冷冲模设计题目一百道(含答案).doc

冲压工艺及模具设计 1影响金属塑性和变形抗力的因素有哪些？答：影响金属塑性的因素有如下几个方面： 1 ）、化学成分及组织的影响； 2 ）、变形温度； ）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。答：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 .什么是材料的机械性能？材料的机械性能主要有哪些？答：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？ 答：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？答：由于钢锭结晶和板材轧制时出现纤维组织等因素，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项异性。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 r 表示。 r 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 r 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 r 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 r ？它对冲压工艺有何影响？ 答：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，用板平面各向异性指数 r 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 r 愈大，“凸耳”现象愈严重，拉深后的切边高度愈大。由于 r 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r 。 7.如何判定冲压材料的冲压成形性能的好坏 ? 答：板料对冲压成形工艺的适应能力，成为板料的冲压成形性能，它包括：抗破裂性、贴模性和定形性。所谓的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。 8.什么是冲裁工序？它在生产中有何作用？答：利用安装在压力机上的冲模，使板料的一部分和另一部分产生分离的加工方法，就称为冲裁工序。 冲裁工序是在冲压生产中应用很广的一种工序方法，它既可以用来加工各种各样的平板零件，如平垫圈、挡圈、电机中的硅钢片等，也可以用来为变形工序准备坯料，还可以对拉深件等成形工序件进行切边。 9.冲裁的变形过程是怎样的？答：冲裁的变形过程分为三个阶段如图图 2.1.3 所示：从凸模开始接触坯料下压到坯料内部应力数值小于屈服极限，这是称之为弹性变形阶段 ( 第一阶段 ) ；如果凸模继续下压，坯料内部的应力达到屈服极限，坯料开始产生塑性变形直至在刃口附近由于应力集中将要产生裂纹为止，这是称之为塑性变形阶段 ( 第二阶段 ) ；从在刃口附近产生裂纹直到坯料产生分离，这就是称之为断裂分离阶段 ( 第三阶段 ) 。 10.普通冲裁件的断面具有怎样的特征？这些断面特征又是如何形成的？ 答：普通冲裁件的断面一般可以分成四个区域，如图 2.1.5 所示，既圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个部分。 圆角带的形成发生在冲裁过程的第一阶段（即弹性变形阶段）主要是当凸模刃口刚压入板料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，使板料被带进模具间隙从而形成圆角带。 光亮带的形成发生在冲裁过程的第二阶段（即塑性变形阶段），当刃口切入板料后，板料与模具侧面发生挤压而形成光亮垂直的断面（冲裁件断面光亮带所占比例越大，冲裁件断面的质量越好）。 