冷沖壓模具設計問答題及論述題

1、 冷沖壓模具設計問答題及論述題 1.什么是冷沖壓加工？冷沖壓成形加工與與其他加工方法相比有何特點？ 答： 冷沖壓加工是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑形 變行，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。 冷沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術方面，還是在經(jīng)濟方面，都具有許多獨特的特點。生 產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和抵消耗，是其他加工制造方法所不 能比擬的。但需要指出的是，由于進行沖壓成形加工必須具備相應的模具，而模具是技術密集型產(chǎn)品， 其制造屬單件小批量生產(chǎn)，具有加工難、精度高、技術要求高、生產(chǎn)成本高的特點。所以，只有在沖壓 零件

2、生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟效益。 2.什么是冷沖模？它有何特點？ 答：在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備， 稱為冷沖壓模具。俗稱冷沖模。 特點：冷沖模在實現(xiàn)冷沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，與沖壓件是“一模一樣”的關系，若 沒有符合要求的冷沖模，就不能生產(chǎn)出合格的冷沖壓件；沒有先進的冷沖模，先進的冷沖壓成形工藝 就無法實現(xiàn)。 3.板料沖裁時，其斷面特征怎樣？影響沖裁件斷面質(zhì)量的因素有哪些？ 答：板料沖裁時，沖裁件的斷面明顯的分成四個特征區(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

3、料性能. （2）.模具間隙 （3）.模具刃口狀態(tài) 4. 影響沖裁件尺寸精度的因素有哪些？ 答：一些沖裁件尺寸精度的因素有：壓力機的精度、沖模的制造精度、材料性質(zhì)、沖裁間隙 、模 具刃口狀態(tài)等。 5.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)什么來確定？ 答： 確定沖裁工藝方案的依據(jù)是勞動量和沖裁件成本。 沖裁工序的組合方式可根據(jù)下列因素確定; (1).生產(chǎn)批量 （2）沖裁件尺寸和精度等級 （3）沖裁件尺寸形狀的適應性 （4）模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低 （5）操作是否方便和安全 6、什么是冷沖壓加工？冷沖壓成形加工與其它加工方法相比有何特點？ 答：冷沖壓加工是在室溫下進行的

4、，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性 變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。 冷沖壓加工與其它加工方法相比，無論在技術方面，還是在經(jīng)濟性方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主 要表現(xiàn)在：高生產(chǎn)效率、高復雜性、低消耗、高壽命。 7、板料沖裁時，其斷面特征怎樣？影響沖裁件斷面質(zhì)量的因素有哪些？ 答:板料沖裁時，沖裁件的斷面明顯地分成四個特征區(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)。 8、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)什么來確定？ 答：確定沖裁工藝方案的依據(jù)是勞動量和沖裁件成本。沖裁工

5、序的組合方式可根據(jù)下列因素確定： （1）生產(chǎn)批量； （2）沖裁件尺寸和精度等級； （3）沖裁件尺寸形狀的適應性； （4）模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低； （5）操作是否方便與安全。 12、簡述彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性。 答：彎曲件的工藝性是指彎曲變形區(qū)與零件的形狀、尺寸、精度、材料以及技術要求等是否符合彎曲加 工的工藝要求。 14、拉深件坯料尺寸的計算遵循什么原則？ 答：拉深件坯料尺寸的計算遵循體積不變原則和相似原則。 15、 什么是沖裁工序？它在生產(chǎn)中有何作用？ 答：利用安裝在壓力機上的沖模，使板料的一部分和另一部分產(chǎn)生分離的加工方法，就稱為沖裁 工序。 沖裁工序是在沖壓生產(chǎn)中應用很廣的一種工

