《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》分章習(xí)題

1、12級(jí)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)分章習(xí)題第一章 沖壓基礎(chǔ)知識(shí)1、簡要敘述沖壓工藝的特點(diǎn)有哪些？ P1 答：（1）、生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高（可達(dá)7080%）； （2）、可生產(chǎn)形狀復(fù)雜、質(zhì)量穩(wěn)定的工件； （3）、沖壓件互換性好、重量輕、剛度好、外觀好； （4）、應(yīng)用面廣，廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。2、什么是體積不變規(guī)律？ P10答：塑性變形前后，變形體體積不變；1+2+3=0；3、什么是加工硬化？對(duì)材料性能有什么影響？ P13 答：隨塑性變形量增加，造成滑移位錯(cuò)密度增加，金屬硬度、強(qiáng)度上升，塑性下降。金屬變形抗力加大，材料不斷變化，逐漸向b接近。4、什么是伸長類變形？什么是壓縮類變形？板料成形

2、中哪些是伸長類變形？哪些是壓縮類變形？如何劃分兩類變形。答：伸長類變形：當(dāng)作用于毛坯變形區(qū)的拉應(yīng)力的絕對(duì)值最大時(shí)，在這個(gè)方向上的變形一定是伸長變形，這種沖壓變形為伸長類變形。 壓縮類變形：當(dāng)作用于毛坯變形區(qū)內(nèi)的壓應(yīng)力的絕對(duì)值最大時(shí)，在這個(gè)方向上的變形一定是壓縮變形，這種沖壓變形為壓縮類變形。 伸長類變形：脹形、圓孔翻邊、擴(kuò)口、拉形等;壓縮類變形：筒形件拉深、縮口等。5、材料的哪些機(jī)械性能對(duì)伸長類變形有重大影響,對(duì)壓縮類變形有重大影響？為什么？ 答：對(duì)伸長類變形有重大影響的機(jī)械性能有：材料的塑性指標(biāo)，如伸長率、斷面收縮率等； 對(duì)壓縮類變形有重大影響的機(jī)械性能有：屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等。6、當(dāng)123

3、時(shí)，利用全量理論和體積不變定律進(jìn)行分析：當(dāng)1是拉應(yīng)力時(shí)，1是否是拉應(yīng)變？當(dāng)1是壓應(yīng)力時(shí)，是否是壓應(yīng)變？每個(gè)主應(yīng)力方向與所對(duì)應(yīng)的主應(yīng)變方向是否一定一致？答：（1）是。當(dāng)1是拉應(yīng)力時(shí)，即有1230，毛坯變形區(qū)三向受拉，在最大拉應(yīng)力1方向上的變形必為伸長變形，即1是拉應(yīng)變；（2）不是。當(dāng)1是壓應(yīng)力時(shí)，即有0123時(shí)，毛坯變形區(qū)三向受壓，而在最小壓應(yīng)力1方向上的變形必為伸長變形，即1是拉應(yīng)變。（3）否。拉應(yīng)力方向不一定是伸長變形，壓應(yīng)力方向不一定是壓縮變形，而是要根據(jù)主應(yīng)力的差值才能判定。7、什么是名義應(yīng)力、名義應(yīng)變？什么是真實(shí)應(yīng)力、真實(shí)應(yīng)變？它們之間有什么差別。答：名義應(yīng)力：是指在不考慮幾何不連續(xù)性

