「模具设计复习题[1]」.pdf

绪论 复习题答案 一.填空题 1.冷冲模是利用安装在 压力机 上的 模具 对材料 施加变形力,使 其产生变形或分离,从而获得冲件的一种压力加工方法。2.因为冷冲压主要是用 板料 加工成零件，所以又叫板料冲压。3.冷冲压不仅可以加工 金属材料 材料,而且还可以加工 非金属 材料。冲模是利用压力机对金属或非金属材料加压,使其产生 分离或变形 而得到所需要冲件的工艺装备 .冷冲压加工获得的零件一般无需进行 机械加工 加工，因而是一种节省原材料、节省能耗的少、无 无切屑的加工方法。.冷冲模按工序组合形式可分为 单工序模具和 组合工序模具,前一种模具在冲压过程中生产率低，当生产量大时,一般采用后一种摸具,而这种模具又依组合方式分为复合模、级进模、复合、级进模等组合方式。7.冲模制造的主要特征是单件小批量生产,技术要求高，精度高,是技术密集型生产。.冲压生产过程的主要特征是，依靠冲模和压力机完成加工，便于实现自动化,生产率很高，操作方便。9.冲压件的尺寸稳定，互换性好,是因为其尺寸公差由 模具 来保证。二.判断题（正确的打,错误的打）1.冲模的制造一般是单件小批量生产,因此冲压件也是单件小批量生产。(）.落料和弯曲都属于分离工序,而拉深、翻边则属于变形工序。（).复合工序、连续工序、复合连续工序都属于组合工序。()4 分离工序是指对工件的剪裁和冲裁工序。（)5.所有的冲裁工序都属于分离工序。（）6.成形工序是指对工件弯曲、拉深、成形等工序。(）成形工序是指坯料在超过弹性极限条件下而获得一定形状。(）8.把两个以上的单工序组合成一道工序,构成复合、级进、复合 级进模的组合工序。（)冲压变形也可分为伸长类和压缩类变形。(）1 冲压加工只能加工形状简单的零件。（)11.冲压生产的自动化就是冲模的自动化。（）第一章 冲压变形的基本原理 复习题答案 一.填空题 1 塑性变形的物体体积保持 不变,其表达式可写成 1+3 0。冲压工艺中采用加热成形方法,以增加材料 塑性 能达到变形程度的要求。3 压应力的数目及数值愈 大,拉应力数目及数值愈 小,金属的塑性 愈好。4 在材料的应力状态中，压应力的成分 愈多，拉应力的成分 愈少,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 增加,硬度也 增加，塑性指标 降低，这种现象称为加工硬化。硬化指数 n 值大,硬化效应就大，这对于 伸长类 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 伸长 变形，故称这种变形为伸长类 变形。8 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。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 极限变形程度 和 总的极限变形程度 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。()当坯料受三向拉应力作用，而且 120 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 3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:(1)、化学成分及组织的影响；(2）、变形温度；（3)、变形速度;(4）、应力状态；请说明屈服条件的含义，并写出其条件公式。屈服条件的表达式为：-3s,其含义是只有当各个应力分量之间符合一定的关系时，该点才开始屈服。3 什么是材料的机械性能？材料的机械性能主要有哪些?材料对外力作用所具有的抵抗能力，称为材料的机械性能。板料的性质不同,机械性能也不一样，表现在冲压工艺过程的冲压性能也不一样。材料的主要机械性能有：塑性、弹性、屈服极限、强度极限等，这些性能也是影响冲压性能的主要因素。