6、序方法， 它既可以用來加工各種各樣的平板零件， 如平 墊圈、擋圈、電機中的硅鋼片等，也可以用來為變形工序準備坯料，還可以對拉深件等成形工序件進行 切邊。 16、沖裁的變形過程是怎樣的？ 答：沖裁的變形過程分為三個階段:從凸模開始接觸坯料下壓到坯料內(nèi)部應力 數(shù)值小于屈服極限，這是稱之為彈性變形階段 ( 第一階段 ) ；如果凸模繼續(xù)下壓，坯料內(nèi)部的應力達 到屈服極限， 坯料開始產(chǎn)生塑性變形直至在刃口附近由于應力集中將要產(chǎn)生裂紋為止， 這是稱之為塑性 變形階段 ( 第二階段 ) ； 從在刃口附近產(chǎn)生裂紋直到坯料產(chǎn)生分離， 這就是稱之為斷裂分離階段 ( 第 三階段 ) 。 20、什么是沖模的壓力中心？

7、確定模具的壓力中心有何意義？ 答： 沖模的壓力中心就是模具在沖壓時，被沖壓材料對沖模的各沖壓力合力的作用點位置，也就是 沖模在工作時所受合力 的作用點位置。在設計模具時，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心線 重合，否則，壓力機在工作時會受到偏心載荷的作用而使滑塊與導軌產(chǎn)生不均勻的磨 損，從而影響壓 力機的運動精度，還會造成沖裁間隙的不均勻，甚至使沖模不能正常工作。因此，設計沖模時，對模具壓力中心的確定是十分重要的 , 在實際生產(chǎn)中，只要壓力中心不偏離模柄直徑以外也是可以的。 21、什么叫搭邊？搭邊有什么作用？ 答： 排樣時，工件與工件以及工件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作

8、用是：補 償送料誤差，使條料對 凹模型孔有可靠的定位，以保證工件外形完整，獲得較好的加工質(zhì)量。保持條 料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊太大，浪費材料；太小，會降低工 件斷面質(zhì)量， 影響工件的平整度，有時還會出現(xiàn)毛刺或搭邊被拉進凸模與凹模的間隙里，造成沖模刃口嚴重磨損。影 響模具壽命。 23、怎樣選擇凸模材料？ 答： 凸模的刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力，因此，凸模應該有較高的硬度 與適當?shù)捻g性。一般，形 狀簡單、模具壽命要求不高的凸模，可選用 T8A 、 T10A 等材料；形狀復雜、 模具壽命要求高的凸模，應該選用 Cr12 、 Cr12MoV 、 CrWMn 等

9、材料；要求高壽命、高耐磨模具的凸 模，可選用硬質(zhì)合金制造。凸模的硬度，一般為 HRC58 62 。24、什么條件下選擇側(cè)刃對條料定位？ 答：一般在下列情況下，采用側(cè)刃來控制條料的送進步距： （1） 、級進模中，一般采用側(cè)刃來控制條料的送進步距。這樣，可以提高生產(chǎn)率。 （2） 、當沖裁窄而長的工件時，由于步距小，采用定位釘定位困難，這時也采用側(cè)刃來控制條料 的送進步距。 （3） 、當需要切除條料的側(cè)邊作為工件的外形時，往往采用側(cè)刃定距。 （4） 、當被沖材料的厚度較薄（ t 0.5 mm ）時，可以采用側(cè)刃定距。 25、什么情況下采用雙側(cè)刃定位？ 答：當被沖材料的寬度較大而厚度較小、工位數(shù)目較多

10、以及沖裁件的精度要求較高時，可以采用雙 側(cè)刃。采用雙側(cè)刃時， 兩個側(cè)刃可以對稱布置。這時，可以降低條料的寬度誤差，提高工件的精度。 這種布置方法常用于帶料或卷料沖壓中。而將兩個側(cè)刃一前一后的布置，往往用于工步 較多的條料沖 壓中，這樣可以節(jié)約料尾。用雙側(cè)刃定距時，定位精度高，但材料的利用率要低一些。 26、凸模墊板的作用是什么？如何正確的設計墊板？ 答：沖模在工作時，凸模要承受很大的沖裁力，這個力通過凸模的固定端傳遞到上模座。如果作用 在模座上的力大于其許 用應力時，就會在模板上壓出凹坑，從而影響凸模的正確位置。為了避免模座 的損壞，在凸模固定板和上模座之間加裝一塊淬硬的墊板。在復合模的凸凹模

