冲压工艺与冲模设计第二章
冲压工艺与模具设计复习题(DOC)
第一章概述一、填空、解释、选择类型题：1冷冲压工艺方法大致分为分离工序、成型工序2、分离工序分落料，冲孔和切割等。
成型工序分弯曲、拉深、翻边、翻孔、胀形等。
3冷冲压生产过程的主要特征是依靠冲模和冲压设备完成。
便于实现自动化，效率高。
第二章冷冲压变形基础1•影响金属塑性和变形抗力的因素1,金属组织2•变形温度3.变形速度4•尺寸因素2•塑性条件决定受力物体内质点由弹性状态向塑性状态过度的条件3•加工硬化随变形程度增加，所有强度指标均增加，硬度也增加，同时塑性指标下降的现象4•冲压件的质量指标主要是尺寸精度，厚度变化，表面质量及成形后的物理力学性能。
5•影响工件表面质量的主要因素是原材料的表面状态，晶粒大小，冲压时材料占模2的情况以及对工件的表面擦伤6•反载软化现象是反向加载时材料的屈服应力效拉伸时的屈服应力有所降低，出现所谓反载软化现象7•冷冲压常用材料有：黑色金属，有色金属，非金属材料8板料力学性能与冲压成形性能效为重要的有那几项？p21第三章冲裁一、填空、解释、选择类型题1、冲裁是利用模具使板料产生分离的工序。
从板料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以内的部分作为冲裁件时，称落料，封闭曲线以外的部分作为冲裁件时，称冲孔。
2、冲裁变形过程三个阶段是从弹、塑性变形开始的，以断裂告终。
3、冲裁变形过程使工件断面明显地分成四个特征区：塌角，光面，毛面，和毛刺。
4、影响冲裁件质量的诸多因素中，间隙是主要的因素。
5•分析冲裁件的工艺，主要从冲裁件的结构工艺性，冲裁件的精度和断面粗糙度三方面进行分析6、、凸、凹模刃口的制造公差要按工件的尺寸要求来决定7、冲裁凸、凹模的常以磨钝、与崩刃的形式失效。
8、排样三种方法有废料排样、少废料排样、无废料排样。
9・凸、凹模刃口分开加工法为了保证间隙值应满足的条件| 3制| S d| < Z rn aXmin 10・搭边的作用是补偿定位误差和剪板误差，还可以使条料有一定的刚度，便于送进11・降低冲裁力的方法有材料加热冲裁、阶梯凸模、斜刃冲裁12・冲裁时所产生的总压力包括冲裁力，卸料力，顶件或推件力13・冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法基本分为两类1凸，凹模分别加工法2凸，凹模配作法14・模具压力中心应该通过压力机滑块的中心线。
第二章第6节 冲压模具设计——复合模和连续模
1
1.何谓冲压模具，其优点如何
何谓连续冲模具： 连续冲压模具是指数个工程都结合在同一模具内，将材 料穿入模内透过每一送距的冲压，能够完整的将五金制品 冲压成型。在各型的冲压模具中，连续冲压模具因具有着 高生产效率的产能，故最适合于大量生产之用，且连续冲压 模具应用范围极广，适用于各种五金零件制品。
3.2搭边值的确定
3.3条料宽度的确定
3.4材料利用率
3.5计算冲压力
3.6计算模具压力中心
由于该零件完全对称于相互垂直的两条多层 次线，所以模具的压力中心在几何图形的中 心。
四、模具结构的确定
4.1模具的形式 复合模又可分为正装式和倒装式。
经分析，此工件无较高的平直度要求，工 件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制 造简单等方面考虑，决定采用倒装式复合模。
4.正装和倒装复合模的比较：
结构的比较：凸凹模位置不同，废料和冲 件取出方式不同。 生产率的比较：倒装模比正装模生产率高； 安全性的比较：倒装模比正装模安全可靠。 在倒装复合模中，如果在上模内采用弹性装置， 也可保证冲件有较高的平直度。所以，倒装模比正 装模应用更广泛。
5.复合模与其它模的比较：
