2017冷冲模设计基础期末复习题

冷冲模设计基础复习题

一、填空题

1．在冲压工艺中，有时也采用加热成形方法，加热的目的是（提高塑性），增加材料在一次成型中所能达到的变形程度；（降低变形抗力）提高工件的成形准确度。

2．材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的（冲压成形性能）。

3．冲裁件的切断面由（圆角带）、（光亮带）、（剪裂带）、（毛刺）四个部分组成。

4．当间隙值较大时，冲裁后因材料的弹性回复使（落料件尺寸小于）凹模尺寸；

冲孔件的孔径(大于凸模尺寸)。

5．凸、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。

6．按工序组合程度分，冲裁模可分为 (单工序模)、(级进模) 和(复合模)等几种。

7．对于大中型的凸、凹模或形状复杂，局部薄弱的小型凸、凹模常采用（镶拼结构）。

8．材料的塑性（越好），塑性变形的稳定性越强，许可的最小弯曲半径就（越小）。

9．在弯曲工艺方面，减小回弹最适当的措施是（采用校正弯曲）。

10.拉深件的壁厚（不均匀）。下部壁厚略有（减薄），上部却有所（增厚）。11．利用模具把板料上的孔缘或外缘翻成（竖边）的冲压加工方法叫翻边。12．在拉深过程中，如果筒壁传力区的（径向拉应力）太大，超过了危险断面处材料的强度极限，就会产生（拉破现象），使拉深件报废。

13．拉深是利用模具，将平板毛坯或半成品毛坯拉深成（开口空心件）的一种加工方法。

14．实际弯曲生产中，冲压件的弯曲变形程度较大，这时应变中性层不与毛坯截面中心层重合；而是向（内侧）移动。

15．当弯曲结束，外力去除后，塑性变形留存下来，而弹性变形则完全消失。由

于弹性恢复弯曲件产生了（弯曲半径）和（弯曲件角度）与模具相应尺寸不一致的现象。这种现象称为弯曲件回弹。

16．通冲裁件的正常断面特征是由圆角带、（光亮带）、（断裂带）和（毛刺区）四个特征区域组成。

17．在冷冲模中，沿（封闭）轮廓，将（工件与废料）分离的模具称为冲孔模；沿（敞开）轮廓，将（材料或工件）分离的模具称为切断模。18．在压力机一次行程中，在（模具的同一位置）上,同时完成两道或多道工序的冲模称为复合模。

