则冲孔工序的凸、凹模尺寸为:
=
落料工序的凸、凹模尺寸:
查相关资料知:
45钢抗切强度为370Mpa,由冲裁力F=KLtτb有:
冲孔力Fk=Kπdktτb=1.3×3.14×8×3×370=36248N
落料力Ft=Kl2tτb=1.3×48×48×3×370=3324672N
9、如图所示零件,材料为Q235钢,板厚1mm。
试计算落料凹、凸模刃口尺寸。
答:
查得间隙范围为(7%~10%)t,则Zmin=0.07mm,Zmax=0.10mm,Zmax-Zmin=0.03mm.
尺寸5的公差等级为IT12级,8的公差等级为IT16级,10的公差等级为IT13级,15的公差等级为IT12级,30的公差等级为IT12级,查表2-5凸凹模的制造精度都取IT7级。
为了加工方便,各尺寸处凸、凹模取同一公差值。
取
;
,
对每个尺寸有Tp+Td=0.012mm+0.018mm=Zmax-Zmin=0.03mm,满足间隙值条件。
对尺寸5有:
凹模刃口尺寸:
凸模刃口尺寸:
对尺寸8有:
凹模刃口尺寸:
凸模刃口尺寸:
对尺寸10有:
凹模刃口尺寸:
凸模刃口尺寸:
对尺寸15有:
凹模刃口尺寸:
凸模刃口尺寸:
对尺寸30有:
凹模刃口尺寸:
凸模刃口尺寸:
10、排样设计时要考虑哪些因素?
材料利用率如何计算?
答:
(1)、排样方式
(2)、搭边值:
冲裁件之间及与条料之间用以补偿定位误差的余料
(3)、材料利用率:
工件总面积/条料面积:
η=nA/bl×100%
11、试述精冲工艺的特点及其适用范围。
答:
精冲工艺是在普通冲裁及基础上发展起来的一种精密冲压加工工艺。
其特点主要有:
①精冲变形区处于三向压应力状态;②精冲的间隙值小;③精冲凹模有小圆角;④精冲材料要求严格;⑤精冲过程要求良好润滑。
其适用范围有:
小间隙圆角刃口精冲:
也称为光洁冲裁,该方法增强了金属塑性,抑制裂纹产生,金属能很均匀地挤进凹模型孔,形成光亮的冲裁断面;负间隙冲裁:
该工艺也是光洁冲裁的一种,采用一种凸模大于凹模的特殊结构的精冲模具;齿圈压板式精冲:
该类型精冲工艺与普通冲裁的主要区别是:
除凹、凸模间隙极小及凹模刃口有圆角外,在模具结构上比普通冲裁模多一个齿圈压板和一个推件板。
第三章弯曲工艺
1、弯曲过程中材料发生了哪些变化?
为什么说弯曲时变形主要是在圆角部分?
答:
主要变化有:
①内区的材料在切向压应力的作用下产生压缩变形,外区的材料在切向拉应力的作用下产生伸长变形;②坯料内区材料受压缩,因此厚度应增加,但是由于凸模紧压坯料,抑制了厚度方向的增加;而外区材料受拉,厚度要减薄,因此坯料在整个厚度上增加量小于减小量,厚度在弯曲变形区有变薄现象;③宽板弯曲时,宽度方向的变形受到限制,材料不易流动,因此横断面形状变化较小,仍为矩形,仅在两端可能出现翘曲;窄板弯曲时,宽度方向的变形不受限制,矩形断面变成扇形。
弯曲件的变形区主要在圆角部分,因为此处的正方形网目变成了扇形,靠近圆角部分的直边有少量变形,而其余的直边则没有变形,说明弯曲变形主要是在圆角部分。
2、简述弯曲变形的过程。
答:
弹性弯曲→弯曲半径减小→板料与凸模三点接触,内外表层塑性变形→塑性变形由表层向中心扩展→板料与凸凹模吻合,弯曲半径与凸模半经一致。
3、试分析弯曲的应力应变。
窄板、宽板弯曲时的应力应变状态为何有所不同?
