冲压工艺与模具设计知识点bkij.docx
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1、冲压工艺艺与模具设设计-重要知知识点1.影响响金属塑塑性和变变形抗力力的因素素有哪些些?答:影响响金属塑塑性的因因素有如如下几个个方面:1)化学学成分及及组织的的影响;2)变形形温度;3)变形形速度;4)应力力状态。2.请说明明屈服条条件的含含义,并并写出其其条件公公式。答:屈服服条件的的表达式式为:13=S,其含含义是只只有当各各个应力力分量之之间符合合一定的的关系时时,该点点才开始始屈服。3 .什么是是材料的的机械性性能?材材料的机机械性能能主要有有哪些?答:材料料对外力力作用所所具有的的抵抗能能力,称称为材料料的机械械性能。板料的性性质不同同,机械械性能也也不一样样,表现现在冲压压工艺过
2、过程的冲冲压性能能也不一一样。材材料的主主要机械械性能有有:塑性性、弹性性、屈服服极限、强强度极限限等,这这些性能能也是影影响冲压压性能的的主要因因素。4.什么么是加工工硬化现现象?它它对冲压压工艺有有何影响响?答:金属属在室温温下产生生塑性变变形的过过程中,使使金属的的强度指指标 (如屈屈服强度度、硬度度 )提高高、塑性性指标 (如延延伸率 )降低低的现象象,称为为冷作硬硬化现象象。材料的加加工硬化化程度越越大,在在拉伸类类的变形形中,变变形抗力力越大,这这样可以以使得变变形趋于于均匀,从从而增加加整个工工件的允允许变形形程度。如如胀形工工序,加加工硬化化现象,使使得工件件的变形形均匀,工工
3、件不容容易出现现胀裂现现象。55 .什么是是板厚方方向性系系数?它它对冲压压工艺有有何影响响?答:由于于钢锭结结晶和板板材轧制制时出现现纤维组组织等因因素,板板料的塑塑性会因因为方向向不同而而出现差差异,这这种现象象称为板板料的塑塑性各项项异性。各各向异性性包括厚厚度方向向的和板板平面的的各向异异性。厚厚度方向向的各向向异性用用板厚方方向性系系数 r表示示。r值越大大,板料料在变形形过程中中愈不易易变薄。如如在拉深深工序中中,加大大 r值,毛毛坯宽度方方向易于于变形,而而厚度方方向不易易变形,这这样有利利于提高高拉深变变形程度度和保证证产品质质量。通通过对软软钢、不不锈钢、铝铝、黄铜铜等材料料
4、的实验验表明,增增大 r值均均可提高高拉深成成形的变变形程度度,故 r值愈愈大,材材料的拉拉深性能能好。66 .什么是是板平面面各向异异性指数数r?它对对冲压工工艺有何何影响?答:板料料经轧制制后,在在板平面面内会出出现各向向异性,即即沿不同同方向,其其力学性性能和物物理性能能均不相相同,也也就是常常说的板板平面方方向性,用用板平面面各向异异性指数数 r来表表示。比比如,拉拉深后工工件口部部不平齐齐,出现现“凸耳”现象。板平面各各向异性性指数r愈大,“凸耳”现象愈愈严重,拉拉深后的的切边高高度愈大大。由于于r会增加加冲压工工序(切切边工序序)和材材料的消消耗、影影响冲件件质量,因因此生产产中应
5、尽尽量设法法降低r。7.如何判判定冲压压材料的的冲压成成形性能能的好坏坏 ? 答:板料料对冲压压成形工工艺的适适应能力力,成为为板料的的冲压成成形性能能,它包包括:抗抗破裂性性、贴模模性和定定形性。所所谓的抗抗破裂性性是指冲冲压材料料抵抗破破裂的能能力,一一般用成成形极限限这样的的参数来来衡量;贴模性性是指板板料在冲冲压成形形中取得得与模具具形状一一致性的的能力;定形性性是指制制件脱模模后保持持其在模模具内既既得形状状得能力力。很明明显,成成形极限限越大、贴贴模性和和定形性性越好材材料的冲冲压成形形性能就就越好。8.什么是冲裁工序?它在生产中有何作用?答:利用用安装在在压力机机上的冲冲模,使使
