沖壓工藝與模具設(shè)計考試參考資料

1、.1.彎曲:是使材料產(chǎn)生塑性變形，形成一定曲率和角度零件的沖壓工序。彎曲毛坯的種類：板料、棒料、型材、管材2.應(yīng)變中型層:是指在變形前后金屬纖維的長度沒有發(fā)生改變的那一層金屬纖維。3.回彈現(xiàn)象：當彎曲結(jié)束，外力去除后，塑性變形留存下來，而彈性變形則完全消失。彎曲變形區(qū)外側(cè)因彈性恢復(fù)而縮短，內(nèi)側(cè)因彈性恢復(fù)而伸長，產(chǎn)生了彎曲件的彎曲角度和彎曲半徑與模具相應(yīng)尺寸不一致的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為彎曲件的彈性回跳（簡稱回彈）。4.彎曲件的工藝性:是指彎曲件的形狀、尺寸、材料的選用及技術(shù)要求等是否滿足彎曲加工的工藝要求。具有良好沖壓工藝性的彎曲件，不僅能提高工件質(zhì)量，減少廢品率，而且能簡化工藝和模具結(jié)構(gòu)，降低材

2、料消耗。 5.最小相對彎曲半徑是指：在保證毛坯彎曲時外表面不發(fā)生開裂的條件下，彎曲件內(nèi)表面能夠彎成的最小圓角半徑與坯料厚度的比值，用 Rmin/t 來表示。該值越小，板料彎曲的性能也越好6.校正彎曲:是在自由彎曲階段后，進一步使對貼合凸模、凹模表面的彎曲件進行擠壓，其校正力比自由壓彎力大得多。7.彎曲變形過程：V形件的彎曲，隨著凸模進入凹模深度的增大，凹模與板料的接觸處位置發(fā)生變化，支點沿凹模斜面不斷下移，彎曲力臂l 逐漸減小，接近行程終了，彎曲半徑r繼續(xù)減小，而直邊部分反而向凹模方向變形，直至板料與凸、凹模完全貼合。 彎曲圓角部分是彎曲變形的主要變形區(qū)，變形區(qū)的材料外側(cè)伸長，內(nèi)側(cè)縮短，中性層

3、長度不變8.彎曲時變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變 ：板料在塑性彎曲時,變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)取決于彎曲毛坯的想對寬度b/t 以及彎曲變形程度r/t。窄板彎曲的應(yīng)力狀態(tài)是平面的，應(yīng)變狀態(tài)是立體的。寬板彎曲的應(yīng)力狀態(tài)是立體的，應(yīng)變狀態(tài)是平面的。9.影響回彈的因素:1.材料的力學(xué)性能:材料的屈服點s越高，彈性模量E越小，彎曲彈性回跳越大。 10.相對彎曲半徑 ：相對彎曲變徑r/t越大，則回彈也越大。11.彎曲中心角 ： 彎曲中心角越大，表明變形區(qū)的長度越長，故回彈的積累值越大，其回彈角越大。但對彎曲半徑的回彈影響不大。12.彎曲方式及彎曲模具結(jié)構(gòu)：采用校正彎曲時，工件的回彈小。13.彎曲件形狀：工件的形狀越復(fù)雜

4、，一次彎曲所成形的角度數(shù)量越多，使回彈困難，因而回彈角減小。 14.模具間隙：在壓彎U形件時，間隙大，材料處于松動狀態(tài)，回彈就大；間隙小，材料被擠壓，回彈就小。 15.彎曲成形的工藝設(shè)計： 彎曲件的工藝性是指彎曲件的形狀、尺寸、材料的選用及技術(shù)要求等是否滿足彎曲加工的工藝要求。具有良好沖壓工藝性的彎曲件，不僅能提高工件質(zhì)量，減少廢品率，而且能簡化工藝和模具結(jié)構(gòu)，降低材料消耗。 16.彎曲件工序安排的原則：原則（1）：對多角彎曲件，因變形會影響彎曲件的形狀精度，故一般應(yīng)先彎外角，后彎內(nèi)角。前次彎曲要給后次彎曲留出可靠的定位，并保證后次彎曲不破壞前次已彎曲的形狀。原則（2）：結(jié)構(gòu)不對稱彎曲件，彎曲