2.2 连续模排样设计内容
(1)坯料排样(详见第二章相关内容)；
(2)冲切刃口确定； (3)工序排样。
排样示意图
2.3 冲切刃口设计
1.冲切刃口设计原则 2.坯料切废后相关部位连接方式 (1)塔接 (2)平接 (3)切接
(1)塔接
(2)平接
(3)切接
2.4 工序排样
1.工序排样的内容和类型
4.3卸料装置
4.4导向零件
4.5模架
4.6计算模具刃口尺寸
一、工艺方案分析及确定
冲压工艺及模具
②当Z过大：
拉伸作用强，挤压作用弱，光亮带窄，相对滑动距
离短，冲件弹性恢复与上相反 。凸凹模磨损大为减轻。
③同一间隙Z：凸模端面比凹模端面磨损小。
凸模侧面比凹模侧面磨损大。 为提高模具寿命，一般采用较大间隙。若采用小间隙 应提高模具硬度，模具制造精度高，表面粗糙度低，并改 善润滑条件，以减小磨损。
冲压件尺寸减小，因此，尺寸误差是两者的综合结果。
② 模具制造精度低，工件的尺寸精度无法保证。
冲裁件内外形能达到的经济精度IT11—14，尺寸越大，精度越高，不
同的冲压件尺寸精度所对应的模具制造精度不同。
（3）间隙对弯曲度的影响（图2-11）
Z增大，h增大，为提高制件的平整度，可加压料板或反向压板，要求 太高可以加整形工序。
二、模具间隙
模具间隙——指凸、凹模刃口间的间缝隙，单边用C表
示，双边用Z表示。 间隙是冲裁模设计的关键尺寸。间隙大小对冲裁件质量和 模具使用寿命都有很大影响。
1、间隙对冲裁件质量的影响（断面、尺寸、形状即
弯曲度）
（1）间隙对断面质量的影响（图2-10）
a——Z过小，断面平直，双光亮带，挤长毛刺薄，易去除。 b——Z合理，有一定的斜度，比较平直，光洁，光亮带1/2-1/3。 c——Z过大，斜度大，粗糙，光亮带小，拉长毛刺厚，难去除。
4. 合理间隙的确定
生产中选用一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内， 就可冲出良好产品，这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为 最大合理间隙。 新设计模具应采用最小值。
⑴ 理论确定法：
根据两裂纹重合，获得良好断面依据。
单边 c=t(1—ho/t)tgβ ho/t——相对压入深度
β ——裂纹与垂线间夹角
冲裁模刃口尺寸的计算2
0.03 mm 35.690 mm
0 DT DA Z min t (35 .69 0.04) 0 mm 35 . 65 0.02 0.02 mm
校核： 0.03 + 0.02 = 0.05 > 0.02 （不能满足间隙公差条件）, 因此，只有缩小，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内， 由此可取：
冲裁模具刃口尺寸计算实例
图表数据请参考《冲压工艺与模具 设计》
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计 2.5 冲裁模工作部分尺寸的计算
——实例
冲制图示零件，材料为Q235钢，料厚 t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及 公差。 解：由图可知，该零件属于无特殊要求 的一般冲孔、落料。 0.12 2 6 mm mm 外形 360 由落料获得， 0 0.62
2.5 冲裁模工作部分尺寸的计算 ——单配加工实例
凸模的刃口尺寸按 凹模实际尺寸配置， 并保证双面间隙 0.04~0.06.凸模基本尺 寸和凹模相同，如右 图．
116tu 115.57m m 34tu 33.69m m 17tu 16.79m m 14tu 14.22m m 82tu 82.2m m