6、板料的的一部分分和另一一部分产产生分离离的加工工方法,就就称为冲冲裁工序序。冲裁工序序是在冲冲压生产产中应用用很广的的一种工工序方法法,它既既可以用用来加工工各种各各样的平平板零件件,如平平垫圈、挡挡圈、电电机中的的硅钢片片等,也也可以用用来为变变形工序序准备坯坯料,还还可以对对拉深件件等成形形工序件件进行切切边。9.冲裁的的变形过过程是怎怎样的?答:冲裁裁的变形形过程分分为三个个阶段如如图图 2.1.33所示:从凸模模开始接接触坯料料下压到到坯料内内部应力力数值小小于屈服服极限,这这是称之之为弹性性变形阶阶段 (第一一阶段 );如如果凸模模继续下下压,坯坯料内部部的应力力达到屈屈服极限限,坯
7、料料开始产产生塑性性变形直直至在刃刃口附近近由于应应力集中中将要产产生裂纹纹为止,这是称之为塑性变形阶段 (第二阶段 );从在刃口附近产生裂纹直到坯料产生分离,这就是称之为断裂分离阶段 (第三阶段 )。10.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:普通通冲裁件件的断面面一般可可以分成成四个区区域,如如图 2.1.55所示,既既圆角带带、光亮亮带、断断裂带和和毛刺四四个部分分。圆角带带的形成成发生在在冲裁过过程的第第一阶段段(即弹弹性变形形阶段)主主要是当当凸模刃刃口刚压压入板料料时,刃刃口附近近的材料料产生弯弯曲和伸伸长变形形,使板板料被带带进模具具间隙从从而形成成圆角
8、带带。光亮带带的形成成发生在在冲裁过过程的第第二阶段段(即塑塑性变形形阶段),当当刃口切切入板料料后,板板料与模模具侧面面发生挤挤压而形形成光亮亮垂直的的断面(冲冲裁件断断面光亮亮带所占占比例越越大,冲冲裁件断断面的质质量越好好)。断断裂带是是由于在在冲裁过过程的第第三阶段段(即断断裂阶段段),刃刃口处产产生的微微裂纹在在拉应力力的作用用下不断断扩展而而形成的的撕裂面面,这一一区域断断面粗糙糙并带有有一定的的斜度。毛刺的的形成是是由于在在塑性变变形阶段段的后期期,凸模模和凹模模的刃口口切入板板料一定定深度时时,刃尖尖部分呈呈高静水水压应力力状态,使使微裂纹纹的起点点不会在在刃尖处处产生,而而是
9、在距距刃尖不不远的地地方发生生。随着着冲压过过程的深深入,在在拉应力力的作用用下,裂裂纹加长长,材料料断裂而而形成毛毛刺。对对普通冲冲裁来说说,毛刺刺是不可可避免的的,但我我们可以以通过控控制冲裁裁间隙的的大小使使得毛刺刺的高度度降低。11.什么是冲裁间隙?冲裁间隙对冲裁件断面质量有哪些影响?答:冲裁裁间隙是是指冲裁裁凹模、凸凸模在横横截面上上相应尺尺寸之间间的差值值。该间隙的的大小,直直接影响响着工件件切断面面的质量量、冲裁裁力的大大小及模模具的使使用寿命命。当冲裁裁模有合合理的冲冲裁间隙隙时,凸凸模与凹凹模刃口口所产生生的裂纹纹在扩展展时能够够互相重重合,这这时冲裁裁件切断断面平整整、光洁
