1、冲压工艺与模具设计复习资料一、复习知识I. 冷冲压工艺可分为 分离工序）即冲裁工序和 成形工序）两大类。2 冲压模具按结构分为 简单模），复合模）和 连续模）。3. 冲裁分离过程按板料纺锤形应力框内变形分为 弹性变形阶段）、 塑性变形阶段）和 断裂分离阶段）。4. 冲裁断面一般有 圆角带）、光亮带）、断裂带）和毛刺，但毛刺不一定会产 生，落料件的毛刺只有在落料 凸）模刃口磨损后才出现，冲出的孔边毛刺只有在冲孔凹）模刃口磨损后才出现。5. 冲裁的材料越软，圆角带越 大），材料塑性越好，光亮带越 高）。6. 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸 测量出来的）与基本尺寸 又称名义 尺寸、图纸上标注出
2、来的）的偏差，偏差越大，则精度越低。这种偏差有两个来源，一是 冲裁件相对于模具实际尺寸的）偏差，二是 模具的实际制造）偏差。7. 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸 测量出来的）与基本尺寸 又称名义 尺寸、图纸上标注出来的）的偏差，偏差越大，则精度越低。这种偏差有两个来源，一是 冲裁件相对于模具实际尺寸的）偏差，二是 模具的实际制造）偏差。8. 一般情况下，冲裁间隙越大，冲裁断面圆角带大）、光亮带 小）、毛刺大）、斜度 大）、冲裁力 小）。9. 一般情况下，冲裁间隙太大，板料的弹性恢复使落料件外形尺寸 小于）凹模刃口尺寸，使冲孔孔径 大于）凸模刃口尺寸。冲裁间隙太小，板料的弹性恢复使落料件外
3、形尺寸 大于）凹模刃口尺寸，使冲孔孔径 小于）凸模刃口尺寸。10. 一般情况下，冲裁间隙偏大，模具寿命 提高）。II. 新设计制造的冲裁模一般取 最小合理）冲裁间隙Cmin。12. 冲孔件孔的小端尺寸等于 凸）模刃口尺寸，落料件外形的大端尺寸等于 凹） 模刃口尺寸。13. 计算冲裁凸模和凹模刃口尺寸的原则是：冲孔时，设计计算以 凸）模刃口尺寸为基准，冲裁间隙放大在凹模刃口上；落料时，设计计算以 凹）模刃口尺寸为基准，冲裁间隙缩小在凸模刃口上。考虑模具磨损，凸模外形磨损后变 小），故设计冲 孔模时，凸模刃口的基本尺寸应取工件孔公差范围内的 较大）尺寸；凹模内孔磨损后变 大），故设计落料模时，凹模
4、刃口的基本尺寸应取工件外形公差范围内的 较小）尺寸。冲裁凸、凹模刃口的制造公差一般比工件精度高2-3）级精度；而圆形的凸、凹模刃口不论工件精度是否标注公差，均按 VIT6-IT7 ）级精度设计制造。14. 为了降低冲裁力，可以采用斜刃口模具冲裁：冲孔时， 凸）模采用斜刃口，而凹）模仍然为平刃口；落料时， 凹）模采用斜刃口，而 凸）模仍然为平刃口。在 有多个凸模的冲裁模中，还可以将凸模阶梯布置来降低冲裁力：小）凸模设计制造短些，大）凸模设计制造长些。15. 采用自由凸模冲孔时，在厚度为 t的板料上冲裁，一般能冲裁的最小圆孔孔径 为1.3）t，能冲裁方孔的最小边长为1.2）t，能同时冲裁的最小孔间
