冲压工艺与模具设计题库答案1

一、填空题 1.假若除去外力,金属中原子立即恢复到原来稳定平衡的位置,原子排列畸变消失和金属完全恢复了自己的原始形状和尺寸, 则这样的变形称为(弹性)变形 2.孪生与滑移的主要差别是①滑移是一个(渐进)过程,而孪生是(突然)发生的。②孪生要求的临界切应力比滑移要求的 要(大)得多。③(孪生)时原子位置不产生较大的错动。 3.冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸和尺寸的差值,差值越小,精度越(高)。这个差值又包括两方面的偏差, 一是冲裁件相对凸模和凹模(尺寸)的偏差,二是模具本身的(制造)偏差。 4.整个冲裁变形分离过程大致分为3个阶段:(弹性)变形阶段、(塑性)变形阶段、(断裂分离)阶段。 5.把扳料、管材或型材等弯曲成一定的曲率或角度,并得到一定形状的冲压工序称为(弯曲)。 6.弯曲模的典型结构:(敞开式)弯曲模、有压料装置的弯曲模、活动式弯曲模、级进弯曲模。 7.拉深是利用模具使平板毛坯变成为(开口)的空心零件的冲压加工。 8.拉深过程中,毛坯凸缘在切向压应力作用下,可能产生塑性失稳而(起皱),甚至使材料不能通过凸凹模间隙而被(拉断)。 9.在模具的作用下,迫使毛坯厚度减薄和表面积增大,以获取零件几何形状的冲压加工方法叫(胀形)。 10.胀形方法主要用于平板毛坯的局部变形、整体张拉成形以及圆柱形空心毛坯的(扩径)等。 11.翻边按其工艺特点,翻边可以分为(内孔)翻边、外缘翻边和变薄翻边等。按其变形性质,翻边可以分为伸长类翻边、压 缩类翻边以及属于体积成形的(变薄)翻边。 12.拉深件毛坯尺寸计算原则是体积不变原则和相似原则。 13.拉深加工中,常见的质量问题是起皱和拉裂。 14.冲压模具按工序组合程度可分为单工序模、复合模、级进模。 15.一般来说,凸模与固定板为H7/m6配合,导柱与导套为H7/h6配合。 16.普通模架按照导套的数量和位置不同可分为:后侧导柱模架、中间导柱模架、四导柱模架、对角导柱模架四种。 17.冲裁模主要失效形式磨损、崩刃、弯曲、折断。 18.成形工序分为弯曲、拉深、翻边、胀形。 19.冲压加工须研究冲压工艺和模具两方面的问题。根据通用的分类方法,冲压工艺可以分为分离工序和成形工序两大类。 20.位错的主要类型有:刃型位错和螺形位错。 21.工艺的是确定冲裁件的工艺路线,主要包括确定工序数、工序的组合和工序顺序的安排等。 22.弯曲件的弯曲半径不易过大或过小,过大因受回弹的影响,弯曲件的精度不易保证;过小时会产生拉裂。 23.卸载后弯曲角形状和尺寸发生变化的现象,称为弯曲回弹,简称回弹。 24.盒形件属于非旋转体零件,包括方形盒、矩形盒以及椭圆形盒等。与旋转体零件拉深比较,盒形件拉深时毛坯变形区的变 形分布要复杂的多。 25.电磁成形是利用脉冲磁场对金属毛坯进行高能成形的一种加工方法。 26.当零件的料厚较大而外形尺寸又较小时,冲压中凸模上端面或凹模下端面对模板作用有较大的单位压力,有时可能超过模 板的允许抗压能力。此时就需采用垫板。 27.常见的冲压设备有摩擦压力机、曲柄压力机和液压机。 28.凹模分开制造时,它们的制造公差应符合δ凸 + δ凹≤ Z max -Z min 的条件。 29.一般从冲压件的形状结构、尺寸精度和材料几方面,进行冲压工艺性分析。 30.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可靠的定位,后次弯曲不能 影响前次已成形的形状。 