《冲压工艺及模具设计》分章习题

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1、12级冲压工艺及模具设计分章习题第一章 冲压基础知识1、简要叙述冲压工艺的特点有哪些？ P1 答：（1）、生产率高、加工成本低、材料利用率高（可达7080%）； （2）、可生产形状复杂、质量稳定的工件； （3）、冲压件互换性好、重量轻、刚度好、外观好； （4）、应用面广，广泛用于国民经济各个领域。2、什么是体积不变规律？ P10答：塑性变形前后，变形体体积不变；1+2+3=0；3、什么是加工硬化？对材料性能有什么影响？ P13 答：随塑性变形量增加，造成滑移位错密度增加，金属硬度、强度上升，塑性下降。金属变形抗力加大，材料不断变化，逐渐向b接近。4、什么是伸长类变形？什么是压缩类变形？板料成形

2、中哪些是伸长类变形？哪些是压缩类变形？如何划分两类变形。答：伸长类变形：当作用于毛坯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，这种冲压变形为伸长类变形。 压缩类变形：当作用于毛坯变形区内的压应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是压缩变形，这种冲压变形为压缩类变形。 伸长类变形：胀形、圆孔翻边、扩口、拉形等;压缩类变形：筒形件拉深、缩口等。5、材料的哪些机械性能对伸长类变形有重大影响,对压缩类变形有重大影响？为什么？ 答：对伸长类变形有重大影响的机械性能有：材料的塑性指标，如伸长率、断面收缩率等； 对压缩类变形有重大影响的机械性能有：屈服强度、抗拉强度等。6、当123

3、时，利用全量理论和体积不变定律进行分析：当1是拉应力时，1是否是拉应变？当1是压应力时，是否是压应变？每个主应力方向与所对应的主应变方向是否一定一致？答：（1）是。当1是拉应力时，即有1230，毛坯变形区三向受拉，在最大拉应力1方向上的变形必为伸长变形，即1是拉应变；（2）不是。当1是压应力时，即有0123时，毛坯变形区三向受压，而在最小压应力1方向上的变形必为伸长变形，即1是拉应变。（3）否。拉应力方向不一定是伸长变形，压应力方向不一定是压缩变形，而是要根据主应力的差值才能判定。7、什么是名义应力、名义应变？什么是真实应力、真实应变？它们之间有什么差别。答：名义应力：是指在不考虑几何不连续性

4、（如孔、槽、带等）的情况下，在试样的有效横截面上计算得到的应力。名义应变：在名义应力作用下产生的应变。真实应力：一般金属材料在塑性变形过程中产生硬化，屈服应力不断变化，这种变化的实际屈服应力就是真实应力。真实应变：在拉伸试验时，应变常以试样的相对伸长表示，由于不能反映试样大变形过程中的瞬时变形及变形的积累过程，于是引入真实应变的概念，表示实际的应变由应变增量逐渐积累而成。8、板料的冲压成形性能：板料对冲压成形工艺的适应能力。 P169、选择材料时，除决定其化学成分（牌号）外，还要确定哪些对冲压工艺有重大影响的指标？答：还要确定表示板料力学性能的指标，如强度、刚度、塑性等。10、常用板料的规格。

5、 P28第三章 冲裁工艺1、冲裁变形过程分哪三个阶段？ P29答：（1）、弹性变形阶段 （2）、塑性变形阶段（3）、断裂阶段2、剪切断面由哪些区域组成？ P30答：圆角带：塑性变形阶段，刃口进入材料，材料被塑性拉入，断面出现边缘塑性圆角带（约5%）； 光亮带：刃口深入材料，材料产生塑性剪切变形，在凸、凹模侧面压力挤压下，出现塑性光亮带（约1/3）；断裂带：裂纹扩展，上、下裂纹会合，板材分离，断面出现断裂带（约60%）； 毛刺：由于上、下裂纹不一定正对，断裂后往往被拉出毛刺。 3、试述冲裁间隙的大小与冲裁断面质量的关系。 P31答：冲裁加工中，凸、凹模间隙及其分布的均匀程度是决定冲裁断面质量好坏

