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1、冲压模具1 第一章 冲压工艺基础 1什么是冲压加工？冲压成形是指在压力机上通过模具对板料加压，使其产生分离或发生塑性变形，从而得到一定形状、尺寸和性能要求的零件的加工方法。 2冲压工序分为哪两大类？分离工序和成形工序。从每一大类各列举三个主要工序，并说明其变形特点和应用。分离工序：切断：将板料沿不封闭的轮廓分离；落料：沿封闭的轮廓将制件或毛坯与板料分离；冲孔：在毛坯或板料上，沿封闭的轮廓分离出废料得到带孔制件；切边：切去成形制件多余的边缘材料。成形工序：折完：将毛坯或半成品制件沿弯曲线弯成一定角度和形状；卷边：把板料端部弯曲成接近封闭的圆筒状；拉深：把平板毛坯拉压成空心体，或者把空心体拉压成外
2、形更小的空心体。 3冲压用板料的力学性能与成形性能之间有什么关系？一般来说伸长率大、屈服比小、弹性模量大、硬化指数高和厚向异性指数大有利于各种冲压成形工序。 4曲柄压力机的主要技术参数有哪些？公称压力Fp滑块行程s滑块行程次数装模高度 5压力机装模高度的概念？是指压力机滑块处于下止点位置时，滑块下表面到工作台上表面的距离。 第二章 冲裁工艺与冲裁模 1什么是冲裁？冲裁是指利用装在压力机上的模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工艺。冲裁变形过程分为哪三个阶段？说明每一段的变形情况。三个阶段：弹性变形阶段：凸模下面的板料略有弯曲，凹模上面的板料开始上翘，若卸去凹模压力，板料能恢复原状，不
3、产生永久变形。 塑形变形阶段：凸模和凹模都切入板料，形成光亮的弯切断面。断裂阶段：应力作用下，裂纹不断扩展，当上、下裂纹汇合时，板料发生分离；凸模继续下压，将已分离的材料从板料中推出，弯成冲裁过程。 2冲裁时，断面质量分为那几个区？各区有什么特征？是怎样形成的？ 1）圆角带：是板料在弹性变形时，刃口附近的板料被牵连，产生弯曲和拉深变形而形成的。软材料比硬材料的圆角带大。 2）光亮带：是板料在塑形剪切变形时，凸、凹模刃口侧压力将毛胚压平而形成的光亮垂直的断面，通常光亮带在整个断面上所占的比例小于1/3，是断面质量最好的区域。板料的塑形越好，冲裁间隙越大，光亮带的宽度就越宽。 3）断裂带：断裂带是
4、由刃口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，在断裂阶段产生的。断裂段是断面质量较差的区域，表面粗糙，且有斜度。塑形越差，冲裁间隙越大，断裂带越宽且斜度越大。 4）毛刺：是因为微裂纹产生的位置不是正对刃口，而是在刃口附近的侧面上，加之凸、凹模之间的间隙及刃口不锋利等因素，使金属拉断成毛刺而残留在冲裁件上。凸模刃口磨钝后，在落料件边缘产生较大毛刺；凹模刃口磨钝后，在冲孔件边缘会产生较大毛刺；间隙不均匀，会使冲裁件产生局部毛刺。 3什么是排样？排样设计是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方式。冲压废料有哪两种？冲压废料可分为结构废料和工艺废料。要提高材料利用率，应从减少哪种废料着手？减少工
5、艺废料，才能有效提高材料的利用率。 4什么是搭边？冲裁件之间、冲裁件与条料侧边之间的工艺废料称为搭边。 搭边大小决定于哪些因素？搭边大小与材料机械性能、工件形状与大小、材料厚度、送进厚度、挡斜方式。 1 2 5什么是冲裁间隙？冲裁间隙是指冲裁模具中凸、凹模刃口部分的尺寸之差。 它对冲裁件的断面质量、冲裁工序力、模具寿命有什么影响？对冲裁件质量的影响，一般来说，间隙小，冲裁件的断面质量就高；间隙大，则断面塌角大，光亮带减小，毛刺大，但是，间隙过小，则断面易产生“二次剪切”现象，有潜伏裂纹。对冲裁力的影响，间隙小，所需的冲裁力大；间隙大，材料容易分离，所需的冲裁力就小。对冲裁模具寿命的影响，间隙大