答:
(1)、外侧:
受拉应力而伸长变形→导致开裂—弯曲的主要失效
(2)、内侧:
受压应力而收缩变形→导致起皱
窄板弯曲时,变形特点是内、外区应变状态不同,并导致应力状态也不同。
变形区的切向应变是绝对值最大的主应变,在板料厚向与宽向必须产生与切应变符号相反的应变。
外区的切向主应变为拉应变,所以厚向为压应变,宽向也为压应变;内区的应变符号恰与外区相反。
总的来说,窄板弯曲时是立体应变状态,平面应力状态。
宽板弯曲时,切向和厚向的应变和应力状态与窄板相同。
在宽度方向,由于材料的流动受阻,几乎不产生变形,故内、外区在宽度方向上的应变均为零。
但是按应变状态分析,宽向的外区材料应产生压应变,因受阻力而产生拉应力;内区材料应产生拉应变,因受阻而产生压应力。
因此,宽板弯曲时是平面应变状态,立体应力状态。
4、什么是应变中性层?
答:
内、外层间长度不变的纤维层,其半径:
ρ=γ+κt(κ:
中性层位移系数0.3-0.5)
5、弯曲的变形程度用什么来表示?
为什么可用它来表示?
极限变形程度受哪些因素的影响?
答:
弯曲变形程度用相对弯曲半径r/t来表示。
因为r/t为弯曲半径与坯料厚度的比值,该值越小,表明弯曲变形程度越大。
6、最小弯曲半径影响因素有哪些?
答:
⑴材料塑性:
材料塑性好,变形量大,rmin小.⑵材料的纤维方向:
板料经轧制,呈各向异性,应使弯曲线与纤维方向垂直.⑶弯曲角:
弯曲时,直边部分纤维将牵制弯曲区受拉状态:
当弯曲角﹤90°时:
弯曲角愈大,对减小rmin愈有利;当弯曲角>90°时:
对减小rmin作用不大。
⑷板材表面质量
7、简述弯曲回弹及产生原因。
答:
当弯曲变形结束卸载后,由于弹性恢复,产生相反弹性应力<外侧压应力,内侧拉应力>,在外侧压应力,内侧拉应力作用下,使工件弯曲半径与模具尺寸不同—回弹,回弹值的大小用:
角度回弹量Δα,曲率回弹量Δr表示
8、影响回弹的因素有哪些?
答:
⑴材料的机械性能:
与屈服强度σs成正比,弹性模具E成反比(弹性变形拉力)。
⑵弯曲变形量:
相对弯曲半径r/t和弯曲角α小,变形量大,回弹小。
⑶弯曲力:
愈大,回弹愈小。
9、为什么说弯曲中的回弹是一个不能忽略的问题?
试述减小弯曲件回弹的常用措施。
答:
因为弯曲中的回弹使弯曲件形状和尺寸发生变化,降低了弯曲件的精度,是弯曲工艺中不易解决的特殊性问题,因此不能忽略。
减小弯曲件回弹的常用措施有:
①改变弯曲件局部结构、合理选用材料;②利用回弹规律补偿回弹;③改变弯曲变形区应力状态校正回弹;④拉弯工艺;⑤弯曲工艺措施。
10、怎样校正弯曲?
答:
凸模下底点与工件、凹模刚性接触.校正弯曲力大,压应力区由内区向外区扩展(至全部压应力状态),回弹减小,当力大到一定值时,回弹消失.
11、分别计算下图所示弯曲件的毛坯长度。
答:
(1)L=23+15.5×2+2π×(2.5+0.335×2)/2=63.95mm
(2)L=15+1.5π×(2+0.56×2)+3=32.695mm
第四章拉深工艺
1、试分析拉深时凸缘部分应力应变。
答:
切向受压应力σ3:
使凸缘直径逐渐缩小.切应力使凸缘部分可能产生不均匀增厚。
σ3max在凸缘最外缘处。
径向受拉应力σ1:
使凸缘材料进入凹模,完成拉深。
σ1max在凸缘圆角处。
2、简述拉深过程中的起皱及其防止措施。
答:
凸缘部分的切向压应力,使凸缘材料产生不均匀拱起→导致起皱。
防止措施:
采用压边装置(弹性或刚性压边圈)和合适的压边力。
3、简述拉深过程中的开裂及其防止措施。
答:
圆角部分受拉应力和弯曲应力→导致底部圆角上部首先开裂.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(筒底部分不能有润滑,以免底部摩擦力太小而导致筒底材料变薄)。
4、怎样表示拉深变形程度?