5、時毛坯容易發(fā)生偏移，應(yīng)盡可能采用成對彎曲后，再切開的工藝方法。原則（3）：批量大、尺寸小的彎曲件，應(yīng)采用級進模彎曲成形工藝，以提高生產(chǎn)率。原則（4）：如果彎曲件上孔的位置受彎曲過程影響而且精度要求較高，則應(yīng)在彎曲后再沖孔，否則孔的位置精度無法保證。17.影響最小彎曲半徑的因素：(1)材料的力學(xué)性能。(2)工件的彎曲中心角。(3)板料的表面質(zhì)量與剪切斷面質(zhì)量。(4)板料寬度的影響。(5)板材的方向性。 彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性：1.最小彎曲半徑：彎曲件的彎曲半徑必須小于最小彎曲半徑，否則要采用工藝措施，如:熱彎、多次彎曲等。2.彎曲件形狀與尺寸的對稱性：彎曲件的形狀與尺寸應(yīng)盡可能對稱、高度也不應(yīng)相差太

6、大。當沖壓不對稱的彎曲件時，因受力不均勻，毛坯容易偏移，尺寸不易保證。為防止毛坯的偏移，在設(shè)計模具結(jié)構(gòu)時應(yīng)考慮增設(shè)壓料板，或增加工藝孔定位。彎曲件形狀應(yīng)力求簡單，邊緣有缺口的彎曲件，若在毛坯上先將缺口沖出，彎曲時會出現(xiàn)叉口現(xiàn)象，嚴重時難以成形。這時必須在缺口處留有連結(jié)帶，彎曲后再將連接帶切除。 彎曲模的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計：彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計要點為：(1)彎曲毛坯的定位要準確、可靠，盡可能是水平放置。多次彎曲最好使用同一基準定位。(2)結(jié)構(gòu)中要能防止毛坯在變形過程中發(fā)生位移，毛坯的安放和制件的取出要方便、安全和操作簡單。(3)模具結(jié)構(gòu)盡量簡單，并且便于調(diào)整修理。對于回彈性大的材料彎曲，應(yīng)考慮凸模、凹模制造

7、加工及試模修模的可能性以及剛度和強度的要求。 彎曲凹、凸模的間隙：（1）V形件彎曲模，凸模與凹模之間的間隙是由調(diào)節(jié)壓力機的裝模高度來控制。（2）對于U形件彎曲模，則必須選擇適當?shù)拈g隙值。凸模和凹模間的間隙值對彎曲件的回彈、表面質(zhì)量和彎曲力均有很大的影響。若間隙過大，彎曲件回彈量增大，誤差增加，從而降低了制件的精度。當間隙過小時，會使零件直邊料厚減薄和出現(xiàn)劃痕，同時還降低凹模壽命。 第四章 拉深的基本概念： 拉深是利用拉深模具將沖裁好的平板毛坯壓制成各種開口的空心件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件加工成其他形狀空心件的一種沖壓加工方法。 拉深系數(shù)：是表示拉深后圓筒形件的直徑與拉深前毛坯（或半成品）的直徑

8、之比，拉深系數(shù)是一個小于1的數(shù)值，其值愈大表示拉深前后毛坯的直徑變化愈小，即變形程度小。其值愈小則毛坯的直徑變化愈大，即變形程度大。 拉深零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指拉深零件采用拉深成形工藝的難易程度。良好的工藝性應(yīng)是坯料消耗少、工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、廢品少和操作簡單方便等。 拉深模具的特點：結(jié)構(gòu)相對較簡單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。 板料拉深變形過程及其特點：在毛坯上畫作出距離為a的等距離的同心圓與相同弧度b輻射線組成的網(wǎng)格 ，然后將帶有網(wǎng)格的毛坯進行拉深。在拉深過程中，毛坯受凸模拉深力的作用，在凸緣毛坯的徑向產(chǎn)生拉伸

9、應(yīng)力 ，切向產(chǎn)生壓縮應(yīng)力 。在它們的共同作用下，凸緣變形區(qū)材料發(fā)生了塑性變形，并不斷被拉入凹模內(nèi)形成筒形拉深件。 在拉深后工件底部的網(wǎng)格變化很小，而側(cè)壁上的網(wǎng)格變化很大，以前的等距同心圓，變成了與工件底部平行的不等距的水平線，并且愈是靠近工件口部，水平線之間的距離愈大，同時以前夾角相等的半徑線在拉深后在側(cè)壁上變成了間距相等的垂線，以前的扇形毛坯網(wǎng)格變成了拉深后的矩形網(wǎng)格。 拉深過程中變形毛坯各部分的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài) 1.平面凸緣部分 ：主要變形區(qū)；2.凹模圓角區(qū)： 過渡區(qū)；3.筒壁部分： 傳力區(qū)；4.凸模圓角部分：過渡區(qū)；5.圓筒底部分：小變形區(qū) 影響起皺的因素：（1）凸緣部分材料的相對厚度 ：

