冲压工艺及模具设计题-广东石油化工学院四a321集团荣誉出品

广东石油化工学院四A321集团荣誉出品，版权所有，翻版必究冲压工艺及模具设计复习题第一章 概述冲压的概念：指在室温下，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压力加工方法。冲压加工的特点：低耗、高效、低成本 “一模一样”、质量稳定、高一致性、可加工薄壁、复杂零件，要求板材有良好的冲压成形性能，但模具成本高。所以，冲压成形适宜批量生产。冲压模具的概念：在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具（俗称冲模）。冲压工序的分类：1.根据工艺性质分 ：分离工序、成形工序；【包括冲裁模、弯曲模、拉深模、翻边、胀形】2.根据工序组合程度分：单工序、复合工序、连续工序。【包括单工序模、复合模（三维）、级进模（三维）】分离工序是指：指板料在模具刃口作用下，沿一定的轮廓线分离而获得冲件的加工方法成形工序是指：指坯料在模具压力作用下，使坯料产生塑性变形，但不产生分离而获得具有一定形状和尺寸的冲件的加工方法第三章 冲裁冲裁的概念：利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。基本工序有（落料和冲孔）。既可加工零件，也可加工冲压工序件。冲孔概念：在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）落料概念：从板料上冲下所需形状的零件；冲裁变形过程大致可分为哪三个阶段？（裂纹首先在什么位置产生？为什么？）1）弹性变形阶段：变形区内部材料应力小于屈服应力 。2）塑性变形阶段：变形区内部材料应力大于屈服应力。凸、凹模间隙存在，变形复杂，并非纯塑性剪切变形，还伴随有弯曲、拉伸、压缩等变形。 3）断裂分离阶段：变形区内部材料应力大于强度极限。裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面凸模刃口附近的侧面上、下裂纹扩展相遇材料分离 凸、凹模端面的静压应力大于侧面的，凸模附近的静压应力大于凹模的。普通冲裁件的断面可分为哪几个区域？圆角带：刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。光亮带：塑性剪切变形时，受凸凹模侧面挤压。质量最好的区域。断裂带：刃口附近的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面。毛刺区：间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大毛刺。冲裁模具刃口尺寸的计算原则及计算方法(重点：凸模与凹模采用分开加工)p42计算依据：落料尺寸=凹模尺寸、 冲孔尺寸=凸模尺寸；按“入体”原则来确定凸、凹模的偏差（即凸模上偏差为零,下偏差为负;凹模上偏差为正,下偏差为零。）工件未标注公差，一般按IT14级制造。例题：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。 外形由落料获得，6+0.12和18±0.09由冲孔同时获得。 查 表3-4: Zmax=0.06, Zmin=0.04mm由表2-10查得凸、凹模制造公差：冲孔部分：dp 0.02mmd + p0.04 > Zmax-Zmin= 0.02落料部分： p 0.02mm d0.03mmd + p0.05 > Zmax-Zmin= 0.02（均不能满足间隙公差条件）校核可知，不能满足间隙公差条件，因此，只有提高制造精度缩小公差值，才能保证间隙在合理范围内，可取： p 0.4（Zmax-Zmin）0.008mmd 0.6（Zmax-Zmin）0.012mm由表3-5查得：尺寸 ，x = 0.75；尺寸，x = 0.5；落料=冲孔孔距尺寸：排样的概念 冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。