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1、模具设计与制造模具设计与制造11第一章 冲压变形的基本原理 复习题答案一、填空题1. 塑性变形的物体体积保持不变，其表达式可写成1+2+3=0。2. 冷冲压生产常用的材料有黑色金属、有色金属、非金属材料。3. 物体在外力的作用下会产生变形，如果外力取消后，物体不能恢复到原来的形状和尺寸，这种变形称为塑性变形。4. 影响金属塑性的因素有金属的组织、变形温度、变形速度、变形的应力与应变状态、金属的尺寸因素。5. 在冲压工艺中，有时也采用加热冲压成形方法，加热的目的是提高塑性， 降低变形抗力。 6. 材料的冲压成形性能包括成形极限和成形质量两部分内容。7. 压应力的数目及数值愈大，拉应力数目及数值愈
2、小，金属的塑性愈好。8. 在同号主应力图下引起的变形，所需的变形抗力之值较大，而在异号主应力图下引起的变形，所需的变形抗力之值就比较小。9. 在材料的应力状态中，压应力的成分愈多，拉应力的成分愈少，愈有利于材料塑性的发挥。10.一般常用的金属材料在冷塑性变形时，随变形程度的增加，所有强度指标均增加，硬度也增加，塑性指标降低，这种现象称为加工硬化。11.用间接试验方法得到的板料冲压性能指标有总伸长率、均匀伸长率、屈强比、硬化指数、板厚方向性系数 和板平面方向性系数。12.在筒形件拉深中如果材料的板平面方向性系数 越大，则凸耳的高度越大。13.硬化指数 n 值大，硬化效应就大，这对于伸长类变形来说
3、就是有利的。14.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，故称这种变形为伸长类变形。15.当作用于坯料变形区的压应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是压缩变形，故称这种变形为压缩类变形。16.材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的冲压成形性能。17.材料的冲压性能好，就是说其便于冲压加工，一次冲压工序的极限变形程度和总的极限变形程度大，生产率高，容易得到高质量的冲压件，模具寿命长等。18.材料的屈服强度与抗拉强度的比值称为屈强比。屈强比小，对所有的冲压成形工艺都有利。二、判断题（正确的打，错误的打）1. 变形抗力小的软金属，其塑性一定好。 （）2.
4、 物体的塑性仅仅取决于物体的种类，与变形方式和变形条件无关。（）3. 金属的柔软性好，则表示其塑性好。 （）4. 变形抗力是指在一定的加载条件和一定的变形温度下，引起塑性变形的单位变形力。 （）5. 物体某个方向上为正应力时，该方向的应变一定是正应变。 （）6. 物体某个方向上为负应力时，该方向的应变一定是负应变。 （）7. 物体受三向等压应力时，其塑性变形可以很大。 （）8. 材料的塑性是物质一种不变的性质。 （）9. 金属材料的硬化是指材料的变形抗力增加。 （）10.物体受三向等拉应力时，坯料不会产生任何塑性变形。 （）11.当坯料受三向拉应力作用，而且 时，在最大拉应力 方向上的变形一定
5、是伸长变形，在最小拉应力 方向上的变形一定是压缩变形。 （）12.当坯料受三向压应力作用，而且 时，在最小压应力 方向上的变形一定是伸长变形，在最大压应力 方向上的变形一定是压缩变形。 （）三、问答题1. 影响金属塑性和变形抗力的因素有哪些？影响金属塑性的因素有如下几个方面：（1）化学成分及组织；（2）变形温度；（3）变形速度；（4）应力状态。2. 请说明屈服条件的含义，并写出其条件公式。屈服条件的表达式为： ，其含义是只有当各个应力分量之间符合一定的关系时，该点才开始屈服。3. 什么是材料的力学性能？材料的力学性能主要有哪些？ 材料对外力作用所具有的抵抗能力，称为材料的机械性能。板料的性质不
