冲压工艺及模具设计考试题.docx
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冲压工艺及模具设计考试题
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，圆角部分近似于筒形件拉深。
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；矩形件毛坯一般为长圆形或椭圆形；，先拉成椭圆筒形件，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齿形模两种。
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，经确定毛坯尺寸后，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。
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：
ε1+ε2+ε3=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。
3．一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
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。
二、判断题
（√）1．模具装配后，卸料弹簧的预压力应大于卸料力。
（×）2．选择标准模架规格的依据是凸模的尺寸。
（×）3．单工序模、级进模、复合模中，操作安全性最高的是复合模。
（×）4．弯曲线的方向与板料的轧制方向垂直有利于减少回弹。
（×）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。
（√）6．模具装配后，卸料弹簧的预压力应大于卸料力。
（×）7．选择标准模架规格的依据是凸模的尺寸。
（×）8．单工序模、级进模、复合模中，操作安全性最高的是复合模。
（×）9．弯曲线的方向与板料的轧制方向垂直有利于减少回弹。
（×）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，
（√）11．校正弯曲可以减少回弹。
（×）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。
（√）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。
（×）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。
（×）15．拉深凸模上开通气孔的目的是为了减轻模具的重量。
（√）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。
（×）12、设计落料模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。
（×）13、极限拉深系数就是使拉深件拉裂的最小拉深系数。
（×）14、在拉深过程中，一套拉深模一般只能完成一次拉深工序。
（√）15、在确定工序顺序时，一般是先拉深再冲孔。
三、名词解释
1、冲裁：
是使板料沿封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？
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δ：
δ=1/（2k+1）；k越小，δ越大。
δ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：
⑴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。
⑵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。
⑶弯曲角：
弯曲角增大，最小弯曲半径可减小。
⑷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σ1；切向拉应力σ3；厚向压应力σ2。
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：
①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Δα表示；曲率回弹量用Δr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。
ε=（L-L0）/L。
起伏成形的极限延伸率不超过材料伸长率的（0.7~0.75）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，有利于提高极限变形程度，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。
回答：
1）对2）错
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：
Zmin=0.246，Zmax=0.360
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
；
其计算公式：
AA=（Amax-xΔ）+0δA
查表3-5得：
x1=0.5,x2=0.75,取δA=Δ/4
将已知数据代入公式得：
A1A=（70-0.5×0.4）
=69.8
mm
A2A=（53-0.75×0.37）
=52.72
mm
（2）凹模磨损后尺寸变小的：
32
；
其计算公式：
BA=（Bmin+xΔ）0-δA
查表3-5得x=0.5，取δA=Δ/4
将已知数据代入公式得：
BA=（32+0.5×0.79）
=32.4
mm
（3）凹模磨损后尺寸不变的：
30
；
其基本公式为CA=（Cmin+0.5Δ）
0.5δA
取δA=Δ/4
将已知数据代入公式得：
CA=（30+0.5×0.52）±0.5×
=30.26±0.07mm
查表得：
Zmax=0.360mmZmin=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）mm。
49．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%~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630KN
C：
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：
①模具间隙Zmin=0.46mm；Zmax=0.64mm。
②落料模制造偏差δ凹=+0.03mm；δ凸=－0.02mm。
③冲孔模制造偏差δ凹=+0.025mm；δ凸=－0.02mm。
④落料、冲孔模的磨损系数均为0.5。
1、答：
（1）落料：
Zmax－Zmin=0.05mm;│δ凹│+│δ凸│=0.05mm≤0.05mm,
且模具形状简单，因此，凸、凹模可分别加工。
D凹=（Dmax－xΔ）+δ凹=（32－0.5×0.62）+0.03=31.69+0.03mm
D凸=（D凹－Zmin）-δ凸=（31.69－0.10）-0.02=31.59-0.02mm
（2）冲孔：
Zmax－Zmin=0.05mm;│δ凹│+│δ凸│=0.040mm＜0.05mm,
且模具形状简单，因此，凸、凹模可分别加工。
d凸=（dmin+xΔ）-δ凸=（16+0.5×0.43）-0.02=16.22-0.02mm
d凹=（d凸+Zmin）+δ凹=（16.22+0.10）+0.02=16.32+0.02mm
2、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：
m1=0.50；m2=0.75；m3=0.78；m4=0.80；m5=0.82）
2、解：
m总＝88／283＝0.31；
拉深次数推定：
d1＝0.54×283＝153mm，大于88mm，不能一次拉出；
d2＝0.76×153＝116.3mm，大于88mm，不能二次拉出；
d3＝0.78×116.3＝90.7mm，大于88mm，不能三次拉出；
d4＝0.80×90.7＝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
则
共需拉深3次
2）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。
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