1、冲压实用工艺及模具设计考精彩试题冲压工艺及模具设计一、填空题1、 在冲压变性过程中,材料需要最小变形力的区域为变形的 弱区 ,在冲压工艺和模具结构设计时,应使变形区成为 弱区 。2、 冲裁变形过程分为 弹性变形 阶段、 塑性变形阶段和断裂分离阶段。3、 板料弯曲时,变形发生在 弯曲圆角 部位,直边部分 不变形 。4、 当弯曲变形结束卸载后,由于 弹性恢复,使工件弯曲半径与 模具尺寸 不同,这一现象称为弯曲回弹。、5、 盒形件拉深拉深时,直边部分变形近似于 弯曲变形 ,圆角部分近似于 。6高盒形件拉深时,方盒形件毛坯一般为 圆形,各中间工序为 圆筒形件拉 深,最后一次拉深成方盒形;矩形件毛坯一般
2、为 长圆形 或 椭圆形; , 先拉成 ,最后一道拉深成矩形件。7、 内圆孔翻边属 伸长 类翻边,变形区材料受切向拉应力、径向拉应力,在孔的边缘处切向 拉长 、厚度方向 变薄 ,是开裂的危险处。当竖边高 度不能一次翻出时,可采用 拉深 、预冲底孔 再 翻边 的方法。8、 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 压边圈 和施加大小合适的压边力 。9、 冲裁工件的校平模具主要有 平面 模和 模两种。10、 冲压模具主要分为单工序模、级进连续模和复合模。单工序模是 单 工 序、单工位;级进连续模是多 工序多 工位;复合模是多 工 序、 单 工位。11、 冲裁
3、件的剪切断面一般由 圆角带 、 光亮带 、 断裂带和 毛刺 四部分组成。12、 弯曲成形中,长度保持不变的金属层叫 中性层 ,它偏向 ;凹模(或内) 侧。13、 弯曲成形中,常用 弯曲系数(或最小弯曲半径) 来表示变形程度。14、 筒形件拉深时,底部圆角处的材料厚度 厚度最小 、强度 最低以及 两拉一压 的应力状态,使其成为最薄弱处,最易发生 开裂。15、 任何直径的半球形件拉深系数都为定值 0.71 ,均可一次 拉成。16、 复杂形状的拉深件,应先做 拉深 模.经确定毛坏尺寸后,再做 落料 模。17、 与筒形件拉深相比,板料起伏成形的最大变形特点是: 外部材料 不进入;变形区,变形区材料受两
4、向拉应力,产生 拉伸 变形,材料厚度 变薄 。18、 宽凸缘件是指d缘/d大于1.4 的凸缘件;凸缘直径d缘在 首次 拉出,以后各次拉深中d缘保持 不变 。19、 整形模与成形模结构相似, 但 精度 更高; 圆角半径 较小;工件与模具刚性接触产生 校正力 。20、 降低冲裁力的方式主要有: 阶梯冲、 斜刃口 和 局部加热 。21、 冷冲压模具是实现冷冲压工艺的一种 工艺装备 。一22、 落料和冲孔属于 分离工序 ,拉深和弯曲属于 成形工序 。23、 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 。24、 压力机的标称压力是指滑块在 离下止点前 某一特定
5、位置时,滑块上所容许承受的 最大作用力 。25、 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: J1+ 2 + 3=0 。26、 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。27、 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 。 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. 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
6、的增加, 所有的强度、硬度都提高,同时塑性指标降彳氐,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 圆角带,光亮带,断裂带,毛刺区 ,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&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。、判断题(V) 1 模具装配后,卸料弹簧的预压力应大于卸料力。(X) 2