31.在拉深成形中,需要摩擦力小的部位必须进行润滑,凹模表面粗糙度应该小,以降低摩擦力,减小拉应力,以提 高极限变形程度。 32.最小弯曲半径的影响因素有材料的力学性能、弯曲线方向、材料的热处理状况、弯曲中心角。 33.冲压工艺是在常温下,在压力机上,利用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压力加 工方法。 34.模具零件的断裂表现为:崩刃、折断及脆裂等,模具的断裂可分为一次性断裂和疲劳断裂两类。 35.选择压力机时,必须使模具的闭合高度介于压力机的最大闭合高度与最小闭合高度之间。 36.在测量和使用中,落料件是以大端尺寸为基准,从孔件孔径是以小端尺寸为基准。 37.模具的压力中心就是冲压力的合力的作用点,求它的方法就是求空间平行力系的合力的作用点。 38.弯曲件展开长度的计算依据是弯曲前后中性层长度不变。 39.板料在凸、凹模刃口附近产生塑性剪切变形,形成光亮的剪切断面。 40.拉深件毛坯尺寸的计算依据是体积不变原则和相似原则,具体计算方法有等体积法、等面积法和等重量法,一般部变薄拉 深简单旋转体采用等面积法。 41.拉深过程中的辅助工序有中间退火、润滑、酸洗等。 42.精冲模刃口尺寸的计算与普通冲裁刃口的尺寸计算基本相同。落料件以凹模为基准,冲裁件以凸模为基准,采用修配法加 工。 43.影响回弹的因素有:材料的力学性能、变形程度、弯曲中心角、弯曲方式及弯曲模、冲件的形状。 44.弯曲时,为了防止出现偏移,可采用压料和定位两种方法解决。 45.拉深过程中,毛坯凸缘在切向压应力作用下,可能产生塑性失稳而拱起,形成所谓(起皱)。 46.在模具的作用下,迫使毛坯厚度减薄和表面积增大,以获取零件几何形状的冲压加工方法叫(拉深)。 47.翻边按变形性质的不同,翻边可以分为(伸长)类翻边、(压缩)类翻边等。 48.冲压加工须研究(冲压工艺)和(冲压模具)两方面的问题。根据通用的分类方法,冲压工艺可以分为(分离)工 序和(成型)工序两大类。 49.冲裁件断面可明显地分成四个特征区,即(塌角)、(光亮带)、(断裂带)和(毛刺)。 50.一般冲模精度较工件精度高(2~3 )级。 51.模具的卸料方式可以分为(弹压)卸料和(刚性)卸料。 52.根据模具零件的作用可以将其分为五类(工作零件)、(定位零件)、(卸料零件)、(导向零件)、(连接紧固零件)。 53.按照落料凹模的安装位置,复合模可以分为(正)装和(倒)装两种形式。 54.冲裁过程中落料件的外形尺寸等于(凹)模尺寸,冲孔件孔的尺寸等于(凸)模尺寸。 55.冲裁过程中,当凸模切入板料到达一定深度时,首先出现裂纹的部位是(凹模侧壁靠近刃口处)。 56.在不变薄拉深中,圆形毛坯的直径是按(毛坯面积等于工件面积)的原则来确定的。 57.冲裁时可能产生的冲压力包括(冲裁力)、(谢料力)、(推件力)和(顶件力)。 58.将两个或两个以上的基本工序合并在一起,在压力机的一次行程中完成,称为(复合工序)。 59.冲压模具按模具形式分类有(落料冲孔)模、(弯曲)模、(拉延)模、(级进)模等;依材料类型分有(薄板模) 和(厚板模)两种类型。 60.冲压模具中起导向作用的零件有(导柱)、(导套)、(导板)等。 61.零件与零件配合时都有一个公差,即最大极限尺寸与最小极限尺寸之差,通常我们称为(公差带)。 62.冲模零件中﹐冲头的硬度要求洛氏硬度一般为(58~60)度。 