A类尺寸： 0.43 140 B类尺寸： 0.4 820 C类尺寸： 按照配合加工 时凹模刃口计算 公式:
0 0 1160 , 34 , 17 0.87 0.62 0.43
116ao (116 0.5 * 0.87) 0 34ao (34 0.5 * 0.62) 17ao (17 0.5 * 0.43)
360 0.62 mm 查表2.6 ，取x = 0.5；
设凸、凹模制造公差查表2-7，则δT=-0.02,δA=+0.02
冲压工艺与模具设计章节自测题原题(修改)
第一章冲压变形的基本原理一. 填空题1、塑性变形的物体体积保持，其表达式可写成。
2、冲压工艺中采用加热成形方法，以增加材料能达到变形程度的要求。
3、压应力的数目及数值愈，拉应力数目及数值愈，金属的塑性。
4、在材料的应力状态中，压应力的成分，拉应力的成分，愈有利于材料塑性的发挥。
5、一般常用的金属材料在冷塑性变形时，随变形程度的增加，所有强度指标均，硬度也，塑性指标，这种现象称为加工硬化。
6、硬化指数n 值大，硬化效应就大，这对于变形来说就是有利的。
7、当作用于坯料变形区的拉应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是，故称这种变形为变形。
8、材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的。
9、材料的冲压性能好，就是说其便于冲压加工，一次冲压工序的和大，生产率高，容易得到高质量的冲压件，模具寿命长等。
二、判断题（正确的打√，错误的打×）1、变形抗力小的软金属，其塑性一定好。
（）2、物体的塑性仅仅取决于物体的种类，与变形方式和变形条件无关。
（）3、物体某个方向上为正应力时，该方向的应变一定是正应变。
（）4、材料的塑性是物质一种不变的性质。
（）5、当坯料受三向拉应力作用，而且时，在最大拉应力方向上的变形一定是伸长变形，在最小拉应力方向上的变形一定是压缩变形。
（）三、问答题1、影响金属塑性和变形抗力的因素有哪些？影响金属塑性的因素有如下几个方面：2、请说明屈服条件的含义，并写出其条件公式。
3、什么是材料的机械性能？材料的机械性能主要有哪些？4、什么是板厚方向性系数？它对冲压工艺有何影响？5、什么是板平面各向异性指数Δ r ？它对冲压工艺有何影响？第二章冲裁工艺及冲裁模设计一、填空题1、从广义来说，利用冲模使材料叫冲裁。
它包括、、、、等工序但一般来说，冲裁工艺主要是指和工序。
2、冲裁根据变形机理的不同，可分为和。
3、冲裁变形过程大致可分为、、三个阶段。
4、冲裁件的切断面由、、、四个部分组成。
5、冲裁毛刺是在刃口附近的側面上材料出现时形成的。
冲压模具设计计算
冲压模具设计计算第⼆章冲压⼯艺设计和冲压⼒的计算2.1冲压件（链轮）简介链轮三维图如图2.1，材料为Q235，⼯件厚度3mm，模具精度：IT13为⼀般精度。
图2.1零件三维图图2.2零件⼆维图零件图如图2.2，从零件图分析，该冲压件采⽤3mm的Q235钢板冲压⽽成，可保证⾜够的刚度与强度。
并可看出该零件的成形⼯序有落料、冲孔、拉深、翻边，其难点为该成形件的拉深和翻边。
该零件形状对称，⽆尖⾓和其它形状突变，为典型的板料冲压件。
通过计算此零件可按圆筒件拉深成形，因其尺⼨精度要求不⾼，⼤批量⽣产，因此可以⽤冲压⽅法⽣产，并可⼀次最终成形，节约成本，降低劳动。
2.2确定冲压⼯艺⽅案经过对冲压件的⼯艺分析后，结合产品图进⾏必要的⼯艺计算，并在分析冲压⼯艺类型、冲压次数、冲压顺序和⼯序组合⽅式的基础上，提出各种可能的冲压分析⽅案[]10。
1）冲压的⼏种⽅案（1）落料、冲孔、拉深、翻边单⼯序模具⽣产。
（2）落料、冲孔复合模，拉深、翻边复合模⽣产。
（3）落料、冲孔连续进⾏采⽤级进模⽣产，拉深、翻边复合模⽣产。