7、 .选择标准模架规格的依据是凸模的尺寸。(X) 3单工序模、级进模、复合模中,操作安全性最高的是复合模。(X) 4弯曲线的方向与板料的轧制方向垂直有利于减少回弹。(X) 5失稳起皱是压缩类变形存在的质量问题。压料装置可以防止起皱,其 力越大,效果越好。(V) 6模具装配后,卸料弹簧的预压力应大于卸料力。(X) 7.选择标准模架规格的依据是凸模的尺寸。(X) 8.单工序模、级进模、复合模中,操作安全性最高的是复合模。(X) 9.弯曲线的方向与板料的轧制方向垂直有利于减少回弹。(X) 10.失稳起皱是压缩类变形存在的质量问题。压料装置可以防止起皱,其 力越大,(V) 11.校正弯曲可以减少回弹。(
8、X) 12.冲裁间隙越小,冲裁件精度越高,所以冲裁时间隙越小越好。(V) 13.在生产实际中,倒装式复合模比正装式复合模应用更多一些。(X) 14.胀形时,坯料变形区受两向拉应力的作用,因此可能产生的最大问题 是起皱。(X) 15.拉深凸模上开通气孔的目的是为了减轻模具的重量。(V) 11、成形工序是使毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形而得到所需零件。(X) 12、设计落料模时,以凸模为基准,间隙取在凹模上。(X) 13、极限拉深系数就是使拉深件拉裂的最小拉深系数。(X) 14、在拉深过程中,一套拉深模一般只能完成一次拉深工序。(V) 15、在确定工序顺序时,一般是先拉深再冲孔。三、 名词解释1
9、、 冲裁:是使板料沿圭寸闭曲线相互分离的工序。2、 连续模:又称级进模,是在压力机一次行程中依一定顺序在同一模具的不同 工位上完成两道以上工序的模具3、 起皱:在拉深时凸缘变形区内的材料受到压应力的作用后,凸缘部分特别是 凸缘外边部分的材料可能会失稳而沿切向形成高低不平的皱折,这种现象叫起皱。4、 复合模:在模具的一个工作位置上,同时完成两道或两道以上工序的模具称 为复合模。5、 压力中心:冲裁力合力的作用点称为压力中心。6带料连续拉深:在一副模具上使用带料进行连续拉深,完成单工序生产需多 副模具才能完成的拉深加工称为带料连续拉深。四、 问答题1、弯曲的变形程度用什么来表示?为什么可用它来表示
10、?弯曲极限变形程度受 哪些因素的影响?答:弯曲的变形程度用弯曲系数 k来表示,k= r/t 。(2分)r越小,t越大,k越小。而板料外侧伸长率=1/(2k+1) ; k越小,S越大。S超过临界值,外侧发生开裂。最小相对弯曲半径:会造成外侧开裂 的相对弯曲半径(弯曲系数)r/t。其影响因素:材料塑性:材料塑性好,能承受的变形量大,最小弯曲半径可减小 材料的纤维方向:弯曲线与纤维方向垂直,最小弯曲半径可减小。弯曲角:弯曲角增大,最小弯曲半径可减小。板材表面质量:质量越好,最小弯曲半径可减小。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
11、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。2、 写出拉深变形时筒形件底部圆角处的应力、应变,可能产生的失效形式和预 防措施。答:底部圆角部分:径向拉应力C 1;切向拉应力C 3;厚向压应力C 2。在拉、压 应力作用下,径向产生拉应变,厚向产生压应变,底部圆角变薄。此处,材料厚度最小,抗拉强度最低(加工硬化最小),两拉一压的应力状 态,成为最薄弱部分,筒壁与凸模圆角相接处容易破裂,即开裂。防止措施: 控制合理的变形程度;2选用合理的凸、凹模间隙及圆角半径;3采用中间退火,消除加工硬化;4合理润滑。3、 何为弯曲回弹?其产生的原因是什么?可采用哪些措施来减少
12、回弹? 答:当弯曲变形结束卸载后,由于弹性恢复,使工件弯曲半径与模具尺寸不同, 即为弯曲回弹,角度回弹量用Aa表示;曲率回弹量用 r表示。卸载后,工件变形区产生相反的弹性应力:外侧压应力,内侧拉应力。在 外侧压应力、内侧拉应力作用下,工件产生回弹。减少回弹的方法:(1)、改变应力状态(校正弯曲):改变凸、凹模形状,加大变形区弯曲力, 使变形区全部呈压应状态;(1分)(2)、采用模具补偿,减小回弹;(3)、改善弯曲件结构:在弯曲区加加强筋;(4)、用橡皮或聚氨脂凹模。4、 与筒形件拉深相比,起伏成形的变形有何特点?其变形程度如何表示? 答:起伏成形:通过材料局部拉伸变形,形成局部凹进或凸起。外部
