沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)思考與練習(xí)參考答案及重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)（第2版）思考與練習(xí)參考答案思考與練習(xí)11什么是沖壓加工？沖壓加工常用的設(shè)備和工藝裝備是什么？答：沖壓加工是在室溫下利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和性能的零件的壓力加工方法。常用的設(shè)備一般有機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)、剪切機(jī)和彎曲校正機(jī)。沖壓模具是沖壓加工所用的工藝裝備。2沖壓工藝有何特點(diǎn)？列舉幾件你所知道的沖壓制件，說(shuō)明用什么沖壓工序獲得的？答：沖壓工藝與其它加工方法相比，有以下特點(diǎn)： 用冷沖壓加工方法可以得到形狀復(fù)雜、用其它加工方法難以加工的工件，如薄板薄殼零件等。沖壓件的尺寸精度是由模具保證的，因此，尺寸穩(wěn)定，互換性好

2、。 材料利用率高、工件重量輕、剛性好、強(qiáng)度高、沖壓過(guò)程耗能少。因此，工件的成本較低。 操作簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)率高、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 沖壓加工中所用的模具結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、成本較高。沖壓加工是一種制件質(zhì)量較好、生產(chǎn)效率高、成本低，其它加工方法無(wú)法替代的加工工藝。汽車(chē)覆蓋件、飯盒、不銹鋼茶杯等是通過(guò)落料拉深工序完成；墊圈是通過(guò)落料沖孔工序完成；電腦主機(jī)箱外殼是通過(guò)落料沖孔、翻邊成形等彎曲工序完成。3簡(jiǎn)單敘述曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理。結(jié)構(gòu)組成：工作機(jī)構(gòu)（曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）、傳動(dòng)系統(tǒng)（帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)）、操縱系統(tǒng)（離合器、制動(dòng)器及其控制裝置）、能源系統(tǒng)（電動(dòng)機(jī)和飛輪）

3、、支承部件（床身）。盡管曲柄壓力機(jī)有各種類(lèi)型，但其工作原理和基本組成是相同的。如圖1-2所示的開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)的工作原理見(jiàn)圖1-6所示，其工作原理如下：電動(dòng)機(jī)5的能量和運(yùn)動(dòng)通過(guò)帶傳動(dòng)傳給中間傳動(dòng)軸，再由齒輪傳動(dòng)傳給曲軸9，連桿10上端套在曲軸上，下端與滑塊11鉸接，因此，曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。將上模裝在滑塊上，下模裝在工作臺(tái)墊板1上，壓力機(jī)便能對(duì)置于上、下模間的材料進(jìn)行沖壓，將其制成工件。4簡(jiǎn)單敘述如何選擇沖壓設(shè)備。答：沖壓設(shè)備的選擇直接關(guān)系到設(shè)備的安全以及生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)成本等一系列重要問(wèn)題。沖壓設(shè)備的選擇主要包括設(shè)備的類(lèi)型和規(guī)格參數(shù)兩個(gè)方面的選

4、擇。 沖壓設(shè)備類(lèi)型的選擇主要根據(jù)所要完成沖壓工序的性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來(lái)選擇沖壓設(shè)備的類(lèi)型。 沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇 在選定沖壓設(shè)備的類(lèi)型以后，應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)沖壓加工中所需要的沖壓力（包括卸料力、壓料力等）、變形工序以及模具的結(jié)構(gòu)型式和閉合高度、外形輪廓尺寸等選擇沖壓設(shè)備的規(guī)格。思考與練習(xí)21板料沖裁時(shí)，其斷面有何特征？影響沖裁件斷面質(zhì)量的因素有哪些？答：過(guò)程所得的沖裁件的斷面并不是光滑平直的。觀察實(shí)際沖裁件的剪切斷面可以發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)斷面上形成了四個(gè)特征區(qū)：圓角帶，光亮帶，斷裂帶，毛刺。影響沖裁件斷面質(zhì)量的因素有：材料性能的影響 材料塑性好，沖裁時(shí)裂紋出現(xiàn)得較遲，材料被剪

5、切的深度較大，所得斷面光亮帶所占的比例就大，圓角也大。模具間隙的影響 沖裁時(shí)，斷裂面上下裂紋是否重合，與凸、凹模間隙值的大小有關(guān)。當(dāng)凸、凹間隙合適時(shí)，凸、凹模刃口附近沿最大切應(yīng)力方向產(chǎn)生的裂紋在沖裁過(guò)程中能會(huì)合，制件的斷面質(zhì)量較好。當(dāng)間隙過(guò)大或過(guò)小時(shí)，都會(huì)使上、下裂紋不能重合，影響斷面質(zhì)量。模具刃口狀態(tài)的影響 模具刃口狀態(tài)對(duì)沖裁過(guò)程中的應(yīng)力狀態(tài)及制件的斷面質(zhì)量有較大影響。當(dāng)刃口磨損成圓角時(shí)，擠壓作用增大，所以制件塌角帶和光亮帶增大。同時(shí)，使沖裁斷面上產(chǎn)生明顯的毛刺。當(dāng)凸、凹刃口磨鈍后，即使間隙合理也會(huì)在制件上產(chǎn)生毛刺。2試分析沖裁間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量、沖裁件尺寸精度、沖裁力及模具壽命的影響。答