断裂带是由于在冲裁过程的第三阶段（即断裂阶段），刃口处产生的微裂纹在拉应力的作用下不断扩展而形成的撕裂面，这一区域断面粗糙并带有一定的斜度。 毛刺的形成是由于在塑性变形阶段的后期，凸模和凹模的刃口切入板料一定深度时，刃尖部分呈高静水压应力状态，使微裂纹的起点不会在刃尖处产生，而是在距刃尖不远的地方发生。随着冲压过程的深入，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而形成毛刺。对普通冲裁来说，毛刺是不可避免的，但我们可以通过控制冲裁间隙的大小使得毛刺的高度降低。 11.什么是冲裁间隙？冲裁间隙对冲裁质量有哪些影响？答： 冲裁间隙是指冲裁凹模、凸模在横截面上相应尺寸之间的差值。该间隙的大小，直接影响着工件切断面的质量、冲裁力的大小及模具的使用寿命。 当冲裁模有合理的冲裁间隙时，凸模与凹模刃口所产生的裂纹在扩展时能够互相重合，这时冲裁件切断面平整、光洁，没有粗糙的裂纹、撕裂、毛刺等缺陷，如图 2.1.6 所示。工件靠近凹模刃口部分，有一条具有小圆角的光亮带，靠近凸模刃口一端略成锥形，表面较粗糙。 当冲裁间隙过小时，板料在凸、凹模刃口处的裂纹则不能重合。凸模继续压下时，使中间留下的环状搭边再次被剪切，这样，在冲裁件的断面出现二次光亮带，如图 4-5b 所示 , 这时断面斜度虽小，但不平整，尺寸精度略差。 间隙过大时，板料在刃口处的裂纹同样也不重合，但与间隙过小时的裂纹方向相反，工件切断面上出现较高的毛刺和较大的锥度。12.降低冲裁力的措施有哪些？答：当采用平刃冲裁冲裁力太大，或因现有设备无法满足冲裁力的需要时，可以采取以下措施来降低冲裁力，以实现“小设备作大活”的目的： 1、采用加热冲裁的方法：当被冲材料的抗剪强度较高或板厚过大时，可以将板材加热到一定温度（注意避开板料的“蓝脆”区温度）以降低板材的强度，从而达到降低冲裁力的目的。 2、采用斜刃冲裁的方法：冲压件的周长较长或板厚较大的单冲头冲模，可采用斜刃冲裁的方法以降低冲裁力。为了得到平整的工件，落料时斜刃一般做在凹模上；冲孔时斜刃做在凸模上，如图4.10所示。 3 、采用阶梯凸模冲裁的方法：将多凸模的凸模高度作成高低不同的结构，如图 4.10 所示。由于凸模冲裁板料的时刻不同，将同时剪断所有的切口分批剪断，以降低冲裁力的最大值。但这种结构不便于刃磨，所以仅在小批量生产中使用。 13.什么是冲模的压力中心？确定模具的压力中心有何意义？答： 冲模的压力中心就是模具在冲压时，被冲压材料对冲模的各冲压力合力的作用点位置，也就是冲模在工作时所受合力的作用点位置。在设计模具时，必须使冲模的压力中心与压力机滑块的中心线重合，否则，压力机在工作时会受到偏心载荷的作用而使滑块与导轨产生不均匀的磨损，从而影响压力机的运动精度，还会造成冲裁间隙的不均匀，甚至使冲模不能正常工作。因此，设计冲模时，对模具压力中心的确定是十分重要的 , 在实际生产中，只要压力中心不偏离模柄直径以外也是可以的。 14.什么叫搭边？搭边有什么作用？答：排样时，工件与工件以及工件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是：补偿送料误差，使条料对凹模型孔有可靠的定位，以保证工件外形完整，获得较好的加工质量。保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边太大，浪费材料；太小，会降低工件断面质量，影响工件的平整度，有时还会出现毛刺或搭边被拉进凸模与凹模的间隙里，造成冲模刃口严重磨损。影响模具寿命。 15.怎样确定冲裁模的工序组合方式？答： 确定冲裁模的组合方式时，一般根据以下条件： 1 、生产批量的大小。从提高冲压件生产率角度来考虑，选用复合模和级进模结构要比选择单工序模好得多。一般来说，小批量和试制生产时采用单工序模具，中批和大批生产时，采用复合冲裁模和级进冲裁模。2 、工件尺寸公差等级。