（4）落料、冲孔、拉深、翻边复合模⽣产。
⽅案⼀：结构简单，需要四道⼯序，四套模具才能完成⼯件的加⼯，成本⾼。
⽅案⼆：加⼯⼯序减少，节省加⼯时间，制造精度⾼，成本相应减少，提⾼了劳动⽣产率。
⽅案三：在⽅案⼆的基础上加⼤了制造成本，既不经济⼜不实惠。
⽅案四：在⽅案⼆的基础上⼜减少了加⼯⼯序，⼜节省加⼯时间，制造精度⾼，成本相应减少，⼜提⾼了劳动⽣产率。
⼀个⼯件往往需要经过多道⼯序才能完成，编制⼯序⽅案时必须考虑两种情况：单⼯序模分散冲压或⼯序组合采⽤复合模连续冲压，这主要取决于冲压件的⽣产批量，尺⼨⼤⼩和精度等因素。
通过产品质量、⽣产率、设备条件、模具制造和寿命、操作安全以及经济效益等⽅⾯的综合分析，⽐较决定采⽤⽅案四。
即：落料、冲孔、拉深、翻边→成品。
2）各加⼯⼯序次数的确定根据⼯件的形状和尺⼨及极限变形程度可进⾏以下决定：落料、冲孔、拉深、翻边各⼀次。
冲压课程设计_2
目录第1章引言 (2)第2章零件工艺分析 (2)2.1工艺方案的确定 (3)2.2 零件的形状、尺寸、精度、断面质量、装配关系分析 (3)第3章主要工艺参数计算 (3)3.1 冲裁部分相关计算 (3)3.1.1、合理排样并绘制排样图，计算出材料利用率 (3)3.1.2 冲裁力计算 (5)3.1.3 冲裁压力中心的确定 (5)3.1.4 冲裁设计中橡胶选取与计算 (6)3.1.5 确定凸、凹模间隙，计算凸、凹模工作部分尺寸 (6)第4章压力机的选择 (8)第5章模具总体结构设计 (9)5.1 凸模和凹模外形尺寸的确定 (9)5.1.1 整体凹模外形尺寸的确定 (9)5.1.2 落料凹模外形尺寸的确定 (9)5.1.3.冲孔凸模长度及强度校核 (10)5.2 选定定位元件 (11)5.3 固定板、垫板设计与标准 (12)5.4上、下模座 (13)5.5 闭合高度 (13)5.6 模架的设计 (13)5.7 模柄与标准 (14)5.8 卸料、出件方式的选择 (15)5.9 紧固件与模具定位件的标准与确定 (16)5.10 导正销的选择及导柱导套导向装置 (16)第6章冲压模具的安全技术 (17)第7章冲模的安装 (18)第8章模具的装配图 (18)结论 (19)参考文献 (19)1第1章引言随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。
而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。
由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。
随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。
冲压工艺及模具设计经典教材-冲压工艺及模具设计-第2章冲压成形的特点
即在拉应力的方向上的应变是正的，是伸长变形。
由于r 0, ，当 r 时，r 0；单向压应力状态( r 0
)时，有 r / 2 0。 这种应力和变形状态处于冲压应力图中的EOF范围(见图2.2)， 在冲压变形图中处于MOL范围(见图2.3)。
在冲压变形图中处于GOE范围(见图2.3)。
2. r 0 ， t 0时的应力状态 当 r 0 ， t 0时，由式(2.2)可知 2 r 0 ，所以一定要 0 。这表明，对于两向压应力作用的平面应力状态，如果 绝对值最大的应力是 ，0 则在这个方向上的应变一定是负的， 是压缩变形。
一般的简单拉伸完全一致。
上述两种冲压变形情况，两个应力的性质与比值范围以
及它们引起的变形都是一样的，仅仅是最大应力的方向不同。
因此，对于各向同性的均质材料，这两种变形是完全相同的。
2.3.2 两向压应力
冲压毛坯变形区受两向压应力的作用时，变形也可分两种情况
1.
