《冲压工艺与模具设计》知识点

1《冲压工艺与模具设计》知识点1、冲压是利用安装在压力机上和模具对材料施加外力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种加工方法。冲压的三要素：设备（压力机）、模具、原材料。冲压的优点有：生产率高、操作简便，尺寸稳定、互换性好，材料利用率高。冲压工艺分为两大类，一类叫分离工序（落料、冲孔、切断、切口、剖切等），一类是成形工序（弯曲、拉深、翻边、胀形、缩孔）。冷冲压模具是实现冷冲压工艺的一种工艺装备。冲压生产中，需要将板料剪切成条料,这是由剪切机来完成的。这一工序在冲压工艺中称下料工序。2、压力机的标称压力是指滑块在离下死点前某一特定距离时，滑块上所容许承受的最大作用力。B23-63表示压力机的标称压力为630KN。其工作机构为曲柄连杆滑块机构。32-300是一种液压机类型的压力机。离合器与制动器是用来控制曲柄滑块机构的运动和停止的两个部件。在冲压工作中，为顶出卡在上模中的制件或废料，压力机上装有可调刚性顶件（或称打件）装置。3、冲裁是利用模具使板料的一部分与另一部分沿一定的轮廓形状分离的冲压方法。变形过程分为弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。冲裁件的断面分为圆角，光面，毛面，毛刺四个区域。冲裁模工作零件刃口尺寸计算时，落料以凹模为基准，冲孔以凸模为基准，凸模和凹模的制造精度比工件高2-3级。冲裁件之间及冲裁件与条料侧边之间留下的余料称作搭边。它能补偿条料送进时的定位误差和下料误差，确保冲出合格的制件。4、加工硬化是指一般常用的金属材料，随着塑性变形程度的增加，其强度、硬度和变形抗力逐渐增加，而塑性和韧性逐渐降低。5、拉深是指用拉深模将一定形状的平面坯料或空心件制成开口件的冲压工序。拉深时变形程度以拉深系数m表示，其值越小，变形程度越大。为了提高工艺稳定性，提高零件质量，必须采用稍大于极限值的拉深系数。拉深时可能产生的质量问题是起皱和开裂。一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高出IT11级。实践证明，拉深件的平均厚度与坯料厚度相差不大，由于塑性变形前后体积不变，因此，可以按坯料面积等于拉深件表面积原则确定坯料尺寸。窄凸缘圆筒形状零件的拉深，为了使凸缘容易成形，在拉深窄凸缘圆筒零件的最后两道工序可采用锥形凹模和锥形压料圈进行拉深。在拉深过程中，由于板料因塑性变形而产生较大的加工硬化，致使继续变形苦难甚至不可能。为可后继拉深或其他工序的顺利进行，或消除工件的内应力，必要时进行工序间热处理或最后消除应力的热处理。6、以主应力表示点的应力状态称为主应力状态，表示主应力个数及其符号的简图称为主应力图。可能出现的主应力图共有九种。缩孔变形区的应力性质为双向压缩应力，其可能产生的质量问题是失稳起皱。精冲时冲裁变形区的材料处于三向压应力，并且由于采用了极小的间隙，冲裁件尺寸精度可达IT8-IT6级。冲裁件的经济冲裁精度为IT11级。7、变形温度对金属塑性的影响很大，一般来说，随着变形温度的升高，塑性提高，变形抗力降低。8、塑性变形是指物体在外力作用下会产生变形，若外力去除以后，物体并不能完全恢复自己的原有形状和尺寸。塑性变形时的体积不变定律用公式来表示为：ε1+ε2+ε3=0。2翻孔件的变形程度用翻孔系数K表示，变形程度最大时，口部可能出现开裂。9、回弹是指在外荷作用下,材料产生塑性变形的同时,伴随弹性变形,当外荷去掉以后,弹性变形恢复,使制件的形状和尺寸都发生了变化的现象。弯曲零件的尺寸与模具工作零件尺寸不一致是由于弯曲回弹而引起的，校正弯曲比自由弯曲时零件的尺寸精度要高。10、冲压成形性能是指材料对各种冲压成形方法的适应能力。冲压成形性能是一个综合性的概念，它涉及的因素很多，但就其主要内容来看，有三个方面：一是抗破裂性（成形极限），二是贴模性，三是定形性（抵抗回弹）。11、弯曲是指将各种金属坯料沿直线弯成一定角度和曲率,从而得到一定形状和零件尺寸的冲压工序。弯曲时外侧材料受拉伸,当外侧的拉伸应力超过材料的抗拉强度以后,在板料的外侧将产生裂纹,此中现象称为弯裂。