10、凸緣部分的相對料厚，即為t/(Df-d)或t/(Rf-r) ;(2)切向壓應(yīng)力的大小: 拉深時3的值決定于變形程度，變形程度越大，需要轉(zhuǎn)移的剩余材料越多，加工硬化現(xiàn)象越嚴重，則越3大，就越容易起皺。(3)材料的力學(xué)性能 ： 板料的屈強比s/b小，則屈服極限小，變形區(qū)內(nèi)的切向壓應(yīng)力也相對減小，因此板料不容易起皺。(4)凹模工作部分的幾何形狀 防止拉裂:可根據(jù)板材的成形性能，采用適當?shù)睦畋群蛪哼吜Γ黾油鼓５谋砻娲植诙?，改善凸緣部分變形材料的潤滑條件，合理設(shè)計模具工作部分的形狀，選用拉深性能好的材料。 硬化：拉深是一個塑性變形過程，材料變形后必然發(fā)生加工硬化，使其硬度和強度增加，塑性下降。 加工

11、硬化的好處是使工件的強度和剛度高于毛坯材料，但塑性降低又使材料進一步拉深時變形困難。 拉深毛坯尺寸的確定原則： 體積不變原理（拉深前毛坯表面積等于拉深后零件的表面積 ）、相似性原理。毛坯的計算方法：等重量、等體積、分析圖解法、作圖法。（1）確定修邊余量： 由于材料的各向?qū)砸约袄顣r金屬流動條件的差異，拉深后工件口部不平，通常拉深后需切邊，因此計算毛坯尺寸時應(yīng)在工件高度方向上(無凸緣件)或凸緣上增加修邊余量 。（2）計算工件表面積 拉深系數(shù)：表示了拉深前后毛坯直徑的變化量，反映了毛坯外邊緣在拉深時切向壓縮變形的大小，因此可用它作為衡量拉深變形程度的指標。由此可知，拉深系數(shù)是一個小于1的數(shù)值，其

12、值愈大表示拉深前后毛坯的直徑變化愈小，即變形程度小。其值愈小則毛坯的直徑變化愈大，即變形程度大。 影響拉深系數(shù)的因素 1 拉深材料：機械性能、料厚、表面質(zhì)量。 2 拉深模具：間隙、凸模圓角半徑、凹模圓角半徑、凹模形狀和凹模表面質(zhì)量。3 拉深條件：壓邊圈、次數(shù)、潤滑、工件形狀。 半成品尺寸確定：（1）半成品直徑： 拉深次數(shù)確定后，再根據(jù)計算直徑 dn應(yīng)等于d工 的原則對各次拉深系數(shù)進行調(diào)整，使實際采用的拉深系數(shù)大于推算拉深次數(shù)時所用的極限拉深系數(shù)（2）半成品高度：各次拉深直徑確定后，緊接著是計算各次拉深后零件的高度拉深系數(shù)決定三個因素：相對凸緣直徑、相對高度、相對轉(zhuǎn)角半徑 ，影響程度為遞減。 有

13、凸緣筒形件的拉深特點：寬凸緣變形程度不能用拉深系數(shù)來衡量；首次拉深系數(shù)比圓筒件要??；首次拉深極限變形程度與dt/d 有關(guān)拉深方法的確定:（1）若任意兩個相鄰階梯的直徑比都大于或等于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)，則先從大的階梯拉起 （2）相鄰兩階梯直徑dn/d n-1之比小于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)，則按帶凸緣圓筒形件的拉深進行,即由小階梯拉深到大階梯（3）若最小階梯直徑 dn過小，即 dn/d n-1 過小，hn又不大時，最小階梯可用脹形法得到。（4）若階梯形件較淺，且每個階梯的高度又不大，但相鄰階梯直徑相差又較大而不能一次拉出時，可先拉成圓形或帶有大圓角的筒形，最后通過整形得到所需零件

14、曲面形狀零件的拉深特點:（1）拉深球面零件時，毛坯的凸緣部分與中間部分都是變形區(qū)，而且在很多情況下中間部分反而是主要變形區(qū) 。（2）錐形零件的拉深與球面零件一樣，除具有凸模接觸面積小、壓力集中、容易引起局部變薄及自由面積大、壓邊圈作用相對減弱、容易起皺等特點外，還由于零件口部與底部直徑差別大，回彈特別嚴重，因此錐形零件的拉深比球面零件更為困難。（3）拋物面零件,其拉深時和球面以及錐形零件一樣，材料處于懸空狀態(tài)，極易發(fā)生起皺。 總之:球面零件、錐形零件和拋物面零件等其他旋轉(zhuǎn)體零件的拉深是拉深和脹形兩種變形方式的復(fù)合，其應(yīng)力、應(yīng)變既有拉伸類、又有壓縮類變形的特征。 拋物面零件拉深方法:拋物面零件常