6、：沖裁間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量有決定性影響。如間隙過(guò)大，凸模產(chǎn)生的裂紋相對(duì)于凹模產(chǎn)生的裂紋將向里移動(dòng)一個(gè)距離。剪切斷面圓角加大，光亮帶的高度縮短，斷裂帶的高度增加，錐度也加大并有明顯的拉長(zhǎng)毛刺，沖裁件可能產(chǎn)生穹彎現(xiàn)象。如間隙過(guò)小，凸模產(chǎn)生的裂紋將向外移動(dòng)一個(gè)距離。上、下裂紋不重合，產(chǎn)生第二次剪切，從而在剪切面上形成了略帶倒錐的第二個(gè)光亮帶。在第二個(gè)光亮帶下面存在著潛伏的裂紋。由于間隙過(guò)小，板料與模具的擠壓作用加大，最后被分離時(shí)，沖裁件上有較尖銳的擠出毛刺。沖裁間隙對(duì)于沖裁件精度也有很大的影響。當(dāng)間隙適當(dāng)時(shí)，在沖裁過(guò)程中，板料的變形區(qū)在比較純的剪切作用下被分離，沖裁后的回彈較小，沖裁件相對(duì)于凸模和凹

7、模尺寸的偏差也較小。沖裁間隙過(guò)大，則沖裁力就會(huì)減小，模具的磨損減小，延長(zhǎng)模具的使用壽命；沖裁間隙過(guò)小，則沖裁力就會(huì)加大，縮短模具的使用壽命。3確定沖裁工藝方案的依據(jù)是什么？沖裁工藝的工序組合方式根據(jù)什么來(lái)確定？答：確定沖壓件的工藝方案就是確定沖壓件的工藝路線，需要考慮沖壓工序的性質(zhì)、數(shù)量、順序、組合方式以及其他輔助工序的安排。沖壓工藝方案如何確定，首先應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量、尺寸精度的高低、形狀復(fù)雜程度、材料的厚薄、沖模制造條件與沖壓設(shè)備條件等多方面的因素，擬訂出多種可能的不同工藝方案，然后對(duì)各種工藝方案進(jìn)行分析與研究，比較其綜合的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，從中選擇一個(gè)合理的沖壓工藝方

8、案。概括起來(lái)，確定工藝方案的主要原則是保證沖裁件質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)性和安全性。沖裁工藝的工序組合方式應(yīng)根據(jù)工件的形狀、尺寸、精度等要求對(duì)各工序進(jìn)行必要的分析和計(jì)算，然后比較，確定最佳的工序數(shù)量和順序，且保證后一道工序不影響前道工序的加工精度。4. 題圖2-1所示底板零件已決定用復(fù)合模進(jìn)行沖裁，試確定其排樣方法和搭邊值，并計(jì)算條料寬度和材料利用率。材料： 08F 料厚： 2mm題圖2-1 底板解：排樣方法：有廢料的直排； 搭邊值：查表可知，工件間a為1.2mm，側(cè)面a1為1.5mm ； 條料寬度： ； 材料利用率：72.1%。（計(jì)算略）5沖裁如圖所示零件，求其壓力中心。材料： 10 料厚： 1.5mm解

9、：（計(jì)算略） X017.1mm （距長(zhǎng)直邊的距離） Y012.3mm （距下底邊的距離）6為了保證合理間隙，沖裁凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算有哪兩種常用方法？各適用于什么情況？答：模具有兩種制造方法。一種是凸模與凹模分別加工，成批制造，可以互換。另一種是凸模與凹模配合加工，先加工基準(zhǔn)件，然后非基準(zhǔn)件按基準(zhǔn)件配作，加工后的凸模與凹模不能互換。分別加工方法主要用于沖裁件形狀簡(jiǎn)單，加工容易；凸、凹模合理間隙變動(dòng)范圍較大；有高精度的模具加工設(shè)備。配合加工常用于形狀復(fù)雜或板料較薄的沖裁件。7如題圖2-2所示墊片零件，材料為Q235，板厚為1.2mm。試判定可否分別加工？并確定沖裁凸、凹模的刃口尺寸和計(jì)算沖裁力

10、。材料： Q235 料厚： 1.2mm題圖2-2 墊片解：（計(jì)算略） 可以分別加工。 落料：凸模 mm， mm； 凹模 mm， mm。沖孔：凸模 mm， 凹模 mm。沖裁力： 201.8KN8如題圖2-3所示硅鋼片零件，材料為D42硅鋼板，厚度為0.35mm，用配合加工方法制造模具，試確定落料凸、凹模刃口尺寸。材料： D42 料厚： 0.35mm題圖2-3 硅鋼片解：（計(jì)算略）落料以凹模為基準(zhǔn)，凹模磨損后尺寸增大的是： ，凹模磨損后尺寸減小的是： 凹模磨損后尺寸不變的是： 計(jì)算后落料凹模刃口尺寸為凸模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配作，保證雙面間隙為0.0250.032。思考與練習(xí)31簡(jiǎn)要說(shuō)明板料彎曲變形