r 当
r
0，0，tt
t 0 和 r 0 ， t 0。
1. r 0， t 0 时的应力状态
当 r 0 ， t 0 按全量理论可以写出如下应力与应变的关
系
r t k
r m m t m
(2.1)
式中：r ， ，t ——分别是轴对称冲压成形时的经向、纬向
2.1 冲压成形的特点
冲压成形主要具有如下特点： (1) 平面应力状态多 由于冲压成形板料毛坯的尺寸特点，模具 对毛坯的作用力一般作用于板料的表面，产生数值不大且垂直 于板面方向的单位压力，但此单位压力已足以产生使板材塑性 变形的内应力。由于垂直于板面方向上的单位压力数值远小于 板面方向上的内应力，因此大多数的冲压变形都可以近似作为 平面应力状态处理。 (2) 伸长类变形多 相对于板面尺寸，冲压毛坯的厚度很小，压 应力作用下的抗失稳能力也很差，在没有抗失稳装置(如压边圈 等)的约束作用下较难顺利地冲压成形，因此在各种冲压成形方 法中，以拉应力作用为主的伸长类冲压成形多于以压应力为主 的压缩类成形。 (3) 静水压力影响小 在体积成形(如模锻、挤压等)时，毛坯的 内应力有时可能超过其屈服应力许多倍，不可忽视变形区应力 状态中的静水压力(即应力球张量)对成形极限和变形抗力的影 响。而板料冲压成形时，毛坯中的内应力数值接近或等于材料
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图2-2 主应力图 1Q
单元体上三个主应力的平均值称为平均主应力,用σm表示,其值为
σm= (σ1+σ2+σ3)(2-1)
如图2-3所示。第一部分是以平均应力σm为各向应力值的三向等应力状态, 其特点是只能改变物体的体积,不能改变物体的形状。第二部分是以各向主 应力与σm的差值为应力值构成的应力状态,其特点是只能改变物体的形状, 不能改变物体的体积。 经试验证明,应力状态对金属的塑性有很大的影响。主应力图对金属塑性的 影响可按顺序排列为如图2-4所示的形式,图中序号越小,塑性越好。其规律 是压应力的数目及数值越大和拉应力数目及数值越小,金属的塑性越好。不 仅如此,主应力图对金属的变形抗力也是有影响的,在同号主应力图下引起变 形,所需的变形抗力之值较大,而在异号主应力图下引起变形所需的变形抗力 之值就比较小。
如前所述在板料成形中,坯料塑性变形区内各点的应力状态往往都可近 似看成料厚方向应力为零的平面应力状态。在平面应力状态下,如σ3=0, 则屈雷斯加屈服条件变为
(2-7)
密塞斯屈服条件则变为 + -σ1σ2= (2-8)
1Q
密塞斯的屈服条件虽然在数学表达方法上比较完善,但是方程中同时包 含了全部应力分量,实际运算不免繁复。在确定了主应力大小次序的前 提下,如主应力的大小次序为σ1>σ2>σ 3,或σ1<σ2<σ3,则密塞斯屈服条件可以写成如下简化形式,即
τmax=±
(2-4)
1Q
二、塑性条件(屈服条件)
决定受力物体内质点由弹性状态向塑性状态过渡的条件,简称为塑性条 件。金属由弹性变形过渡到塑性变形,主要取决于在一定变形条件(变形 温度与变形速度)下金属的物理力学性质和所处的应力状态。物理力学性 质是金属内在的本质。不同的应力状态则是促使金属屈服而施加的不同 外部条件。当外部条件与内因相符时,金属即会从弹性变形转为塑性变形 。
1Q
图2-7 点的应变状态 1Q
图2-8 应变状态的分解 1Q
应变可以通过物体变形前后尺寸的比较来表示(图2-9)。假设变形前的尺寸 为l0、b0、t0,变形后的尺寸为ln、bn、tn,则三个方向的主应变为
(2-10)
1Q
这样求得的应变称为相对主应变(又称条件应变)。相对应变只考虑了物体变 形前后尺寸的变化量,根本没有考虑材料的变形是一个逐渐积累的过程。因 为在实际变形过程中,尺寸l0系经过无穷多个中间数值而逐渐变成ln,用微积分 的方法,设dl是每一变形阶段的长度增量,则总的变形程度为