四、简答题(每题6分,共30分) 1、简述影响搭边值大小的因素。 答:1)材料的机械性能:硬材料的搭边值可以小一些,软材料的搭边值可以大一些。 2)工件的形状与尺寸:工件尺寸大或是有尖突的复杂形状时,搭边值应大一些。 3)材料厚度:厚材料的搭边值取大一些。 4)送料及挡料方式(1分):用手工送料,有侧压板导向的搭边值可以小一些。 2、试述减小弯曲件回弹的常用措施。 1)改进弯曲件局部结构和选用合适材料 在弯曲件变形处压制加强筋,用以提高零件刚度减少回弹。在选用板材时,可采用弹性模数大而屈服极限值较低的材料进行弯曲,可以减少回弹。对于一些硬材料,弯曲前进行退火处理,也可减少回弹。 2)补偿法 根据弯曲件的回弹趋势和回弹量大小、修正凸模或凹模工作部分的形状和尺寸,使工件的回弹量得到补偿。 3)校正法 在弯曲行程终了时,对板料施加一定的校正压力,迫使弯曲处内层的金属产生切向拉深应变,那么板料经校正后,内、外层纤维都被伸长,卸载后都要缩短,内、外层的回弹趋势相反,回弹量将会减小,达到克服或减少回弹的目的。 4)拉弯法 板料在拉力下弯曲,可以改变板料内部的应力状态,使中性层内侧的压应力转为拉应力状态。此时,板料整个剖面上都处于拉应力作用下,而卸载后内、外层纤维的回弹趋势相互抵消,因此可以减少回弹。 3、简述影响圆孔翻边成形极限的因素。 (1)材料延伸率和应变硬化指数n大,K l 小,成形极限大。 (2)孔缘无毛刺和硬化时K l 较小,成形极限较大。为改善孔缘情况,可采用钻孔方法或在冲孔后进行整修,有时还可在冲孔后退火,以消除孔缘表面的硬化。为了避免毛刺降低成形极限,翻边时需将预制孔有毛刺的一侧朝向凸模放置。 (3)用球形、锥形和抛物形凸模翻边,孔缘会被圆滑地胀开,变形条件比平底凸模优越,故K l 较小,成形极限较大。 (4)板料相对厚度越大,K l 较小,成形极限较大。 4、影响板料弯曲回弹的主要因素是什么? 答:在弯曲的过程中,影响回弹的因素很多,其中主要有以下几个方面: 1 )材料的机械性能 材料的屈服极限σ s 愈高、弹性模量E愈小,弯曲变形的回弹也愈大。 2 )相对弯曲半径r/t 相对弯曲半径r/t 愈小,则回弹值愈小。因为相对弯曲半径愈小,变形程度愈大。反之,相对弯曲半径愈大,则回弹值愈大。这就是曲率半径很大的弯曲件不易弯曲成形的原因。 3 )弯曲中心角α 弯曲中心角α愈大,表示变形区的长度愈大,回弹的积累值愈大,因此弯曲中心角的回弹愈大,但对曲率半径的回弹没有影响。 4 )模具间隙 弯曲模具的间隙愈大,回弹也愈大。所以,板料厚度的误差愈大,回弹值愈不稳定。 5 )弯曲件的形状 弯曲件的几何形状对回弹值有较大的影响。比如,U形件比V形件的回弹要小些,这是因为U形件的底部在弯曲过程中有拉伸变形的成分,故回弹要小些。 6 )弯曲力 弯曲力的大小不同,回弹值也有所不同。校正弯曲时回弹较小,因为校正弯曲时校正力比自由弯曲时的弯曲力大很多,使变形区的应力与应变状态与自由弯曲时有所不同。 5、简述常见的定位零件及其特点。 答:常见的定位零件有:定位钉、定位板、挡料销、导正销和侧刃等。 特点:1)定位板和定位钉:定位钉的结构型式常见的有两种,固定式定位钉,主要用于单件毛坯或半成品再次冲压时的定位。弹性定位钉,适用于薄壁凹模的毛坯定位。 定位板有两种型式。一种是以毛坯外形定位,另一种是用毛坯内孔或内径定位。 2)挡料销:挡料销主要用于条料或带料送进时的定位,可分为固定式和活动式两种。 