5、距 或孔边距）为 1t）。16. 导板导向的冲裁模只能用于工作行程较短的 偏心）压力机。冲模的上下模如果需要精确导向，一般采用 导柱导套）导向装置，导柱导套导向装置有滑动式导柱导 套和滚珠式导柱导套，其中高速冲裁一般用 滚珠式）导柱导套。17. 冲裁模的卸料装置有三种：刚性卸料装置，弹性卸料装置和卸料废料切刀；冲裁厚度大的板料，如果零件没有平整度要求，为了简化模具，最好采用 刚性）卸料 装置；冲裁平整度要求高的零件或冲裁薄板料时、最好采用 弹性）卸料装置；成形件 的切边模，为了简化模具，最好采用 废料切刀）卸料装置。18. 芯棒精压内孔整修一般用于 d/t=34且t3mm的情况，为了使冲孔与精
6、压同 时进行，冲孔凸模与精压芯棒合为一体，凸模的精压整修部分与冲孔部分的直径差等 于一般冲裁的正常 间隙值Z）。19. 采用小间隙和模具刃口小圆角进行光洁冲裁：落料时， 凹）模刃口小圆角，凸）模为普通形式；冲孔时， 凸）模刃口小圆角， 凹）模为普通形式。20. 负间隙冲裁时，凸模刃口尺寸 大于）凹模刃口尺寸，冲裁完毕，凸模不进入 凹模、与凹模上表面距离达到0.1-0.2） mm时撤回，送入下一件，所以负间隙冲裁是 落料和 整修）的复合工序。21. 齿圈压板精密冲裁用料比普通冲裁用料更 多）些；齿圈压板精密冲裁排样时，应将冲裁件形状复杂或带齿形的部分以及剪断面质量要求高的部分放在 靠近）材料送进
7、的一端。22. 齿圈压板精密冲裁料厚t4mm的大孔时d10t）, 般设计 两）齿圈，一个 设计在压板上，另一个设计在 凹模）上。23. 齿圈压板精密冲裁模具有 活动式凸模专用模架精冲模）、固定式凸模专用模架精冲模）、 活动式凸模通用模架精冲模）、 固定式凸模通用模架精冲模）四种。24. 排样的布排方式有直排、 斜排）、直对排、 斜对排）、混合排和多行排六种，其中多行排最多能排3）行。25. 冲孔落料凸凹模的壁厚不能太小，否则凸凹模的强度不够；用正装复合模冲裁料厚为t的黑色金属板料时，凸凹模内不积存废料，凸凹模的最小壁厚amin应=1.5）t，而且amin=0.7mm。用倒装复合模冲裁料厚为t的
8、黑色金属板料时，凸凹模内积存废 料，凸凹模的最小壁厚amin应=3.5）to26. 手工将板料送进模具时，靠导料板或导料销进行板料的横向定位，可用 侧刃）凹模或挡料销来保证板料送进的长度即板料的纵向定位）。为了使安装挡料销的孔不影响凹模刃口的强度，可使用 钩形）挡料销。27. 如果冲压模具上要安装模柄，模柄中心线应与模具的 压力中心）尽可能重合，这样才能保证模具对冲床的作用力与冲床对模具的作用力在一条线上。模柄有 压入式）模柄，旋入式）模柄、凸缘式模柄和浮动式模柄，上模设有打板，打杆等打件装置的复合模一般安装 凸缘式）模柄，而齿圈压板精冲模一般选用 浮动式）模柄，28. 板料弯曲时，外层纤维受
9、 拉）应力、发生 伸长）变形，内层纤维受 压）应 力、发生收缩）变形。从外层拉伸变形与内层压缩变形之间存在一层既不伸长也不收 缩的纤维层，称为 应变中性）层。应变中性）层的长度就是毛坯的长度，所以它用于弯曲件毛坯的展开长度计算。从外层拉应力过渡到内层压应力，发生应力突然变化 或应力不连续的纤维层称为 应力中性）层，它用于弯曲应力分析和应力计算。29. 将厚度为t的板料校正弯曲成内半径为r的圆弧过程中，当r/t=4）时，板料 弯曲变形区 变薄），厚度变化系数 氏1），应变中性层位置 内）移，应力中性层位 置 内）移更多。设X0为应变中性层内移系数，那么应变中性层位置 p）=叶X0t）。30. 将
