冲压工艺与模具设计习题

冲压工艺与模具设计习题1、什么叫分离工序和成型工序？其等效应力大小在什么范围？分离：板料在冲压力作用下，变形部分的应力超过材料的强度极限σb，使板料发生断裂而相互分开的工序，如落料、冲孔、剪切等成型：板料在冲压力作用下，变形部分的应力超过材料的屈服极限σs,但未达到其强度极限σb，是材料产生塑性变形，从而成形工件，如弯曲、拉深、翻边等2、什么叫塑性成型的体积不变定理？试写出其表达式。塑性变形时，物体主要是发生形状的改变，而体积变化极小，可以忽略不计，这就是塑性变形的体积不变定理。表达式：ε1+ε2+ε3=03、试画出塑性变形时各种可能出现的应力状态图和应变状态图。塑性变形时，只可能有三向应变状态及两向应变状态，不可能有单向应变状态。如下图：4、什么叫加工硬化？冷塑性加工中，材料表现出的强度指标（硬度HB，屈服强度σs，抗拉强度σb）上升和塑性指标（伸长率δ，断面收缩率ψ）下降，以及进一步塑性变形抗力增加的现象称为加工硬化。5、什么叫模具的闭合高度（hm）？指冲模在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。Hm应小于压力机的最大装模高度。6、什么叫屈雷斯加屈服准则和密席斯屈服准则？是写出其表达式。屈雷斯加屈服准则：任意应力状态下只要最大剪应力达到某临界值，材料就开始屈服。又称为最大剪切应力准则。表达式：设当σ1σ2σ3时，τmax=∣σ1−σ3∣2=σs2或∣σ1-σ3∣=σs密席斯屈服准则：当某点的等效应力σi达到某临界值时材料就开始屈服。表达式：σ̅=1√2√[(σ1−σ2)2+(σ2−σ3)2+(σ3−σ1)2]=σs或(σ1−σ2)2+(σ2−σ3)2+(σ3−σ1)2=2𝜎𝑠27、冲裁变形过程可分为哪几个阶段？分别为弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段。8、冲裁断面具有哪几个明显的区域特征？材料的塑性对它们的影响规律是什么？圆角带、光亮带、断裂带、毛刺带。塑性好的材料，冲裁时裂纹出现的比较迟，材料被塑性剪切的深度较大，光亮带所占的比例较大，圆角、毛刺和穹弯也较大，断裂带则窄一些；塑性差的材料，容易被拉断，材料被塑性剪切不久便会出现裂纹，时光亮带所占比例大、圆角所占比例小，并且大部分是粗糙的断裂面。9、冲裁间隙大小对模具寿命和零件精度的影响规律是什么？对模具寿命的影响：间隙偏小，模具作用的挤压力打，落料件或废料往往梗塞在凹模洞口内，使模具磨损加剧，甚至使模具与材料之间产生粘结现象，并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模折断、凸模与凹模相互啃刃等异常损坏。间隙偏大，可使冲裁力、卸载力等减少，从而使刃口磨损减少；当间隙过大时，零件毛刺会增大，从而引起卸料力增大，加剧刃口的磨损。间隙适当，模具磨损小，起到延长模具使用寿命的作用。对零件精度的影响：冲裁间隙大时，变形材料受拉应力作用大，冲裁结束后因材料弹性恢复，冲裁件尺寸向实体方向收缩，使冲孔尺寸大于凸模直径，落料件尺寸小于凹模尺寸。冲裁间隙小时，变形区材料受凹、凸模的挤压力作用大，压缩变形大，冲裁后材料必然弹性伸展，时冲孔尺寸小于凸模，落料件尺寸大于凹模。10、冲裁间隙大小对冲裁时上、下裂纹的走向有何影响？间隙过小时：上、下裂纹不重合，在两条裂纹之间的材料被二次剪切。当上裂纹压入凹模时，受到凹模壁的挤压，产生第二光亮带，同时部分材料被挤出，在表面形成薄而高的毛刺。间隙合理时：上、下裂纹重合，断面斜度很小，圆角及毛刺较小，无裂纹分层，稍不平坦，有较好的综合断面质量。间隙过大时：上、下裂纹不重合，出现第二次拉裂及断裂带；塑性变形阶段结束较早，致使光亮带较窄，圆角及斜度较大，穹弯厉害，毛刺大，并且断面会出现两个斜度，断面质量也不理想。11、冲裁排样时，搭边的作用是什么？