次才能拉出；（2分）

四、简答题：

32分（每小题8分）

1、弯曲回弹的表现形式是什么？

产生回弹的主要原因是什么？

答：

弯曲回弹的表现形式为：

弯曲半径的变化和弯曲角的变化。

产生回弹的主要原因是：

材料的力学性能、相对弯曲半径、弯曲中心角、弯曲方式、模具间隙等

2、拉深时容易出现什么样的质量问题？

为什么？

答：

凸缘的起皱和底部圆角R处的开裂，前者是因为切向压应力太大，后者是R处的塑性变形小，加工硬化现象弱。

3、拉深变形区的应力应变的特点是什么？

答：

拉深变形区为凸缘部分，切向为压应力，径向为拉应力，切向压应力的绝对值最大，所以在切向是压应变，径向为拉应变。

4、决定排样方案时应遵循的原则是什么？

答：

保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术条件要求的零件，同时要考虑方便生产操作，冲模结构简单，寿命长以及车间生产条件和原材料供应情况等，总之要从各方面权衡利弊，以选择出比较合理的排样方案。

四．简答题（2*5分=10分）

1．简述如图所示镶拼式凹模最合理的加工方法。

答：

应以四分之一轴向圆柱，在端面以线切割割出

图中的四分之一型腔后，再按长度均剖切成四片。

2．滚珠式导柱、导套应选用什么材料，其结构上有什么特点？

答：

滚动式导柱、导套应选用GCr15制造，导柱和导套之间采用间隙配合，配合精度为H6／h5（1T5～6）或H7／h6（1T7～8）。

对高速冲裁、无间隙（冲很薄的材料）与精密冲裁或硬质合金模冲裁，要求采用钢球滚动式导柱导套结构（见图3，30）。

钢球导柱、导套结构不仅无间隙，且有0．01～o．02mm的过盈量，导向效果很好。

钢球在保持圈中以等间距平行倾斜排列，倾斜角为8º，以使钢球运动的轨迹互不重合，与导柱导套的接触线多，减少磨损。

五．读图理解（24分）

1．连续复合弯曲模（10*1分=10分）

①条料送进时由件2限位，模具可同时完成冲孔、落料、和弯曲三个动作。

②图中凸凹模既是落料凸模，又是弯曲凹模。

③图中一处不合理的结构为上模弹簧盲孔处，因为结构形式不利于调整弹性力。

④该模具的废料形状为圆形，并从

件7孔中排出。

2．

试分别画出图示二付弯曲模坯料和最终产品的大致图形。

（1*5分=5分）

图2弯曲模

2．导板式连续模（9*1分=9分）

图3中，共有2个凸模，

分别是件3和件4，并且件3是落料凸模，件4是冲孔凸模；

导正销是件2，它在冲裁中起到精定位的作用；条料被件5卸下；制件从下模孔中落下。

六．计算题（2*6分=12分）

1．

按图计算该弯曲件的毛料展开长度

（取X=0.38）（1*7分=7分）

解：

⑴LAB=LAE-LBE=50-（R+t）/tan

=

=50-（10+5）/tan30º=24.2

LCD=LCE-LDE=38-（R+t）/tan

=38-（10+5）/tan30º=12.02

⑵LBD弧=

（R+Xt）=

（10+0.38×5）=24.87

∴L总=LAB+LCD+LBD弧=24.2+12.02+24.87=60.91

2．试计算如图所示弯曲件的毛料展开长度。

（已知位移系数K=0.39）

解：

L直=（100-80-2×5）+（42-2×

×2-3-5）×2+（80-2×2-

-2×3）=10+60+70=140

L弯=2×

π[（5+0.39×2）+

+（3+0.39×2）]=26.88

L总=L直+L弯=140+26.88=

=166.88mm

三、简答题每题6分共36分