10、厚度为t的板料卷圆成成外半径为 R的圆弧过程中，当R/t=2.6）时，板料 弯曲变形区 增厚），厚度变化系数 &1），应变中性层位置 外）移，设X1为应变中 性层外移系数，那么应变中性层位置 p=R-X1t）。31. 将厚度为t的板料弯曲成圆弧的过程中，随着弯曲凸模的下行，变形区内半径r越来越 小），弯曲变形程度随 r/t的减小而 增大），当r/t=最小相对弯曲半径 rmin/t ）时，板料外表面会弯裂。所以板料弯曲成形的极限用 最小相对弯曲半径rmin/t） 来表示。32. 窄板弯曲变形区的应力应变状态为 平面）应力、 三维立体）应变状态；而宽 板弯曲变形区的应力应变状态为 平面）应变、 三
11、维空间）应力状态。33. 沿板料纤维方向的延伸率等力学性能比垂直于板料纤维方向的性能要好些，所以折弯线 垂直）于纤维方向弯曲时，最小相对弯曲半径En/t最小，而折弯线 平行）于纤维方向弯曲时，最小相对弯曲半径 rmin/t最大。34. 板料的屈服极限越高），弹性模量E越小），硬化指数n越小），弯曲 卸载后的回弹量越大。35. 板料弯曲前进行退火能减小弯曲卸载后的回弹量，这是因为弯前退火能 降低）板料的屈服极限cs和提高）弹性模量E。36. 圆筒件拉深的毛坯直径 D和零件筒径d的差别越大，需要转移的“多余三角形”的面积越大，拉深变形程度越大，圆筒件的拉深比K越大），拉深系数 m越小）。37. 由
12、外径为D的圆形平板毛坯拉深成筒径为 d的圆筒件过程中，毛坯的主要变形 区是毛坯的 凸缘部分），该变形区在切向 压）应力、径向 拉）应力的作用下发生切 向收缩）、径向 伸长）的变形；该变形区的切向应力超过临界值时，会发生塑形失稳而拱起，称为 起皱）。圆筒件拉深到平板毛坯外径为Rw时刻，毛坯厚度在半径p0.607Rw）的地方增厚，在半径p0.607Rw）的地方变薄。圆筒筒壁为 单向拉伸）应力状态、是拉深的传力区，其中 拉深凸模圆角与筒壁交接处）为危险断面。板 料的最大断面收缩率为 帕，当拉深到凸缘外缘相对收缩了 x= mlnK）时，危险断面上 的应力达到最大值，当此最大应力没达到板料的抗拉强度时，
13、危险断面不会拉裂）。38. 拉深凹模口部圆角半径 rd对危险断面上的应力影响很大：rd越大），危险断 面上的应力越 小），越难拉裂；但rd过大），毛坯凸缘过早离开压边圈的约束，拉 深后期凸缘过大的自由表面容易起皱。39. 增大拉深凸模底部圆角半径rp，能使危险断面上移到 加工硬化）更大的地方，越难拉裂；但rp过大，需要增加整形工序。40. 板料拉深过程中的摩擦有两重性，其中 拉深凹模与坯料之间的摩擦）为有害摩擦，而拉深凸模与筒壁之间的摩擦）为有益摩擦；故在拉深 凹）模与坯料之间进行润滑，增大 凸）模与圆筒件之间的摩擦，将凸模做得 粗糙）都对拉深有利。41. 由外径为D的圆形平板毛坯拉深成筒径为
14、 d的圆筒件过程中，温度对板料拉深过程有很大影响，其中增加毛坯 凸缘）温度，可以降低主要变形区的屈服强度），降低 筒壁）的温度，可以提高危险断面的 抗拉强度db）都有利于拉深。42. 由外径为D的圆形平板毛坯拉深成筒径为 d的圆筒件过程中，毛坯的凸缘起皱不是在拉深开 始时刻，也不是在拉深结束的瞬间，而是在拉深到毛坯凸缘外径 Dw=v0.8-0.9） D）时最容易起皱。毛坯凸缘起皱与毛坯直径D和零件筒径d的差别D-d）有关，还与毛坯的相对厚度 t/D 100有关，其中D-d）在1822） t时），需 要加压边圈防止起皱，在t/D 1002.5）时一般不需要加压边圈。防止拉深起皱的压边装置有弹性）