10、洁,没有有粗糙的的裂纹、撕撕裂、毛毛刺等缺缺陷,如如图 2.1.66所示。工工件靠近近凹模刃刃口部分分,有一一条具有有小圆角角的光亮亮带,靠靠近凸模模刃口一一端略成成锥形,表表面较粗粗糙。当冲裁裁间隙过过小时,板板料在凸凸、凹模模刃口处处的裂纹纹则不能能重合。凸凸模继续续压下时时,使中中间留下下的环状状搭边再再次被剪剪切,这这样,在在冲裁件件的断面面出现二二次光亮亮带,如如图 4-5b所所示 ,这时时断面斜斜度虽小小,但不不平整,尺尺寸精度度略差。间隙过过大时,板板料在刃刃口处的的裂纹同同样也不不重合,但但与间隙隙过小时时的裂纹纹方向相相反,工工件切断断面上出出现较高高的毛刺刺和较大大的锥度度
11、。122.降低冲冲裁力的的措施有有哪些?答:当采采用平刃刃冲裁冲冲裁力太太大,或或因现有有设备无无法满足足冲裁力力的需要要时,可可以采取取以下措措施来降降低冲裁裁力,以以实现“小设备备作大活活”的目的的:1、采用用加热冲冲裁的方方法:当当被冲材材料的抗抗剪强度度较高或或板厚过过大时,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、采用用斜刃冲冲裁的方方法:冲冲压件的的周长较较长或板板厚较大大的单冲冲头冲模模,可采采用斜刃刃冲裁的的方法以以降低冲冲裁力。为为了得到到平整的的工件,落落料时斜斜刃一般般做在凹凹模上;冲孔时时斜刃做做在凸模模上,
12、如如图4.110所示。 3、采采用阶梯梯凸模冲冲裁的方方法:将将多凸模模的凸模模高度作作成高低低不同的的结构,如如图4.110所示示。由于于凸模冲冲裁板料料的时刻刻不同,将将同时剪剪断所有有的切口口分批剪剪断,以以降低冲冲裁力的的最大值值。但这这种结构构不便于于刃磨,所所以仅在在小批量量生产中中使用。13.什么是冲模的压力中心?确定模具的压力中心有何意义?答:冲模模的压力力中心就就是模具具在冲压压时,被被冲压材材料对冲冲模的各各冲压力力合力的的作用点点位置,也也就是冲冲模在工工作时所所受合力力的作用用点位置置。在设计模模具时,必必须使冲冲模的压压力中心心与压力力机滑块块的中心心线重合合,否则则
13、,压力力机在工工作时会会受到偏偏心载荷荷的作用用而使滑滑块与导导轨产生生不均匀匀的磨损损,从而而影响压压力机的的运动精精度,还还会造成成冲裁间间隙的不不均匀,甚甚至使冲冲模不能能正常工工作。因因此,设设计冲模模时,对对模具压压力中心心的确定定是十分分重要的的 ,在实实际生产产中,只只要压力力中心不不偏离模模柄直径径以外也也是可以以的。14.什么叫叫搭边?搭边有有什么作作用?答:排样样时,工工件与工工件以及及工件与与条料侧侧边之间间留下的的工艺余余料,称称为搭边边。搭边的作作用是:补偿送送料误差差,使条条料对凹凹模型孔孔有可靠靠的定位位,以保保证工件件外形完完整,获获得较好好的加工工质量。保保持
14、条料料有一定定的刚度度,以保保证零件件质量和和送料方方便。搭搭边太大大,浪费费材料;太小,会会降低工工件断面面质量,影影响工件件的平整整度,有有时还会会出现毛毛刺或搭搭边被拉拉进凸模模与凹模模的间隙隙里,造造成冲模模刃口严严重磨损损。影响响模具寿寿命。15.怎样确确定冲裁裁模的工工序组合合方式?答:确定定冲裁模模的组合合方式时时,一般般根据以以下条件件:1、生产产批量的的大小。从从提高冲冲压件生生产率角角度来考考虑,选选用复合合模和级级进模结结构要比比选择单单工序模模好得多多。一般般来说,小小批量和和试制生生产时采采用单工工序模具具,中批批和大批批生产时时,采用用复合冲冲裁模和和级进冲冲裁模。