6、的主要因素。间隙冲裁间隙过大或过小都将导致上、下两裂纹不能相接重合于一线。间隙过小时，凸模刃口附近的裂纹比正常间隙时向外错开些，产生了由上、下裂纹包围的部分。当凸模继续下压时，上、下裂纹中间的部分将被第二次剪切，在断面的中部形成撕裂面，并在断面上形成第二个光亮带，以及在端面出现挤长的毛刺。间隙过大时，板料所受弯曲与拉伸都增大，材料易被撕裂。凸模刃口附近的裂纹比正常间隙时向里错开一些，致使光亮带减小，圆角带、断裂带斜度都增大，毛刺粗大难以去除。此外，若间隙过大，冲裁薄料时会将材料拉入间隙中，形成拉长的毛刺；冲裁厚料时，则形成很宽的圆角带。4、试分析影响冲裁件质量的因素。 P40答：影响冲裁件质量

7、的因素主要有凸、凹模间隙的大小及其分布的均匀性，材料性质，刃口锋利程度，模具制造精度和冲裁条件等。 5、排样设计时要考虑哪些因素？材料利用率如何计算？ P42答：（1）、排样方式（2）、搭边值：冲裁件之间及与条料之间用以补偿定位误差的余料 （3）、材料利用率：工件总面积/条料面积： =nA/bl100% 6、怎样降低冲裁力？ P47答：加热冲裁；斜刃冲裁；阶梯冲裁。7、冲模由哪几部分构成？每一部分作用为何？ P50答：（1）、工作部分：直接完成冲压工序的零件。主要指凸模、凹模、凸凹模。 （2）、定位部分：确定条料或坯料在模具中的位置。有挡料销、导尺、側刃、导料销、定位销等。 （3）、卸料部分：

8、将工件或废料从模具的凸模上和凹模中脱卸。有卸料、推件、顶件零件等。（4）、导向部分：保证上、下模之间的精确导向和凸、凹模间隙的均匀。有导尺、导套、导板等。（5）、固定联结部分：将模具各零件固定联结在上、下模座上，并固定在压力机上。有模座、模柄、固定板、垫板及螺钉、销钉等。8、定位板和定位销的作用是什么？ 答：用于单个坯料或工件的定位。9、推件块的作用是什么？顶件块的作用是什么？答：推件块：顺冲压方向将工件或废料从上模凹模中推出，一般为压力机滑块的刚性力，无压料作用。顶件块：逆冲压方向将工件或废料从下模凹模中顶出，一般为弹性力，有压料作用。 第四章 弯曲工艺1、简述弯曲变形的过程。 P96答：弹

9、性弯曲弯曲半径减小板料与凸模三点接触,内外表层塑性变形塑性变形由表层向中心扩展板料与凸凹模吻合 ，弯曲半径与凸模半经一致。2、试分析弯曲的应力应变。窄板、宽板弯曲时的应力应变状态为何有所不同？ P96答：（1）、外侧:受拉应力而伸长变形导致开裂弯曲的主要失效 （2）、内侧:受压应力而收缩变形导致起皱 窄板弯曲时，变形特点是内、外区应变状态不同，并导致应力状态也不同。变形区的切向应变是绝对值最大的主应变，在板料厚向与宽向必须产生与切应变符号相反的应变。外区的切向主应变为拉应变，所以厚向为压应变，宽向也为压应变；内区的应变符号恰与外区相反。总的来说， 窄板弯曲时是立体应变状态，平面应力状态。宽板弯