活动挡料销常置于固定卸料板上。 3)导正销:导正销用于连续模的毛坯定位,以消除挡料钉或侧刃的定位误差。 4)侧刃:侧刃是连续模的挡料和定位零件,主要用于要求条料(或带料)精确送进、薄料冲裁以及每次送进步距较小,而又无法采用其他定位方法的冲压工件。带侧刃的模具,能保证条料每次的送进步距准确且生产率高,但采用侧刃定位,会增加废料和冲压力,同时给模具制造和维修带来困难。 1、何为冲裁间隙?冲裁间隙对冲裁件质量的影响有哪几个方面? 答:冲裁间隙是指凸、凹模刃口间缝隙的距离,用符号c表示,俗称单面间隙。 1)间隙对冲裁件切断面质量的影响。当把凸、凹模间隙控制在一定的合理值范围内时,由凸、凹模刃口沿最大剪应力方向产生的裂纹将相互重合。此时冲出的制件断面虽有一定斜度,但比较平直、光洁,毛刺很小,且所需冲裁力小。 间隙过小时,由凹模刃口处产生的裂纹进入凸模下面的压应力区后停止发展。当凸模继续下压时,在上、下裂纹中间将产生二次剪切,制件断面的中部留下撕裂面,而两头为光亮带,在端面出现挤长的毛刺。 间隙过大时,材料的弯曲与拉伸增大,拉应力增大,材料易被撕裂,且裂纹在离开刃口稍远的侧面上产生,致使制件光亮带减小,塌角与断裂斜度都增大,毛刺大而厚,难以去除。 2)间隙对尺寸精度的影响。冲裁件的尺寸精度主要是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值,差值越小,则精度越高。 当凸、凹模间隙较大时,材料所受拉伸作用增大,冲裁完后因材料的弹性恢复使落料尺寸小于凹模尺寸,冲孔孔径大于凸模直径。在间隙较小时,由于材料受凸、凹模挤压力大,故冲裁完后,材料的弹性恢复使落料件尺寸增大,冲孔孔径变小。 2、简述拉深变形的特点? 答:拉深件的变形有以下特点: 1 )变形区为毛坯的凸缘部分,与凸模端面接触的部分基本上不变形; 2 )毛坯变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下,产生切向压缩和径向拉伸的“一拉一压”的变形。 3 )极限变形参数主要受到毛坯传力区的承载能力的限制; 4 )拉深件的口部有增厚、底部圆角处有减薄的现象称为“危险断面”(底部的厚度基本保持不变); 5 )拉深工件的硬度也有所不同,愈靠近口部,硬度愈高(这是因为口部的塑性变形量最大,加工硬化现象最严重) 3、孪生与滑移的主要差别是什么? 答:孪生和滑移的主要差别是: ①滑移是一渐进过程,而孪生是突然发生的,如体心立方结构的金属变形一般采取滑移方式,但在低温或冲击载荷下 易于产生孪生; ②孪生所要求的临界切应力比滑移要求的临界切应力大得多,只有在滑移过程很困难时,晶体才发生孪生; ③孪生时原子位置不能产生较大的错动,金属获得较大塑性变形的主要形式是滑移。 4、影响圆孔翻边成形极限的因素有哪些? 答:1)材料延伸率和应变硬化指数n大,K l 小,成形极限大。 2)孔缘无毛刺和硬化时K l 较小,成形极限较大。为改善孔缘情况,可采用钻孔方法或在冲孔后进行整修,有时还可在冲孔后退火,以消除孔缘表面的硬化。为了避免毛刺降低成形极限,翻边时需将预制孔有毛刺的一侧朝向凸模放置。 3)用球形、锥形和抛物形凸模翻边,孔缘会被圆滑地胀开,变形条件比平底凸模优越,故K l 较小,成形极限较大。 4)板料相对厚度越大,K l 较小,成形极限较大。 5、影响板料弯曲回弹的主要因素是什么? 答:在弯曲的过程中,影响回弹的因素很多,其中主要有以下几个方面: 1 )材料的机械性能 材料的屈服极限σ s 愈高、弹性模量E愈小,弯曲变形的回弹也愈大。 