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冲裁工艺及冲裁模具的设计复习题


冲裁工艺及冲裁模具的设计
一、填空题
1. 2. 冲裁工序包括两种工序,分别是 落料 与 冲孔 。 冲裁变形包括了三个阶段的变形过程,分别是 弹性变形阶段 、塑性变形阶段、剪裂分 离阶段。 3. 4. 5. 6. 普通冲裁件的断面具有塌角带、光亮带、断裂带和毛刺四个明显的区域。 冲裁模的总冲压力包括冲裁力、卸料力、推件力和顶件力。 冲裁排样从废料角度来分,可分

为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种 。 落料凹模在下半模的复合模称为 正装 置。 7. 落料凹模在上模的叫 倒装 复合模,而落料凹模在下模的叫 正装 正装 8. 复合模多一套打料装置, , 复合模,其中 复合模, 结构上有 三 套打料除件装

冲模的装配是模具制造的关键工序,其要点有: ( 1)要合理选择装配 基准件 (2)要合理选择装配 组件 , (3)要合理 进行总体装配

9.

弹性卸料装置除了起卸料作用外,还兼起 压料 较薄 材料的卸料。

作用,它一般用于材料厚度相对

10. 侧刃常被用于 定距精度和生产效率要求高的连续 上的 进给步距 ,

模中, 其作用是控制条料进给方向

11. 普通模架在 “国家标准” 中, 按照导柱导套的数量和位置不同可分为: 对角导柱 架、 中间导柱 模架、 四角导柱 模架、 后侧导柱 模架四种。



12. 降低冲裁力的主要措施有 阶梯凸模冲裁 、 斜刃冲裁 等。 13. 模具的 压力中心 就是冲压力的合力的作用点,求

、 加热冲裁(红冲)

压力中心

的方法就是求

空间平行力系的合力的作用点。

二、选择题
1. 在冲裁模的各种凹模洞孔形式中,刃磨后工作部分的尺寸将产生变化的是 B 。 B. 圆锥孔口 C. 具有过度圆柱形洞口 D. 以上三种

A. 圆柱形洞口 2.

在冲模的正倒装关系中,正装指的是 A 。 B 凹模装上模,凸模装下模 D 凸凹模同装下模
1

A 凸模装上模,凹模装下模 C 凸凹模同装上模

3.

在普通冲裁中,光亮带的宽度约占整个断面的 C 。 B. 1/4~1/3 以上 D. 1/2~2/3 以上

A. 1/5~1/4 以上 C. 1/3~1/2 以上 4.

为防止冲裁时凸模折断,普通冲裁模的冲孔最小孔径与材料厚度的比较关系是 A 。 B 小于 C 等于 D 无所谓

A 大于 5.

在冲裁工序中, 搭边起到一定的工艺作用, 下面各点中, 不属于搭边的作用的是 B 。

A 补偿定位误差,保证冲出合格的制品; B 减小冲裁力,保证冲出合格的制品; C 保持条料具有一定的刚性,便于送料; D 保护模具,以免模具过早的磨损而报废。 6. 在连续模中,侧刃的作用是 D 。 B. 对卸料板导向 D. 控制进距(送进时的距离)实现定位

A. 侧面压紧条料 C. 控制条料送进时的导向 7.

在复合冲裁模中,下面属于倒装复合模的是 B 。

A 凸凹模在上模,凹模在下模; B 凸凹模在下模,凹模在上模; C 凸凹模与凹模均在上模; D 凸凹模与凹模均在下模。 8. 模具的压力中心是指冲压力合力的作用点。 下面各种陈述中, 不属于计算压力中心的目 的的是 C 。 A 使冲裁压力中心与冲床滑块中心相重合,避免会产生偏弯距,减少模具导向机构的不均 匀磨损; B 保持冲裁工作间隙的稳定性,防止刃口局部迅速变钝,提高冲裁件的质量和模具的使用 寿命; C 提高材料的利用率; D 合理布置凹模型孔的位置。 9. 下面的各种零件中,不属于冲压模挡料销的结构是 D 。 B.活动挡料销 C.始用挡料销 D.导正销

A.固定挡料销

10. 冲裁模试冲时,出现剪切断面的光亮带太宽,甚至出现二次光亮带及毛刺,其主要原因 是 A 。

2

A. 冲裁间隙太小 C. 冲裁间隙不均匀

B. 冲裁间隙太大 D. 刃口不锋利

11. 在冲裁模中,落料件的最大极限尺寸为 Dmax,制造公差为Δ ,磨损系数为 x,则凹模刃 口直径的基本尺寸 Dd 是 B 。 A. Dd =Dmax + xΔ B. Dd =Dmax – xΔ C. Dd =Dmax + Δ D. Dd =Dmax - Δ