搭边的作用有三个：①搭边可以补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料误差而冲出残次的废品，确保冲出合格零件；②搭边可以保持条料在冲裁过程中的强度和刚度，方便条料送进，提高生产效率；③搭边可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入冲裁间隙，从而提高模具寿命。12、什么叫斜刃冲裁模？在什么情况下，分别在凸模、或凹模上开设斜刃？斜刃冲裁指冲裁时刃口不是同时切入材料，而是逐步地将材料切离的冲裁方式。冲孔时凸模做成斜刃，凹模应做成平刃；落料时凸模做成平刃，凹模做成斜刃。13、模具的分别加工法和配合加工法分别用于什么场合？分别加工适用于圆形、矩形、方形等简单形状，便于成批量制造，大量生产；配合加工法适用于单件生产，薄料零件、形状复杂零件。14、导正销—挡料销连续模具、侧刃定距模具分别用于什么场合？15、常见的冲裁凹模孔口形式有柱孔口和锥孔口，试从刃口强度、模具精度、冲裁力三个方面进行比较。刃口强度：柱孔口刃口强度高，锥孔口刃口强度较低。模具精度：柱孔口精度高，锥孔口精度不高。冲裁力：柱孔口冲裁力大，适用于冲裁精度高、厚度较大的工件；锥孔口冲裁力小，一般用于形状简单、精度要求不高和较薄的。16、什么叫正装复合模和倒装复合模？若落料凹模装在上模上，则称之为倒装复合模；反之，则称为顺装复合模。17、大型凸模、小型凸模通常采用什么样的固定方式？标准圆形凸模与凸模固定板之间通常采用怎样的配合？大、中型凸模采用止口（窝孔）定位，窝孔与模板或凸模为过渡配合，再用螺钉紧固。小型凸模采用机械固定，还可以采用低熔点合金固定或环氧树脂粘结固定，装配时，将凸模与凹模间隙调整好，然后在空槽中灌注低熔点合金或环氧树脂，冷却后即可吧凸模紧固住。标准圆形凸模与凸模固定板通常采用过渡配合。18、凸模的最基本固定方式是台肩固定与铆接固定两种，各适合于什么场合？台肩固定适用于强度刚性好的圆形或简单凸模，装配磨修方便；铆接固定适用于具有复杂外形的凸模。19、弹性卸料板、固定卸料板的模具分别应用于什么场合？弹性卸料板的模具应用于平面要求高、薄材料的工件。固定卸料板的模具应用于平板、窄而上的冲件或弯曲成形的较厚工件。20、浮动模柄通常用于什么模具？用于带有精密导向装置的高精密模具、硬质合金凸、凹模的多工位模具。21、什么叫应变中性层？金属板料弯曲时，中性层一般会发生什么变化？切向长度在弯曲前后保持不变的某层金属纤维称为应变中性层。当弯曲变形程度很小时，应变中性层的位置基本处于板料厚度的中部；当弯曲变形程度较大时，应变中性层向板坯内侧移动，变形量越大，内移量越大。22、板料的弯曲特点是什么？（1）圆角部位是主要变形区，且其变形不均匀：圆角部位ab的网络状态由正方形变成扇形；（2）应变中性层内移；（3）变形区材料厚度变薄、切向长度增加；（4）变形区的截面形状可能发生变化：宽板（b/t3）弯曲时，相邻材料彼此制约，宽度方向阻力大，材料流动困难，截面形状几乎不变，仍为矩形；而窄板（b/t3）弯曲时，由于宽度方向的阻力小，内层纤维受到压缩，宽度增加，外层纤维受到拉伸，宽度将减小，最后截面形状变为外窄内宽的扇形。23、试分别写出宽板、窄板塑性弯曲时的应力、应变状态。窄板（b/t3）弯曲时：宽度方向可以自由变形，故其内层和外层在宽度方向上的应力均可忽略，即σb=0；材料的外层为压缩应变，内层为拉伸应变。所以，板料弯曲时，内、外层的应变状态是立体的，应力状态是平面的。宽板（b/t3）弯曲时：由于宽度方向材料的内层和外层均不能自由变形，宽度基本不变，即εb=0；外层材料在宽度方向上收缩受阻，为拉应力，内层材料在宽度方向上拉伸受阻，为压应力，故板坯弯曲时内、外层的应变状态试平面的，应力状态时立体的。24、试比较关键折弯线与板料的辗压方向垂直或平行时的最小相对弯曲半径。顺着轧制后纤维方向的塑性指标大于垂直纤维方向的塑性指标，因此弯曲件的弯曲线（折弯线）与板料的纤维方向垂直时，rmin/t最小。25、在板料弯曲时，怎样改变内、外层的切向应力，就可以降低最小弯曲半径rmin26、怎样确定弯曲件毛坯的长度？（原则）根据中性层长度不变原则来计算板坯的尺寸。