15、压边装置和 刚性）压边装置，其中刚性压边装置必须安装在双动）压力机的外）滑块上，为了解决弹性压边装置的压边力随拉深凸模下行不断增大、与 拉深后期实际所需压边力越来越小的矛盾，在弹性压边装置的压边圈上需要安装 限位器）。43. 按坯料的流动方向与凸模运动方向不同，拉深圆筒件的以后各次拉深方法有 正）拉深方法和 反）拉深方法，其中 反）拉深方法可以防止起皱。44. 拉深凸缘外径为dF，筒径为ddF/d1.4），高为h的带凸缘圆筒件时，当其拉深系数m（=凸缘圆筒件的极限拉深 mimin，且其相对高度h/d （ 允许的最大相对高 度h/d时，可以一次拉成；当其拉深系数 m（凸缘圆筒件的极限拉深 mim
16、in，或者其相 对高度h/d （=允许的最大相对高度h/d时，需要多次拉深：则第一次按mimin和h/d拉成毛坯凸缘直径等于零件凸缘直径dF含修边余量），以后各次保持此 毛坯凸缘直径dF）不变，按查表所得凸缘圆筒件以后各次允许的极限拉深系数逐步减小筒径，增 加筒的 高度）和凸缘 宽度），直到拉成零件为止。45. 需要多次拉深的阶梯形圆筒件，如果任意两相邻阶梯直径之比dn/dn-1都不小于相应圆筒件各次的极限拉深系数，则其拉深方法为由大阶梯到小阶梯依次拉出），则整个拉深次数则等于 阶梯数目）。如果某相邻两阶梯直径之比dn/dn-1小于相应圆筒件所对应次拉深的极限拉深系数，则该两阶梯的拉深方法为
17、由小阶梯到大阶梯依次拉出）。46. 球面件拉深时有两个变形区：毛坯凸缘部分和中间部分，凸缘部分是切向受压收缩、径向受拉伸长的 拉深）变形，而中间部分是切向和径向均受拉伸长的胀形）变形。47. 当抛物形拉深件的相对高度h/d（0.50.6时，抛物形拉深件的成形过程与半 球面件一样。48. 拉深空心锥形件的变形开始阶段，变形有三部分，坯料凸缘平面区、板料与凹模圆角接触区、拉深凸模凹模间隙的自由表面区。自由表面去较大，容易 起皱）。用直径为D的平板毛坯，拉深成小端直径为 di的空心锥形件，第一次拉深允许的拉深 系数可近似地取圆形平板毛坯拉深成圆筒件的第一次拉深的极限拉深系数，若锥形件 的di/D小于
18、v）允许拉深系数，该锥形件需要多次拉深。49. 拉深高为H，边长为B，角部圆角半径为r的矩形件时，圆角部位相当于 圆筒件拉深），而直边相当于 弯曲）；圆角部位的拉深变形和直边的弯曲变形相互影响， 影响的大小与相对圆角半径r/B）及相对高度H/B ）有关。随r/B的减小，直边对圆 角部位的影响增大，矩形件的极限变形程度提高越显著。当r/B达到最大值为0.5）时，矩形件就变为圆筒件，矩形件的极限变形程度则为圆筒件的极限拉深系数。通常情况矩形件的极限变形程度用极限相对高度H/门）来表示，如果工件的相对高度H/r）大于极限相对高度则需要多次拉深。高正方形件一般采用 圆）形毛坯，高长方形件一般采用 长圆