为了确定弯曲前毛坯的形状和大小，需要计算弯曲件的展开尺寸。弯曲件的工艺安排使在工艺分析和计算之后进行的一项设计工作。常见的弯曲模类型有：单工序弯曲模、级进弯曲模、复合弯曲模、通用弯曲模。对于小批量生产和试制生产的弯曲件，因为生产量小，品种多，尺寸经常改变，采用常用的弯曲模成本高，周期长，采用手工时强度大，精度不易保证，所有生产中常采用通用弯曲模。凹模圆角半径的大小对弯曲变型力，模具寿命，弯曲件质量等均有影响。对于有压料的自由弯曲，压力机公称压力为F压机≥（1.6～1.8）（F自+FY）。偏移是指在弯曲过程中，坯料沿凹模边缘滑动时受到摩擦阻力的作用，当坯料各边受到摩擦阻力不等时，坯料会沿其长度方向产生滑移，从而使弯曲后的零件两直边长度不符合图样要求。12、空心坯料胀形是将空心工序件或管状毛坯沿径向往外扩张的冲压工序。径向积压又称横向挤压，即积压时，金属流动方向与凸缘运动方向垂直。13、覆盖件是指覆盖车类发动机、底盘、驾驶室和车身的薄板异型类表面零件和内部零件。为了实现覆盖件拉深,需要制件以外增加部分材料,而在后续工序中又将去切除,这部分增补的材料称为工艺补充部分。利用拉深筋，控制材料各方向留入凹模的阻力,防止拉深时因材料流动不均匀而发生起皱和破裂,是覆盖件工艺设计和模具设计的特点和重要内容。确定覆盖件的切边方向必须注意定位要方便可靠和要保证良好的刃口强度这两点。覆盖件翻边质量的好坏和翻边位置的准确度,将直接影响汽车车身的装配精度和质量。覆盖件的工序工件图是指拉深工件图、切边工件图及翻边工件图等工序件图,是模具设计过程中贯彻工艺设计图、确定模具结构及尺寸的重要依据。覆盖件拉深模结构与拉深使用的压力机有很大的关系,可分为单动拉深模、多为双动拉深模和双动拉深模。覆盖件的翻边包括两个方面：一是轮廓外形翻边，二是窗口封闭内形翻边。工艺孔是为了生产和制造过程的需要,在工艺上增设的孔,而非产品制件上需要的孔。14、级进模是指模具逐工位依次冲压后,在最后工位上从条料中便可冲出一个合格的制件来的模具。多工位级进模按主要工序分,可分为级进冲裁模、级进弯曲模、级进拉深模。多工位级进模按组合方式分,可分为落料弯曲级进模、冲裁翻边级进模、冲裁拉深级进模、翻边拉深级进模。级进模中卸料板的另一个重要作用是保护细小的凸模。15、衡量排样设计的好坏主要看工序安排是否合理,能否保证冲件的质量并使冲压过程正常稳定进行,模具结构是否简单,制造维修是否方便,是否符合制造和使用单位的习惯和实际条件等等。16、材料的冲压成形性能包括抗破裂性、贴模性、定形性三部分内容。317、材料的应力状态中，压应力的成分愈大，拉应力的成分愈小，愈有利于材料塑性的发挥。18、用的金属材料在冷塑性变形时，随变形程度的增加，所有强度指标均提高，硬度也提高，塑性指标降低，这种现象称为加工硬化。19、裁变形过程大致可分为弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段的三个阶段。20、孔时，因工件的小端尺寸与凸模尺寸一致，应先确定凸模尺寸，即以凸模尺寸为基础，为保证凸模磨损到一定程度仍能冲出合格的零件，故从孔凸模基本尺寸应取在制件的最大极限尺寸附近，而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸加上最小初始双面间隙。21、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δp+δd≤△Z的条件。22、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。23、为了实现小设备冲裁大工件或使冲裁过程平稳以减少压力机的震动，常用阶梯凸模冲裁法、斜刃冲裁和加热冲裁法来降低冲裁力。24、导料销导正定位多用于单工序模和复合模中，而导正销通常与侧刃，也可与挡料销配合使用。25、为了提高弯曲极限变形程度，对于侧面毛刺大的工件，应先去除毛刺；当毛刺较小时，也可以使有毛刺的一面处于弯曲件的内侧，以免产生应力集中而开裂。26、在弯曲变形区内，内层纤维切向受压缩应变，外层纤维切向受拉伸应变，而中性层保持不变。