1、简要说明冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量和尺寸精度的影响。

2、说明排样方式对冲裁件尺寸精度和模具寿命的影响。

3、请从毛坯的断面、表面质量和板料剪裁方向两方面说明如何避免弯曲时工件开裂。

4、请从弯曲件设计、弯曲工艺和弯曲模结构三方面说明减少弯曲件回弹的措施。

5、拉深圆筒形件时工件发生开裂，在不改变毛坯和模具零件尺寸条件下，可尝试采取哪些措施消除开裂？

为什么？

6、拉深时，坯料的相对厚度（t/D）对极限拉深系数的影响如何？

为什么？

四、计算题每题8分，共16分（要求计算公式和过程）

1、如图所示冲压件，材料为10，料厚1mm，抗剪强度为τ=270MPa，用级进模冲压生产，斜对排样，一模两件，不用侧刃，计算模具的总冲裁力。

2、如图所示冲裁件，已知Zmax=0.25mm，Zmin=0.13mm，刃口磨损系数x=0.5，凸、凹模制造公差均取为0.04mm，计算尺寸440-0.54的落料刃口尺寸。

五、读图题每题9分，共18分

1、判断下图所示模具的类型并简述模具工作过程。

模具类型：

模具工作过程：

2、填写上图所示零件号对应的模具零件名称。

1---2---3---4---5---6---9---10---11---12---13---14---16---17---18---19---20---21---

四、识图题请简要说明下面模具的特点和动作过程。

（每小题10分，共20分）

（1）V形件精弯模

（2）带刚性压边装置的拉深模

1、动作过程：

弯曲时，凸模首先压住板料，凸模继续下降，迫使活动凹模8向内转动，并沿着靠板5向下滑动，使坯料压成V形。

凸模回程时，弹顶器使活动凹模8上升，由于两活动凹模通过铰链2和销子铰接在一起，所以上升的同时向外转动张开，恢复到原始位置。

特点：

在弯曲过程中，毛坯与凹模始终保持大面积接触，毛坯在活动凹模上不会产生相对滑动和偏移，表面不会损伤，工件质量较高。

2、动作过程：

曲轴旋转，首先通过凸轮带动外滑块使压边圈3将毛坯压在凹模4上，随后由内滑块带动凸模2对毛坯进行拉深。

在拉深的过程中，外滑块保持不变。

特点：

刚性压边装置的压边力不随行程变化，拉深效果较好，并且模具结构简单。

这种结构用于双动压力机上，凸模装在压力机的内滑块上，压边装置装在压力机的外滑块上。

五、回答问题（共5小题，共35分）

1、如图所示零件，材料为D42硅钢板，材料厚度为0.35mm。

用配做加工方法，试确定落料凸、凹模的刃口尺寸。

（10分）

解：

该冲裁件属于落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配做。

由表“冲裁模初始双面间隙”查得：

Zmin=0.015mm，Zmax=0.021mm。

由表“磨损系数x”查得：

对于尺寸a，128mm，磨损系数x=0.75；

对于尺寸b，96mm，磨损系数x=0.75；

对于尺寸c，16mm，磨损系数x=1；

对于尺寸d，32mm，磨损系数x=0.75；

对于尺寸e，32mm，磨损系数x=0.5；

对于尺寸f，60mm，磨损系数x=0.75；

（1）落料凹模刃口尺寸：

第一类尺寸：

磨损后增大的尺寸

a：

b：

c：

e：

第二类尺寸：

磨损后减小的尺寸

d：

第三类尺寸：

磨损后基本不变的尺寸

f：

（2）落料凸模刃口尺寸：

落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是127.805mm、95.8275mm、15.88mm、31.65mm、32.135mm、59.9mm，不必标注公差。