13、材料不进入变形区,变形区材料受两向拉应力作用,产生拉伸变形,材料变薄,表面积增大。起伏成形的变形程度用变形区的延伸率表示。& =(L-L)/L。起伏成形的极限延伸率不超过材料伸长率的(0.70.75)倍。5、什么叫冲裁间隙?冲裁间隙的取向原则是什么?答:在冲裁过程中,凸模与凹模孔口尺寸之差称为冲裁间隙。取向原则是冲孔时,尺寸以凸模为基准,间隙取在凹模上;落料时尺寸以凹模为 基准,间隙取在凸模上。7、 拉深过程中的主要失效形式是什么?怎样避免?答:主要失效形式为:起皱与拉裂。采用压边装置可有效防止起皱。采用有效的 润滑、增大凸、凹模圆角半径可防止拉裂。8、 压力机标牌为JB23-63C各字母的含
14、义。答:J表示:机械式压力机;B:次要参数与基本型号不同的第二种变型23:第2列,第3组,表示开式双柱可倾式压力机;63:压力机的标称压力为630KN C:结构与性能比原型作了第三次改进。2.冲压非对称零件时,模柄都要加骑缝销(防转销)。回答: 1)对 2 )错理由:骑缝销的作用是防止上模座相对模柄转动。如果冲压非对称零件不加骑缝销,则上模部分转 动一个角度后,凸模和凹模的相对位置会发生变 化,这样会造成工作零件发生啃伤等安全问题。3.复合模冲裁精度比级进模高。回答: 1 )对 2 )错理由:由于复合模是同一副模具的同一位置上完成多道工序的冲压,不会存在条料送进时的定位误 差,所以精度比在同一
15、副模具不同位置上完成多 道工序的级进模的要高。4.弯曲时,工件折弯线的方向最好与板料的轧制方 向一致。回答: 1 )对2)错理由:板料存在各向异性,顺着轧制方向的力学性能最好,不容易拉裂。当弯曲线与轧制方向垂直 时,弯曲最大拉应力的方向正好与轧制方向一致,此时弯曲允许的变形程度最大,最不容易开裂5.拉深时为了减小材料流动的阻力, 有利于提咼极 限变形程度,因此,常常在凸模与毛坯的接触面上 加润滑。回答: 1 )对 2)错理由:为了减小材料流动的阻力,有利于提高极限 变形程度,常常在凹模与毛坯的接触面上加润滑。 为了防止凸模与毛坯接触面之间产生相对滑动并 造成危险断面的过度变薄或拉裂,应避免在凸
16、模 与毛坯的接触面上加润滑。6.凸模与固定板之间的配合通常采用过盈配合。回答: 1 )对 2)错理由:凸模与固定板之间一般是采用H7/m6的过渡 配合。当采用弹压导板模时,可以采用间隙配合。7.因此凸凹模的截面形状及尺寸与工件完全一致理由:工件的内形由凸模决定,外形由凹模决定, 因此凸凹模的截面形状及尺寸与工件完全一致47用配合加工法计算下图零件的凸模和凹模刃口尺寸。已知:Zm=0.246,Zm=0.36O答:考虑到工件形状复杂,宜采用配作法加工 凸、凹模。此制件为落料件,故以凹模为基准件来 配作凸模。凹模磨损后其尺寸变化有三种情况,见 图b。 (1)凹模磨损后尺寸变大的:70 0.37、53
17、寫7 ;查表 3-5 得: Xi=0.5, x 2=0.75 , 取 S a= /4将已知数据代入公式得:Aia =(70-0.5 X 0.4) 00.74/4=69.8 002mmAa=(53-0.75 X 0.37) 00.37/4=52.72 00.09mm(2)凹模磨损后尺寸变小的:320.79 ; 其计算公式:B=(Bmin+xA ) - S A 查表 3-5 得 x=0.5,取 S A= /4 将已知数据代入公式得:B=(32+0.5 X0.79)站二 32.4 mm 凹模磨损后尺寸不变的:30。52;其基本公式为 G=(Cmin+0.5 ) -0.5 S A 取 S A= /4将
18、已知数据代入公式得:CA= (30+0.5 X 0.52 ) 0.5 X 052 =30.26 士40.07mm查表得:Zmax=0.360mm Zmi n=0.246mm 凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配制,保证双面间隙 值为(0.246 0.360) mm49.试述冲裁间隙是重要性。(10分)答:冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力大小及模 具寿命都会产生影响。1)冲裁间隙对质量的影响:间隙对断面质量的影响 模具间隙合理时,冲 裁件断面塌角较小,光面所占比例较宽,对于软钢 板及黄铜约占板厚的三分之一左右,毛刺较小,容 易去除。断面质量较好;间隙过大时,使塌角增大, 毛面增宽,光面减少,毛刺肥而长,难以