2 )相对弯曲半径r/t 相对弯曲半径r/t 愈小,则回弹值愈小。因为相对弯曲半径愈小,变形程度愈大。反之,相对弯曲半径愈大,则回弹值愈大。这就是曲率半径很大的弯曲件不易弯曲成形的原因。 3 )弯曲中心角α 弯曲中心角α愈大,表示变形区的长度愈大,回弹的积累值愈大,因此弯曲中心角的回弹愈大,但对曲率半径的回弹没有影响。 4 )模具间隙 弯曲模具的间隙愈大,回弹也愈大。所以,板料厚度的误差愈大,回弹值愈不稳定。 5 )弯曲件的形状 弯曲件的几何形状对回弹值有较大的影响。比如,U形件比V形件的回弹要小些,这是因为U形件的底部在弯曲过程中有拉伸变形的成分,故回弹要小些。 6 )弯曲力 弯曲力的大小不同,回弹值也有所不同。校正弯曲时回弹较小,因为校正弯曲时校正力比自由弯曲时的弯曲力大很多,使变形区的应力与应变状态与自由弯曲时有所不同。 1、分析下列两个冲裁件的特点,确定分别采用什么模具结构并说明理由。 答:A件用复合模具结构 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。 B件用级进模具结构 理由是孔与孔、孔与边缘间的距离太小,采用复合模时凸凹模壁厚不能满足要求。 2、弯曲工艺对弯曲毛坯有什么特殊要求? 答:工件在弯曲前,毛坯的准备工作对弯曲件的质量有着很重要的意义。弯曲时,制件出现的破裂等质量问题,很大一部分原因是由于坯料的质量低劣造成的。所以,弯曲前,对毛坯的合理处理十分重要。生产中,一般要注意以下几个方面: 1)弯曲的毛坯表面在弯曲前应该保持光滑,断面毛刺较高的应该先去除毛刺。如果毛刺高度低,不易去除,则弯曲时可以使其靠近凸模的一面,这样在弯曲后毛刺处于工件的内层。如果毛刺在外表面(靠近凹模一侧),则由于外层受拉伸作用,在毛刺的周围易产生应力集中现象,促使工件外层破裂。 2)弯曲前的毛坯准备时应该注意弯曲时工件的弯曲线方向与板料轧制方向保持垂直,否则,容易在工件的弯曲变形区外侧产生裂纹甚至破裂现象。如果工件上有两个方向的弯曲,这时弯曲线与轧制方向最好能保持不小于30°的夹角。 3)弯曲钢材及硬铝时,应该先进行热处理退火,使其塑性增强后再弯曲成形。 3、什么是校形?校形的作用是什么? 答:校形是指工件在经过各种冲压工序后,因为其尺寸精度及表面形状还不能达到零件的要求,这时,就需要在其形状和尺寸已经接近零件要求的基础上,再通过特殊的模具使其产生不大的塑性变形,从而获得合格零件的一种冲压加工方法。 校形的目的是把工件表面的不平度或圆弧修整到能够满足图纸要求。一般来说,对于表面形状及尺寸要求较高的冲压件,往往都需要进行校形。 4、为什么有些拉深件要用二次、三次或或多次拉深成形? 答:因为每次拉深受危险断面材料强度的限制,变形程度是有限的。由于拉深件的高度与其直径的比值不同,有的拉深件可以一次拉深工序制成,而有些高度大的拉深件需要二次、三次或多次拉深成形。在进行冲压工序过程和确定必要的拉深工序的数目时,通常利用拉深系数作为确定所需拉深次数的依据。 5、什么是冷冲模?它有何特点? 答:在冷冲压加工中,将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备,称为冷冲压模具。俗称冷冲模。特点:冷冲模在实现冷冲压加工中是必不可少的工艺装备,与冲压件是“一模一样”的关系,若没有符合要求的冷冲模,就不能生产出合格的冷冲压件;没有先进的冷冲模,先进的冷冲压成形工艺就无法实现。 