1Q
图2-3 应力状态的分解 1Q
图2-4 主应力对金属塑性影响的排列顺序 1Q
主切应力及其作用面共有三组,如图2-5所示。主切应力面上的应力情 况如图2-6所示。
图2-5 主切应力面及主切应力方向(用阴影线表示) 1Q
图2-6 主切应力面上的应力 1Q
(2-2)
(2-3)
其中绝对值最大的主切应力称为该点的最大切应力,用τmax表 示,若σ1≥σ2≥σ3,则
1Q
1864年法国学者屈雷斯加提出了最大切应力理论,他认为:在一定的变形 条件下,材料中最大切应力达到某一定值时就开始屈服。这里所指的某一 定值,实际上就是材料单向拉伸时屈服强度值σs的一半。屈雷斯加屈服条 件可表达为
(2-5)
这三对主切应力中,无论何者最先达到屈服强度值的一半,材料即开始屈 服。
冲压工艺与冲模设计 第2版
主编 翁其金
第二章 冷冲压变形基础
第一节 塑性、变形抗力及其影响因素
一、塑性变形、塑性、变形抗力的概念
在冲压技术中,经常见到塑性变形、塑性、变形抗力、柔软性等术语
1)塑性变形:物体在外力作用下会产生变形,如果外力被取消后,物体不能 恢复到原始的形状和尺寸的变形。 2)塑性:物体具有塑性变形的能力。 3)变形抗力:在一定的加载条件和一定的变形温度、速度条件下,引起塑 性变形的单位变形力。 4)柔软性:应理解为金属对变形的抵抗能力,变形抗力越小,则柔软性越好
σ1-σ3=±βσs或σmax-σmin=βσs(2-9)
式中 β——反映中间主应力影响的系数,其变化范围为1≤β ≤1.155。
当σ2=(σ1+σ3)/2时,β=1.155;当σ2=σ1或σ2=σ3时,β=1;当应力间的相对关系不明,不 能判断中间主应力σ2时,β取平均值1.1,这样不致引起大的误差。
1Q
1913年德国力学家密塞斯将最大切应力理论加以修正,他提出:在一定的 变形条件下,无论变形物体所处的应力状态如何,只要其三个主应力的组 合满足以下的条件,材料便开始屈服,即 (σ1-σ2)2+(σ2-σ3)2+(σ3-σ1)2=2 (2-6) 这个条件称密塞斯屈服条件,又称常数形变能量理论。
1Q
1Q
Hale Waihona Puke 二、影响金属塑性和变形抗力的因素
1.金属组织 2.变形温度 3.变形速度 4.尺寸因素
1Q
第二节 冲压成形的应力和应变
1Q
一、应力状态
模具对材料施加的外力引起材料内产生内力,单位面积上内力的大小称 为应力。 平行于坐标轴的三个分量,即一个正应力和两个切应力(图2-1b)。
1Q
图2-1 点的应力状态与应力标号 a)、b)任意坐标系 c)主轴坐标系
1Q
三、应变状态
一点的应变状态也是通过微元体的变形来表示的。与应力状态一样,当 采用主轴坐标系时,微元体就只有三个主应变分量ε1、ε2和ε3,而没有切应 变分量(图2-7)。一种应变状态只有一组主应变。
两部分,如图2-8所示。第一部分是以平均应变εm为各向应变值的三 向等应变状态[εm=(ε1+ε2+ε3)/3],表示了微元体体积的变化;第二部分是 以各向主应变与εm的差值为应变值构成的应变状态,表示了微元体形状 的变化。
1Q
应当指出,对于一点的应力状态来说,三个主方向和三个主应力的大小取决于 该点的受力情况,与坐标轴的选择无关。换言之,一个应力状态,只有一组主 应力。但坐标系选择不当,就会使问题的分析计算过程复杂化。而主轴位置 的确定可通过对变形过程的分析近似确定或试验确定。 以主应力表示的应力状态称为主应力状态。表示主应力个数及其符号的简 图,称为主应力状态简图(简称主应力图)。可能出现的主应力图共有九种,其 中四个为三向主应力图,三个为平面主应力图,两个单向主应力图,如图2-2所 示。