12. 若采用滚珠导柱和导套,则滚珠与导柱、导套之间采用的配合类型是 B 。 A 间隙配合 B 过盈配合 C 过渡配合 D 都可以

13. 在冲裁模中,凹模的洞孔形式有多种,在下面各图中,其中不正确的是 C 。

A

B

C

D

14. 在冲裁模中,冲裁力是 P=KLtτ ,其中,τ 是代表 B 。 A 弹性模量 C 材料抗拉强度 B 材料抗剪强度 D 屈服强度

15. 在冲裁模中,冲裁力是 P=KLtτ ,其中,K 的取值是 B 。 A. K=1 B. K=1.3 C. K=1.5 D. K=2.0

16. 在冲裁模中,推料力是 P=nK 推 P,若凹模刃口直边高为 h=10mm,材料厚度 t=2mm,则 n 的取值是 D 。 A. n=2 B. n=3 C. n=4 D. n=5

17. 在采用滚珠导柱、导套中,若滚珠夹持圈的长度为 L,则导套的长度 L1 应为 B 。 A. L1=L B. L1=L + (5~10) C. L1=L - (5~10) D. L1=L±5

18. 在冲裁模中,若凹模刃口直径为 Dd,凸模刃口为 Dp,则冲裁间隙是 A 。 A. Dd-Dp B.(Dd-Dp)/2 C. Dd+Dp 模具导向件的间隙。 D.(Dd+Dp)/2

19. 冲裁模的间隙应当 C

A、小于; B、等于; C、大于; D、小于等于。 20. 冲裁间隙对冲裁件的尺寸有一定影响,一般情况下,若采用间隙过大时,落料件尺 寸 B 凹模尺寸 C、等于。

A、大于; B、小于;

三、判断题
3

1. 冲压件的冲压总压力一般大于或等于压力机的公称压力。 2. 常用卸料装置有:刚性卸料装置和弹性卸料装置。 3. 冲裁棋中凸模、凹模的间隙小于导柱、导套的间隙。

( × ) ( √ ) ( × )

4. 冲压模使用刚性卸料(退料)的主要优点是卸料可靠;卸料力大。 ( √ ) 5. 在冲压件的生产中,材料的利用率是指一个进距内制件的实际面积与所需板料面积之比 的百分率。 ( √ ) 6. 落料是用模具沿封闭线冲切板材,冲下的部分为废料。 ( × ) 7. 挡料销的作用是保证条料送进时有准确的送进距。 8. 连接弹压卸料板时,可以选用圆柱普通螺钉, ( √ ) ( × )

9. 搭边值的作用是补偿定位误差,保持条料有一定的钢度,以保证零件质量和送料方便。 ( √ ) ( × ) ( × )

10. 在连续模中,侧刀的作用是控制材料送进时的导向。 11. 普通冲裁最后分离是塑性剪切分离。

12. 精密冲裁的主要条件是:压板带齿形凸梗(齿圈) 、凹模(落料)或凸模(冲孔)带小圆 角、间隙极小、压边力和反顶力较大。 ( √ )

13. 在其他条件相同的情况下,金属材料中,硬材料的冲裁合理间隙大于软材料合理间隙。 ( V ) 14. 冲裁力较大的冲裁模,凸模或凹模只用螺钉固定在模座上即可。 15. 冲裁变形过程中,微裂纹最早出现在凹模端面。 16. 冲裁模的间隙应当小于模具导向件的间隙。 ( × ) ( × ) ( × )

17. 在降低冲裁力的诸多措施中,采用阶梯布置的凸模时,为了保护小凸模,应使小凸模比 大凸模高一些。 18. 采用刚性卸料装置和下出件的模具时,其总工艺力为 P∑=P+P 卸+P 推。 ( × ) ( × )

19. 标准件就是从标准件厂购买来直接装配在模具上的不需进行任何加工的零件。 ( × ) 20. 斜刃比平刃的冲裁力大。 ( × )

四、简答与计算题
1.什么是冲裁间隙?冲裁间隙对冲裁有哪些影响? 答: (1)冲裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差称为冲裁间隙。 (2)冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量、冲裁力、模具寿命等影响很大,所以冲裁间 隙是冲裁模设计中的一个很重要的工艺参数。 2.冲孔工序和落料工序中,凸、凹模刃口尺寸计算应如何区别对待?
4

答:落料件的外径尺寸等于凹模的内径尺寸,冲孔件的内径尺寸等于凸模的外径尺寸。故落 料模应以凹模为设计基准,再按间隙值确定凸模尺寸;冲孔模应以凸模为设计基准,再按间 隙值确定凹模尺寸。 3.为何要计算压力中心? 在设计冲裁模时, 其压力中心要与冲床滑块中心相重合, 否则冲模在工作中就会产生偏弯矩, 使冲模发生歪斜,从而会加速冲模导向机构的不均匀磨损,冲裁间隙得不到保证,刃口迅速 变钝,将直接影响冲裁件的质量和模具的使用寿命,同时,冲床导轨与滑块之间之间也会发 生异常磨损。