11、固定板與 模座之間，因 為同樣的原因也需要加裝一塊墊板。設計時，一般根據(jù)需要在國標中選取標準的墊板型號。一般墊板的 的形狀和尺寸大小與凹模板相同。材料選用 T7 、 T8 鋼，熱處理的淬火硬度為 48 52HRC ，上下 表面的粗糙度為 Ra0.8 以下。 28、卸料板型孔與凸模的關系是怎樣的？ 答：（1） 、在固定卸料裝置中，當卸料板僅僅起卸料作用時，卸料板型孔與凸模的間隙隨材料厚度 的增加而增大，一般取單邊間隙（ 0.2 0.5 ） t 。當固定卸料板除卸料的作用外，還要對凸模進行 導向，這時，卸料板型孔與凸模的配合間隙應該小于沖裁間隙。 （2） 、彈壓卸料裝置中，卸料板型孔與凸模之間的單

12、面間隙?。?0.1 0.2 ） t 。若彈壓卸料 板還要起對凸模的導向作用時，同樣，卸料板型孔與凸模的配合間隙應該小于沖裁間隙。 29、什么是順裝復合模與倒裝復合模？ 答：根據(jù)落料凹模是在模具的上模還是下模，將復合模分成順裝復合模和倒裝復合模。其中，落料 凹模在下模的復合模稱為順裝復合模，落料凹模在上模的復合模稱為倒裝復合模。 33、簡述固定卸料順出件這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點和缺點。 答：優(yōu)點：1.模具結(jié)構(gòu)簡單；2.用手送料時人手不易進入危險區(qū)，比較安全。 缺點：1.廢料容易上翹，卸料時反向翻轉(zhuǎn)，對凸模刃口側(cè)面的磨損嚴重；2.凹模刃口附近有異物時 不易發(fā)現(xiàn)。 34、簡述凸模結(jié)構(gòu)設計的三原則。 答： 精確

13、定位 凸模安裝到固定板上以后， 在工作過程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何方向的移位， 否則將造成沖裁間隙不均勻降低模具壽命，嚴重時可造成肯模。 防止拔出 回程時，卸料力對凸模產(chǎn)生拉伸作用。凸模的結(jié)構(gòu)應能防止凸模從固定板中拔出來。 防止轉(zhuǎn)動 對于工作段截面為圓形的凸模，不存在防轉(zhuǎn)的問題，對于工作段不是圓形的凸模，必 須保證凸模在工作過程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動，否則將啃模。 35、簡述影響沖裁刃口磨損的因素。 答：沖裁間隙： 間隙過小，刃口磨損嚴重，模具壽命較低。 沖裁輪廓形狀： 沖裁輪廓復雜，有尖角時，在尖角處磨損嚴重，模具壽命較低。 潤滑： 有潤滑可以降低摩擦系數(shù)，減少磨損。 板料種類： 板料越硬，越粘磨

14、損越嚴重。 沖裁模具： 模具裝配的好壞對刃口的磨損有影響，凸模深入凹模越多，磨損越嚴重。 壓力機 ：壓力機的剛性，壓力機的額定壓力都會影響刃口磨損。 37.彎曲時的變形程度用什么來表示?為什么可用它來表示?彎曲時的極限變形程度受那些因素的影響?答:生產(chǎn)中常用 r t來表示板料彎曲變形程度的大小.r 稱為相對彎曲半徑, r 越小,板料表面的切向變形程度 ? 越大,因此,生產(chǎn)中常用 r 來 max t t t表示板料彎曲變形程度的大小. 彎曲時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. 38.簡述彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性. 答:彎曲