答:
拉深系数m用以表示空心零件拉深变形程度,其值用拉深后和拉深前的直径比表示:
m=d/D0拉深系数愈小,变形程度愈大。
当多次拉深时:
m1=d1/D0,m2=d2/d1,··
5、什么是极限拉深系数?
圆筒形工件总的拉深系数比极限拉深系数m1小时,为什么用两道或多道工序才能拉成零件?
答:
拉深成形时,工件不被拉裂的最小拉深系数。
实际拉深时,各次拉深系数必需大于极限拉深系数。
影响因素:
① 材料性能:
塑性愈好,m愈小;②相对厚度t/D:
愈大,愈不易起皱开裂,m愈小。
③ 拉深次数:
随拉深次数增加,m变大。
④拉深件形状:
愈复杂,m愈大。
因为每一次的拉深系数mn是该次拉深后工件的直径与上一次拉深后工件的直径之比,当n大于2后,尽管每次的拉深系数都小于极限拉深系数,但总的变形量却超过了极限拉深系数下所能产生的变形量,从而拉成零件。
6、怎样计算和确定旋转体拉深工艺?
答:
(1)、毛坯展开尺寸计算;
(2)、由极限拉深系数m确定拉深次数(3)、再由各次极限拉深系数m1、m2…确定各次最小拉深直径:
d1=m1D。
d2=m2d1…(4)、确定各次拉深直径:
由于最后一次拉深直径应等于工件直径,并小于最后一次拉深的最小拉深直径,其差值,可调整到各次实际拉深直径和拉深系数,以趋合理。
7、圆筒件直径为d,高为h,若忽略底部圆角半径r不计,设拉深中材料厚度不变,当极限拉深系数为m=0.5时,求容许的零件最大相对高度(h/d)为多少?
答:
设毛坯直径为D,则有:
···①
而底部圆角半径忽略不计,即r=0,得:
···②
由①、②得:
h/d=0.75,因为此时是按照一次拉深计算的,因此为最大相对高度。
8、下图所示零件,材料为08钢,板厚1mm,试确定各工序的半成品尺寸。
答:
(1)确定修边余量δ由工件的相对高度
.查表4-1,取δ=3.3mm。
(2)计算毛坯直径d0应用简算公式
,其中H=h+δ-0.43r=49.5+3.3-0.43×5.5=50.435mm,
则
(3)确定毛坯相对厚度(t/d0)=(1/74)×100=1.36mm.
(4)确定拉深次数n.由毛坯的相对厚度1.36和工件相对高度
,查表5-3得n=3。
(5)确定各工序的拉深直径尺寸。
由毛坯的相对厚度1.36查表5-2,初定m1=0.53,m2=0.76,m3=0.79,则有:
d1=m1d0=0.53×74=39.22mm;
d2=m2d1=0.76×39.22=29.81mm;
d3=m3d2=0.79×29.24=23.55mm<24mm
(6)确定各工序的底部圆角半径尺寸。
根据前一工序的圆角半径大于后一工序圆角半径,最后一道工序凸模圆角半径等于工件底部圆角半径的原则,
可以取r1=6mm,r2=5.5mm,r3=5mm.
(7)确定各工序的拉深高度尺寸。
将各相应数值带入拉深高度的通式
,得:
9、怎样校核机床电机功率?
答:
拉深时行程较长,耗功较多,需校核电机功率,先计算拉深功:
W=CFmaxH/1000再计算电机功率:
N=(1.2~1.4)nW/6120η1η2
若选用的压力机的电动机功率小于上述计算值,则应另选更大功率的压力机。
10、拉深模设计特点有哪些?