15、2、工件件尺寸公公差等级级。单工工序模具具冲出的的工件精精度较低低,而级级进模最最高可达达 ITT12 ITT13级级,复合合模由于于避免了了多次冲冲压时的的定位误误差,其其尺寸精精度最高高能达到到 ITT9级以以上,再再加上复复合模结结构本身身的特点点,制件件的平整整度也较较高。因因此,工工件尺寸寸公差等等级较高高时,宜宜采用复复合模的的结构。3、从实实现冲压压生产机机械化与与自动化化生产的的角度来来说,选选用级进进模比选选用复合合模和单单工序模模具容易易些。这这是因为为,复合合模得废废料和工工件排除除较困难难。4、从生生产的通通用性来来说,单单工序模模具通用用性最好好,不仅仅适合于于中小批
16、批量的中中小型冲冲压件的的生产,也也适合大大型冲压压件的生生产。级级进模不不适合大大型工件件的生产产。5、从冲冲压生产产的安全全性来说说,级进进模比单单工序模模和复合合模为好好。综上上所述,在在确定冲冲裁模的的工序组组合方式式时,对对于精度度要求高高、小批批量及试试制生产产或工件件外形较较大,厚厚度又较较厚的工工件,应应该考虑虑用单工工序模具具。而对对精度要要求高、生生产批量量大的工工件的冲冲压,应应采用复复合模;对精度度要求一一般,又又是大批批量生产产时,应应采用级级进模结结构。16.怎样选选择凸模模材料?答:凸模模的刃口口要求有有较高的的耐磨性性,并能能承受冲冲裁时的的冲击力力,因此此,凸
17、模模应该有有较高的的硬度与与适当的的韧性。一一般,形形状简单单、模具具寿命要要求不高高的凸模模,可选选用 T88A、 T110A等等材料;形状复复杂、模模具寿命命要求高高的凸模模,应该该选用 Crr12、 Crr12MMoV、 CrrWMnn等材料料;要求求高寿命命、高耐耐磨模具具的凸模模,可选选用硬质质合金制制造。凸凸模的硬硬度,一一般为 HRRC588 622。17.什么条条件下选选择侧刃刃对条料料定位?答:一般般在下列列情况下下,采用用侧刃来来控制条条料的送送进步距距:1、级进进模中,一一般采用用侧刃来来控制条条料的送送进步距距。这样样,可以以提高生生产率。2、当冲冲裁窄而而长的工工件时
18、,由由于步距距小,采采用定位位钉定位位困难,这这时也采采用侧刃刃来控制制条料的的送进步步距。3、当需需要切除除条料的的侧边作作为工件件的外形形时,往往往采用用侧刃定定距。4、当被被冲材料料的厚度度较薄(t 0.5 mm)时,可以采用侧刃定距。18.什么情况下采用双侧刃定位?答:当被被冲材料料的宽度度较大而而厚度较较小、工工位数目目较多以以及冲裁裁件的精精度要求求较高时时,可以以采用双双侧刃。采采用双侧侧刃时,两两个侧刃刃可以对对称布置置。这时时,可以以降低条条料的宽宽度误差差,提高高工件的的精度。这这种布置置方法常常用于带带料或卷卷料冲压压中。而而将两个个侧刃一一前一后后的布置置,往往往用于工
19、工步较多多的条料料冲压中中,这样样可以节节约料尾尾。用双双侧刃定定距时,定定位精度度高,但但材料的的利用率率要低一一些。19.凸模垫垫板的作作用是什什么?如如何正确确的设计计垫板?答:冲模模在工作作时,凸凸模要承承受很大大的冲裁裁力,这这个力通通过凸模模的固定定端传递递到上模模座。如如果作用用在模座座上的力力大于其其许用应应力时,就就会在模模板上压压出凹坑坑,从而而影响凸凸模的正正确位置置。为了了避免模模座的损损坏,在在凸模固固定板和和上模座座之间加加装一块块淬硬的的垫板。在在复合模模的凸凹凹模固定定板与模模座之间间,因为为同样的的原因也也需要加加装一块块垫板。设计时,一一般根据据需要在在国标