4、（如孔、槽、帶等）的情況下，在試樣的有效橫截面上計(jì)算得到的應(yīng)力。名義應(yīng)變：在名義應(yīng)力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變。真實(shí)應(yīng)力：一般金屬材料在塑性變形過程中產(chǎn)生硬化，屈服應(yīng)力不斷變化，這種變化的實(shí)際屈服應(yīng)力就是真實(shí)應(yīng)力。真實(shí)應(yīng)變：在拉伸試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)變常以試樣的相對(duì)伸長表示，由于不能反映試樣大變形過程中的瞬時(shí)變形及變形的積累過程，于是引入真實(shí)應(yīng)變的概念，表示實(shí)際的應(yīng)變由應(yīng)變增量逐漸積累而成。8、板料的沖壓成形性能：板料對(duì)沖壓成形工藝的適應(yīng)能力。 P169、選擇材料時(shí)，除決定其化學(xué)成分（牌號(hào)）外，還要確定哪些對(duì)沖壓工藝有重大影響的指標(biāo)？答：還要確定表示板料力學(xué)性能的指標(biāo)，如強(qiáng)度、剛度、塑性等。10、常用板料的規(guī)格。

5、 P28第三章 沖裁工藝1、沖裁變形過程分哪三個(gè)階段？ P29答：（1）、彈性變形階段 （2）、塑性變形階段（3）、斷裂階段2、剪切斷面由哪些區(qū)域組成？ P30答：圓角帶：塑性變形階段，刃口進(jìn)入材料，材料被塑性拉入，斷面出現(xiàn)邊緣塑性圓角帶（約5%）； 光亮帶：刃口深入材料，材料產(chǎn)生塑性剪切變形，在凸、凹模側(cè)面壓力擠壓下，出現(xiàn)塑性光亮帶（約1/3）；斷裂帶：裂紋擴(kuò)展，上、下裂紋會(huì)合，板材分離，斷面出現(xiàn)斷裂帶（約60%）； 毛刺：由于上、下裂紋不一定正對(duì)，斷裂后往往被拉出毛刺。 3、試述沖裁間隙的大小與沖裁斷面質(zhì)量的關(guān)系。 P31答：沖裁加工中，凸、凹模間隙及其分布的均勻程度是決定沖裁斷面質(zhì)量好壞

6、的主要因素。間隙沖裁間隙過大或過小都將導(dǎo)致上、下兩裂紋不能相接重合于一線。間隙過小時(shí)，凸模刃口附近的裂紋比正常間隙時(shí)向外錯(cuò)開些，產(chǎn)生了由上、下裂紋包圍的部分。當(dāng)凸模繼續(xù)下壓時(shí)，上、下裂紋中間的部分將被第二次剪切，在斷面的中部形成撕裂面，并在斷面上形成第二個(gè)光亮帶，以及在端面出現(xiàn)擠長的毛刺。間隙過大時(shí)，板料所受彎曲與拉伸都增大，材料易被撕裂。凸模刃口附近的裂紋比正常間隙時(shí)向里錯(cuò)開一些，致使光亮帶減小，圓角帶、斷裂帶斜度都增大，毛刺粗大難以去除。此外，若間隙過大，沖裁薄料時(shí)會(huì)將材料拉入間隙中，形成拉長的毛刺；沖裁厚料時(shí)，則形成很寬的圓角帶。4、試分析影響沖裁件質(zhì)量的因素。 P40答：影響沖裁件質(zhì)量

7、的因素主要有凸、凹模間隙的大小及其分布的均勻性，材料性質(zhì)，刃口鋒利程度，模具制造精度和沖裁條件等。 5、排樣設(shè)計(jì)時(shí)要考慮哪些因素？材料利用率如何計(jì)算？ P42答：（1）、排樣方式（2）、搭邊值：沖裁件之間及與條料之間用以補(bǔ)償定位誤差的余料 （3）、材料利用率：工件總面積/條料面積： =nA/bl×100% 6、怎樣降低沖裁力？ P47答：加熱沖裁；斜刃沖裁；階梯沖裁。7、沖模由哪幾部分構(gòu)成？每一部分作用為何？ P50答：（1）、工作部分：直接完成沖壓工序的零件。主要指凸模、凹模、凸凹模。 （2）、定位部分：確定條料或坯料在模具中的位置。有擋料銷、導(dǎo)尺、側(cè)刃、導(dǎo)料銷、定位銷等。 （3）