19、）形毛坯，需要多次拉深的高正方形件或高长方形件的倒数第二次 拉深的筒壁与矩形件角部之间的壁间距S般取0.2-0.25） r）。拉深高正方形件时，第一次和中间各次拉深均采用 圆筒件）拉深制坯，拉深高长方形件时，第一次和中间 各次拉深均采用 椭圆形件）拉深制坯。50. 拉深覆盖件时，为了防止凸缘起皱和减小回弹，一般在压边圈上加拉深筋，覆盖件角部的变形程度 大），流入凹模阻力 大），流入速度 慢），回弹 小），可 不设或少设）拉深筋，覆盖件直边的变形程度 小），流入凹模阻力 小），流入速度 快），回弹 大），可设13条拉深筋。51. 为了减小覆盖件的回弹、又不使工件拉裂，拉深与模具的摩擦系数为卩，包
20、角为B的大型覆盖件时，应选用屈强比 cs/dbvve叮 钢板进行拉深。拉深大型覆盖件的变 形程度很难精确计算，故一般用 成形度）a来预测覆盖件的成形过程，当 a平均30%、或aax40%时，覆盖件很难整体拉深成形，应将覆盖件 剖分，分开拉深成 形后焊接组合）。52. 带料连续拉深时，拉深件总的拉深系数应 大于等于）查出来的板料不经过中间退火所允许的极限拉深系数；据拉深件的 t/D 100，dF/d，h/d的大小及相邻两工位拉 深件之间的材料约束程度，带料连续拉深可分为 有切口）连续拉深和 无切口）连 续拉深。有切口连续拉深比无切口连续拉深的每道拉深工位上的拉深系数可取得小）些，所以拉深工位数
21、少）些，虽然较浪费拉深原材料，但模具结构相对简单些。53 除了圆筒件拉深等基本拉深方法外，还有变薄拉深、弹性介质拉深、 凸缘）加热拉深，局部）冷却拉深、径向加压拉深、爆炸拉深成形、水电拉深成形、 电磁拉深成形、旋压成形等特殊拉深方法。其中高压锅和炮弹壳是用变薄）拉深成形的，而液化气罐是用无缝钢管 加热旋压）成形两端而制成的。由于变薄拉深后的加 工硬化很严重，故各变薄拉深制坯后要进行退火），由于变薄拉深时板料与拉深凹模之间的摩擦很严重，故每次变薄拉深前要对坯料或半成品进行润滑，润滑多采用 磷化皂化）处理。橡皮拉深就是用橡皮充当拉深凸模或者拉深凹模的板料拉深，较多采 用橡皮充当 拉深凹模）。54底
22、部厚度为to、壁部厚度为t的圆筒件一般用变薄拉深方法成形，其变形程度 用变薄系数表示，该圆筒件总的变薄系数忻t/to）。如果需要多次变薄拉深，第 n次变薄拉深的变薄系数（tn=An/An-1=tn/tn-1）055. 旋压据工件厚度是否变薄分为 普通旋压）和变薄旋压，而变薄旋压又称为 强力旋压）。普通旋压的坯料有两种变形，除了滚轮与坯料直接接触区产生的局部塑性变形外，还有坯料沿 轴向倒伏）。普通旋压的变形程度用 旋压系数m）表示，m 的大小为d/D），旋压圆筒件的极限旋压系数mmin为0.60.8），旋压锥形件的极限旋压系数mmin可达0.20.3）o变薄旋压时毛坯凸缘不会 收缩），凸缘不会起
23、皱，故 变形过程中坯料外径保持 不变）。变薄旋压的芯模半锥角为a，旋压后工件的厚度t按正弦定则变化），t与毛坯厚度t0的关系为t=tsina）;变薄旋压的变形程度用变 薄率&来表示，用芯模半锥角表示的变薄率F1-sina），故变薄旋压的极限变形程度可用 amin）来表示，变薄旋压的极限 最小）半锥角一般为3o60。因为变薄旋压时 坯料外径保持不变，故不能直接用平板毛坯直接变薄旋压成圆筒件，强力旋压圆筒件 时，只能用内径与制件相同的圆筒形毛坯）。56. 带凸缘的圆筒件，凸缘外径为 dF，筒径为d,当dF/d（3 时，为普通圆筒件 拉深，毛坯凸缘外径会收缩；当 dF/d（=3 时，则为局部成形 压