11、區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變情況。答： 板料彎曲變形區(qū)的應(yīng)力情況：切向應(yīng)力：外層受拉，內(nèi)層受壓徑向應(yīng)力：變形區(qū)金屬層之間相互擠壓產(chǎn)生徑向應(yīng)力，應(yīng)力由表面向里面逐漸遞增，表面為零，中性層最大寬度方向應(yīng)力：窄板寬度方向應(yīng)力為零。寬板外層為拉應(yīng)力，內(nèi)層為壓應(yīng)力 板料彎曲變形區(qū)的應(yīng)變情況：切向應(yīng)變：外層為拉應(yīng)變，內(nèi)層為壓應(yīng)變寬度方向與厚度方向產(chǎn)生的應(yīng)變與切向方向相反，但對(duì)寬板，其寬度方向的應(yīng)變?yōu)榱?板料彎曲時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)板寬內(nèi)外側(cè)內(nèi)側(cè)外側(cè)2影響彎曲回彈的因素有哪些？采取什么措施能減小彎曲回彈？答：影響彎曲回彈的因素： 材料的力學(xué)性能 /的比值愈大，則彎曲回彈越大。 相對(duì)彎曲半徑 相對(duì)彎曲半徑/越小，回彈值越小。

12、彎曲件角度 彎曲件角度越小，回彈角越大。 彎曲方式 自由彎曲與校正彎曲比較，減小了彎曲回彈；在無(wú)底凹模內(nèi)作自由彎曲時(shí)，回彈最大。 模具間隙 壓制U形件時(shí)，模具間隙對(duì)回彈值有直接影響。間隙減小，可使回彈減小。 彎曲件形狀 彎曲件形狀越復(fù)雜，一次彎成角的數(shù)量越多，由于各部分的回彈相互牽制，故回彈就越小。一般彎曲U形件比V形件的回彈小。減小彎曲回彈的措施： 彎曲件的合理設(shè)計(jì)。 采取補(bǔ)償措施，抵消彎曲回彈變形。通過(guò)預(yù)先估算或試驗(yàn)出工件彎曲后的回彈量，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，使工件的變形超出原設(shè)計(jì)的變形，沖壓回彈后得到所需形狀。 從工藝上采取措施，采用拉彎工藝代替普通的彎曲方法。采用校正彎曲代替自由彎曲。 從模具

13、結(jié)構(gòu)上采取措施，讓校正壓力集中在彎曲處使其產(chǎn)生一定塑性變形克服回彈。3板料彎曲時(shí)的變形程度用什么表示？彎曲時(shí)的極限變形程度受到哪些因素的影響？答：板料彎曲時(shí)的變形程度用相對(duì)彎曲半徑r/t來(lái)表示。影響極限變形程度的因素： 材料的力學(xué)性能（塑性越好，伸長(zhǎng)率值愈大，變形程度越大。） 彎曲件角度（彎曲件角度越大，最小相對(duì)彎曲半徑越小。） 板寬的影響（窄板比寬板的變形程度大） 板料的熱處理狀態(tài)（經(jīng)退火的材料塑性好，彎曲變形程度也大；經(jīng)冷作硬化的材料塑性差，彎曲變形程度也小。） 板料的表面質(zhì)量與切斷面的質(zhì)量（彎曲前，應(yīng)將坯料的毛刺和缺陷去除；彎曲時(shí)將有毛刺的邊緣放在彎曲區(qū)內(nèi)側(cè)，使最小相對(duì)彎曲半徑減小一些。

14、） 折彎方向（彎曲件的彎曲線與板料的纖維方向垂直時(shí)，不易彎裂，最小相對(duì)彎曲半徑的數(shù)值就小。）4彎曲過(guò)程中引起坯料偏移的原因有哪些？可以采取哪些措施來(lái)防止偏移？答：彎曲過(guò)程中引起坯料偏移的原因： 制件的形狀不對(duì)稱(chēng)造成偏移； 制件的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)造成偏移； 彎曲模的結(jié)構(gòu)圓角不對(duì)稱(chēng)、間隙不對(duì)稱(chēng)導(dǎo)致偏移；防止偏移的措施： 采用壓料裝置，使坯料在壓緊狀態(tài)下逐漸彎曲成形，從而防止坯料的滑動(dòng)。 利用坯料上的孔或設(shè)計(jì)工藝孔，用定位銷(xiāo)插入孔內(nèi)定位之后再?gòu)澢?，使坯料無(wú)法移動(dòng)。 將不對(duì)稱(chēng)形狀的彎曲件組合成對(duì)稱(chēng)彎曲件彎曲，使坯料彎曲時(shí)受力均勻，不容易產(chǎn)生偏移，彎曲之后再將工件切開(kāi)。 模具制造準(zhǔn)確，間隙調(diào)整一致，以減少偏移

15、的發(fā)生。5安排彎曲件的彎曲工序順序時(shí)要注意什么？答：安排彎曲件的彎曲工序順序時(shí)應(yīng)注意： 對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的彎曲件，如V形、U形、Z形工件等，可以一次彎曲成形。對(duì)于形狀復(fù)雜的彎曲件，一般要采用兩次或多次彎曲成形。 對(duì)于批量大而尺寸較小的彎曲件，應(yīng)盡可能采用復(fù)合?；蚨喙の患?jí)進(jìn)模。 需多次彎曲時(shí)，彎曲順序一般是先彎兩端，后彎中間部分，前次彎曲應(yīng)考慮后次彎曲有可靠的定位，后次彎曲不能影響前次已彎成的形狀。 當(dāng)彎曲件幾何形狀不對(duì)稱(chēng)時(shí)，為避免壓彎時(shí)坯料偏移，應(yīng)盡量采用成對(duì)彎曲，然后再切成兩件的工藝。6試計(jì)算題圖3-1所示彎曲件的坯料長(zhǎng)度。a） b）題圖3-1 彎曲件解：（計(jì)算略） （a） （b） 7如題圖3-