8、、卸料部分：將工件或廢料從模具的凸模上和凹模中脫卸。有卸料、推件、頂件零件等。（4）、導(dǎo)向部分：保證上、下模之間的精確導(dǎo)向和凸、凹模間隙的均勻。有導(dǎo)尺、導(dǎo)套、導(dǎo)板等。（5）、固定聯(lián)結(jié)部分：將模具各零件固定聯(lián)結(jié)在上、下模座上，并固定在壓力機(jī)上。有模座、模柄、固定板、墊板及螺釘、銷釘?shù)取?、定位板和定位銷的作用是什么？ 答：用于單個(gè)坯料或工件的定位。9、推件塊的作用是什么？頂件塊的作用是什么？答：推件塊：順沖壓方向?qū)⒐ぜ驈U料從上模凹模中推出，一般為壓力機(jī)滑塊的剛性力，無壓料作用。頂件塊：逆沖壓方向?qū)⒐ぜ驈U料從下模凹模中頂出，一般為彈性力，有壓料作用。 第四章 彎曲工藝1、簡述彎曲變形的過程。

9、P96答：彈性彎曲彎曲半徑減小板料與凸模三點(diǎn)接觸,內(nèi)外表層塑性變形塑性變形由表層向中心擴(kuò)展板料與凸凹模吻合 ，彎曲半徑與凸模半經(jīng)一致。2、試分析彎曲的應(yīng)力應(yīng)變。窄板、寬板彎曲時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)為何有所不同？ P96答：（1）、外側(cè):受拉應(yīng)力而伸長變形導(dǎo)致開裂彎曲的主要失效 （2）、內(nèi)側(cè):受壓應(yīng)力而收縮變形導(dǎo)致起皺 窄板彎曲時(shí)，變形特點(diǎn)是內(nèi)、外區(qū)應(yīng)變狀態(tài)不同，并導(dǎo)致應(yīng)力狀態(tài)也不同。變形區(qū)的切向應(yīng)變是絕對(duì)值最大的主應(yīng)變，在板料厚向與寬向必須產(chǎn)生與切應(yīng)變符號(hào)相反的應(yīng)變。外區(qū)的切向主應(yīng)變?yōu)槔瓚?yīng)變，所以厚向?yàn)閴簯?yīng)變，寬向也為壓應(yīng)變；內(nèi)區(qū)的應(yīng)變符號(hào)恰與外區(qū)相反?？偟膩碚f， 窄板彎曲時(shí)是立體應(yīng)變狀態(tài)，平面應(yīng)力

10、狀態(tài)。寬板彎曲時(shí)，切向和厚向的應(yīng)變和應(yīng)力狀態(tài)與窄板相同。在寬度方向，由于材料的流動(dòng)受阻，幾乎不產(chǎn)生變形，故內(nèi)、外區(qū)在寬度方向上的應(yīng)變均為零。但是按應(yīng)變狀態(tài)分析，寬向的外區(qū)材料應(yīng)產(chǎn)生壓應(yīng)變，因受阻力而產(chǎn)生拉應(yīng)力；內(nèi)區(qū)材料應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)變，因受阻而產(chǎn)生壓應(yīng)力。因此，寬板彎曲時(shí)是平面應(yīng)變狀態(tài)，立體應(yīng)力狀態(tài)。3、什么是應(yīng)變中性層？ P112答：內(nèi)、外層間長度不變的纖維層，其半徑：=+t（:中性層位移系數(shù)0.3-0.5)4、彎曲的變形程度用什么來表示？為什么可用它來表示？極限變形程度受哪些因素的影響？ P103答：彎曲變形程度用相對(duì)彎曲半徑r/t來表示。因?yàn)閞/t為彎曲半徑與坯料厚度的比值，該值越小，表明彎