20、中中选取标标准的垫垫板型号号。一般般垫板的的的形状状和尺寸寸大小与与凹模板板相同。材材料选用用 T77、T8钢,热热处理的的淬火硬硬度为 488 522HRCC,上下下表面的的粗糙度度为 Raa0.88以下。20.常用的的卸料装装置有哪哪几种?在使用用上有何何区别?答:常用用的卸料料装置分分为刚性性卸料装装置和弹弹压卸料料装置两两大类。1、刚性性卸料装装置:刚刚性卸料料装置常常用固定定卸料板板的结构构形式,即即:卸料料板是用用螺钉将将其固定定在下模模部分,再再用销钉钉定位这这样一种种安装方方式。刚刚性卸料料装置的的卸料板板在工作作时,不不能将被被冲材料料压住,所所以工件件的有明明显的翘翘曲现象
21、象,但卸卸料力大大。因此此,常用用于较厚厚、较硬硬且精度度要求不不高的工工件冲裁裁模中。2、弹压压卸料装装置:弹弹压卸料料装置中中的弹压压卸料板板具有卸卸料和压压料的双双重作用用,主要要用于冲冲裁厚度度在 1.5mmm以下的的模具中中。冲裁裁前,弹弹压卸料料板首先先将毛坯坯压住,当当上模随随压力机机的滑块块继续向向下运动动时,凸凸模再伸伸出弹压压卸料板板的下端端面进行行冲压加加工。所所以,工工件的平平整度较较好。221.卸料板板型孔与与凸模的的关系是是怎样的的?答:(11)在固定定卸料装装置中,当当卸料板板仅仅起起卸料作作用时,卸卸料板型型孔与凸凸模的间间隙随材材料厚度度的增加加而增大大,一般
22、般取单边边间隙( 0.2 0.5)t。当固固定卸料料板除卸卸料的作作用外,还还要对凸凸模进行行导向,这这时,卸卸料板型型孔与凸凸模的配配合间隙隙应该小小于冲裁裁间隙。(2)弹弹压卸料料装置中中,卸料料板型孔孔与凸模模之间的的单面间间隙取( 0.1 0.2)t。若弹弹压卸料料板还要要起对凸凸模的导导向作用用时,同同样,卸卸料板型型孔与凸凸模的配配合间隙隙应该小小于冲裁裁间隙。22.什么是是顺装复复合模与与倒装复复合模?答:根据据落料凹凹模是在在模具的的上模还还是下模模,将复复合模分分成顺装装复合模模和倒装装复合模模。其中中,落料料凹模在在下模的的复合模模称为顺顺装复合合模,落落料凹模模在上模模的
23、复合合模称为为倒装复复合模。27.什么是最小相对弯曲半径?答:板料料在弯曲曲时,弯弯曲半径径越小,板板料外表表面的变变形程度度越大。如如果板料料的弯曲曲半径过过小,则则板料的的外表面面将超过过材料的的变形极极限而出出现裂纹纹。所以以,板料料的最小小弯曲半半径是在在保证变变形区材材料外表表面不发发生破坏坏的前提提下,弯弯曲件的的内表面面所能弯弯成的最最小圆角角半径,用rmin表示。最小弯曲半径与板料厚度的比值 rmin /t称为最小相对弯曲半径,它是衡量弯曲变形程度大小的重要指标。28.影响最小相对弯曲半径的因素有哪些?答:影响响板料最最小相对对弯曲半半径数值值的因素素很多,其其中主要要有:1)
24、材料料的机械械性能与与热处理理状态材材料的机机械性能能与热处处理状态态对最小小相对弯弯曲半径径数值的的影响较较大,塑塑性好的的材料,其其允许有有较小的的弯曲半半径。所所以在生生产实际际中,都都将冷作作硬化的的材料,用用热处理理方法提提高其塑塑性,以以获得较较小的弯弯曲半径径,增大大弯曲变变形的程程度;或或者对于于塑性较较低的金金属材料料采用加加热弯曲曲的方法法,以提提高弯曲曲变形程程度。2)弯曲曲件的弯弯曲中心心角弯曲中中心角是弯曲曲件的圆圆角变形形区圆弧弧所对应应的圆心心角。理理论上弯弯曲变形形区局限限于圆角角区域,直直边部分分不参与与变形。但但由于材材料的相相互牵制制作用,接接近圆角角的直
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