二、单项选择题

1．拉深后坯料的径向尺寸 ____ ，切向尺寸。（A）

A、增大减小

B、增大增大

C、减小增大

D、减小减小

2．有凸缘筒形件拉深、其中 ____ 对拉深系数影响最大。（A）

A、凸缘相对直径

B、相对高度

C、相对圆角半径

3．为保证弯曲可靠进行，二次弯曲间应采用处理。（C）

A 、淬火

B 、回火

C 、退火 D、正火

4、弯曲件为 ____ ，无需考虑设计凸、凹模的间隙。（B）

A 、π形

B 、 V 形

C 、 U 形 D、桶形

5、能进行三个方向送料，操作方便的模架结构是 _____。（B）

A 、对角导柱模架

B 、后侧导柱模架

C 、中间导柱模架 D、四导柱导架

6、凸模与凸模固定板之间采用 ____ 配合，装配后将凸模端面与固定板一起磨平。（A）

A 、 H7/h6

B 、 H7/r6

C 、 H7/m6 D、M7/h6

7、侧刃与导正销共同使用时，侧刃的长度应 __________ 步距。（C）

A 、≥

B 、≤

C 、＞

D 、＜

8、对步距要求高的级进模，采用 ___________ 的定位方法。（B）

A 、固定挡料销

B 、侧刃 + 导正销

C 、固定挡料销 + 始用挡料销

D、固定挡料销+侧刃

9、模具的合理间隙是靠 ___________ 刃口尺寸及公差来实现。（C）

A 、凸模

B 、凹模

C 、凸模和凹模

D 、凸凹模

10、斜刃冲裁比平刃冲裁有 ___________ 的优点。（C）

A 、模具制造简单

B 、冲件外形复杂

C 、冲裁力小 D、冲裁力大

三、判断题

（×）1. 在复合冲裁模中，凸凹模都布置在上模。

（×）2. 冲模的制造一般是单件小批量，因此冲压件也是单件小批量生产。（√）3. 计算凸、凹模刃口尺寸的重要依据是落料尺寸等于凹模尺寸、冲孔尺寸等于凸模尺寸。

（×）4. 板料的弯曲半径与其厚度的比值称为最小弯曲半径。

（√）5. 弯曲用板料多为冷轧钢板，通常顺着纤维组织方向的塑性指标优于其他方向。

四、简答题

1、什么是加工硬化现象？它对冲压工艺有何影响？

答：金属在室温下产生塑性变形的过程中，使金属的强度指标 ( 如屈服强度、硬度 ) 提高、塑性指标 ( 如延伸率 ) 降低的现象，称为冷作硬化现象。材料的加工硬化程度越大，在拉伸类的变形中，变形抗力越大，这样可以使得变形趋于均匀，从而增加整个工件的允许变形程度。如胀形工序，加工硬化现象，使得工件的变形均匀，工件不容易出现胀裂现象。

2、普通冲裁件的断面具有怎样的特征？这些断面特征又是如何形成的？

答：普通冲裁件的断面一般可以分成四个区域，如图所示，既圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个部分。

圆角带的形成发生在冲裁过程的第一阶段（即弹性变形阶段）主要是当凸模刃口刚压入板料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，使板料被带进模具间隙从而形成圆角带。

光亮带的形成发生在冲裁过程的第二阶段（即塑性变形阶段），当刃口切入板料后，板料与模具侧面发生挤压而形成光亮垂直的断面（冲裁件断面光亮带所占比例越大，冲裁件断面的质量越好）。

断裂带是由于在冲裁过程的第三阶段（即断裂阶段），刃口处产生的微裂纹在拉应力的作用下不断扩展而形成的撕裂面，这一区域断面粗糙并带有一定的斜度。

毛刺的形成是由于在塑性变形阶段的后期，凸模和凹模的刃口切入板料一定深度时，刃尖部分呈高静水压应力状态，使微裂纹的起点不会在刃尖处产生，而是在距刃尖不远的地方发生。随着冲压过程的深入，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而形成毛刺。对普通冲裁来说，毛刺是不可避免的，但我们可以通过控制冲裁间隙的大小使得毛刺的高度降低。

3、降低冲裁力的措施有哪些？

答：当采用平刃冲裁冲裁力太大，或因现有设备无法满足冲裁力的需要时，可以采取以下措施来降低冲裁力，以实现“小设备作大活”的目的：

1、采用加热冲裁的方法：当被冲材料的抗剪强度较高或板厚过大时，可以将板材加热到一定温度（注意避开板料的“蓝脆”区温度）以降低板材的强度，从而达到降低冲裁力的目的。

2、采用斜刃冲裁的方法：冲压件的周长较长或板厚较大的单冲头冲模，可采用斜刃冲裁的方法以降低冲裁力。为了得到平整的工件，落料时斜刃一般做在凹模上；冲孔时斜刃做在凸模上

3 、采用阶梯凸模冲裁的方法：将多凸模的凸模高度作成高低不同的结构，由于凸模冲裁板料的时刻不同，将同时剪断所有的切口分批剪断，以降低冲裁力的最大值。但这种结构不便于刃磨，所以仅在小批量生产中使用

4、影响板料弯曲回弹的主要因素是什么？

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、拉深过程中工件热处理的目的是什么 ?