排样的分类：有废料排样法、少废料排样法、废料排样法一张完整的排样图所表达的信息：条料宽度尺寸 、条料长度L、板料厚度t 、端距、进距S、工件间搭边和侧搭边a ,并习惯以剖面线表示冲压位置。搭边的概念：排样时制件之间以及制件与条料侧边之间留下的工艺废料搭边的作用：1）补偿定位误差，确保冲出合格零件；2）增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率（搭边值过大，材料利用率低。反之材料的利用率高，但过小，冲裁时容易拉断造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会拉入模具间隙中，损坏模具刃口，降低模具寿命）影响搭边值的因素：材料的力学性能、材料的厚度、工作的形状和尺寸、排样的形状、送料及挡料方式冲裁间隙的概念 指冲裁模中凹模刃口横向尺寸与凸模刃口横向尺寸的差值。 冲裁间隙对哪些因素有较大的影响？间隙值的大小对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的一个极其重要的工艺参数。冲裁间隙对冲裁质量有哪些影响？（对断面质量和尺寸精度的影响）1.间隙对断面质量的影响：间隙过大：裂纹向内错开一段距离，材料受弯曲与拉伸的作用增大，使断面的光面高度减小，塌角与斜度增加，毛刺厚而长且难以去除，冲裁件翘曲严重。间隙过小：裂纹向外错开一段距离，上、下裂纹不重合，产生二次剪切，形成第二个光面，两个光面之间夹有断裂带，毛刺薄而长，使断面质量变差 。间隙合适：上下裂纹基本重合，断面的塌角小，光亮带高度大且较平直、光滑，毛刺小，制件的断面质量较好。2. 间隙对尺寸精度的影响间隙合适：冲孔件尺寸最接近凸模尺寸， 落料件尺寸最接近凹模尺寸。间隙较大：冲孔件尺寸大于凸模尺寸，落料件尺寸小于凹模尺寸 。间隙较小：冲孔件尺寸小于凸模尺寸，落料件尺寸大于凹模尺寸。冲裁力的计算:F=F 冲裁力；L 冲裁周边长度；t 材料厚度；材料抗剪强度(MPa) ； K 修正系数，一般K1.3 何谓卸料力: 将冲裁剩下的材料从凸模上卸下来所需要的力顶件力:将梗塞在凹模内材料顺冲裁方向推出所需要的力。推件力:逆冲裁方向将材料从凹模内顶出所需要的力。 何谓模具压力中心：冲压力合力的作用点降低冲裁力的主要措施：1.阶梯凸模冲裁、2.斜刃冲裁 3.加热冲裁（红冲）冲模的分类、1.按工序性质：落料模、冲孔模、切断模、切边模、切舌模、剖切模、整修模和精冲模等。2.按工序组合：单工序模、级进模和复合模。3.按导向方式：无导向的开式模、有导向的导板模、导柱模。4.按卸料方式：刚性卸料与弹性卸料模、顺出件与逆出件等。5.按挡料或定距方式：挡料销式、导正销式、侧刃式等6.按模具材料：钢模、硬质合金模、钢带模、锌基合金模、橡胶模等。7.按机械化程度：手动模、半自动模、自动模等冲模零件的分类1.工艺零件:直接参与完成工艺过程并和毛坯直接发生作用。2.结构零件:不直接参与完成工艺过程，也不和毛坯直接发生作用。工艺零件结构零件工作零件定位零件卸料和压料零件导向零件支撑零件紧固零件其他零件凸模凹模凸凹模挡料销始用导料销导正销定位销、定位板导料销、导料板侧刃、侧刃挡块承料板卸料装置压料装置顶件装置推件装置废料切刀导柱导套导板导筒上、下模座模柄凸、凹模固定板垫板限位支撑装置螺钉销钉键弹性件传动零件单工序模的概念：在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。 复合模的概念：复合模是在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道分离工序的模具。级进模的概念：指在压力机一次行程中,在模具的不同位置上同时完成数道工序。