15、見的拉深方法有下面幾種：(1)淺拋物面形件( h/d<0.5.06) 因其高徑比接近球形，因此拉深方法同球形件。(2)深拋物面形件( h/d>0.50.6)其拉深難度有所提高。這時為了使毛坯中間部分緊密貼模而又不起皺，通常需采用具有拉深筋的模具以增加徑向拉應(yīng)力。 錐形零件拉深方法:（1）對于淺錐形件可一次拉成，但精度不高，因回彈較嚴重?？刹捎脦Ю罱畹陌寄；驂哼吶?，或采用軟模進行拉深。（2）對于中錐形件:拉深方法取決于相對料厚;（3）對于高錐形，因大小直徑相差很小，變形程度更大，很容易產(chǎn)生變薄嚴重而拉裂和起皺。這時常需采用特殊的拉深工藝，通常有下列方法階梯拉深成形法 錐面逐步成形法

16、 整個錐面一次成形法 盒形零件的拉深特點: 根據(jù)網(wǎng)格的變化可知盒形件拉深有以下變形特點：（1）盒形件拉深的變形性質(zhì)與圓筒件一樣，也是徑向伸長，切向縮短 。（2）變形的不均勻?qū)е聭?yīng)力分布不均勻。（3）盒形件拉深時，直邊部分除了產(chǎn)生彎曲變形外，還產(chǎn)生了徑向伸長，切向壓縮的拉深變形。 第二章沖裁的變形過程分為三個階段如圖圖 2.1.3 所示：從凸模開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(yīng)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(yīng)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

17、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 ) 。 7   怎樣選擇凸模材料？   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(yīng)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(fù)雜、模具壽命要求高的凸模，應(yīng)該選用 Cr12 、 Cr12MoV 、 CrWMn 等材料；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 。 9   常用的卸料裝置有哪幾種？在使用上有何區(qū)別？    常用的

18、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。 10   什么是

19、齒圈壓板？精沖模中的齒圈壓板有何作用？     精沖模和普通沖模的最大區(qū)別就在于采用了 V 形齒圈壓板。所謂齒圈壓板是指在壓板或凹模上，圍繞工件輪廓一定距離設(shè)置的 V 形凸梗。齒圈壓板的作用就是阻止剪切區(qū)以外的金屬板料，在沖裁過程中進入到剪切區(qū)內(nèi)，以便在剪切區(qū)內(nèi)的材料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)；壓緊被沖材料，避免板料的彎曲和拉伸變形；沖裁完成后又起卸料的作用第7章一：名詞解釋1級進沖壓是指壓力機的一次行程中，在模具的不同工位同時完成多種工序的沖壓。2多工位精密級進模是在普通級進模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種精密、高效、長壽命的模具，其工位數(shù)可多達幾十個。3 載體是指級

20、進模沖壓時，條料內(nèi)連接工序件并運載其穩(wěn)定前進的這部分材料。4中間載體是指載體設(shè)計在條料中間， 一般適用于對稱零件，尤其是兩外側(cè)有彎曲的對稱零件。5連接方法可分為搭接、平接、切接三種方式6綜合拼合凹模的設(shè)計是將各種拼合形式綜合考慮，利用各種拼合的特點，以適應(yīng)凹模的特定要求。7卸料裝置是多工位級進模結(jié)構(gòu)中的重要部件. 卸料裝置主要由卸料板，彈性元件，卸料螺釘和輔助導(dǎo)向零件所組成。8在精密級進模中的彈壓卸料裝置，不僅有卸料作用，更重要的是具有壓料和對凸模進行導(dǎo)向作用。9在級進彎曲或其它成形工序中，通常需要將壓力機滑塊的垂直向下運動轉(zhuǎn)化成凸模或凹模的向上或水平加工， 完成這種加工方向轉(zhuǎn)換的裝置，通常采