6、，有利于减小模具磨损，避免凹模刃口胀裂，可以提高冲裁模具的寿命。 6冲裁模刃口尺寸计算的原则有哪些？基准问题、磨损问题、合适的制造公差。 7冲模工作时，毛胚在送进平面内怎样定位？纵向定位，横向定位。左右怎样导向？左右通过导料板、导料销等零件。各有哪几种方式和零件？有挡斜销、导正销、定距侧刃、导斜板、测压装置、导斜销、经典组合。 8垫板起什么作用？垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递过来的压力，以减小模座所承受的单位压力，保护凸模顶面处的模座平面不被压陷损坏。 在什么情况下可以不加垫板？当模座承受的单位面积上的压力不超过模座材料的许用压应力时可以不加垫板。 9正装、倒装复合冲裁模工作过程？正装式复
7、合模：冲裁时，冲孔凸模和凸凹模完成冲孔工序；落料凹模和凸凹模完成落料工序。倒装式复合模：冲裁时，凸模和凸凹模完成冲孔工序；凹模和凸凹模完成落料工序 10试述冲裁压力中心概念？冲裁压力中心就是指冲裁力的合力作用点。 为什么要确定冲裁模具的压力中心？在冲压生产中，为保证压力机和模具正常工作，必须使冲裁模具的压力中心和压力机滑块的中心线相重合。否则，在冲裁过程中，会使滑块、模柄及导柱承受附加弯矩，使模具与压力机滑块产生偏斜，凸、凹模之间的间隙分布不均匀，从而造成导向零件的加速磨损，模具刃口及其他零件损坏，甚至会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度。 11试用配置法确定冲孔模的刃口尺寸及制造公差。确定基
8、准件；画出基准件的磨损图；对基准件的尺寸进行分类：A类增大、B类减小、C类不变；选取最小冲裁间隙；注明配置关系。 12确定如图所示冲孔落料复合模的压力中心位置。按比例画出各凸模刃口的位置、轮廓；建立如图所示坐标系；计算各凸模周长、压力中心坐标。填入表格；计算总合力的压力中心坐标。 第三章 弯曲工艺与弯曲模 1什么叫做“宽板”弯曲？什么叫做“窄板”弯曲？一般将相对宽度3的板料称为宽板；3的板料称为窄板。 二者弯曲变形区横截面的变形有什么不同？窄板弯曲时，宽度方向的变形不受约束。由于弯曲变形区外侧材料受拉而引起板料宽度方向收缩，内测材料受压引起板料宽度方向增厚，其横截面形状变成外窄内宽的扇形。变形
9、区横截面形状尺寸发生改变称为畸变。宽板弯曲时，材料在宽度方向上的变形会受到相邻金属的限制，其变形区断面几乎不变，基本保持为矩形。 2什么是应变中性层？在拉伸与压缩之间存在一个既不伸长也不缩短的中间纤维层。怎么确定应变中性层的位置？可以用弯曲半径来确定。=r+xt。中性层弯曲半径；r弯曲半径；t材料厚度；x中性层位移系数。 3什么是最小变曲半径？是指弯曲件弯曲部分的内角半径。 2 3 4什么是弯曲件的回弹？材料在弯曲过程中，伴随着塑形变形总存在着弹性变形，弯曲力消失后塑形变形部分保留下来，而弹性变形部分要恢复，从而使弯曲件与弯曲模的形状并不完全一致，这种现象称为弯曲件的回弹。 影响弯曲回弹的因素
10、有哪些？材料的力学性能；材料的相对弯曲半径r/t；弯曲件的形状；凸、凹模之间的间隙；弯曲校正力。 生产中减小回弹的方法有哪些？补偿法、校正法。 5防止弯曲裂纹的措施有哪些？1）使用表面质量好的毛胚；2）采用合理的模具间隙，改善润滑条件，减少弯曲时毛胚的流动阻力；3）制件的相对弯曲半径大于最小相对弯曲半径。若不能满足时，应分两次或多次进行弯曲；4）对于塑型差或加工硬化较严重的毛胚，先退火后弯曲；5）把毛胚有毛刺的一面置于变形区的内侧。 6弯曲过程中可能产生滑移的原因有哪些？毛胚沿凹模口滑动时两边所受的摩擦阻力不相等。防止的措施？1）采用对称的凹模结构，保证模具间隙均匀；2）采用有顶件装置的弯曲模