6、同，机械性能也不一样，表现在冲压工艺过程的冲压性能也不一样。材料的主要机械性能有：塑性、弹性、屈服极限、强度极限等，这些性能也是影响冲压性能的主要因素。4. 什么是加工硬化现象？它对冲压工艺有何影响？ 金属在室温下产生塑性变形的过程中，使金属的强度指标(如屈服强度、硬度)提高、塑性指标(如延伸率)降低的现象，称为冷作硬化现象。材料的加工硬化程度越大，在拉伸类的变形中，变形抗力越大，这样可以使得变形趋于均匀，从而增加整个工件的允许变形程度。如胀形工序，加工硬化现象，使得工件的变形均匀，工件不容易出现胀裂现象。5. 什么是板厚方向性系数？它对冲压工艺有何影响？由于钢锭结晶和板材轧制时出现纤维组织等
7、因素，板料的塑性会因为方向不同而出现差异，这种现象称为板料的塑性各向异性。各向异性包括厚度方向的和板平面的各向异性。厚度方向的各向异性用板厚方向性系数 表示。 值越大，板料在变形过程中愈不易变薄。如在拉深工序中，加大 值，毛坯宽度方向易于变形，而厚度方向不易变形，这样有利于提高拉深变形程度和保证产品质量。通过对软钢、不锈钢、铝、黄铜等材料的实验表明，增大 值均可提高拉深成形的变形程度，故 r 值愈大，材料的拉深性能好。6. 什么是板平面各向异性指数 ？它对冲压工艺有何影响？ 板料经轧制后，在板平面内会出现各向异性，即沿不同方向，其力学性能和物理性能均不相同，也就是常说的板平面方向性，用板平面各
8、向异性指数 来表示。比如，拉深后工件口部不平齐，出现“凸耳”现象。板平面各向异性制数 愈大， “凸耳”现象愈严重，拉深后的切边高度愈大。由于 会增加冲压工序（切边工序）和材料的消耗、影响冲件质量，因此生产中应尽量设法降低 。7. 如何判定冲压材料的冲压成形性能的好坏?板料对冲压成形工艺的适应能力，称为板料的冲压成形性能。它包括：抗破裂性、贴模性和定形性。抗破裂性是指冲压材料抵抗破裂的能力，一般用成形极限这样的参数来衡量；贴模性是指板料在冲压成形中取得与模具形状一致性的能力；定形性是指制件脱模后保持其在模具内既得形状得能力。很明显，成形极限越大、贴模性和定形性越好，材料的冲压成形性能就越好。第二
9、章 冲裁工艺及冲裁模设计 复习题答案一、填空题1. 冲裁既可以直接冲制成品零件，又可以为其他成形工序制备毛坯。2. 从广义来说，利用冲模使材料相互之间分离的工序叫冲裁。它包括冲孔、落料、切断、修边、等工序。但一般来说，冲裁工艺主要是指冲孔和落料工序。3. 冲裁根据变形机理的不同，可分为普通冲裁和精密冲裁。4. 冲裁变形过程大致可分为弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。5. 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。6. 圆角带是由于冲裁过程中刃口附近的材料被牵连拉入变形的结果。7. 光亮带是紧挨圆角带并与板面垂直的光亮部分，它是在塑性变形过程中凸模与凹模挤压切入材料，使其受到
10、切应力和挤压应力的作用而形成的。8. 冲裁毛刺是在刃口附近的側面上材料出现微裂纹时形成的。9. 塑性差的材料，断裂倾向严重，剪裂带增宽，而光亮带所占比例较少，毛刺和圆角带大；反之，塑性好的材料，光亮带所占比例较大。10.增大冲裁件光亮带宽度的主要途径为：减小冲裁间隙、用压板压紧凹模面上的材料、对凸模下面的材料用顶板施加反向压力，此外，还要合理选择塔边、注意润滑等。11.减小塌角、毛刺和翘曲的主要方法有：尽可能采用合理间隙的下限值，保持模具刃口的锋利、合理选择塔边值、采用压料板和顶板等措施。12.冲裁凸模和凹模之间的间隙，不仅对冲裁件的质量有极重要的影响，而且还影响模具寿命、冲裁力、卸料力和推件
11、力等。13.冲裁间隙过小时，将增大卸料力、推件力、冲裁力以及缩短模具寿命。14.合理间隙冲裁时，上下刃口处所产生的剪裂纹基本能重合，光亮带约占板厚的 1/21/3 左右，切断面的塌角、毛刺和斜度均较小，完全可以满足一般冲裁件的要求。15.间隙过小时，出现的毛刺比合理间隙时的毛刺高一些，但易去除，而且断面的斜度和塌角小，在冲裁件的切断面上形成二次光亮带。16.冲裁间隙越大，冲裁件断面光亮带区域越小，毛刺越大；断面上出现二次光亮带是因间隙太小而引起的。17.影响冲裁件毛刺增大的原因是刃口磨钝、间隙大。18.间隙过大时，致使断面光亮带减小，塌角及斜度增大，形成厚而大的拉长毛刺。19.冲裁件的尺寸精度