整个冲件的成形是在连续过程中逐步完成的正、倒装复合模的特点比较项目正装复合模倒装复合模凸凹模的位置上模下模除料、除件装置的数量三套两套工件的平整性好较差可冲工件的孔边距较小较大结构复杂程度复杂较简单凸、凹模常见的固定方法凸模固定方法: 台阶压入式、铆接、快换式球锁固定、用螺钉吊装固定凸模、用低熔点合金或环氧树脂固定凸模凹模的固定方法：台阶压入式、压入式螺钉固定式、快换球锁式条料限位内容、分别由哪些零件实现在条料的横向定位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向。如导料销、导料板、侧压板等。在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距）称为送料定距。如挡料销、导正销、侧刃等。模座的作用：直接或间接地安装冲模的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接并传递压力。所以必须十分重视上、下模座的强度和刚度模柄的作用及形式：其作用是将上模固定在压力机滑块上。形式：压入式、旋入式、凸缘式、浮动式、通用式和槽形模柄。弹性卸料装置的作用：起压料、推件的作用侧刃的作用：限定条料送进距离精冲(齿圈压板冲裁)的机理：首先，设置在凸模周围的V形齿圈压板，对冲裁轮廓周围的材料施加很大的压力；在凹模内设置顶出器，对凸模下面的材料施加较大的压力；其次,将凹模刃口制成小圆角，其主要作用是扩大压应力分布区域，抑制裂纹的生成。这样使冲裁轮廓周围的材料处于较强的三向压力状态。这相当于在普通冲裁的变形区应力状态基础上，叠加了较大的静水压力，材料的塑性得到了很大的提高。（课件工作原理）精密冲裁的机理是在精冲前用齿圈压入金属材料，同时利用推件板施加反顶压力并尽量减小精冲间隙，使材料变形区处于三向压应力状态以防止普通冲裁中出现的弯曲-拉伸-撕裂现象，从而获得光洁的剪切面。（读秀）熟悉模具结构（包括零件的名称及作用）第四章 弯曲弯曲的概念: 将板料、型材、管材或棒料等弯曲成一定形状和角度的成形方法弯曲的变形特点: 1.变形区板料变薄和增长；2.中性层内移；3.剖面发生畸变、翘曲和破裂弯曲变形区内材料的变形情况. : 1)弯曲变形区圆角部分，正方形扇形2)外层、内层和中性层外层：受拉而伸长,内层：受压而缩短3)板料厚度变薄弯曲件展开长度的计算依据是什么? 据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度。先确定中性层的位置，在计算中性层长度，最后得出毛坯长度弯曲件的结构工艺性：1.弯曲件的弯曲半径、2.弯曲件的形状3.弯曲件直边高度4.弯曲件上孔的位置5.弯曲件上增添工艺孔和工艺槽6.定位工艺孔弯曲过程中坯料可能产生偏移的原因有哪些？如何减小和克服偏移？答:原因：在弯曲过程中凡造成工件变形阻力不对称的因素都将造成工件偏移，如弯曲件形状不对称,弯曲件在模具上的接触阻力不对称，冲压方向不同造成的弯曲件滑动阻力不对称等。措施:在坯料上预先增添定位工艺孔；当弯曲件不对称时，可先采用成对弯曲，然后再切开的方法；V形弯曲模，采用有顶板及定料销可有效防止弯曲时的偏移。影响板料弯曲回弹的主要因素、减小回弹的措施主要因素：.材料的力学性能（材料的屈服点s越高，弹性模量E越小，则弯曲变形的回弹也越大。）.相对弯曲半径 r/t（r/t 越大，说明变形程度越小，总变形中的弹性变形比例增大，回弹就大。）.弯曲中心角（越大，变形区的长度越长，回弹积累值也越大，故回弹角越大）.弯曲方式及校正力大小【1）在无底凹模内作自由弯曲时,回弹最大。2）在有底凹模内作校正弯曲时,回弹较小。即校正力越大，回弹值越小。】.工件的形状（弯曲件越复杂，一次弯曲成形角的数量越多，回弹角越小）6.模具间隙(弯曲U形件时，间隙小，回弹越小；间隙较大时，材料处于松动状态，工件的回弹就大。)减小措施：1.改进弯曲件的设计【（1）在弯曲区压制加强筋，以提高零件的刚度，抑制回弹。（2）尽量选用小的材料，以减少其回弹值。】2.采取适当的弯曲工艺【（1）采用校正弯曲代替自由弯曲。（2）对冷作硬化的材料须先退火，