27、弯曲件需多次弯曲时，弯曲次序一般是先弯外角，后弯内角；前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的定位，后次弯曲不能影响前次已成形的形状。28、在冲压模中弹性压边装置有3类，分别是橡胶压边装置,弹簧压边装置和气垫压边装置。29、冲压模模架有6种基本形式,写出四例：a对角导柱式模架,b后侧导柱式模架,c中间导柱式模架,d四角导柱式模架,30、常用刚性模柄有4形式：整体式模柄;压入式模柄;旋入式模柄;带凸缘式模柄.31、在冲压工艺中，有时也采用加热成形方法，加热的目的是提高塑性，增加材料在一次成型中所能达到的变形程度；降低变形抗力提高工件的成形准确度。32、冲裁件的切断面由圆角带、光亮带、剪裂带、毛刺四个部分组成。33、当间隙值较大时，冲裁后因材料的弹性回复使落料件尺寸小于凹模尺寸；冲孔件的孔径大于凸模尺寸。34、按工序组合程度分，冲裁模可分为单工序模、级进模和复合模等几种。35、对于大中型的凸凹模或形状复杂，局部薄弱的小型凸凹模常采用镶拼结构。36、材料的塑性越好，塑性变形的稳定性越强，许可的最小弯曲半径就越小。37、在弯曲工艺方面，减小回弹最适当的措施是采用校正弯曲。38、拉深件的壁厚不均匀。下部壁厚略有减薄，上部却有所增厚。39、当作用于坯料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40、利用冲模使材料相互之间分离的工序叫冲裁。冲裁工艺主要是指冲孔和落料工序。41、冲孔时，刃口尺寸计算应以凸模为基准。42、弯曲变形区内应变等于零的金属层称为应变中性层。443、弯曲变形程度用r／t来表示。弯曲变形程度越大，回弹愈小。44、外缘翻边按变形性质可分为伸长类外缘翻边、压缩类外缘翻边。45、工件上有多个弯曲角时，一般应该先弯外角，后弯内角。二、问答题1．冷冲压的特点？答：（1）便于实现自动化，生产率高，操作简便。大批量生产时，成本较低。(2)冷冲压生产加工出来的制件尺寸稳定、精度较高、互换性好。(3)能获得其它加工方法难以加工或无法加工的、形状复杂的零件。(4)冷冲压是一种少无切削的加工方法，材料利用率较高，零件强度、刚度好。2．冷冲压的基本工序？答：分离工序和变形工序。分离工序：材料所受力超过材料的强度极限，分离工序的目的是使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，成为所需成品的形状及尺寸。成形工序：材料所受力超过材料的屈服极限而小于材料的强度极限，成形工序的目的，是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，成为所要求的成品形状和尺寸。3．板平面方向性系数？答：板料经轧制后晶粒沿轧制方向被拉长，杂质和偏析物也会定向分布，形成纤维组织，使得平行于纤维方向和垂直于纤维方向材料的力学性能不同，因此在板平面上存在各向异性，其程度一般用板厚方向性系数在几个特殊方向上的平均差值Δr（称为板平面方向性系数）。Δr值越大，则方向性越明显，对冲压成形性能的影响也越大。4．冲压成形性能？答：材料对各种冲压成形方法的适应能力。冲压成形性能包括两个方面：一是成形极限，二是成形质量。材料冲压成形性能良好的标志是：材料的延伸率大，屈强比小，屈弹比小，板厚方向性r大，板平面方向性Δr值小。5．冲压对材料的基本要求为：具有良好的冲压成形性能，如成形工序应具有良好的塑性(均匀伸长率δj高)，屈强比σs/σb和屈弹比σs/E小，板厚方向性系数r大，板平面方向性系数Δr小。具有较高的表面质量，材料的表面应光洁平整，无氧化皮、裂纹、锈斑、划伤、分层等缺陷。厚度公差应符合国家标准。6．如何选择压力机？答：主要包括类型选择和规格两个方面。(1)类型选择冲压设备类型较多，其刚度、精度、用途各不相同，应根据冲压工艺的性质、生产批量、模具大小、制件精度等正确选用。一般生产批量较大的中小制件多选用操作方便、生产效率高的开式曲柄压力机。但如生产洗衣桶这样的深拉伸件，最好选用有拉伸垫的拉伸油压机。而生产汽车覆盖件则最好选用工作台面宽大