16、2所示工件，材料為08鋼，t=1mm，=196Mpa，E=186000Mpa，試確定凸模的工作部分尺寸。題圖3-2 工件解：（計(jì)算略） 思考與練習(xí)41圓筒形零件拉深時(shí)，坯料變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)是怎樣的？答：圓筒形零件拉深時(shí)，坯料變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)：凹?？诘耐咕壊糠?主要變形區(qū)) 在凸緣部分產(chǎn)生徑向拉應(yīng)力，產(chǎn)生切向壓應(yīng)力，產(chǎn)生厚向壓應(yīng)力。其應(yīng)變狀態(tài)為徑向拉應(yīng)變，切向壓應(yīng)變，板厚方向產(chǎn)生拉應(yīng)變。凹模圓角部分（過(guò)渡區(qū)） 徑向受拉產(chǎn)生拉應(yīng)力和拉應(yīng)變，切向受壓產(chǎn)生壓應(yīng)力與壓應(yīng)變，厚度方向產(chǎn)生壓應(yīng)力。這時(shí)的值最大，其相應(yīng)的拉應(yīng)變的絕對(duì)值也最大。筒壁部分（傳力區(qū)） 這部分只承受單向拉應(yīng)力的作用，發(fā)生少量的

17、縱向伸長(zhǎng)和厚度變?。?與-）。凸模圓角部分（過(guò)渡區(qū)） 這部分承受徑向拉應(yīng)力和切向拉應(yīng)力的作用，同時(shí)厚度方向形成較大的壓應(yīng)力，其應(yīng)變狀態(tài)與筒壁部分相同，但其壓應(yīng)變引起的變薄現(xiàn)象比筒壁部分嚴(yán)重得多。筒底部分 它受到徑向和切向兩向拉應(yīng)力與，其應(yīng)變?yōu)槠矫娣较虻睦瓚?yīng)變和和厚度方向的壓應(yīng)變。2分別說(shuō)明拉深工序中坯料的哪個(gè)部位容易起皺或拉裂？原因何在？如何防止？答：拉深時(shí)平面凸緣變形區(qū)的起皺和筒壁傳力區(qū)上危險(xiǎn)斷面的拉裂是拉深件的主要質(zhì)量問(wèn)題。凸緣區(qū)起皺是由于切向壓應(yīng)力引起板料失去穩(wěn)定而產(chǎn)生皺折，傳力區(qū)的拉裂是由于拉應(yīng)力超過(guò)材料的抗拉強(qiáng)度引起板料斷裂。為了防止起皺，在生產(chǎn)實(shí)踐中通常采用壓邊圈，并可利用壓邊力的

18、合理控制來(lái)提高拉深時(shí)允許的變形程度。要防止筒壁的拉裂，一方面要通過(guò)改善材料的力學(xué)性能，提高筒壁抗拉強(qiáng)度；另一方面是通過(guò)正確制定拉深工藝和設(shè)計(jì)模具，合理確定拉深變形程度、凹模圓角半徑、合理改善潤(rùn)滑條件等，以降低筒壁傳力區(qū)中的拉應(yīng)力。3影響極限拉深系數(shù)的因素有哪些？極限拉深系數(shù)對(duì)拉深工藝有何意義？答：影響極限拉深系數(shù)的主要因素： 材料的力學(xué)性能 材料的屈強(qiáng)比愈小，材料的伸長(zhǎng)率愈大，對(duì)拉深愈有利。 板料的相對(duì)厚度 相對(duì)厚度愈大，有利于減小極限拉深系數(shù)。 模具結(jié)構(gòu) 采用壓邊圈并施加合理的壓邊力對(duì)拉深有利，可以減小極限拉深系數(shù)。采用合適的凸、凹模圓角半徑與凸、凹模間隙可以減小極限拉深系數(shù)。 拉深次數(shù) 第

19、二次及其以后的各次拉深，其拉深系數(shù)要比首次拉深大得多，而且通常后一次的拉深系數(shù)都略大于前一次的拉深系數(shù)。 摩擦與潤(rùn)滑條件 凹模（特別是圓角入口處）與壓邊圈的工作表面應(yīng)十分光滑并采用潤(rùn)滑劑，可以減小極限拉深系數(shù)。對(duì)于凸模工作表面，則不必做得很光滑，也不需要潤(rùn)滑，有利于減小極限拉深系數(shù)。拉深系數(shù)可用來(lái)表示拉深過(guò)程中的變形程度，拉深系數(shù)值愈小，說(shuō)明拉深前后直徑差別越大，亦即該道工序拉深變形程度愈大。在制定拉深工藝時(shí)，如果每道工序的拉深系數(shù)取得愈小，則拉深件所需要的拉深次數(shù)也愈少，但拉深系數(shù)取得過(guò)小,就會(huì)使拉深件起皺、斷裂或嚴(yán)重變薄超差。所以極限拉深系數(shù)是制定拉深工藝的重要依據(jù)。4有凸緣圓筒形件的拉深