4 什么是板厚方向性系数?它对冲压工艺有何影响？由于钢锭结晶和板材轧制时出现纤维组织等因素,板料的塑性会因为方向不同而出现差异，这种现象称为板料的塑性各项异性。各向异性包括厚度方向的和板平面的各向异性。厚度方向的各向异性用板厚方向性系数 r 表示。r 值越大，板料在变形过程中愈不易变薄。如在拉深工序中，加大 r 值,毛坯宽度方向易于变形，而厚度方向不易变形，这样有利于提高拉深变形程度和保证产品质量。通过对软钢、不锈钢、铝、黄铜等材料的实验表明,增大 r 值均可提高拉深成形的变形程度,故 r 值愈大,材料的拉深性能好。5 什么是板平面各向异性指数?它对冲压工艺有何影响?板料经轧制后，在板平面内会出现各向异性，即沿不同方向,其力学性能和物理性能均不相同,也就是常说的板平面方向性,用板平面各向异性指数 r 来表示。比如,拉深后工件口部不平齐，出现“凸耳”现象。板平面各向异性制数 r 愈大,“凸耳”现象愈严重，拉深后的切边高度愈大。由于 r 会增加冲压工序(切边工序)和材料的消耗、影响冲件质量,因此生产中应尽量设法降低 r。第二章 冲裁工艺及冲裁模设计 自测题答案 一、填空题 1.冲裁既可以直接冲制 成品零件，又可以为其他 成形工序 制备毛坯。2 从广义来说，利用冲模使材料 相互之间分离的工序 叫冲裁。它包括 冲孔、落料、切断、修边、等工序。但一般来说，冲裁工艺主要是指 冲孔 和 落料 工序。3.冲裁根据变形机理的不同,可分为 普通冲裁 和 精密冲裁。4冲裁变形过程大致可分为 弹性变形、塑性变形、断裂分离 三个阶段。.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。6.圆角带是由于冲裁过程中刃口附近的材料 被牵连拉入变形 的结果。7.光亮带是紧挨圆角带并与 板面垂直 的光亮部分，它是在塑性变形过程中凸模与凹模挤压切入材料，使其受到切应力 和 挤压应力 的作用而形成的。8.冲裁毛刺是在刃口附近的側面上材料出现 微裂纹 时形成的。9塑性差的材料,断裂倾向严重，剪裂带 增宽,而 光量带 所占比例较少,毛刺和圆角带 大;反之，塑性好的材料，光亮带所占比例较大。10 增大冲裁件光亮带宽度的主要途径为:减小冲裁间隙、用压板压紧凹模面上的材料、对凸模下面的材料用顶板 施加反向压力,此外,还要合理选择塔边、注意润滑等。1.减小塌角、毛刺和翘曲的主要方法有:尽可能采用合理间隙的下限值保持模具刃口的锋利、合理选择塔边值、采用 压料板和顶板 等措施。12.冲裁凸模和凹模之间的间隙,不仅对冲裁件的质量有极重要的影响,而且还影响模具寿命、冲裁力、卸料力 和推件力等。13冲裁间隙过小时,将增大 卸料 力、推件力、冲裁 力以及缩短 模具寿命。1.合理间隙冲裁时,上下刃口处所产生的剪裂纹基本能重合,光亮带约占板厚的/2 1/3 左右，切断面的塌角、毛刺和斜度 均较小,完全可以满足一般冲裁件的要求。15.间隙过小时,出现的毛刺比合理间隙时的毛刺 高一些,但易去除,而且断面的斜度和塌角 小,在冲裁件的切断面上形成二次光亮带。16.冲裁间隙越大,冲裁件断面光亮带区域越 小，毛刺越大；断面上出现二次光亮带是因间隙太 小 而引起的。1.影响冲裁件毛刺增大的原因是 刃口磨钝、间隙大。18间隙过大时,致使断面光亮带 减小，塌角及斜度 增大,形成 厚而大 的拉长毛刺。19.冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的 实际尺寸与基本尺寸 的差值，差值越小，则精度越高。0.所选间隙值的大小，直接影响冲裁件的 断面 和 尺寸 精度。21.影响冲裁件尺寸精度的因素有两大方面,一是 冲模本身的制造偏差，二是冲裁结束后冲裁件相对于 凸模或凹模 尺寸的偏差。影响冲裁件尺寸精度的因素有 间隙、材料 性质、工件的 形状和尺寸、材料的 相对厚度 t/D 等，其中 间隙 起主导作用。22.