单工序模具冲出的工件精度较低，而级进模最高可达 IT12 IT13 级，复合模由于避免了多次冲压时的定位误差，其尺寸精度最高能达到 IT9 级以上，再加上复合模结构本身的特点，制件的平整度也较高。因此，工件尺寸公差等级较高时，宜采用复合模的结构。 3 、从实现冲压生产机械化与自动化生产的角度来说，选用级进模比选用复合模和单工序模具容易些。这是因为，复合模得废料和工件排除较困难。 4 、从生产的通用性来说，单工序模具通用性最好，不仅适合于中小批量的中小型冲压件的生产，也适合大型冲压件的生产。级进模不适合大型工件的生产。 5 、从冲压生产的安全性来说，级进模比单工序模和复合模为好。 综上所述，在确定冲裁模的工序组合方式时，对于精度要求高、小批量及试制生产或工件外形较大，厚度又较厚的工件，应该考虑用单工序模具。而对精度要求高、生产批量大的工件的冲压，应采用复合模；对精度要求一般，又是大批量生产时，应采用级进模结构。 16.怎样选择凸模材料？答：凸模的刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此，凸模应该有较高的硬度与适当的韧性。一般，形状简单、模具寿命要求不高的凸模，可选用 T8A 、 T10A 等材料；形状复杂、模具寿命要求高的凸模，应该选用 Cr12 、 Cr12MoV 、 CrWMn 等材料；要求高寿命、高耐磨模具的凸模，可选用硬质合金制造。凸模的硬度，一般为 HRC58 62 。 17.什么条件下选择侧刃对条料定位？答： 一般在下列情况下，采用侧刃来控制条料的送进步距： 1 、级进模中，一般采用侧刃来控制条料的送进步距。这样，可以提高生产率。 2 、当冲裁窄而长的工件时，由于步距小，采用定位钉定位困难，这时也采用侧刃来控制条料的送进步距。 3 、当需要切除条料的侧边作为工件的外形时，往往采用侧刃定距。 4 、当被冲材料的厚度较薄（ t 0.5 mm ）时，可以采用侧刃定距。 18.什么情况下采用双侧刃定位？答： 当被冲材料的宽度较大而厚度较小、工位数目较多以及冲裁件的精度要求较高时，可以采用双侧刃。采用双侧刃时，两个侧刃可以对称布置。这时，可以降低条料的宽度误差，提高工件的精度。这种布置方法常用于带料或卷料冲压中。而将两个侧刃一前一后的布置，往往用于工步较多的条料冲压中，这样可以节约料尾。用双侧刃定距时，定位精度高，但材料的利用率要低一些。 19.凸模垫板的作用是什么？如何正确的设计垫板？答： 冲模在工作时，凸模要承受很大的冲裁力，这个力通过凸模的固定端传递到上模座。如果作用在模座上的力大于其许用应力时，就会在模板上压出凹坑，从而影响凸模的正确位置。为了避免模座的损坏，在凸模固定板和上模座之间加装一块淬硬的垫板。在复合模的凸凹模固定板与模座之间，因为同样的原因也需要加装一块垫板。设计时，一般根据需要在国标中选取标准的垫板型号。一般垫板的的形状和尺寸大小与凹模板相同。材料选用 T7 、 T8 钢，热处理的淬火硬度为 48 52HRC ，上下表面的粗糙度为 Ra0.8 以下。 20.常用的卸料装置有哪几种？在使用上有何区别？答： 常用的卸料装置分为刚性卸料装置和弹压卸料装置两大类。 1 、刚性卸料装置：刚性卸料装置常用固定卸料板的结构形式，即：卸料板是用螺钉将其固定在下模部分，再用销钉定位这样一种安装方式。刚性卸料装置的卸料板在工作时，不能将被冲材料压住，所以工件的有明显的翘曲现象，但卸料力大。因此，常用于较厚、较硬且精度要求不高的工件冲裁模中。 2 、弹压卸料装置：弹压卸料装置中的弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于冲裁厚度在 1.5mm 以下的模具中。冲裁前，弹压卸料板首先将毛坯压住，当上模随压力机的滑块继续向下运动时，凸模再伸出弹压卸料板的下端面进行冲压加工。所以，工件的平整度较好。 21.卸料板型孔与凸模的关系是怎样的？