4.冲裁模主要包括哪些结构零件? 答:各种结构的冲裁模,一般由工作零件(凸模、凹模) 、定位零件(挡料销。导尺等) 、卸 料零件(卸料板) 、导向零件(导柱、导套)和安装固定零件(上下模座、垫板、凸凹模固 定板、螺钉和定位销)等 5 种基本零件组成。 5.高质量的冲裁件断面具备有什么特征? 答:较高质量的冲裁件断面,应该是光亮带较宽,约占整个断面的 1/3 以上.塌角、断裂 带、毛刺和锥度都很小,整个冲裁零件平面无穹弯现象。 6. 复合模与级进模各有什么特点? 答: (1)复合模是在冲床滑块的一次行程中,在冲模的同一工位上能完成两种以上的冲压工 序。在完成这些工序过程中不需要移动冲压材料。在复合模中,有一个一身双职的重要零件 就是凸凹模。由于在冲压的过程中,制品坯料无须移动,所以冲压出来的制品质量较高。 (2)级进冲裁模又称级连续或跳步模。这种冲裁模是按照一定的冲裁程序,在冲床滑块 一次行程中,可在冲模的不同工位上完成两种以上的冲压工序。由于级进模工位数较多,因 而级进模冲制零件,必须解决条料或带料的准确定位问题,才有可能保证冲压的质量。

7.如图所示零件,材料为 Q235,料厚为 2mm。模具采用正装、下出料、刚性卸料装置, 凹模洞口直边高 8mm。试计算该工序的总冲压力。 (其中:抗剪强度=350MPa,K 卸=0.04, K 推=0.05,K 顶=0.06, ) 解: (1)冲裁力的计算 由图分析,零件落料及冲孔的边长 L 是: L=80*2+60*2+3.14*16*2=380.48(mm) 所以,冲裁力 P 是: P= KLtτ =1.3*380.48*2*350=346.24(KN) (2)由于模具采用正装、下出料、刚性卸料装置, 故,冲床的总冲压力 PΣ =P +P 推 其中,推料力 P 推是:

5

P 推=nK 推 P=(8/2)*0.05*346.24=69.25(KN) (3)所需的总冲压力 PΣ 是: PΣ =P+P 推=346.24+69.25=415.49(KN)

8. 如下图所示,是某落料工序的排样图,试计算出该工序的材料利用率。

解:单件零件的用料面积 S 是:S=(38-8)x8+(16-8)x8+3.14x82/4=354(mm) 那么,该工序的材料利用率η 是:η =(354*12)/(122*52)=0.67 即η =0.67x100%=67%

9. 如图所示零件,材料为 10F,料厚为 2mm。请计算该制件的冲裁工序力。 (其中:抗剪 强度=260~340MPa,抗拉强度=300~440MPa) 解:该冲裁件的周长是:L=38x2+(58-8x2-38)x2+(30-8x2)x2+3.14x2x8=162(mm) 该材料的抗剪强度取τ =300MPa,修正系数 K=1.3 则该制件的冲裁工序力 P 是: P=KLtτ =1.3x162x2x300=126360(N)=126.36(KN)

10.

试计算下面冲裁件的压力中心,并在图中用“O”点标出位置及尺寸。

6

解:由图可看出,该零件左右对称, 即其 X 方向上的压力中心位于对称轴上。 现以下方的边作为 Y 方向的零点,如图所示, 则其各基本线段的重心距离 X 轴的距离分别是: Y1=18mm Y2=50/2=25mm Y3=18+(50-18)/2=34mm Y4=40mm Y5=50mm 所以,Y 方向上的压力中心 Y0 是 Y0=(l1*Y1+ l2*Y2+ l3*Y3+ l4*Y4+ l5*Y5)/(l1+ l2+ l3+ l4+ l5+ l6) =﹝(64-18*2)*18+50*2*25+(50-18)*2*34+3.14*4*2*2*40+18*50*2﹞/﹝(64-18*2) +50*2+(50-18)*2+3.14*4*2*2+18*2+64﹞ =﹝504+2500+2176+2009.6+1800﹞/﹝28+100+64+50.24+36+64﹞ =8989.6/342. 24 =26.27(mm) “O”点位置如图所示

答 案

11. 如图所示零件,材料为 D42 硅钢板,料厚为 0.35mm。用配做加工方法,试确定凸、 凹模的刃口尺寸。 (其中: ,Zmin=0.246,Zmax=0.36,磨损系数 X=0.75)