27、材料特性对弯曲回弹△a的影响规律是什么？材料的屈服点σs越大，硬化指数η越大，弹性模量E越小，则回弹角△a越大。28、弯曲回弹时的表现形式是什么？曲率减小（△K）；弯曲角φ增大。29、弯曲模、拉深模的横向尺寸的标注原则是什么？30、在进行拉深时，为了提高极限变形程度，要怎样润滑模具？31、多次拉深时，拉深系数应该怎样变化？多次拉深时，后一道工序所允许的mmin要比前一道的大，拉深次数越多，后续的mmin越大。32、钻孔与冲孔，谁的极限翻边变形程度更大？钻孔的边缘表面质量好，对翻边较有利，所以钻孔比冲孔极限翻边变形程度大。33、胀形变形区内板料的厚度减小是不可避免的吗？不可避免，因为胀形变形有以下特点：塑性变形仅局限在局部的范围，变形区以外的材料不向变形区内转移；材料处于双向或单向拉应力状态，厚度方向收缩，板平面属于伸长变形。34、胀形、圆孔翻边、扩口、缩口分别属于伸长类变形还是压缩类变形？胀形、圆孔翻边、扩口属于伸长类变形，缩口属于压缩类变形。35、圆筒形件拉深时，平面凸缘径向拉σ1，切向产生压应力σ3怎样分布？当R=r时，变形区边缘外径向拉应力σ1最大，则σ1max=1.1σ均ln𝑅𝑡𝑅当R=𝑅𝑡时，在变形区外边缘切向压拉应力σ3最大，则σ3𝑚𝑎𝑥=1.1σ均当R=0.6𝑅𝑡（∣σ1∣=∣σ3∣）为变形区厚度方向变形时增厚还是减薄的分界点。36、拉深过程中，圆筒形件分成哪几个区域？（1）平面凸缘部分；（2）凹模圆角部分；（3）筒壁部分；（4）凸模圆角部分；（5）圆筒底部。37、拉深件的凸缘起皱的主要是哪两个部分？在模具上通过采取什么措施来防止起皱？（1）凸缘部分的相对厚度：拉深时的起皱与压杆西端受压失稳相似，t（Dt-d）相对厚度越小，起皱越容易。（2）凸缘部分的切向压力σ3大小。防止起皱措施：1）在模具上设置压力装置；2）采用锥形凹模；3）采用拉深筋；4）采用反拉深。38、拉深系数的意义是什么？拉深系数是指拉深后工件直径与拉深前板坯直径之比，用来表示板坯拉深前后变形程度的参数。39、材料的延伸率δ、屈强比σs/σb、厚向异性指数γ=εb/εt值怎样影响拉深性能？（1）延伸率δ：表示板料产生均匀或稳定变形的塑性变形的能力。直接影响板料在以伸长为主的变形的冲压性能，δ越大，表示极限变形程度越大；（2）屈强比（σs/σb）：若σs/σb小，则表示允许的塑性区域大，成形过程稳定性好，断裂危险性小，有利于提高极限变形程度；（3）厚向异性指数γ=εb/εt：γ值越大，则表明在板平面方向上越容易产生变形，而在厚度方向上较难变形，这对拉深成形很有利。40、若使传力区危险断面的强度增加或使变形区的阻力减小，则极限拉深系数mmin如何变化？均有利于板坯成形，使极限拉深系数mmin减小41、多次拉深时，怎样确定各次拉深模的基准件及间隙取向？通过极限拉深系数计算，确定合理的拉深系数，然后计算出各次拉深件的直径，再通过各次拉深件的尺寸计算出拉深模的基准件和间隙取向。42、对于中小型宽凸缘件（df200mm,df/d1.4）和大型宽凸缘件（df200mm,df/d1.4）,是怎样分别进行多次拉深的？使画出示意图并进行必要的符号标注。当df200mm时，通过减小筒形部位的直径而增加拉深件高度来达到成形的目的，拉深过程中的rd、rp不变，且最后需增加一次整形工序；当df〉200mm时，通常减小rd和rp值，逐渐减小筒形部分直径来达到成形目的。拉深件高度在首次拉深后形成，后续各次拉深一直保持不变。43、材料的塑性、硬化指数n、表面粗糙度Ra如何影响胀形极限变形程度？1）材料的塑性指标表示板料产生均匀后稳定变形的塑性变形的能力，且胀形为伸长类变形，而δ直接影响板料在以伸长类为主的冲压性能，δb越大，极限变形程度越大；2）硬化指数n大时，金属抵抗缩颈能力强，从而阻止局部集中变形的进一步发展，具有开展变形区、时应变均匀化和增大极限变形程度的作用；3）避免粗糙度Ra越小，摩擦力越小，成形越均匀，不易产生局部集中变形，有利于提高极限变形程度。44、平板毛坯上的翻边与弯曲有何区别？弯曲时将板坯、型材、管材、或棒料等按设计要求