15、件的工藝性是指彎曲變形區(qū)與零件的形狀、尺寸、精度、材料以及技術要求等是符合彎曲加工 的工藝要求. 40、板料沖裁時，其斷面特征怎樣？影響沖裁件斷面質(zhì)量的因素有哪些？ 答:板料沖裁時，沖裁件的斷面明顯地分成四個特征區(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)。 41、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)什么來確定？ 答：確定沖裁工藝方案的依據(jù)是勞動量和沖裁件成本。沖裁工序的組合方式可根據(jù)下列因素確定： （1）生產(chǎn)批量； （2）沖裁件尺寸和精度等級； （3）沖裁件尺寸形狀的適應性； （4）模具制造安裝 調(diào)整的難

16、易和成本的高低； （5）操作是否方便與安全。六、論述題： （每題 12 分）1、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）材料的力學性能； （2）相對彎曲半徑 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）改進彎曲件的設計，盡量避免選用過大的相對彎曲半徑 r/t 。如有可能，在彎曲區(qū)壓制加強 筋，以提高零件的剛度，抑制回彈；盡量選用 (1)小、力學性能穩(wěn)定和板料厚度波動小的材料。 （2）采取適當?shù)膹澢に嚕翰捎眯Ｕ龔澢孀杂蓮澢粚渥饔不牟牧享毾韧嘶?，使?屈服點降低。對回彈較大

17、的材料，必要時可采用加熱彎曲。彎曲相對彎曲半徑很大的彎曲件時，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變形狀態(tài),回彈很大，甚至根本無法 成形，這時可采用拉彎工藝。 （3）合理設計彎曲模。 2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方面：一方面是切向壓應力的大小，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。采用壓料筋或

18、拉深 檻，同樣能有效地增加徑向拉應力和減少切向壓應力的作用，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方面：一方面是筒壁傳力區(qū)中的拉應力；另一方面是筒壁傳 力區(qū)的抗拉強度。當筒壁拉應力超過筒壁材料的抗拉強度時，拉深件就會在底部圓角與筒壁相切處 一一“危險斷面”產(chǎn)生破裂。防止拉裂的措施：一方面要通過改善材料的力學性能，提高筒壁抗拉 強度；另一方面是通過正確制定拉深工藝和設計模具，合理確定拉深變形程度、凹模圓角半徑、合 理改善條件潤滑等，以降低筒壁傳力區(qū)中的拉應力。 3.彎曲過程中坯料可能產(chǎn)生偏移的原因有哪些?如何減小和克服偏移? 答:在彎曲過程中凡造成工件變形阻力不對稱的因素都將造成

19、工件偏移.例如,彎曲件形狀不對稱,彎曲件在模具上的阻力不對稱,沖壓方向不同造成的彎曲件滑動阻力不對稱等. 措施:在坯料上預先增添定位工藝孔;當彎曲件幾何形狀不對稱時,為避免壓彎時坯料偏移,應盡量采 用成對彎曲然后在切成兩件的工藝;V 形彎曲模,由于有頂板及定料銷,可以有效防止彎曲時坯料的偏移; 有頂板和定位銷的 Z 形件彎曲模,能有效防止坯料的偏移; 為了防止坯料偏移；應盡量利用零件上的孔，用定位銷定位，定位銷裝在頂板上時應注意防止應注意 防止頂、板與凹模之間產(chǎn)生竄動。工件無孔時可采用定位尖定位（圖 3.81b）頂桿頂板等措施防止坯料 偏移. 4常用的卸料裝置有哪幾種？在使用上有何區(qū)別？答：常