在拉深过程中材料承受塑性变形而产生加工硬化，即拉深后材料的机械性能发生变化，其强度、硬度会明显提高，而塑性则降低。为了再次拉深成形，需要用热处理的方法来恢复材料的塑性，而不致使材料下次拉深后由于变形抵抗力及强度的提高而发生裂纹及破裂现象。冲压所用的金属材料，大致上可分普通硬化金属材料和高硬化金属材料两大类。普通硬化金属材料包括黄铜、铝及铝合金、08、10、15 等，若工艺过程制订得合理，模具设计与制造得正确，一般拉深次数在 3 ～ 4次的情况下，可不进行中间退火处理。对于高硬化金属材料，一般经 1 ～ 2次拉深后，就需要进行中间热处理，否则会影响拉深工作的正常进行。

6、什么是校形？校形的作用是什么？

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。

五、分析题

1、下图为冲裁的凸、凹模工作示意图及其冲件的断面，请分析各个冲件断面为什么出现了如此大的差异？

答：主要是冲裁间隙不同造成的，该间隙的大小，直接影响着工件切断面的质量、冲裁力的大小及模具的使用寿命。当冲裁模有合理的冲裁间隙时，凸模与凹模刃口所产生的裂纹在扩展时能够互相重合，这时冲裁件切断面平整、光洁，没有粗糙的裂纹、撕裂、毛刺等缺陷。工件靠近凹模刃口部分，有一条具有小圆角的光亮带，靠近凸模刃口一端略成锥形，表面较粗糙。当冲裁间隙过小时，板料在凸、凹模刃口处的裂纹则不能重合。凸模继续压下时，使中间留下的环状搭边再次被剪切，这样，在冲裁件的断面出现二次光亮带，这时断面斜度虽小，但不平整，尺寸精度略差。间隙过大时，板料在刃口处的裂纹同样也不重合，但与间隙过小时的裂纹方向相反，工件切断面上出现较高的毛刺和较大的锥度。图示a为间隙过小，b为间隙适中，C 为间隙过大。

2、导柱式简单落料模结构分析

A、写出组成模具六大部分的零件名称（如示例凸模13先写名称后写图中标号）

⑴成形零件：

凸模13、凹模3

⑵定位零件

挡料销16

⑶卸料零件

卸料板4、卸料橡胶8、

卸料螺钉11

⑷导向零件

导柱5、导套6

⑸支承固定零件

模柄12、上模座7、

凸模固定板9、下模座1、垫板10

⑹紧固零件

上模固定螺钉15、下模固定螺钉17、销钉2、14

B、分析填空

①此模具采用了滑动导柱、导套导向装置实现了上模运动导向。

②采用了弹性卸料装置。

3、落料冲孔复合模结构分析

①工作零件装配位置

凸模固定在上模凸模固定板18内；凹模固定在上模座13上；凸凹模固定在下模凸凹模固定板7内。

②条料的定位方式

模具工作时，条料靠挡料销11 和导料销12 实现定位，保证冲裁时搭边值均匀一致。

③出件方式：冲件在上模通过打料装置从凹模13内打出

④条料卸脱方法：由下模卸料板10、弹簧5弹性卸脱

⑤冲孔废料排除：直接从凸凹模9孔向下排除

4、级进模工作原理分析

的完成冲孔工序；

(1) 本模具在O

1

在O

的位置上完成落料工序。

2

(2) 工作原理：

如图所示为冲孔落料级进模的结构

示意图。首次冲裁时，条料由右向左送

进，先由初始挡料销8 定位，在O

1

的位置上由凸模4 冲出内孔d（以

后初始挡料销不再起作用）之后把带孔的

位置，先由挡料销1 粗定位，随着凸模下行再由导条料继续向前送进到O

2

正销2 精确定位，保证送进步距，然后由凸模3 在O

的位置上完成落

2

位置上又由凸模4 冲出一个内孔d，这样连续重料工序。与此同时，在O

1

复上述工艺过程，获得需要的工件。

六、计算题

1、图示为一制件，材料为10钢，料厚为0.5，试根据制件的尺寸利用凸凹模分别制造求出凸模、凹模的相关尺寸（凸模按6级，凹模按7级制造）。 已知2c min =0.04，2c max =0.06 附表是基本公差表和公差系数表

解：2c max -2c min =0.02

落料：D d1=（D 1max -x △）+δd 0=(16-0.75X0.08) =15.940+0.018mm D p1=（D d1-2c min ）0-δp =（15.94-0.04）0-δp =15.9 0-0.011mm