7

解:冲裁间隙 Z 是:Z= Zmax- Zmin=0.36-0.246=0.114mm 那么,δ d=0.6 x 0.114=0.07mm δ p=0.4 x 0.114=0.05mm (1)磨损后凹模尺寸将增大的尺寸计算
0 所以, 128? 处凹模尺寸 A1d 是 ?0.26

A1d=(A1max- XΔ )



d

?007 007 =(128 - 0.75x0.26) 0 = 127.81? ?0

0 96? ?0.23 处凹模尺寸 A2d 是

A2d=( A2max- XΔ )



d

?007 007 =(96 - 0.75x0.23) 0 = 95.83? ?0

0 36? ?0.12 处凹模尺寸 A3d 是

A3d= (A3max- XΔ )



d

?007 007 =(36 - 0.75x0.12) 0 = 35.91? ?0

(2)磨损后凹模尺寸将减小的尺寸计算
0.18 所以, 56? 处凹模尺寸 B1d 是 ?0

0 0 B1d=(B1min+ XΔ )-δ d =(56+0.75x0.18) ? = 56.14? ?0.07 ?0.07
0 (3)该落料模的 60? 处,凹模磨损后尺寸不变, ?0.2

0 因此, 60? 处凹模尺寸 C1d 是 ?0.2

C1d=(C1max –Δ /2)±δ d/2=(60-0.2/2)±0.07/2=59.9±0.04 根据已计算出来的凹模尺寸,则其对应的凸模尺寸在原有凹模尺寸的基础上,加上或减 去双边间隙 Z 即可。

8

(解法二) : 解: (1)凹模刃口尺寸: 尺寸及分类 尺寸转 换 尺 寸 变 小 0.36-0.246 尺 寸 变 大
?0.18 320 ?0.18 320

冲裁间隙

磨损系 数

计算公式

制 造 偏差

结果

Zmin=0.246 Zmax=0.36 Zmax-Zmin=

X=0.75

AJ ? ( A max? X?)0 ?? / 4

Δ =0.18

Aj= 32.140 ?0.05

96

0 ?0.23

96

0 ?0.23

X=0.75 =0.114mm X=0.75

?? / 4 BJ ? ( B min? X?)0

Δ =0.23 Δ =0.26

?0.06 Bj= 95.8280

1280 ?0.26
160 ?0.12
320 ?0.7

1280 ?0.26
160 ?0.12
320 ?0.7

?0.07 Bj= 127.810

X=0.75

Δ =0.12

?0.03 Bj= 15.910

X=0.5

Δ =0.7

?0.18 Bj= 31.650

尺 寸 不 变

600 ?0.2

600 ?0.2

X=0.5

Cj=(Cmin+0.5 Δ /8

)±Δ

Δ =0.2

Cj=60.1±0.03

(2)凸模刃口尺寸: 查表得 Zmin=0.246 mm,Zmax=0.36mm,故凹模刃口尺寸按凸模相应部位的实际尺寸配制, 保证双边最小间隙为 0.246 mm,最大间隙为 Zmax=0.36mm。

12.

板料冲裁时,其断面特征怎样?影响冲裁件断面质量的因素有哪些?

答:板料冲裁时, 冲裁件的断面明显地分成四个特区:即圆角带、 光亮带、断裂带与毛刺区。 影响断面质量的因素有: (1) 材料性能 (2) 模具间隙 (3) 模具刃口状态

9

13.

影响冲裁件尺寸精度的因素有哪些?

答:影响冲裁尺寸精度的因素有:压力机的精度、冲模的制造精度、材料性质、冲裁间隙、 模具刃口状态等。

14.

确定冲裁工艺方案的依据是什么?冲裁工艺的工序组合方式根据什么来确定?

答: 确定冲裁工艺方案的依据是劳动量和冲裁件成本。 冲裁工序的组合方式可根据下列因素 确定: (1) 生产批量

(2) 冲裁件尺寸和精度等级 (3) 冲裁件尺寸形状的适应性 (4) 模具制造安装调整的难易和成本的高低 (5) 操作是否方便与安全。

15.

分析下图所示零件(材料:65Mn,料厚为 1mm,未注尺寸公差为 IT12)的冲裁工艺

性,确定其工序性质、数量及组合方式,画出冲裁排样图。

解:该零件的材料为 65Mn 钢,是弹簧钢,具有良好的冲压性能。它的形状简单、结构对称。 从零件图上 ? 50
?0.2

的尺寸精度属 IT13 级,其余未注公差尺寸按 IT12 级确定,一般的冲 孔的孔边距小于凸凹模允许

压工艺均能满足其尺寸精度要求,可以冲裁。由于该零件 ? 2

的最小壁厚(查表得 a=2.7mm),且 1.5 的槽太窄,所以该零件不能采用复合冲裁模,应采 用连续冲裁模加工。冲裁排样图如下所示:
10

11


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