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。23当间隙较小时，冲裁后因材料的弹性回复使落料件尺寸 大于凹模尺寸,冲孔件的孔径 小于凸模尺寸。24.对于比较软的材料，弹性变形量 小，冲裁后的弹性回复值亦 小,因而冲裁件的精度 较高；对于较硬的材料则 正好相反。5冲模的制造精度 越高，则冲裁件的精度 越高。26.间隙过小，模具寿命 会缩短,采用较大的间隙，可 延长 模具寿命。2.随着间隙的增大，冲裁力有 一定程度 的降低，而卸料力和推料力 降低明显。8凸、凹模磨钝后,其刃口处形成 圆角，冲裁件上就会出现不正常的毛刺,凸模 刃口磨钝时，在落料件边缘产生毛刺;凹模 刃口磨钝时,在冲孔件孔口边缘产生毛刺;凸、凹模刃口均磨钝时,则 制件边缘与孔口边缘 均产生毛刺。消除凸(凹）模刃口圆角的方法是 修磨凸（凹）模的工作端面。.冲裁间隙的数值,等于 凹模与凸模刃口部分尺寸 之差。30.在设计和制造新模具时,应采用 最小的合理间隙。3.材料的厚度越大，塑性越低的硬脆性材料，则所需间隙 Z 值就 越大；而厚度越薄、塑性越好的材料，所需间隙值就 越小。32 合理间隙值和许多因素有关，其主要受 材料的力学性能 和 材料厚度 因素的影响。3 在冲压实际生产中，主要根据冲裁件的 断面质量、尺寸精度、和 模具寿命 三个因素给间隙规定一个范围值。4 在设计模具时,对尺寸精度、断面垂直度要求高的工件,应选用 较小 的间隙值;对于断面垂直度与尺寸精度要求不高的工件,以提高模具寿命为主，应选用 较大的间隙值。5 冲孔时,凸模刃口的尺寸应 接近 或 等于 冲孔件的 最大 极限尺寸。6 落料件的尺寸与 凹模 刃口尺寸相等,冲孔件的尺寸与 凸模刃口 尺寸相等。7 冲裁模凸模和凹模的制造公差与冲裁件的 尺寸精度、冲裁间隙、刃口尺寸磨损 有关。38 落料时,因落料件的大端尺寸与澳模尺寸相等,应先确定凹模尺寸,即以凹模尺寸为基础,为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格的零件，故落料凹模基本尺寸应取 工件尺寸范围内较小尺寸,而落料凸模基本尺寸则按凹模基本尺寸 减最小初始间隙。冲孔时,因工件的小端尺寸与凸模尺寸一致，应先确定凸模尺寸,即以凸模尺寸为基础,为保证凸模磨损到一定程度仍能冲出合格的零件,故从孔凸模基本尺寸应取 工件孔尺寸范围内较大尺寸,而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸 加最小初始间隙。4 凸、凹模分别加工的优点是凸、凹模具有 互换 性，制造周期 短，便于 成批生产。其缺点是 模具制造公差小、模具制造 困难、成本较高。1 配制加工法就是先按 设计尺寸 加工一个基准件（凸模或凹模）,然后根据基准件的 实际尺寸 再按间隙配作另一件。42 落料时,应以 凹模 为基准配制 凸模,凹模刃口尺寸按磨损的变化规律分别进行计算。43 冲孔时，应以 凸模 为基准配制 凹模,凸模刃口尺寸按磨损的变化规律分别进行计算。44 凸、凹模分开制造时，它们的制造公差应符合 凸+凹 m Z min的条件。45 配制加工凸、凹模的特点是模具的间隙由 配制 保证，工艺 比较简单，不必校核 凸+凹 ax-mn 的条件，并且可放大 基准件的制造公差,使制造容易。46 冲孔用的凹模尺寸应根据凸模的 实际尺寸 及 最小冲裁 间隙配制。故在凹模上只标注 基本尺寸，不标注公差，同时在零件图的技术要求上注明 凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配制,保证双面间隙为 Z mi max。47 冲裁件的经济公差等于不高于 IT1 级,一般落料件公差最好低于 IT10 级,冲孔件最好低于 T9 级。4 所谓冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的 适应性。