12、是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高。20.所选间隙值的大小，直接影响冲裁件的断面和尺寸精度。21.影响冲裁件尺寸精度的因素有两大方面，一是冲模本身的制造偏差，二是冲裁结束后冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差。影响冲裁件尺寸精度的因素有间隙、材料性质、工件的形状和尺寸、材料的相对厚度 t/D 等，其中间隙起主导作用。22.当间隙较大时，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。23.当间隙较小时，冲裁后因材料的弹性回复使落料件尺寸大于凹模尺寸，冲孔件的孔径小于凸模尺寸。24.对于比较软的材料，弹性变形量小，冲裁后的弹性回复值亦小，因而冲裁件的
13、精度较高；对于较硬的材料则正好相反。25.冲模的制造精度越高，则冲裁件的精度越高。26.间隙过小，模具寿命会缩短，采用较大的间隙，可延长模具寿命。27.随着间隙的增大，冲裁力有一定程度的降低，而卸料力和推料力降低明显。28.凸、凹模磨钝后，其刃口处形成圆角，冲裁件上就会出现不正常的毛刺，凸模刃口磨钝时，在落料件边缘产生毛刺；凹模刃口磨钝时，在冲孔件孔口边缘产生毛刺；凸、凹模刃口均磨钝时，则制件边缘与孔口边缘均产生毛刺。消除凸（凹）模刃口圆角的方法是修磨凸（凹）模的工作端面。29.冲裁间隙的数值，等于凹模与凸模刃口部分尺寸之差。30.在设计和制造新模具时，应采用最小的合理间隙。31.材料的厚度越
14、大，塑性越低的硬脆性材料，则所需间隙 c 值就越大；而厚度越薄、塑性越好的材料，所需间隙值就越小。32.合理间隙值和许多因素有关，其主要受材料的力学性能和材料厚度因素的影响。33.在冲压实际生产中，主要根据冲裁件的断面质量、尺寸精度和模具寿命三个因素给间隙规定一个范围值。34.在设计模具时，对尺寸精度、断面垂直度要求高的工件，应选用较小的间隙值；对于断面垂直度与尺寸精度要求不高的工件，以提高模具寿命为主，应选用较大的间隙值。35.冲孔时，凸模刃口的尺寸应接近或等于冲孔件的最大极限尺寸。36.落料件的尺寸与凹模刃口尺寸相等，冲孔件的尺寸与凸模刃口尺寸相等。37.冲裁模凸模和凹模的制造公差与冲裁件
15、的尺寸精度、冲裁间隙、刃口尺寸磨损有关。38.落料时，因落料件的大端尺寸与凹模尺寸相等，应先确定凹模尺寸，即以凹模尺寸为基础，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格的零件，故落料凹模基本尺寸应取工件尺寸范围内较小尺寸，而落料凸模基本尺寸则按凹模基本尺寸减最小初始间隙。39.冲孔时，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，故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔尺寸范围内较大尺寸，而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙。40.凸、凹模分别加工的优点是凸、凹模具有互换性，制造周期短，便于成批生产。其缺点是模具制造公差小、模具制造困难、成本较高。41.配制加工法就是先按设计尺寸加工一个基准件（凸模或凹模） ，然后根据基准件的实际尺寸再按间隙配作另一件。42.落料时，应以凹模为基准配制凸模，凹模刃口尺寸按磨损的变化规律分别进行计算。43.冲孔时，应以凸模为基准配制凹模，凸模刃口尺寸按磨损的变化规律分别进行计算。44.凸、凹模分开制造时，它们的制造公差应符合 凸+ 凹2cmax-2cmin 的条件。45.配制加工凸、凹模的特点是模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核 凸+ 凹2cmax-2cmin 的条件，并且可放大基