10、曲时，切向和厚向的应变和应力状态与窄板相同。在宽度方向，由于材料的流动受阻，几乎不产生变形，故内、外区在宽度方向上的应变均为零。但是按应变状态分析，宽向的外区材料应产生压应变，因受阻力而产生拉应力；内区材料应产生拉应变，因受阻而产生压应力。因此，宽板弯曲时是平面应变状态，立体应力状态。3、什么是应变中性层？ P112答：内、外层间长度不变的纤维层，其半径：=+t（:中性层位移系数0.3-0.5)4、弯曲的变形程度用什么来表示？为什么可用它来表示？极限变形程度受哪些因素的影响？ P103答：弯曲变形程度用相对弯曲半径r/t来表示。因为r/t为弯曲半径与坯料厚度的比值，该值越小，表明弯曲变形程度越

11、大。5、最小弯曲半径影响因素有哪些？ P104答：材料的力学性能；零件弯曲中心角的大小；板料的轧制方向与弯曲线夹角的关系；板料表面及冲裁断面的质量；板料的相对宽度；板料厚度。6、影响回弹的因素有哪些？ P106答：材料的力学性能；相对弯曲半径r/t；弯曲中心角；（4）弯曲方式及校正力的大小；（5）工件形状；模具间隙。7、弯曲件的工艺性：指弯曲件的结构形状尺寸精度要求材料选用及技术要求是否适合于弯曲加工的工艺要求 。 P115第五章 拉深工艺1、简述拉深过程中的起皱及其防止措施。 P133答：凸缘部分的切向压应力，使凸缘材料产生不均匀拱起导致起皱。 防止措施：采用压边装置(弹性或刚性压边圈)和合

12、适的压边力。2、简述拉深过程中的开裂及其防止措施。 P135答：圆角部分受拉应力和弯曲应力导致底部圆角上部首先开裂防止措施： 控制合理的变形程度 选用合理的凸、凹模间隙及圆角半径 采用中间退火，消除加工硬化 合理润滑（筒底部分不能有润滑，以免底部摩擦力太小而导致筒底材料变薄)。3、怎样表示拉深变形程度？ P139答：拉深系数m 用以表示空心零件拉深变形程度，其值用拉深后和拉深前的直径比表示： m=d/D0 拉深系数愈小，变形程度愈大。 当多次拉深时： m1=d1/D0, m2=d2/d1, 4、什么是极限拉深系数？影响因素。圆筒形工件总的拉深系数比极限拉深系数m1小时，为什么用两道或多道工序才

13、能拉成零件？ P139答：拉深成形时，工件不被拉裂的最小拉深系数。 实际拉深时，各次拉深系数必需大于极限拉深系数。 影响因素： 材料力学性能；材料相对厚度t/D；拉深次数； 压边力；模具工作部分圆角半径及间隙。因为每一次的拉深系数mn是该次拉深后工件的直径与上一次拉深后工件的直径之比，当n大于2后，尽管每次的拉深系数都小于极限拉深系数，但总的变形量却超过了极限拉深系数下所能产生的变形量，从而拉成零件。5、拉深变形区的应力应变的特点是什么？ P136答：拉深变形区为凸缘部分，切向为压应力，径向为拉应力，切向压应力的绝对值最大，所以在切向是压应变，径向为拉应变。 第六章 其它成形工艺1、什么是翻边

14、成形？ P180答：翻边成型是一种在成型毛坯的平面或曲面部分,沿一定曲线形成竖立边缘的冲压方法。内孔翻边：在预先冲孔(或无孔)的毛坯上,依靠毛坯拉伸,孔沿周边翻边竖直边缘的冲压工序，伸长类翻边。外缘翻边：沿毛坯的曲边,使材料的拉伸或压缩,形成高度不大的竖边.2、什么是胀形？其特点是什么？ P176答：胀形是利用模具使坯料局部塑性变形,材料变薄,表面积增大的冲压方法。 外部材料不进入变形区,变形区材料受两向拉应力，产生拉伸变形，材料变薄。 胀形主要有起伏成形和凸肚两类。 3、 胀形方法？ P177答：起伏成形；凸肚胀形。4、冲压成形时坯料的变形趋向性 P2951、如图所示零件，材料为45钢，板厚