49 分析冲裁件的工艺性,主要从冲裁件的 结构工艺性、冲裁件的 精度 和冲裁件的 断面质量 等三方面进行分析。50 冲裁件的断面粗糙度与材料 塑性、材料 厚度、冲裁模 间隙 刃口 锐钝 情况以及冲模的 结构有关。当冲裁厚度为 2m 以下的金属板料时,其断面粗糙度 R 一般可达 12.5 3.。51 冲裁件在条料、带料或板料上的 布置方式 叫排样。2 排样是否合理将影响到材料的 利用率、冲件质量、生产率、模具的 结构及使用寿命 等。3 材料的利用率是指 冲裁件实际 面积与 板料面积之比它是衡量合理利用材料的指标。4 冲裁产生的废料可分为两类，一类是 结构废料，另一类是 工艺废料。5 减少工艺废料的措施是:设计合理的 排样方案,选择合理的 板料规格 和合理的搭边值；利用 废料作小零件。56 排样的方法,按有无废料的情况可分为 有废料 排样、无废料 排样和 少废料排样。57 对于有废料排样，冲裁件的尺寸完全由 冲模 来保证，因此制件的精度 高,模具寿命 高,但材料利用率低。无废料排样是沿直线或曲线切断条料而获得冲件,无任何 搭边,冲件的质量 精度 要差一些,但 材料利用率 最高。8 无废料排样是沿直线或曲线切断条料而获得冲件,无任何 搭边，冲裁件的质量和 精度 要差一些,但材料的 利用率 高。59 排样时,冲裁件之间以及 冲裁件与条料侧边之间 留下的工艺废料叫搭边。6 搭边是一种 工艺废料 废料，但它可以补偿 定位 误差和 料宽 误差,确保制件合格；搭边还可 增加条刚度,提高生产率；此外还可避免冲裁时条料边缘的毛刺被 拉入模具间隙,从而提高模具寿命。硬材料的搭边值可 小一些；软材料、脆材料的搭边值要 大一些。冲裁件尺寸大或者有尖突复杂形状时，搭边值取 大一些；材料厚的搭边值要取 大一些。1 手工送料，有侧压装置的搭边值可以 小，刚性卸料的比弹性卸料的搭边值 大。62 冲裁件尺寸大或是有尖角时,搭边值取 大一些;材料厚的搭边值要取 大一些。在冲裁件过程中，冲裁力是随凸模进入材料的深度 而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的 最大值。4 在冲裁结束时,由于材料的弹性回复及磨擦的存在,将使冲落部分的材料梗塞在 凹模内,而冲裁剩下的材料则紧箍在 凸模上。65 从凸模或凹模上卸下的废料或冲件所需的力称 卸料力,将梗塞在凹模内的废料或冲件顺冲裁方向推出所需的力称,逆冲裁方向将冲件从凹模内顶出所需的力称 顶料力。66 采用弹压卸料装置和下出件方式冲裁时,冲压力等于 冲裁力、卸料力、推料力 之和;采用刚性卸料装置和下出料方式冲裁时，冲压力等于 冲裁力、推料力 之和;采用弹性卸料装置和上出料方式冲裁时，冲压力等于冲裁力、卸料力、推料力、顶料力之和。67 为了实现小设备冲裁大工件或使冲裁过程平稳以减少压力机的震动,常用 阶梯凸模冲裁 法、斜刃口冲裁法和 加热冲裁 法来降低冲裁力。8 在几个凸模直径相差较大、距离又较近的情况下,为了能避免小直径凸模由于承受材料流动的侧压力而产生的折断或倾斜现象,凸模应采用 阶梯 布置，即将 小凸模 做短一些。这样可保证冲裁时,大直径 凸模先冲。69 阶梯冲裁时,大凸模长度应比小凸模长度 长，可以保证冲裁时 大 凸模先冲。7 采用斜刃冲裁时，为了保证冲件平整,落料时应将 凸模 做成平刃；冲孔时应 凹模 做成平刃。71 材料加热后,由于 抗剪强度降低，从而降低了冲裁力。2 模具压力中心就是冲压力 合力 的作用点。模具的压力中心应该通过压力机滑块的 中心线。如果模具的压力中心不通过压力机滑块的 中心线,则冲压时滑块会承受 偏心载荷,导致滑块、压力机导轨及模具导向部分零件 不正常磨损;还会使 合理间隙得不到保证,从而影响 制件的质量和 模具 的寿命。7 冲裁模的形式很多,按送料、出件及排除废料的自动化程度可分为 手动模、半自动模 和 自动模 等三种。