11、结构；3）采用定位装置 7 根据图，分析Z形件的变曲过程，并指出缺点。弯曲前，由于橡胶的作用，是凹模与凸模的下端平齐，此时压柱与上模座是分离的，顶件板和下模板的上面是平齐的。弯曲时，凸模与顶件板将毛胚夹紧，由于橡胶的弹力大于顶件板上弹顶装置的弹力，迫使顶件板向下运动，完成左端弯曲。当顶件板接触下模板后，上模继续下降，迫使橡胶压缩，凹模随上模继续下降，和顶件板完成右端的弯曲。当压柱与上模座接触时，工件得到校正。缺点：直角无法得到校正。 8看图，指出U型件弯曲模，并根据图说明其特点。特点：该模具因有回弹现象，所以工件一般不会包紧在凸模上，一般不需要卸料装置，且两竖边无法得到校正，回弹较大。 第四章
12、 拉深工艺与拉深模 1拉深后圆筒型制件的壁厚怎样变化？筒底部分。筒底厚度与毛坯厚度基本相同，其厚度变化可以忽略不计。筒壁部分。下薄上厚，在筒壁与筒底圆角相切处稍偏上部分最薄越往口部越厚平面凸缘处厚度最大。 圆筒形件拉深时危险断面在哪里？试分析原因。凸模圆角部分。这部分是筒壁和圆筒底部的过渡区，材料承受筒壁较大的径向拉应力s1和切向拉应力s3，厚度方向由于凸模的压力和弯曲作用而受到压应力s2。在这个区域的筒壁与筒底转角处稍上的地方，拉深开始是材料处于凸、凹模之间，需要转移的材料较少，受变形程度小，冷作硬化程度低，加之该处材料变薄，使传力的截面积变小，所以此处往往成为整个拉深件强度最薄弱的地方。
13、2什么是拉深系数？拉深系数是指拉深后的工件直径与拉深前的工件直径之比。什么是极限拉深系数？使拉深件不拉裂的最小拉深系数称为极限拉深系数。影响拉深系数的因素有哪些？材料的力学性能。毛坯的相对厚度t/D。拉深模的几何参数。拉深条件。 3造成拉深件起皱的原因是什么？在拉深时，凸缘材料存在着切向压应力s3，当这个压应力大到一定程度时，板料切向将因失稳而拱起，这种现象称为起皱。防止起皱的措施有哪些？ 防止起皱的措施，主要是减少切向压应力s3的影响，如：在拉深模结构上加压边圈，对平面凸缘施压厚度方向上的压应力s2，以防止拱起；减小变形程度，减小s3的值；加大平面板料的相对厚度t/D，降低s3的影响。 3
14、4 4造成拉深件破裂的原因是什么？当危险断面所受到径向拉应力s1超过板料的下屈服强度时，危险断面就会变薄，超过版聊的抗拉强度Rm时，拉深件就会在危险断面处破裂。主要原因是：径向拉应力s1过大。 防止破裂的措施有哪些？主要是降低径向拉应力s1的影响，如：增大凹模圆角半径和进行合理的润滑，以降低所需的拉应力s1，防止破裂；增大凸模的粗糙度，以增大毛坯与凸模表面的摩擦力，阻碍毛坯变薄，防止破裂；减小压边力，以降低所需的拉深力。 5拉深模的压边装置有哪几种类型？弹性压边装置和刚性压边装置。弹性压边圈有哪几种形式？橡胶压边装置、弹簧压边装置和气垫压边装置。 6久里金法则：任何形状的母线绕某轴旋转一周所构
15、成的旋转体的表面积，等于该母线的长度与该母线形心绕该轴旋转所得周长的乘积。A旋转体的表面积。母线形心的旋转半径。母线长度。即 . 7拉深模压边装置对压边力是如何要求的？当确定需要采用的压边装置后，压边力的大小必须适当。若压边力过大，则会增加拉深力，从而使径向拉应力增大，工件易被拉裂；若压边力过小，则不能防止凸缘起皱，起不到压边作用。压边力大小通常用如下公式计算：. Q压边力，N；A在压边圈上毛坯的投影面积，；q单位压边力，MPa。弹性压边装置哪几种类型？橡胶压边装置、弹簧压边装置和气垫压边装置。画图说明拉深过程中力的变化情况？气垫水平，橡胶斜率最大，弹簧次之。纵轴是压边力Q。分析特点、缺点如何