由于δd +δp =0.018+0.011=0.029>0.02,公差校核不合格重新分配公差

δd =0.6（2c max -2c min ）=0.012 δp =0.4（2c max -2c min ）=0.008 所以D d1=15.940+0.012mm ；D p1=15.9 0-0.008mm

同样：D d2=（D 2max -x △）+δd 0=(8-0.75X0.06) +δd 0=7.9550+0.015mm D p2=（D d2-2c min ）0-δp =（7.955-0.04）0-δp =7.915 0-0.011mm

由于δd +δp =0.015+0.009=0.024>0.02,公差校核不合格重新分配公差 所以D d2=7.9550+0.012mm ；D p1=7.915 0-0.008mm 孔心距：

L d =（L min +0.5△）±1/8△=20±0.005mm 冲孔：

基本尺寸(mm) IT6 IT7 ≤3 0.006 0.01 >3~6 0.008 0.012 >6~10 0.009 0.015 >10~18 0.011 0.018 >18~30

0.013

0.021

材料厚度t(㎜) 非 圆 形

圆 形 1

0.75

0.5 0.75

0.5

工件公差Δ

< 1 1~2

≤0.16 ≤0.20 0.17~0.35 0.21~0.41

≥0.36 ≥0.42

<0.16 <0.20

≥0.16 ≥0.20

d p1=(d min + x △)0-δp =(4+0.75X0.04) 0-δp =4.03 -0.0080mm d d1=(d p1+2 c min ) +δd 0=(4.03+0.04) +δd 0=4.07+0.0120 mm 由于δd +δp =0.008+0.012=0.02公差分配合格

同样d p2=(d 2min + x △)0-δp =(6+0.75X0.06) 0-δp =6.045 -0.0090 mm d d2=(d p2+2 c min ) +δd 0=(6.045+0.04) +δd 0=6.085+0.0150 mm

由于δd +δp =0.009+0.015=0.024>0.02,公差校核不合格重新分配公差

δd =0.6（2c max -2c min ）=0.012 δp =0.4（2c max -2c min ）=0.008 所以：d p2= 6.045-0.0080 mm d d2=6.085+0.012 mm

2、如图所示的冲裁件，材料厚度t=2mm ，08F 钢，采用分开加工法，（1）试确定凸模与凹模刃口尺寸及制造公差(制造公差取制件公差的1/4；磨损系数取χ=0.75；双面间隙Zmin=0.12mm)；(2)计算冲裁此零件所需的冲裁力（σb =360N/mm2）。

解：（1）试确定凸模与凹模刃口尺寸及制造公差

1.尺寸80为落料尺寸，以凹模为基准， 则落料凹模、凸模尺寸：

1

.00

4.0410

max

7.79)

4.07

5.080

()(+?++=?-=?-=Td

d T

D D χ

01

.004.04

1

058

.79)

12.07.79(min)(-?--=-=-=Tp d p Z D D

2.尺寸24为冲孔尺寸，以凸模为基准，则冲孔凹模、凸模尺寸：

005

.002.04

1

015

.24)

2.075.024()(-?--=?+=?+=Tp p p T d d χ

05

.00

2.0410

27.24)

12.015.24(min)(+?++=+=+=Td

p d Z d d

3. 尺寸36为两孔的中心距尺寸，磨损后尺寸不变的尺寸，则模具尺寸：

025

.0362.08

1

368

1±=?±=±=T

l L

(2)冲裁此零件所需的冲裁力

)(2898323602402360224280N Lt F b =??=???+==）（ππσ

3、如下图工件，使用压边圈拉深，根握图形尺寸，计算工件总的拉伸系数，判断其能否一次拉伸成形。(已知：工件材料为08F ，毛坯直径尺寸为Φ83，第一次极限拉深系数m 1=0.53) 解：已知D=Φ83 ，m1=0.53 ，t=1 1．工件中径：

d=39+2×t/2=39+2×1/2=40 2．工件总的拉伸系数：

m=d/D=40/83=0.48＜m1=0.53 所以如图工件不能够一次拉伸成形