24、包），毛坯凸缘外径 基本不收缩。57. 内孔翻边按翻边后孔壁厚度不同，分为不变薄翻边和变薄）翻边。内孔翻边的主要破坏形式为 孔边缘拉裂），其变形程度用翻边系数m表示，预冲孔为d，翻边后孔径为D时，翻边系数m为d/D），当预冲孔按极限翻边系数取最小孔仍不能达到 不变薄翻边高度时，需要先 拉深或压包）到一定深度，然后再在底部冲孔翻边。58在某较薄的冲压件上攻螺纹，用螺钉联接另一个零件，如果冲压件的厚度不能满足螺纹联结强度，可用变薄翻边增加螺纹联接长度，其变形程度用变薄系数K表示，K 一般取 3. 计算冲裁凸模和凹模刃口尺寸的原则是什么？4. 降低冲裁力的主要方法有哪些？5. 完成齿圈压板精密冲裁的
25、主要条件有哪些？6. 排样时搭边有何作用？7. 冲裁多个孔时，往往冲裁凹模采用镶拼结构，镶拼的原则和方法主要有哪些？8. 在冲压模具上，片料或毛坯的定位零件有哪些？其中连续模中最精确的定位零件是 哪种？9. 为什么金属板料弯曲时会回弹？10. 影响最小相对弯曲半径rmin/t有哪些？11. 影响弯曲卸载后的回弹有哪些因素？12. 减小弯曲卸载后的回弹的措施有哪些？13. 校正弯曲为什么能减小弯曲卸载后的回弹？14. 落料件的毛刺会留在落料凸模还是凹模一侧？如果用此带毛刺的落料件来弯曲成 形，应将毛坯与落料凸模还是与落料凹模接触的一侧放在弯曲内侧？为什么？15. 圆筒件拉深的毛坯尺寸计算原则是什
26、么？为什么拉深前在毛坯上要加修边余量？16. 圆筒件拉深时，为什么危险断面位于凸模圆角与筒壁交接处？17. 影响圆筒件拉深的主要因素有哪些？18. 圆筒件拉深时，防止起皱的措施有哪些？19. 圆筒件拉深时，防止拉裂的措施有哪些？20. 圆筒件拉深过程中会出现哪些问题？它们各自的防止措施有哪些？21. 某带压边圈的圆筒件拉深模在调试模具时，筒底的圆角处被拉破，如果请你解决 拉破问题获得合格产品，你会使用哪些可能的工艺方法？22. 需要多次才能拉成的圆筒件，其以后各次拉深的毛坯与首次拉深的毛坯不同，决定 以后各次拉深有哪些不同于首次拉深的特点？23. 除了圆筒件等基本拉深方法外，还有哪些特殊的拉深
27、工艺？24. 大型覆盖件拉深容易产生哪些质量问题？25. 变薄拉深的特点是什么？26. 变薄旋压的特点是什么？27. 影响不变薄翻边的极限翻边系数 mmin因素有哪些？画图回答题所示为一料厚t较厚的冲裁件，生产批量大，如果用一套冲压模具冲压生产该制 件，试问宜采用何种冲压模具？为什么？并绘制排样图草图，排样图上需标注料宽、 每次送料长度等必要的尺寸。计算画图题：请计算该复合模的落料凹模和冲孔凸模刃口的名义尺寸。并绘出落料凹模刃口示 意图，注上名义尺寸，不要计算和标注模具公差。计算题：1 请计算该弯曲件的展开长，其中应变中性层内移系数X0和外移系数X1请分别查表。2如果采用一次弯曲成形，请计算校正弯曲力3请计算圆筒件的毛坯直径4请计算圆筒件总的拉深系数，请问该圆筒件需要多少次才能拉成？每次拉深的圆筒 直径是多少？每次制坯拉深按极限拉深系数拉深，其中极限拉深系数见表5.图示为一带凸缘的圆筒拉深件： 1）请写出最省料的冲压成形方案。2）根据你选定的最省料的冲压成形方案，要成形制坯么？为什么？如果要成形制 坯，请写出制坯的成形方法，并计算制坯所获半成品的最终高度。3）根据你选定的最省料的冲压成形方案，计算毛坯的直径。4）如果要成形制坯，请问该半成品能不能直接由一个圆形的平板坯料一次成形，为 什么？