答： 1 、在固定卸料装置中，当卸料板仅仅起卸料作用时，卸料板型孔与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，一般取单边间隙（ 0.2 0.5 ） t 。当固定卸料板除卸料的作用外，还要对凸模进行导向，这时，卸料板型孔与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。 2 、弹压卸料装置中，卸料板型孔与凸模之间的单面间隙取（ 0.1 0.2 ） t 。若弹压卸料板还要起对凸模的导向作用时，同样，卸料板型孔与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。 22.什么是顺装复合模与倒装复合模？答： 根据落料凹模是在模具的上模还是下模，将复合模分成顺装复合模和倒装复合模。其中，落料凹模在下模的复合模称为顺装复合模，落料凹模在上模的复合模称为倒装复合模。 23.什么是带齿圈压板的精冲法？答： 带齿圈压板的精冲法，又叫强力压边精冲法，是目前国际上应用最为广泛的精冲方法。它除了采用极小的间隙、凸模或凹模刃口带有小圆角外，又采用了一个强有力的顶件装置和带有“ V ”形凸梗的压边装置。被冲材料处于三向压应力状态，提高了材料的塑性，抑制的裂纹的产生，其结果就是工件断面几乎都是光亮带，并且断面与板平面垂直，工件的尺寸精度可达 IT7 级左右，断面粗糙度可达 Ra1.6 0.2 m 。 24. 什么是齿圈压板？精冲模中的齿圈压板有何作用？答：精冲模和普通冲模的最大区别就在于采用了 V 形齿圈压板。所谓齿圈压板是指在压板或凹模上，围绕工件轮廓一定距离设置的V形凸梗。齿圈压板的作用就是阻止剪切区以外的金属板料,在冲裁过程中进入到剪切区内，以便在剪切区内的材料处于三向压应力状态；压紧被冲材料，避免板料的弯曲和拉伸变形；冲裁完成后又起卸料的作用。 25.精冲工艺对压力机有哪些特殊要求？答： 精冲工艺的实现，要求压力机要提供三种压力，即：使材料分离的剪切力、压料力和顶件力。但这三种力不是同时产生的，而是需要压力机按精冲工艺的要求顺序产生。所以精冲工艺对压力机有如下特殊要求： 1 、三种压力按精冲工艺的要求顺序产生，并且能够单独进行调整； 2 、精冲压力机要有足够的刚性； 3 、精冲压力机的滑块应该能够精密的上下调整； 4 、精冲压力机要有足够的导向精度； 5 、精冲压力机的滑块速度要低，且可以调节。 26.弯曲变形的过程是怎样的？答： 虽然各种弯曲件的形状及其使用的弯曲方式有所不同，但从其变形的过程和特点来看却有共同的规律。其中的板料压弯工艺是弯曲变形中运用最多的一种，板料从平面弯曲成具有一定角度和形状，其变形过程是围绕着弯曲圆角区域展开的，所以弯曲件的圆角部分是弯曲变形的主要变形区。 弯曲变形的过程如图 5-1 所示。将毛坯 4 放在凹模 1 上面的定位板 2 上面，如图 (a) 所示，凸模 3 在压力机滑块的带动下向下运动，凸模就逐渐将平板毛坯向下压，板料受压产生弯曲变形。随着凸模的不断下压，板料弯曲半径逐渐减小，如图（ b ）所示。直到压力机滑块下降到下死点位置时，板料被紧紧地压在凸模、凹模之间，如图（ c ）所示。这时，板料地内圆半径与凸模地圆角半径相同，弯曲变形结束。 1 ）弯曲变形主要集中在弯曲圆角部分从图（ b ）中我们看到，弯曲变形后板料两端平直部分的网格没有发生变化，而圆角部分的网格由原来的方形变成了扇形网格，这就说明弯曲变形集中在圆角部分。 2 ）弯曲变形区存在一个变形中性层 从对两图中的网格观察，明显的看见弯曲圆角部分的网格发生了显著的变化：靠近凸模一边的金属纤维层 (aa) 因为受到压缩而缩短；靠近凹模一边的纤维层（ bb ）因为受到拉伸而伸长。也就是说，弯曲变形时变形区的纤维由内、外表面至板料中部，其缩短与伸长的程度逐渐变小。由于材料的连续性，在两个伸长与缩短的变形区域之间，必定有一层金属纤维层的长度在弯曲前后保持不变（如图中的 OO ），这一金属层就称为应变中性层。 