11、曲變形程度越大。5、最小彎曲半徑影響因素有哪些？ P104答：材料的力學(xué)性能；零件彎曲中心角的大??；板料的軋制方向與彎曲線夾角的關(guān)系；板料表面及沖裁斷面的質(zhì)量；板料的相對(duì)寬度；板料厚度。6、影響回彈的因素有哪些？ P106答：材料的力學(xué)性能；相對(duì)彎曲半徑r/t；彎曲中心角；（4）彎曲方式及校正力的大?。唬?）工件形狀；模具間隙。7、彎曲件的工藝性：指彎曲件的結(jié)構(gòu)形狀尺寸精度要求材料選用及技術(shù)要求是否適合于彎曲加工的工藝要求 。 P115第五章 拉深工藝1、簡述拉深過程中的起皺及其防止措施。 P133答：凸緣部分的切向壓應(yīng)力，使凸緣材料產(chǎn)生不均勻拱起導(dǎo)致起皺。 防止措施：采用壓邊裝置(彈性或剛性

12、壓邊圈)和合適的壓邊力。2、簡述拉深過程中的開裂及其防止措施。 P135答：圓角部分受拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力導(dǎo)致底部圓角上部首先開裂防止措施： 控制合理的變形程度 選用合理的凸、凹模間隙及圓角半徑 采用中間退火，消除加工硬化 合理潤滑（筒底部分不能有潤滑，以免底部摩擦力太小而導(dǎo)致筒底材料變薄)。3、怎樣表示拉深變形程度？ P139答：拉深系數(shù)m 用以表示空心零件拉深變形程度，其值用拉深后和拉深前的直徑比表示： m=d/D0 拉深系數(shù)愈小，變形程度愈大。 當(dāng)多次拉深時(shí)： m1=d1/D0, m2=d2/d1,· · 4、什么是極限拉深系數(shù)？影響因素。圓筒形工件總的拉深系數(shù)比極限拉深

13、系數(shù)m1小時(shí)，為什么用兩道或多道工序才能拉成零件？ P139答：拉深成形時(shí)，工件不被拉裂的最小拉深系數(shù)。 實(shí)際拉深時(shí)，各次拉深系數(shù)必需大于極限拉深系數(shù)。 影響因素：  材料力學(xué)性能；材料相對(duì)厚度t/D； 拉深次數(shù)； 壓邊力；模具工作部分圓角半徑及間隙。因?yàn)槊恳淮蔚睦钕禂?shù)mn是該次拉深后工件的直徑與上一次拉深后工件的直徑之比，當(dāng)n大于2后，盡管每次的拉深系數(shù)都小于極限拉深系數(shù)，但總的變形量卻超過了極限拉深系數(shù)下所能產(chǎn)生的變形量，從而拉成零件。5、拉深變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變的特點(diǎn)是什么？ P136答：拉深變形區(qū)為凸緣部分，切向?yàn)閴簯?yīng)力，徑向?yàn)槔瓚?yīng)力，切向壓應(yīng)力的絕對(duì)值最大，所以在切

14、向是壓應(yīng)變，徑向?yàn)槔瓚?yīng)變。 第六章 其它成形工藝1、什么是翻邊成形？ P180答：翻邊成型是一種在成型毛坯的平面或曲面部分,沿一定曲線形成豎立邊緣的沖壓方法。內(nèi)孔翻邊：在預(yù)先沖孔(或無孔)的毛坯上,依靠毛坯拉伸,孔沿周邊翻邊豎直邊緣的沖壓工序，伸長類翻邊。外緣翻邊：沿毛坯的曲邊,使材料的拉伸或壓縮,形成高度不大的豎邊.2、什么是脹形？其特點(diǎn)是什么？ P176答：脹形是利用模具使坯料局部塑性變形,材料變薄,表面積增大的沖壓方法。 外部材料不進(jìn)入變形區(qū),變形區(qū)材料受兩向拉應(yīng)力，產(chǎn)生拉伸變形，材料變薄。 脹形主要有起伏成形和凸肚兩類。 3、 脹形方法？ P177答：起伏成形；凸肚脹形。4、沖壓成形時(shí)