16、克服。1）橡胶和弹簧的压边力变化正好与所需要的相反，只用于浅拉深。克服方法：限位装置一定位销，螺栓等。2）气垫效果好但结构复杂，制造维修不易，且需要压缩空气，因而限制了其应用。 8试述拉深后圆筒形制件的壁厚及硬度变化特性。壁厚见1。硬度变化：拉深是一个塑性变形过程，材料变形后必然要发生加工硬化现象。加工硬化会使拉深件的强度和刚度高于毛坯。同时引起塑性降低，使进一步拉深时变形困难。但拉深过程中的变形时不均匀的，从筒底到平面凸缘，其塑性变形由小逐渐变大，其硬度也逐渐增大。 9无压边装置的首次拉深模：结构简单、制造方便没有导向机构，安装时由校模圈调整凸、凹模的间隙，保证拉深间隙均匀。工作时须将校模圈
17、移走定位：靠定位圈定位卸料：拉深结束后，工件依靠凹模底部的台阶脱模，并由下模座底孔向下自然漏料。由于工作时凹模要深入凸模，因此只能用于浅拉深适用于材料塑形好、相对厚度较大的工件拉深。 带压边装置的首次拉深模：压边装置的作用是防止拉深过程中凸缘起皱。次模具使用的是弹性压边装置，在这类结构中经常采用的是倒装式，即拉深凸模在下模，拉深凹模在上模。这是因为提供压边力的弹性原件受到空间位置的限制，把压边装置和凸模安装在下模，可以有效利用压力机工作台下面的空间位置定位：用压边圈定位卸料：用压边圈的内孔卸料件号1是挡销，用来防止推件系统在推件是掉落由于没有导向系统，安装调整模具时也需使用校模圈 落料拉深复合
18、模：一般用条料做坯料，所以有落料用的导料板等定位零件，以及卸料装置等为了保证模具工作时先落料、后冲裁，在初始位置时必须使拉深凸模的顶面低于落料凹模，二者相差的高度为：毛坯厚度+落料凹模刃磨量压边圈还兼起卸料作用。拉深结束后，压边圈使拉深件留在凸凹模内，然后由打料杆推出这类模具生产效率高、操作方便、工件质量好，在生产中经常采用。 4 5 第五章 其他冲压成形工艺与模具设计 1胀形：在冲压生产中，利用模具强迫平板坯料的局部凸起变形和强迫空心件或管状件沿径向向外扩张的成形工序称为胀形。 2翻遍：利用模具将工序件的边缘孔或外边缘翻成竖直的直边，称为翻边。 3缩口：缩口是将管坯或预先拉深好的圆筒形件通过
19、缩口模将其直径缩小的一种成形方法。 判断 1、物体的塑性仅仅决定于物体的种类，与变形方式和变形种类无关。 2、模具的压力中心就是冲压件的重心。 3、当孔的公差等级和位置度要求较高时，须弯曲成形后再进行冲孔。 4、落料件比冲孔件精度高一级。 5、起皱是一种受压失稳现象。 6、冲裁间隙越小，冲裁件精度越高，所以冲裁时间隙越小越好。 补充 1、Z形件弯曲模：弯曲前，由于橡胶3的作用，使凹模6与凸模7下端平齐，此时压柱4与上模座5是分离的，顶件板1和下模板8的上面是平齐的。弯曲时，凸模7与顶件板1将毛坯夹紧，由于橡胶的弹力大于顶件板上弹顶装置的弹力，迫使顶件板1向下运动，完成左端弯曲。当顶件板1接触下
20、模板8后，上模继续下降，迫使橡胶3压缩，凹模6随上模继续下降，和顶件板1完成完成右端弯曲。当压柱4与上模座5接触时，工件得道校正。设计时上模橡胶的弹力要大于顶件板弹顶装置的弹力。 2、U形件弯曲模：1模柄；2上模座；3凸模；4推杆；5凹模；6下模座；7顶杆；8顶件块；9圆柱销；10定位销 3、倒装式复合模：凹凸模安装在下模部分时，称之为倒装式复合模。冲裁时，凸模4和凸凹模2完成冲孔工序，凹模3和凸凹模2完成落料工序。冲孔废料由凸凹模孔直接漏下，制件被凹凸模顶入落料凹模内，再由推件块12推出。1-凸凹模固定板；2-凸凹模；3-凹模；4-凸模；5-垫板；6-凸模；8-模柄；9-打料杆；10 -推板；11-连接推杆；12-推件块；13-凸模固定板；14-上模座；15-导套；17-活动挡料销；18-卸料版；19-弹簧；20-导柱；22-下模座 4、确定压力中心：建立坐标系xOy;把刃口轮廓分段，确定各分段长度、周长；确定各线段压力中心位置，计算其坐标值x、y计算凸模压力中心位置X=各线段长度*x之和/各线段长度总和；Y=各线段长度*y/各线段长度总和 5、部分旋转体表面积计算公式：圆形：；圆筒形；1/4球环；根据表面积相等的原则，总表面积之和就是坯料的表面积。 5