20、與無(wú)凸緣圓筒形件的拉深其本質(zhì)區(qū)別是什么？答：有凸緣圓筒形件拉深時(shí)，坯料凸緣部分材料不是全部進(jìn)入凹?？诓砍蔀橥脖?，而是將坯料凸緣的一部分材料拉入凹模，當(dāng)凸緣外徑由坯料直徑D縮小到工件所需要的直徑時(shí)，拉深即告結(jié)束。因此，拉深成形過(guò)程和工藝計(jì)算與無(wú)凸緣圓筒形件的差別主要是首次拉深。無(wú)凸緣圓筒形件拉深變形程度是用拉深系數(shù)表示的，對(duì)有凸緣圓筒形件而言，單憑就不能正確反映其變形程度，因?yàn)榧词故峭粋€(gè)m值，其變形程度也還會(huì)隨凸緣直徑或拉深高度h變化，當(dāng)愈接近d或h愈大時(shí)，由凸緣拉入凹模的材料愈多，其變形程度愈大；反之，當(dāng)愈接近D或h愈小時(shí)，由凸緣拉入凹模的材料愈少，其變形程度愈小。因此，有凸緣圓筒形件的拉深

21、變形程度應(yīng)該用和h（或/d和h/d）來(lái)表示。5試計(jì)算題圖4-1所示零件拉深凸、凹模工作部分尺寸。材料：08F 料厚：1mm 材料：10 料厚：2mm題圖4-1 a） 罩殼 題圖4-1 b） 軸碗解：（計(jì)算略）（a）D毛=122.6mm h=3.8mm m1=0.6 m2=0.802 n=2（次）首次拉深 C1=1.1mm D凸1=72.56mm D凹1=74.76mm最后拉深 C2=1.0mm D凸2=58mm D凹2=60mm（b）D毛=83.6mm h=3mm m=0.718 n=1（次） C=1.9mm D凹=61.865mm D凸=58.065mm6確定題圖4-2所示外罩零件的拉深次數(shù)

22、，計(jì)算各工序件尺寸。材料： 08 料厚： 2mm 題圖4-2 外罩 解：（計(jì)算略）m1=0.50 m2=0.76 m3=78 m4=0.80d1=50mm d2=38mm d3=29mm d4=23mm h1=34.6mm h1=38.5mm h1=48.5mm h1=60mmr凸1=8mm r凸2=5mm r凸3=4mm r凸4=3mmr凹1=10mm r凹1=8mm r凹1=5mm r凹1=3mm 思考與練習(xí)51分別分析翻邊與脹形工序中變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變情況。并將二者作一比較，有何區(qū)別？ 答：圓孔翻邊其變形區(qū)在內(nèi)孔和外圓之間的環(huán)形部分，變形區(qū)材料沿切向伸長(zhǎng)，愈靠近孔口伸長(zhǎng)愈大，接近于單向拉

23、伸應(yīng)力狀態(tài)，切向應(yīng)變是三個(gè)主應(yīng)變中最大的主應(yīng)變。徑向變形很小，徑向尺寸略有減少。豎邊的壁厚有所減薄，尤其在孔口處，減薄較為嚴(yán)重。圓孔翻邊的主要危險(xiǎn)在于孔口邊緣被拉裂。脹形其變形區(qū)限制在拉深筋以?xún)?nèi)的毛坯中部，在凸模作用下，變形區(qū)大部分材料受雙向拉應(yīng)力作用（忽略板厚方向的應(yīng)力），沿切向和徑向產(chǎn)生拉深應(yīng)變，使材料厚度減薄。所以在脹形工藝中，主要問(wèn)題是防止拉伸過(guò)多而脹裂。2縮口與拉深工序在變形特點(diǎn)上有何相同與不同之處？答：縮口變形主要是管坯口部受兩向切向壓應(yīng)力作用而使直徑減小，厚度與高度都略有增加。因而在縮口工序中毛坯變形區(qū)容易沿切向產(chǎn)生失穩(wěn)起皺。圓筒形拉深時(shí)凸緣區(qū)受徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力作用，產(chǎn)生徑

24、向伸長(zhǎng)和切向壓縮變形，坯料不斷被拉入凹模中成為筒壁，最后得到圓筒件。相同之處是都可能在切向壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生失穩(wěn)起皺現(xiàn)象。3分別列舉幾種翻孔件、翻邊件、脹形件和縮口件的應(yīng)用實(shí)例。答：翻孔件：自行車(chē)中接頭；摩托車(chē)油箱加油孔；薄板小螺紋孔等。翻邊件：汽車(chē)門(mén)外板；客車(chē)腳踏門(mén)壓鐵；客車(chē)中墻板；固定套等。脹形件：發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管；罩蓋；摩托車(chē)油箱等?？s口件：彈殼；氣瓶；摩托車(chē)前叉內(nèi)支承管；自行車(chē)車(chē)架立管等。4工件在什么情況下需要整形？整形工序一般安排在工件沖壓過(guò)程中的什么位置？整形模的結(jié)構(gòu)與前道工序的成形模有何區(qū)別？答：經(jīng)過(guò)沖裁、彎曲和拉深等基本工序制成的毛坯或半成品常需再進(jìn)一步加工才能符合要求。其目的是消除