21、用斜滑塊機構(gòu)或杠桿機構(gòu)。10在級進彎曲工藝中，如果向下彎曲，為了彎曲后條料的送進，在設(shè)計模具時則需要設(shè)計托料裝置11在幾個凸模直徑相差較大、距離又較近的情況下，為了能避免小直徑凸模由于承受材料流動的側(cè)壓力而產(chǎn)生的折斷或傾斜現(xiàn)象，凸模應(yīng)采用階梯布置，即將小凸模做短一些。這樣可保證沖裁時，大凸模先沖。12在級進模的排樣設(shè)計中，對孔壁距離小的制件，考慮到模具的強度，其孔可分次沖出；工位之間壁厚小的，應(yīng)留空工位；外形復(fù)雜的制件應(yīng)分步?jīng)_出，以簡化凸、凹模形狀，增強其強度，便于加工和裝配。13在級進模中，如果有導(dǎo)正銷、沖孔凸模和彎曲凸模，則在裝配時導(dǎo)正銷的位置應(yīng)該最低14對步距要求高的級進模，常采用側(cè)刃與

22、導(dǎo)正銷聯(lián)合的定位方式15精度高、形狀復(fù)雜的沖件，一般采用直筒型凹模形式。16由于級進模的工位較多，因而在沖制零件時必須解決條料或帶料的準確定位問題，才能保證沖壓件的質(zhì)量。 17由于級進模生產(chǎn)率高，便于操作，易實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，但輪廓尺寸大，制造復(fù)雜，成本高，所以一般適用于批量大、尺寸比較小的工件的沖壓生產(chǎn)。 18應(yīng)用級進模沖壓，排樣設(shè)計很重要，它不但要考慮材料的經(jīng)濟利用，還應(yīng)考慮制件的結(jié)構(gòu)形狀、沖壓成形規(guī)律、模具強度等問題 19級進模在排樣設(shè)計時，對零件精度要求高的，除了注意采用精確的定位方法外，還應(yīng)盡量減少工位數(shù)， 以減少送料的累積誤差?？拙喙钶^小的孔應(yīng)盡量在同一工位中沖出 20需要彎曲、拉

23、深、翻邊等成形工序的零件，采用連續(xù)沖壓時，位于成形過程變形部位上的孔，應(yīng)安排在成形后沖出，落料或切斷工步一般安排在最后工位上。 21全部為沖裁工步的級進模，一般是先沖孔或先沖結(jié)構(gòu)廢料后落料或切斷。先沖出的孔可作為后續(xù)工位的定位孔，若該孔不適合定位或定位要求較高時，則應(yīng)沖出用于定位的工藝孔 二，問答題1。在哪些沖壓生產(chǎn)中必須采用精密級進模？在大批量的沖壓生產(chǎn)中，材料較薄、精度較高的中小型沖件，必須使用多工位精密級進模。對于較大的沖壓件精密級進模適用于多工位傳遞式模具的沖壓加工。2對精密模具中的易損零件有什么要求？精密模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造技術(shù)要求較高，成本相對也較高。為了保證整副模具有較高的壽命，特

24、別要求模具零件損壞或磨損后更換迅速、方便、可靠，因此要求模具的重要零件具有互換性，這種模具零件具有互換性質(zhì)的沖模，可稱為互換性沖模具。3精密級進模的排樣設(shè)計有何意義？合理的排樣設(shè)計，可以使模具各工位加工協(xié)調(diào)一致，可以提高材料的利用率、制造精度、生產(chǎn)率和模具壽命，也可降低模具的制造難度。因此，排樣設(shè)計是精密級進模設(shè)計中的最關(guān)鍵的綜合性技術(shù)問題，必須對制件的沖壓方向、變形次數(shù)及相應(yīng)的變形程度和模具結(jié)構(gòu)的可能性與加工工藝性進行綜合分析判斷，才能使排樣趨于合理。4什么叫載體？在級進模工作時，運載坯料到各工位進行各種沖裁和成形加工的物體稱為載體。載體與坯件連接的部分稱為搭邊，坯件與坯件連接的部分稱為搭口。工作時，在動態(tài)加工中要求載體始終保持送進穩(wěn)定、定位準確，因此要求載體有一定的強度。5精密級進模對模座有什么要求？精密級進模要求模具的強度高、剛性好、精度高，因此通常采用結(jié)構(gòu)鋼做模座，其厚度要求比標準模座厚，上模座加厚510mm，下模座加厚1015mm。6凹模結(jié)構(gòu)有哪些類型？凹模結(jié)構(gòu)常用類型有整體式、拼塊式和嵌塊式三種。在普通沖模中常選用標準凹模板作整體式凹模，在精密級進模中常采用拼塊式和嵌塊式凹模。7螺孔和銷孔