1、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劳动量和冲裁件成本。冲裁工序的组合方式可根据下列因素确定:1)生产批量2)冲裁件尺寸和精度等级3)冲裁件尺寸形状的适应性 4)模具制造安装调整的难易和成本的高低5)操作是否方便与安全 2、冲裁件断面成如下所示形状,分析产生的原因。 答:冲裁间隙不均匀;左边间隙大,右边间隙小。 3、弯曲过程中坯料可能产生偏移,如何减小和克服偏移? 答:措施:在坯料上预先增添定位工艺孔;当弯曲件几何形状不对称时,为避免压弯时坯料偏移,应尽量采用成对弯曲,然后再切成两件的工艺;V形弯曲模,由于有顶板及定料销,可以有效防止弯曲时坯料的偏移;有顶板和定位销的Z形件弯曲模,能有限防止坯料的偏移; 为了防止坯料偏移,应尽量利用零件上的孔,用定料销定位,定料销装在顶板上时应注意防止顶板与凹模之间产生窜动,顶杆顶板等措施防止坯料偏移。 4、内孔翻边的常见废品是什么?如何防止? 答:内孔翻边的常见废品是孔口边缘被拉裂。因破裂的条件取决于变形程度的大小,降低变形程度可防止孔口边缘拉裂,如果变形程度过大,可采用先拉深后冲底孔再翻边或整修冲孔边缘后再翻边的工艺防止孔口边缘被拉裂。 5、哪些冲件需要整形? 答:需要整形的冲件有:形状和尺寸精度要求较高的空间形状零件。如弯曲件、无凸缘拉深件、带凸缘拉深件等。 1、弯曲件如下图所示形状,加工中最容易产生什么质量问题,采用哪些办法解决。 答:容易产生偏移。 可采取的防止措施有:采用压料装置;利用坯科上的孔或工艺孔定位后再弯曲;将不对称的弯曲件组合成对弯曲再切开;模具制造准确,间隙一致。 2简述影响弯曲回弹量的因素。 1)材料力学性能:材料的屈服极限越大,弹性模量越小,加工硬化越严重,则弯曲的回弹也越大。 2)相对弯曲半径r/t:当r/t较小时,弯曲毛坯内,外表面上切向变形的总应变值较大。虽然弹性应变的数值也在增加,但在 总应变当中所占比例却是在减小,因而回弹量小。 3)弯曲角α:α越大,表示变形区长度越大,角度回弹也越大。但对曲率半径的回弹没有影响。 4)弯曲方式和模具结构:在无底凹模作自由弯曲时,回弹量最大;校正弯曲时,变形区的应力和应变状态都与自由弯曲状态 差别很大,增加校正力可以减小回弹。对相对弯曲半径小的V形件进行校正弯曲时,角度回弹量有可能为负值。 5)摩擦:毛坯和模具表面之间的摩擦,尤当一次弯曲多个部位时,对回弹的影响较为显著。 3、什么是冷冲模?它有何特点? 答:在冷冲压加工中,将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备,称为冷冲压模具。俗称冷冲模。特点:冷冲模在实现冷冲压加工中是必不可少的工艺装备,与冲压件是“一模一样”的关系,若没有符合要求的冷冲模,就不能生产出合格的冷冲压件;没有先进的冷冲模,先进的冷冲压成形工艺就无法实现。 4、影响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。 5、为什么有些拉深件要用二次、三次或或多次拉深成形? 答:因为每次拉深受危险断面材料强度的限制,变形程度是有限的。由于拉深件的高度与其直径的比值不同,有的拉深件可以一次拉深工序制成,而有些高度大的拉深件需要二次、三次或多次拉深成形。在进行冲压工序过程设计和确定必要的拉深工序的数目时,通常利用拉深系数作为确定所需拉深次数的依据。