答:
(1)、拉深凸模高度需满足拉深高度,一般需设计出气孔;
(2)、压边圈与毛坯接触面要平整;(3)、凸模进入凹模深度,弹性元件的行程和压缩量较大;
(4)、落料与拉深复合时,落料凹模磨损大于拉深凸模,应高出2~3mm;(5)、复杂的拉深件,应先做拉深模,经确定毛坯尺寸后,再做落料模。
11、凸模和凹模圆角半径如何计算?
工作部分尺寸计算?
答:
凸模和凹模圆角半径计算
①凹模圆角半径r凹:
首次拉深凹模圆角半径:
r凹=0.8[(D-d)t]1/2
以后各次拉深,r凹逐渐减小:
r凹n-1=(0.6-0.8)r凹n
②凸模圆角半径r凸:
r凸=(0.7~1)r凹
当最后一次拉深r凸>工件r底时,应再加整形工序。
凸、凹模工作部分尺寸计算
① 凸﹑凹模尺寸确定:
拉深件标注外尺寸时:
以凹模为基准(D-△);先确定凹模尺寸:
D凹=(D-0.75Δ)+δ凹
再确定凸模尺寸:
D凸=(D凹-Z)-δ凸=(D-0.75Δ-Z)-δ凸
拉深件标注内尺寸时:
以凸模为基准(d+△);先确定凸模尺寸:
d凸=(d+0.4Δ)-δ凸
再确定凹模尺寸:
d凹=(d凸+Z)+δ凹=(d+0.4Δ+Z)+δ凹
② 凸﹑凹模制造公差只在最后一道工序中考虑。
12、 压边圈有哪些类型和结构形式?
答:
刚性压边圈用于双动压力机拉深大型拉深件;弹性压边圈用于一般中、小拉深件(常用)。
压边圈结构形式:
一般拉深时:
平面压边圈;以后各次拉深:
压边圈尺寸由前次拉深内径确定拉深薄件、大圆角工件、大型覆盖件、半球形件、锥形件:
采用弧形压边圈或加拉深筋。
13、简述凸缘件的拉深特点。
答:
窄凸缘件:
d缘/d=1.1~1.4;宽凸缘件:
d缘/d>1.4
窄凸缘筒形件的拉深:
按相同直径拉深步骤拉深成无凸缘筒形件,再压出锥形凸缘,最后一道工序将锥形凸缘压平即成;无凸缘件高度按窄凸缘件展开尺寸换算;
14、简述盒形件拉深变形的特点。
答:
变形的不均匀性,直边部分变形近似于弯曲。
圆角部分近似于圆筒件拉深.圆角处变形大,是开裂、起皱发生区。
由于直边参与少量变形,则径向拉应力和切向压应力小于圆筒件,开裂、起皱趋势小些,拉深系数可小于相应的园筒形件。
15、拉深盒形件毛坯采用什么形状?
答:
①一次拉成的低盒形件:
直边部分按弯曲计算展开长度,圆角部分按拉深计算展开半径,连接展开线。
②多次拉深成的高盒形件:
拉深量较大,圆角部分有较多材料向直边转移,毛坯形状与平面形状差较大,一般无直边部分。
高方形件采用圆形毛坯,高矩形件毛坯形状有椭圆形和长圆形。
16、简述盒形件拉深工艺过程。
答:
方盒形件毛坯为圆形,各中间工序为圆筒形,最后一次拉深成方盒形;
矩形件先拉成椭圆盒形件,最后一道拉成矩形件。
17、阶梯形件拉深工艺有什么特点?
答:
变形特点与圆筒件基本相同,当阶梯直径差较小,拉深高度较小时,可一次拉成;不能一次拉出时,拉深次数取决于阶梯数目:
①当阶梯差较小,相邻阶梯直径差dn/dn-1大于筒形件极限拉深系数时,拉深次数等于阶梯数,拉深顺序由大阶梯到小阶梯逐次拉出;②当阶梯差较大,dn/dn-1小于圆筒件拉深系数时,按有凸缘筒形件的拉深方法拉深,其顺序由小阶梯到大阶梯依次深;③浅阶梯件:
可首次拉成球面,大圆角筒形件,再用整形方法得到。
18、半球形和抛物线形件拉深工艺特点有哪些?
答:
凸模与材料接触面小,