19、去除,断 面质量较差;间隙过小时,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。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。同时,在 一般情况下,间隙越小,制件的尺寸精度也越高。2) 冲裁间隙对冲压力的影响:冲裁力随着间 隙的增大虽然有一定程度的降低,但当单边间隙在 5
20、%10料厚时,冲裁力降低并不明显,因此,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。冲裁间隙对冲模寿命的影响:间隙是影响模具寿命 的主要因素,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3) 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。综上所述,冲裁间隙较小,冲裁件质量较高,但模具寿命短,冲压力有所增大;而冲裁间隙较大,冲裁件质量较差,但模具寿命长,冲压力有所减少。 因此,我们应选择合理间隙。50.压力机标牌为JB23-63C各
21、字母的含义。(5分)答:J表示:机械式压力机;B:次要参数与基本型号不同的第二种变型23:第2列,第3组,表示开式双柱可倾式压力机; 63:压力机的标称压力为630KNC:结构与性能比原型作了第三次改进。六、计算题1、冲制如图所示垫圈,材料为Q235钢。分别计算落料和冲孔的凸模和凹模工作 部分尺寸。已知:模具间隙 Zmin=0.46mm ZmaX=0.64mm2落料模制造偏差S凹=+0.03mm S凸=0.02mm3冲孔模制造偏差S凹=+0.025mm S凸=0.02mm4落料、冲孔模的磨损系数均为 0.5。1、答:(1)落料:Z max Zmin=0.05mm; 凹 | + |$ 凸 I =
22、0.05mmC 0.05mm,且模具形状简单,因此,凸、凹模可分别加工。D凹=(Dnax x ) 凹=(32 0.5 X 0.62) +0.03 =31.69+0.03 mmD凸=(D 凹一Zmin) - 凸 =(31.69 0.10) -0.02 =31.59 -0.02 mm(2)冲孔:Zmax Zmin=0.05mm; | 凹丨 + | 凸 I =0.040mnK 0.05mm,且模具形状简单,因此,凸、凹模可分别加工。d 凸=(dmin + x ) - 凸=(16 + 0.5 X 0.43)-0.02 =16.22 -0.02 mm+ 凹 +0.02 +0.02d 凹=(d 凸 + Z
23、 min) =(16.22+0.10) =16.32 mm2、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。(各次拉深的极限拉深系数为: m=0.50 ; m=0.75 ; m=0.78 ; m=0.80 ; m=0.82)2、解:口总=88/283= 0.31 ;拉深次数推定:d1 = 0.54 X 283= 153mm大于88mm不能一次拉出;d2= 0.76 X 153= 116.3mm大于88mm不能二次拉出;da= 0.78 X 116.3 = 90.7mm大于88mm不能三次拉出;d4= 0.80 x 90.7 = 72.6mm 小于88mm因此,需4次才能拉出3、已知无凸缘筒形拉深件的35mm高度66mm材料厚度为0.8mm试求该拉深 件的拉深次数。解:1 )推算法:计算零件坯料尺寸为100mm查表得各次拉深 的极限拉深系数为贝 U mJ =0.55 血=0.78 m3=0.8d!二mJD =0.55 100 = 55mmd2 =m2di =0.78 55 = 42.9mm共需拉深 3 次3 二叽叫=0.8 42.9 = 34.32mm : 35mm2)查表法:计算零件的坯料相对厚度为 0.008,相对高度为1.89,查表得零件所需拉深次数为3次。472993
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