15、坯料的變形趨向性 P2951、如圖所示零件，材料為45鋼，板厚3mm。試確定沖裁凸、凹模刃口尺寸，并計(jì)算沖裁力。答：由表2-2可知，間隙范圍為（12%14%）t，則Zmin=0.36mm，Zmax=0.42mm，Zmax-Zmin=0.06mm.從表2-6查出尺寸8mm的K=0.75，尺寸48mm的K=0.75.查公差配合與測量技術(shù)表1-2知：8mm孔為IT10級(jí)精度，因尺寸較小，查表2-5凸凹模的制造精度都取IT7級(jí)。則Tp=Td=0.015mm。Tp+Td=0.03mm< Zmax-Zmin=0.06mm。尺寸48為IT9級(jí)精度公差值=0.062mm，落料凸、凹模的制造公差按的1/4

16、選取，則Tp=Td=/4=0.016mm，Tp+Td=0.032< Zmax-Zmin=0.06mm。則沖孔工序的凸、凹模尺寸為：=落料工序的凸、凹模尺寸： 查相關(guān)資料知：45鋼抗切強(qiáng)度為370Mpa,由沖裁力F=KLtb有:沖孔力Fk=Kdktb=1.3×3.14×8×3×370=36248N落料力Ft= Kl2tb=1.3×48×48×3×370=3324672N2、讀圖理解1-下模座 2-卸料螺釘 3-導(dǎo)柱 4-凸凹模固定板 5-橡膠 6-導(dǎo)料銷 7-落料凹模 8-推件塊 9-沖孔凸模固定板 10-導(dǎo)套

17、 11-墊板 12、20-銷釘 13-上模座 14-模柄 15-打桿 16、21-螺釘 17-沖孔凸模 18-凸凹模 19-卸料板 零件種類零件功能工藝零件工作零件7-落料凹模17-沖孔凸模18-凸凹模直接對(duì)坯料進(jìn)行加工，完成板料分離定位零件6-導(dǎo)料銷確定被沖壓加工材料在沖模中正確的位置壓料、卸料及出件零件8-推件塊2-卸料螺釘15-打桿19-卸料板使沖件與廢料得以出模，保證順利實(shí)現(xiàn)正常沖壓生產(chǎn)結(jié)構(gòu)零件導(dǎo)向零件3-導(dǎo)柱10-導(dǎo)套正確保證上、下模的相對(duì)位置，以保證沖壓精度支撐固定零件1-下模座，13-上模座14-模柄4-凸凹模固定板9-沖孔凸模固定板11-墊板承裝模具零件或?qū)⒛＞呔o固在壓力機(jī)上并

18、與它發(fā)生直接聯(lián)系用的零件緊固零件及其他通用5-橡膠12、20-銷釘，16、21-螺釘模具零件之間的相互連接或定位的零件等1、用的金屬材料在冷塑性變形時(shí)，隨變形程度的增加，所有強(qiáng)度指標(biāo)均（提高），硬度也（提高），塑性指標(biāo)（降低），這種現(xiàn)象稱為加工硬化。搭邊是一種（工藝）廢料，但它可以補(bǔ)償（定位）誤差和（板料寬度）誤差，確保制件合格；搭邊還可（提高條料的剛性），提高生產(chǎn)率；此外還可避免沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺被（拉入模具間隙），從而提高模具壽命。3、計(jì)算下圖所示彎曲件的坯料長度。1、材料的沖壓成形性能包括形狀凍結(jié)性和貼模性兩部分內(nèi)容。2、根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣法可分為 有廢料排樣 、少廢料排樣 和無廢料排樣3、筒形件拉深過程中， 凸緣部分的切向壓應(yīng)力使凸緣材料易產(chǎn)生 起皺 ，主要防止措施：采用 壓料圈 和施加大小合適的 壓料力 。4、板料彎曲時(shí)，變形發(fā)生在 彎曲圓角 部位，直邊部分 不變形 。5、彎曲件展開長度計(jì)算的