25、穹彎、回彈及所有不符合制件需要的多余變形，提高制件的形狀與尺寸精度，減少不平度。另一類(lèi)是對(duì)毛坯或半成品的某些部位按某種特定方式繼續(xù)成形。整形工序一般安排在工件沖壓過(guò)程中的最后位置。整形模的結(jié)構(gòu)與前道工序的成形模基本相似，但工作部分的定形尺寸精度高，表面粗糙度值要求更低，圓角半徑和間隙值都較小。5用鋼模壓制如題圖5-1所示的凸包件，判斷是否可用一次工序完成起伏成形。計(jì)算成形所需的沖壓力。已知沖壓所用材料為08鋼，t=1mm，=32%，=380Mpa。材料： 08 料厚： 1mm題圖5-1 半圓罩解：（計(jì)算略）該零件能一次起伏成形。沖壓力為403.15 KN。6已知兩個(gè)形狀相似的沖壓件（見(jiàn)題圖5-

26、2），其尺寸D、h見(jiàn)表中數(shù)值，材料為H62，t=0.8mm，=294Mpa。試通過(guò)分析計(jì)算，判斷能否一道工序直接翻邊成形。若能，試計(jì)算翻邊力，設(shè)計(jì)凸模，并確定凸、凹模間隙。若不能，則說(shuō)明應(yīng)采用什么方法成形？ 尺 寸 件 號(hào) Dh零件1408零件2352 材料： H62 料厚： 0.8mm 題圖5-2 導(dǎo)筒解：（計(jì)算略） 因?yàn)镠maxH1，零件1可以由坯料一次翻邊成形，其翻邊力為10658.4N。 因?yàn)镠maxH2，零件2不能由坯料一次翻邊成形。而應(yīng)該預(yù)先拉深，然后在此拉深件的底部沖孔，再翻邊。7脹形工件如題圖5-3所示，材料為鋁。試判斷是否可以一次脹形，并計(jì)算脹形力。題圖5-3 脹形工件解：（

27、計(jì)算略） （N） （Mpa） 取 則 F=10399.68N=10.4KN思考與練習(xí)61沖模裝配后進(jìn)行試沖的目的是什么？答：沖模裝配后進(jìn)行試沖的目的在于： 鑒定模具的質(zhì)量、驗(yàn)證該模具生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量是否符合要求，確定該模具能否交付生產(chǎn)使用。幫助確定產(chǎn)品的成形條件和工藝規(guī)程。幫助確定成形零件工件形狀、尺寸及用料標(biāo)準(zhǔn)。幫助確定工藝和模具設(shè)計(jì)中的某些尺寸。通過(guò)調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，積累經(jīng)驗(yàn)，有助于進(jìn)一步提高模具設(shè)計(jì)和制造水平。2壓力機(jī)的安全操作規(guī)程是哪些？答：遵守機(jī)械的一般安全技術(shù)操作規(guī)程。裝模前必須檢查模具閉合高度，閉合高度在允許范圍內(nèi)方能裝模，調(diào)整好滑塊上下行程，使其保持在規(guī)定的安全范圍內(nèi)。裝

28、上模時(shí)，要對(duì)準(zhǔn)模柄孔，以免滑塊下落時(shí)啃壞孔緣。模板面積不宜過(guò)小，以免壓塌上模孔。使用頂料時(shí)，兩邊拉桿長(zhǎng)度要調(diào)整一致，不得歪斜。開(kāi)車(chē)前，必須檢查各裝置是否完好，模具緊固螺釘是否松動(dòng)。開(kāi)動(dòng)設(shè)備的過(guò)程是先打開(kāi)總開(kāi)關(guān)，然后啟動(dòng)電機(jī)。飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不允許作機(jī)床調(diào)整或安裝模具等其它工作。工作完畢后，停車(chē)時(shí)則應(yīng)先關(guān)閉電機(jī)，再關(guān)總開(kāi)關(guān)。3沖模安裝的一般程序有哪些？答：沖模安裝的一般程序：切斷電源開(kāi)關(guān)。卸下打料橫桿。如不卸下來(lái)，則應(yīng)將擋頭螺釘擰到最上。用手扳動(dòng)飛輪（大型壓力機(jī)按微動(dòng)按鍵），使滑塊下降到下止點(diǎn)。調(diào)節(jié)壓力機(jī)的裝模高度，使其略大于模具的閉合高度，如模具使用墊板、安全銷(xiāo)等，應(yīng)將相當(dāng)?shù)母叨戎涤?jì)入模具高度中。小

29、型壓力機(jī)，卸下模具夾持塊，大型壓力機(jī)則將選定長(zhǎng)度的頂桿放入頂桿孔內(nèi)。將模具移至工作臺(tái)上，使模柄進(jìn)入模柄孔內(nèi)，并插入夾持塊，先安裝上模的可用墊塊，先將上模墊起放在工作臺(tái)上；上、下模同時(shí)安裝的，上、下模之間要用墊塊墊起。調(diào)節(jié)裝模高度，使上模上平面緊貼滑塊平面，并緊固夾持塊螺母，把模柄夾緊。如有頂桿時(shí)，要注意其長(zhǎng)度，從打料橫桿的孔中窺視，太短及太長(zhǎng)都不行，要放下模具更換頂桿。調(diào)節(jié)裝模高度，適當(dāng)抬升滑塊，拿掉墊鐵或木塊。如果是先裝上模時(shí)，放好下模，仔細(xì)調(diào)節(jié)裝模高度和下模位置，使上、下模對(duì)中閉合，并輕輕緊固。調(diào)整裝模高度，使上、下模閉合高度適當(dāng)并鎖緊裝模高度調(diào)節(jié)裝置，用壓板螺釘緊固下模。特別注意使壓板保