落料凸模刃口尺寸按凹模相应部位的实际尺寸配制，保证双面间隙为0.015mm。

2、何谓应力中性层、应变中性层？

（6分）

板料弯曲时，外层纤维受拉，内层纤维受压，由于材料的连续性，在拉伸和压缩之间存在一纤维层，它的长度在变形前后保持不变，此层成为应变中性层。

毛坯截面上的力，在外层的拉应力过渡到内层的压应力时，发生突然变化的或应力不连续的纤维层，此层成为应力中性层。

3、何谓拉深、平板拉深、后续再拉深？

（6分）

拉深：

利用模具将平板毛坯冲压成开口空心件或将开口空心件进一步改变形状和尺寸的加工方法。

平板拉深：

由平板毛坯冲制成开口空心件，叫平板拉深。

后续再拉深：

由大口径空心件再冲制成为小口径空心件，叫后续再拉深。

4、试做弯曲变形区应力应变定性分析。

（6分）

参考答案：

①应力状态：

3分

切向：

（长度方向）

内层纤维受压，切向应力为压应力。

外层纤维受压，切向应力为拉应力。

径向：

（厚度方向）

内层纤维受压，径向应力为压应力。

外层纤维受压，径向应力为压应力。

厚度方向：

窄板弯曲时，内、外侧应力接近于零。

宽板弯曲时，内侧为压应力，外侧为拉应力。

②应变状态：

3分

切向：

（长度方向）

内层纤维受压，切向应力为压应变。

外层纤维受压，切向应力为拉应变。

径向：

（厚度方向）

内层纤维径向应变为拉应变。

外层纤维径向应变为压应变。

厚度方向：

窄板弯曲时，内层纤维径向应变为拉应变，外层纤维径向应变为压应变。

宽板弯曲时，内、外侧应变几乎为零。

5、起皱产生的原因及防止措施。

（7分）

拉深工序中产生起皱的原因有两方面：

（1）切向压应力的大小。

切向压应力越大，越易失稳起皱。

（2）凸缘区材料的相对厚度。

相对厚度越大，变形区较小较厚，抗失稳能力强，稳定性好，不易起皱。

防止起皱的措施：

采用压边圈，采用锥形凹模，采用拉深筋，

采用反拉深，采用软模拉深

六、综合题（共2小题，共15分）

请画出生产下图所示零件的冲孔落料复合模具草图（8分），并标注其主要零件（3分），说明该模具由哪六大类零部件组成，所标注的零件分别属于哪类零部件（4分）。

1-下模座2-卸料螺钉3-导柱4-凸凹模固定板5-橡胶6-导料销7-落料凹模

8-推件块9-冲孔凸模固定板10-导套11-垫板12、20-销钉13-上模座14-模柄

15-打杆16、21-螺钉17-冲孔凸模18-凸凹模19-卸料板

零件种类

零件

功能

工艺零件

工作零件

7-落料凹模

17-冲孔凸模

18-凸凹模

直接对坯料进行加工，完成板料分离

定位零件

6-导料销

确定被冲压加工材料在冲模中正确的位置

压料、卸料

及出件零件

8-推件块

2-卸料螺钉

15-打杆

19-卸料板

使冲件与废料得以出模，保证顺利实现正常冲压生产

结构零件

导向零件

3-导柱

10-导套

正确保证上、下模的相对位置，以保证冲压精度

支撑固定零件

1-下模座，13-上模座

14-模柄

4-凸凹模固定板

9-冲孔凸模固定板

11-垫板

承装模具零件或将模具紧固在压力机上并与它发生直接联系用的零件

紧固零件及其他通用

5-橡胶

12、20-销钉，16、21-螺钉

模具零件之间的相互连接或定位的零件等

四计算题如图所示的拉深件，材料08，已计算出毛坯尺寸D=63mm,

拉深系数m1=0.50,m2=0.75,m3=0.78,m4=0.80。

试计算：

1、拉深次数（10分）；

2、各工序件直径（10分）。

解：

∵t=1、∴d=Φ21、又∵D=63,∴t/D×100=1/63×100=1.58∵h/d=40/21=1.9∴2次。

答2次。

1,d1=0.50×63=31.5

2,d2=0.75×31.5=23.6

経调整m二次可拉成。

m1=0.45,m2=0.72

d1=0.45×63=28

d2=0.72×=20。

五．1导柱式落料模的基本結构零件有那些?

一,一写岀,

2,上面的零件那些是标准件?

3,写岀:

凸模,凹模,是那种冷作模具钢材？

4,写出凹模的加工及热处理工艺?

5、在五金冲压生产中常用的机械設备詴写岀五台:

?

6、拉深模的弹性压边装置有哪几种类型？

各有何特点？

四、简答题：

（每题4分，共20分）

1、板料冲裁时（普通冲裁）减小塌角、毛刺和翘曲的主要方法是什么？

2、写出冲裁力的计算公式，并加以说明。

3、什麽叫送料步距（简称步距或进距）？

4、什麽叫冲裁时条料的搭边?