3 ）形区材料厚度变薄的现象 板料弯曲时，如果弯曲变形程度较大，变形区外侧材料受拉而伸长，使得厚度方向的材料流动过来进行补充，从而使厚度减薄，而内侧材料受压，使厚度方向的材料增厚。由于应变中性层的内移，外层的减薄量大于内层区域的增厚量，因此使弯曲变形区的材料厚度变薄。变形程度愈大，变薄现象愈明显。 4 ）、变形区横断面的变形 对于相对宽度 b/t （ b 为板料的宽度， t 为板料的厚度）较窄的坯料（ b/t 3 的窄板），在弯曲变形过程中，板料宽度方向的形状及尺寸也会发生变化：在应变中性层以内的压缩区横截面的宽度和高度都增加，而在应变中性层以外的拉伸区横截面的宽度和高度都减小，使整个横截面变成扇形。对宽度较大的板料（ b/t 3 的宽板），在弯曲时横向变形受到大量材料的阻碍，宽度方向的尺寸及形状基本保持不变。 27.什么是最小相对弯曲半径？答：板料在弯曲时，弯曲半径越小，板料外表面的变形程度越大。如果板料的弯曲半径过小，则板料的外表面将超过材料的变形极限而出现裂纹。所以，板料的最小弯曲半径是在保证变形区材料外表面不发生破坏的前提下，弯曲件的内表面所能弯成的最小圆角半径，用rmin 表示。最小弯曲半径与板料厚度的比值 rmin /t 称为最小相对弯曲半径，它是衡量弯曲变形程度大小的重要指标。 28.影响最小相对弯曲半径的因素有哪些？答： 影响板料最小相对弯曲半径数值的因素很多，其中主要有： 1 ）材料的机械性能与热处理状态材料的机械性能与热处理状态对最小相对弯曲半径数值的影响较大，塑性好的材料，其允许有较小的弯曲半径。所以在生产实际中，都将冷作硬化的材料，用热处理方法提高其塑性，以获得较小的弯曲半径，增大弯曲变形的程度；或者对于塑性较低的金属材料采用加热弯曲的方法，以提高弯曲变形程度。2 ）弯曲件的弯曲中心角 弯曲中心角是弯曲件的圆角变形区圆弧所对应的圆心角。理论上弯曲变形区局限于圆角区域，直边部分不参与变形。但由于材料的相互牵制作用，接近圆角的直边也参与了变形，扩大了弯曲变形区的范围，分散了集中在圆角部分的弯曲应变，使变形区外表面的受拉状态有所减缓，因此减小有利于降低最小弯曲半径的数值。3 ）弯曲线的方向 冲压用的金属板料一般都是冷扎钢板，板料也就呈纤维状组织。板料在横向、纵向及厚度方向上，都呈现出不同的机械性能。一般来讲，钢板在纵向（轧制方向）的抗拉强度比在横向（宽度方向）要好，所以弯曲线垂直于轧制方向，则允许有最小的弯曲半径，而弯曲线线平行于轧制方向，则允许的最小弯曲半径数值要大些。 4 ）板料表面与侧面的质量影响 弯曲用的毛坯一般都是冲裁或剪裁获得，材料剪切断面上的毛刺、裂纹和冷作硬化以及表面的划伤和裂纹等缺陷，都会造成弯曲时的应力集中，从而使得材料容易破裂。所以表面质量和断面质量差的板料在弯曲时，其最小相对弯曲半径的数值较大。 5 ）弯曲件的相对宽度弯曲件的相对宽度愈大，材料沿宽度方向的流动阻力就愈大。因此，相对宽度较小的窄板，其相对弯曲半径的数值可以取得小些。 29.影响板料弯曲回弹的主要因素是什么？答：在弯曲的过程中，影响回弹的因素很多，其中主要有以下几个方面： 1 ）材料的机械性能 材料的屈服极限 s 愈高、弹性模量愈小，弯曲变形的回弹也愈大。 2 ）相对弯曲半径 r/t 相对弯曲半径 r/t 愈小，则回弹值愈小。因为相对弯曲半径愈小，变形程度愈大。反之，相对弯曲半径愈大，则回弹值愈大。这就是曲率半径很大的弯曲件不易弯曲成形的原因。 3 ）弯曲中心角 弯曲中心角愈大，表示变形区的长度愈大，回弹的积累值愈大，因此弯曲中心角的回弹愈大，但对曲率半径的回弹没有影响。 4 ）模具间隙 弯曲模具的间隙愈大，回弹也愈大。所以，板料厚度的误差愈大，回弹值愈不稳定。 5 ）弯曲件的形状 弯曲件的几何形状对回弹值有较大的影响。比如，形件比形件的回弹要小些，这是因为形件的底部在弯曲过程中有拉伸变形的成分，故回弹要小些。6 ）弯曲力 弯曲力的大小不同，回弹值也有所不同。