15、3mm。试确定冲裁凸、凹模刃口尺寸，并计算冲裁力。答：由表2-2可知，间隙范围为（12%14%）t，则Zmin=0.36mm，Zmax=0.42mm，Zmax-Zmin=0.06mm.从表2-6查出尺寸8mm的K=0.75，尺寸48mm的K=0.75.查公差配合与测量技术表1-2知：8mm孔为IT10级精度，因尺寸较小，查表2-5凸凹模的制造精度都取IT7级。则Tp=Td=0.015mm。Tp+Td=0.03mm Zmax-Zmin=0.06mm。尺寸48为IT9级精度公差值=0.062mm，落料凸、凹模的制造公差按的1/4选取，则Tp=Td=/4=0.016mm，Tp+Td=0.032 Zm

16、ax-Zmin=0.06mm。则冲孔工序的凸、凹模尺寸为：=落料工序的凸、凹模尺寸： 查相关资料知：45钢抗切强度为370Mpa,由冲裁力F=KLtb有:冲孔力Fk=Kdktb=1.33.1483370=36248N落料力Ft= Kl2tb=1.348483370=3324672N2、读图理解1-下模座 2-卸料螺钉 3-导柱 4-凸凹模固定板 5-橡胶 6-导料销 7-落料凹模 8-推件块 9-冲孔凸模固定板 10-导套 11-垫板 12、20-销钉 13-上模座 14-模柄 15-打杆 16、21-螺钉 17-冲孔凸模 18-凸凹模 19-卸料板 零件种类零件功能工艺零件工作零件7-落料凹

17、模17-冲孔凸模18-凸凹模直接对坯料进行加工，完成板料分离定位零件6-导料销确定被冲压加工材料在冲模中正确的位置压料、卸料及出件零件8-推件块2-卸料螺钉15-打杆19-卸料板使冲件与废料得以出模，保证顺利实现正常冲压生产结构零件导向零件3-导柱10-导套正确保证上、下模的相对位置，以保证冲压精度支撑固定零件1-下模座，13-上模座14-模柄4-凸凹模固定板9-冲孔凸模固定板11-垫板承装模具零件或将模具紧固在压力机上并与它发生直接联系用的零件紧固零件及其他通用5-橡胶12、20-销钉，16、21-螺钉模具零件之间的相互连接或定位的零件等1、用的金属材料在冷塑性变形时，随变形程度的增加，所有

18、强度指标均（提高），硬度也（提高），塑性指标（降低），这种现象称为加工硬化。搭边是一种（工艺）废料，但它可以补偿（定位）误差和（板料宽度）误差，确保制件合格；搭边还可（提高条料的刚性），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。3、计算下图所示弯曲件的坯料长度。1、材料的冲压成形性能包括形状冻结性和贴模性两部分内容。2、根据材料的合理利用情况，条料排样法可分为 有废料排样 、少废料排样 和无废料排样3、筒形件拉深过程中， 凸缘部分的切向压应力使凸缘材料易产生 起皱 ，主要防止措施：采用 压料圈 和施加大小合适的 压料力 。4、板料弯曲时，变形发生在 弯曲

19、圆角 部位，直边部分 不变形 。5、弯曲件展开长度计算的依据是 应变中性层长度不变 ；拉深件毛坯尺寸计算原则是 体积不变原则 和 相似原则 。6、冲裁模按工序组合分类分为：单 工序模、连续模、 复合模 7、弯曲时常出现的质量问题是：弯裂、回弹 、 偏移 、 畸形 、翘曲。8、冲裁模的卸料方式分固定卸料、 弹性卸料 、 废料切刀 三种。10、冷冲模是利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其变形或分离，从而获得冲件的一种压力加工方法。11、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（维修）。其缺点是（制造公差）小，凸、凹模的制造公差应符合（ p+dZ）的条件。8、弯曲模典型结构设计时考虑的问题 P120