20、用的卸料裝置分為剛性卸料裝置和彈壓卸料裝置兩大類。（1）剛性卸料裝置：剛性卸料裝置常用固定卸料板的結(jié)構(gòu)形式，即：卸料板是用螺釘將其固定在下 模部分，再用銷釘定位這樣一種安裝方式。剛性卸料裝置的卸料板在 工作時，不能將被沖材料壓住， 所以工件的有明顯的翹曲現(xiàn)象， 但卸料力大。 因此， 常用于較厚、 較硬且精度要求不高的工件沖裁模中。（2）彈壓卸料裝置：彈壓卸料裝置中的彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于沖裁厚度在1.5mm 以下的模具中。沖裁前，彈壓卸料板首先將毛坯壓住，當上模隨壓力機的滑塊繼續(xù)向下運動時，凸模再伸出彈壓卸料板的下端面進行沖壓加工。所以，工件的平整度較好。 5怎樣確定沖裁

21、模的工序組合方式？ 答： 確定沖裁模的組合方式時，一般根據(jù)以下條件：（1）生產(chǎn)批量的大小。從提高沖壓件生產(chǎn)率角度來考慮，選用復合模和級進模結(jié)構(gòu)要比選擇單工序 模好得多。一般來說，小批量和試制生產(chǎn)時采用單工序模具，中批和大批生產(chǎn)時，采用復合沖裁模和級 進沖裁模。 （2）工件尺寸公差等級。單工序模具沖出的工件精度較低，而級進模最高可達 IT12 IT13 級， 復合模由于避免了多次沖壓時的定位誤差，其尺寸精度最高能達到 IT9 級以上，再加上復合模結(jié)構(gòu)本身的特點，制件的平整度也較高。因此，工件尺寸公差等級較高時，宜采用復合模的結(jié)構(gòu)。（3）從實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)機械化與自動化生產(chǎn)的角度來說，選用級進模比選用

22、復合模和單工序模具容易些。這是因為，復合模得廢料和工件排除較困難。（4）從生產(chǎn)的通用性來說，單工序模具通用性最好，不僅適合于中小批量的中小型沖壓件的生產(chǎn)， 也適合大型沖壓件的生產(chǎn)。級進模不適合大型工件的生產(chǎn)。（5）從沖壓生產(chǎn)的安全性來說，級進模比單工序模和復合模為好。 綜上所述，在確定沖裁模的工序組合方式時，對于精度要求高、小批量及試制生產(chǎn)或工件外形較大，厚度又較厚的工件，應該考慮用單工序模具。而對精度要求高、生產(chǎn)批量大的工件的沖壓，應采用復合模；對精度要求一般，又是大批量生產(chǎn)時，應采用級進模結(jié)構(gòu)。6.降低沖裁力的措施有哪些？ 答：當采用平刃沖裁沖裁力太大，或因現(xiàn)有設備無法滿足沖裁力的需要時，

23、可以采取以下措施來降 低沖裁力，以實現(xiàn)“小設備作大活”的目的： 1、采用加熱沖裁的方法：當被沖材料的抗剪強度較高或板厚過大時，可以將板材加熱到一定溫度（注 意避開板料的“藍脆”區(qū)溫度）以降低板材的強度，從而達到降低沖裁力的目的。 2、采用斜刃沖裁的方法：沖壓件的周長較長或板厚較大的單沖頭沖模，可采用斜刃沖裁的方法以降低 沖裁力。為了得到平整的工件，落料時斜刃一般做在凹模上；沖孔時斜刃做在凸模上。3.采用階梯凸模沖裁的方法：將多凸模的凸模高度作成高低不同的結(jié)構(gòu)。由于凸模 沖裁板料的時刻不同，將同時剪斷所有的切口分批剪斷，以降低沖裁力的最大值。但這種結(jié)構(gòu)不便于刃 磨，所以僅在小批量生產(chǎn)中使用。減小沖裁力的設計 (a) 斜刃落料； (b) 斜刃沖孔； (c) 階梯凸模沖裁法 7什么是沖裁間隙？沖裁間隙對沖裁質(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