30、持水平。用手扳動(dòng)飛輪，使滑塊走完半個(gè)行程回到上止點(diǎn)。手動(dòng)試沖幾次，進(jìn)一步檢查沖模安裝是否妥當(dāng)。檢查機(jī)動(dòng)加工的制件，檢驗(yàn)制件是否合格，確認(rèn)廢料是否準(zhǔn)確下落。做好生產(chǎn)準(zhǔn)備，檢查安全措施。4沖裁模試沖時(shí)常見(jiàn)的問(wèn)題有哪些？答：沖裁模試沖時(shí)常見(jiàn)的問(wèn)題有：送料不暢通或料被卡住。制件不平或制件有毛刺。內(nèi)孔與外形位置成偏位情況。刃口相啃（咬）。卸料不正常。凹模被脹裂。5彎曲模試沖時(shí)制件左右高度不一致的原因是什么？答：彎曲模試沖時(shí)制件左右高度不一致的原因是：制件的形狀及結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)。坯料定位不穩(wěn)定或定位不準(zhǔn)。壓料不牢。彎曲模結(jié)構(gòu)不合理、凸?；虬寄５膱A角不對(duì)稱(chēng)、凸、凹模左右兩邊間隙不均勻等。6拉深模試沖時(shí)凸緣或制件

31、口部起皺的原因是什么？答：拉深模試沖時(shí)凸緣或制件口部起皺的原因是：沒(méi)有使用壓邊圈或壓邊力太小。凸、凹模之間間隙太大或不均勻。凹模圓角過(guò)大。板料太薄?？傊诶钸^(guò)程中，坯料凸緣在切向壓應(yīng)力作用下，可能產(chǎn)生失穩(wěn)使其起皺。 重點(diǎn)復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)一、沖模分類(lèi)：（1）級(jí)進(jìn)模：在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。（2）復(fù)合模：只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。二、沖模組成零件：（1）工藝零件：這類(lèi)零件直接參與工藝過(guò)程的完成并和坯料有直接接觸，包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料

32、零件等。(2) 結(jié)構(gòu)零件：這類(lèi)零件不直接參與完成工藝過(guò)程，也不和坯料有直接接觸，只對(duì)模具完成工藝過(guò)程起保證作用，或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔?，包括有?dǎo)向零件、緊固零件、標(biāo)準(zhǔn)件及其它零件等三、變形三階段：沖裁的變形過(guò)程分為三個(gè)階段，從凸模開(kāi)始接觸坯料下壓到坯料內(nèi)部應(yīng)力數(shù)值小于屈服極限，這是稱(chēng)之為彈性變形階段（特點(diǎn)：板料內(nèi)應(yīng)力小于屈服極限，在板料與凸模及凹模接觸處形成圓角）；如果凸模繼續(xù)下壓，坯料內(nèi)部的應(yīng)力達(dá)到屈服極限，坯料開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形直至在刃口附近由于應(yīng)力集中將要產(chǎn)生裂紋為止，這是稱(chēng)之為塑性變形階段（特點(diǎn)：材料內(nèi)應(yīng)力達(dá)到屈服極限，材料產(chǎn)生塑性變形，形成光亮的剪切斷裂帶）；從在刃口附近產(chǎn)生裂紋直到坯

33、料產(chǎn)生分離，這就是稱(chēng)之為斷裂分離階段（特點(diǎn)：變形區(qū)內(nèi)部材料應(yīng)力大于屈服強(qiáng)度）。四、斷面特征：板料沖裁時(shí)，沖裁件的斷面明顯地分成四個(gè)特征區(qū)：即圓角帶、光亮帶、斷裂帶與毛刺區(qū)。 影響斷面質(zhì)量的因素有：(1)材料性能；(2)模具間隙；(3)模具刃口狀態(tài)五、尺寸精度影響因素：壓力機(jī)的精度、沖模的制造精度、材料性質(zhì)、沖裁間隙 、模具刃口狀態(tài)等。六、什么是沖裁間隙？沖裁間隙對(duì)沖裁質(zhì)量有哪些影響？    答： 沖裁間隙是指沖裁凹模、凸模在橫截面上相應(yīng)尺寸之間的差值。該間隙的大小，直接影響著工件切斷面的質(zhì)量、沖裁力的大小及模具的使用壽命。    當(dāng)沖