5、什麽叫模具的闭合高度（H模具）？

1、答：

（1）1、尽可能采用合理间隙的下极限。

（2）保持模具刃口的锋利。

（3）合理的选择搭边值。

（4）采用压料板和顶板等方法。

2、答：

公式：

F=KLtτBF=Ltσb

式中：

K—系数

L—冲裁周边长度mm

T—材料厚度mm

τB—材料抗剪强度MPa

σb——材料抗拉强度MPa

3、答：

条料在模具中每次送进的距离S称步距。

4、答：

排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边。

5、答：

模具的闭合高度（H模具）是指模具在最低工作位置时上模座的上平面与下模座的下平面之间的高度。

五、计算题（每题10分,共20分）

1、冲裁如图所示零件,模具采用配加工法加工，试计算刃口尺寸（凹，凸模）,并标注凸、凹模制造公差.（注:

材料厚度t=2mm；材料-Q235；查表得凹、凸模间隙（双边间隙）Z=0.2mm（Zmin）磨损系数X=0.75（据工件精度等级取，IT12级）

解：

该模具应为落料模故计算凹模刃口尺寸。

（一）刃口磨损变大的尺寸：

（1）32-0.25的凹模刃口尺寸=（32－0.75×0.25）+0.25/4

　　=31.81+0.06

（2）23-0.21的凹模刃口尺寸=（23－0.75×0.21）+0.21/4

=22.84+0.05

（二）刃口磨损变小的尺寸：

10+0.15的凹模刃口尺寸=（10＋0.75×0.15）-0.15/4

=10.11-0.038

（三）刃口磨损不变的尺寸：

12±0.09的凹模刃口尺寸=12±0.09/4=12±0.023

凸模尺寸按凹模实际尺寸配作，保持双边间隙Z=0.2mm（Zmin）

2、试问图示零件须用何种模具成形?

并计算所用毛坯尺寸?

《已知：

Z（材料厚=2mmr/t=10/查表得χ（位移系数）=0.44》

解：

解：

将其分为直线段和圆弧段分别计算

（一）直线段长=10+10+10+10=40mm

（二）圆弧段长=[π×α×（R＋χt）]×4

=[3.14×55×（10＋0.44×2）/180]×4

=41.75mm

（三）总长=40＋41.75=81.75mm

答：

毛坯总长为81.75mm。

该零件采用压弯模加工成形

四、简答题：

（每题5分，共20分）

2、模架类型分几类各由哪几部分组成?

答：

一类是由上模座、下模座、导柱、导套组成的导柱模模架；另一类是由弹压导板、下模座、导柱、导套组成的导板模模架。

2、用平刃冲裁模冲裁时冲裁力如何计算?

（列出公式说明）

答：

公式：

F=KLtτBF=Ltσb

式中：

K—系数

L—冲裁周边长度mm

T—材料厚度mm

τB—材料抗剪强度MPa

σb——材料抗拉强度MPa

3、较厚板料冲裁时如何降低其冲裁力？

答：

1、采用斜刃冲裁法。

2、采用阶梯凸模冲裁法。

3、加热冲裁法。

4、冲裁模为什么要使用凸模垫板?

答：

垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被局部压陷，从而影响凸模的正常工作。

五、计算题（第1题9分,第2题8分共17分）

1、冲裁如图所示零件,模具采用配加工法加工，试计算刃口尺寸（凹，凸模）,并标注凸、凹模制造公差.（注:

材料厚度t=2mm；材料-Q235；查表得凹、凸模间隙（双边间隙）Z=0.2mm（Zmin）磨损系数X=0.75（据工件精度等级取，IT12级）

2、试问图示零件须用何种模具成形?

并计算所用毛坯尺寸?

《已知：

t（材料厚度）=1mm；

（查表得χ（位移系数）=0.38）

解：

。

四、思考题

1、板料冲裁时，其断面特征怎样？

影响冲裁件断面质量的因素有哪些？

答：

板料冲裁时，冲裁件的断面明显地分成四个特征区，即圆角带、光亮、断裂带与毛刺区。

影响冲裁件断面质量的因素有：

（1）材料性能；

（2）模具间隙；（3）模具刃口状态。

2、影向冲裁件尺寸精度的因素有哪些？

答：

影响冲裁件尺寸精度的因素有：

压力机的精度、冲模的制造精度、材料性质、冲裁间隙、模具刃口状态等。

3、确定冲裁工艺方案的依据是什么？

冲裁工艺的工序组合方式根据什么来确定？

答：

确定冲裁工艺方案的依据是