34、裁模有合理的沖裁間隙時(shí)，凸模與凹模刃口所產(chǎn)生的裂紋在擴(kuò)展時(shí)能夠互相重合，這時(shí)沖裁件切斷面平整、光潔，沒(méi)有粗糙的裂紋、撕裂、毛刺等缺陷。工件靠近凹模刃口部分，有一條具有小圓角的光亮帶，靠近凸模刃口一端略成錐形，表面較粗糙。    當(dāng)沖裁間隙過(guò)小時(shí)，板料在凸、凹模刃口處的裂紋則不能重合。凸模繼續(xù)壓下時(shí)，使中間留下的環(huán)狀搭邊再次被剪切，這樣，在沖裁件的斷面出現(xiàn)二次光亮帶， 這時(shí)斷面斜度雖小，但不平整，尺寸精度略差。    間隙過(guò)大時(shí)，板料在刃口處的裂紋同樣也不重合，但與間隙過(guò)小時(shí)的裂紋方向相反，工件切斷面上出現(xiàn)較高的毛刺和較大的錐度。七、凸

35、凹模尺寸計(jì)算原則：（1） 設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸，設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸；（2） 設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)接近或等于工件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐟?yīng)接近或等于工件的最大極限尺寸；（3） 選用最小合理間隙值；（4） 選擇磨具刃口制造公差時(shí)，要考慮工件精度與磨具制造的關(guān)系，既要保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙值； （5）工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差，都應(yīng)按入體原則標(biāo)注為單向公差。八、搭邊作用：排樣時(shí)，工件與工件以及工件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱(chēng)為搭邊。（1）補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；（2）增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率

36、； (3)避免沖裁時(shí)，條料邊緣的毛刺被拉入磨具間隙，從而提高磨具壽命。九、彎曲時(shí)的變形程度用什么來(lái)表示?為什么可用它來(lái)表示?彎曲時(shí)的極限變形程度受那些因素的影響?答;生產(chǎn)中常用r/t來(lái)表示板料彎曲變形程度的大小.r/t稱(chēng)為相對(duì)彎曲半徑,r/t越小,板料表面的切向變形程度越大,因此,生產(chǎn)中常用r/t來(lái)表示板料彎曲變形程度的大小. 彎曲時(shí)的極限變形程度的影響因素有:材料的塑性和熱處理狀態(tài);坯料的邊緣及表面狀態(tài);彎曲線與鋼板纖維方向是否垂直;彎曲角.十、板料彎曲變形特點(diǎn)：（1）中性層內(nèi)移 （2） 變形區(qū)板料的厚度變薄、變形區(qū)板料長(zhǎng)度增加（3）對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的板料，縱向產(chǎn)生翹曲，對(duì)于窄板，剖面產(chǎn)生畸變。十一

37、、影響彎曲變形回彈的因素是什么？采取什么措施能減小回彈？答：影響彎曲變形回彈的因素有：（1）材料的力學(xué)性能；（2）相對(duì)彎曲半徑r/t；（3）彎曲中心角；（4）彎曲方式及彎曲模；（5）工件的形狀。減小回彈的措施有：（1）改進(jìn)彎曲件的設(shè)計(jì)，盡量避免選用過(guò)大的相對(duì)彎曲半徑r/t 。如有可能，在彎曲區(qū)壓制加強(qiáng)筋，以提高零件的剛度，抑制回彈；盡量選用小、力學(xué)性能穩(wěn)定和板料厚度波動(dòng)小的材料。（2）采取適當(dāng)?shù)膹澢に嚕翰捎眯Ｕ龔澢孀杂蓮澢?；?duì)冷作硬化的材料須先退火，使其屈服點(diǎn) 降低。對(duì)回彈較大的材料，必要時(shí)可采用加熱彎曲。彎曲相對(duì)彎曲半徑很大的彎曲件時(shí)，由于變形程度很小，變形區(qū)橫截面大部分或全部處于彈性

38、變形狀態(tài),回彈很大，甚至根本無(wú)法成形，這時(shí)可采用拉彎工藝。（3）合理設(shè)計(jì)彎曲模。十二、拉深工序中的起皺、拉裂是如何產(chǎn)生的，如何防止它？答：拉深工序中產(chǎn)生起皺的原因有兩個(gè)方面：一方面是切向壓應(yīng)力的大小，越大越容易失穩(wěn)起皺；另一方面是凸緣區(qū)板料本身的抵抗失穩(wěn)的能力，凸緣寬度越大，厚度越薄，材料彈性模量和硬化模量越小，抵抗失穩(wěn)能力越小。防皺措施：主要方法是在模具結(jié)構(gòu)上采用壓料裝置，加壓邊圈，使坯料可能起皺的部分被夾在凹模平面與壓邊圈之間，讓坯料在兩平面之間順利地通過(guò)。采用壓料筋或拉深檻，同樣能有效地增加徑向拉應(yīng)力和減少切向壓應(yīng)力的作用，也是防皺的有效措施。 拉深工序中產(chǎn)生拉裂主要取決于兩個(gè)方面：一方面是筒壁傳力區(qū)中的拉應(yīng)力；另一方面是筒壁傳力區(qū)的抗拉強(qiáng)度。當(dāng)筒壁拉應(yīng)力超過(guò)筒壁材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，拉深件就會(huì)在底部圓角與筒壁相切處一一“危險(xiǎn)斷面”產(chǎn)生破裂。防止拉裂的措施：一方面要通過(guò)改善材料的力學(xué)性能，提高筒壁抗拉強(qiáng)度；另一方面是通過(guò)正確制定拉深工藝和設(shè)計(jì)模具，合理確定拉深變形程度、凹模圓角半徑、合理改善條件潤(rùn)滑