校正弯曲时回弹较小，因为校正弯曲时校正力比自由弯曲时的弯曲力大很多，使变形区的应力与应变状态与自由弯曲时有所不同。 30.弯曲工艺对弯曲毛坯有什么特殊要求？答：工件在弯曲前，毛坯的准备工作对弯曲件的质量有着很重要的意义。弯曲时，制件出现的破裂等质量问题，很大一部分原因是由于坯料的质量低劣造成的。所以，弯曲前，对毛坯的合理处理十分重要。生产中，一般要注意以下几个方面： 1 、弯曲的毛坯表面在弯曲前应该保持光滑，断面毛刺较高的应该先去除毛刺。如果毛刺高度低，不易去除，则弯曲时可以使其靠近凸模的一面，这样在弯曲后毛刺处于工件的内层。如果毛刺在外表面（靠近凹模一侧），则由于外层受拉伸作用，在毛刺的周围易产生应力集中现象，促使工件外层破裂。 2 、弯曲前的毛坯准备时应该注意弯曲时工件的弯曲线方向与板料轧制方向保持垂直，否则，容易在工件的弯曲变形区外侧产生裂纹甚至破裂现象。如果工件上有两个方向的弯曲，这时弯曲线与轧制方向最好能保持不小于30的夹角。 3 、弯曲钢材及硬铝时，应该先进行热处理退火，使其塑性增强后再弯曲成形。 31.弯曲模的设计要点是什么？答：在设计弯曲模时，一般应该注意以下几点： 1 、弯曲模的凹模圆角半径的大小应该一致，否则在弯曲时容易使坯料产生滑动，从而影响工件的尺寸精度。 2 、凹模的圆角半径不能太小，否则会引起弯曲件的局部变形和变薄，影响工件的表面质量。 3 、注意防止弯曲过程中坯料的偏移，为此可以采取以下措施： 1 ）、弯曲前坯料应有一部分处于弹性压紧状态，然后再弯曲。 2 ）、尽量采用毛坯上的孔定位。 4 、注意防止弯曲过程中工件变形1 ）、多角弯曲时，模具设计要尽量使各个弯角的变形不在同时进行。 2 ）、模具设计十，应能保证模具弯曲到下死点时，能对坯料有校正的作用，即实现校正弯曲。 3 ）、模具结构设计应充分考虑到消除回弹的影响。 5） 、对于形状复杂的弯曲件需要多方向进行弯曲时,应把弯曲动作分解,并选择合适的机构来实现分解的弯曲动作。 6 ）、尽量使弯曲件弯曲后取件安全、方便。 7 ）、模具应该有足够的刚性，并以合理的模具结构保证工件变形，是提高模具耐用度的重要环节。 32.常用弯曲模的凹模结构形式有哪些？答：1 ）回转式弯曲凹模 2 ）斜楔式凹模 3 ）摆动式凹模 4 ）滑轮式凹模 5 ）可换式凹模 6 ）折板式弯曲凹模 33. 拉深变形的特点？答： 拉深件的变形有以下特点： 1 ）变形区为毛坯的凸缘部分，与凸模端面接触的部分基本上不变形； 2 ）毛坯变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩和径向拉伸的“一拉一压”的变形。 3 ）极限变形参数主要受到毛坯传力区的承载能力的限制； 4 ）拉深件的口部有增厚、底部圆角处有减薄的现象称为“危险断面”（底部的厚度基本保持不变）； 5 ）拉深工件的硬度也有所不同，愈靠近口部，硬度愈高（这是因为口部的塑性变形量最大，加工硬化现象最严重） 34.拉深的基本过程是怎样的? 答：如下图所示的拉深基本过程。拉深所用的模具一般是由凸模 1 、凹模 3 、压边圈 2 （有时可以不带压边圈）三部分构成。其凸模与凹模的结构和形状与冲裁模不同，它们的工作部分没有锋利的刃口，而是做成圆角。凸模与凹模的间隙稍大于板料的厚度。在拉深开始时，平板坯料同时受凸模的压力和压边圈压力的作用，其凸模的压力要比压边圈的压力大得多。坯料受凸模向下的压力作用，随凸模进入凹模，最后使得坯料被拉深成开口的筒形件。 35.拉深过程中材料的应力与应变状态是怎样的? 答：为了分析拉深毛坯在拉深过程中的应力与应变情况，可以做以下的网格实验： 如图所示，在平板毛坯上画上间距相等的同心圆和夹角相同的半径线。然后将该毛坯放在拉深模中进行拉深（为了方便观察网格的变化情况，将画有网格的面与凹模的接触），在拉深后我们发现：工件底部的网格变化很小，而侧壁上的网格变化很大，以前的等距同心圆，变成了与工件底部平行的不等距的水平线，并且愈是靠近工件口部，水平线之间的距离愈大，同时以前夹角相等的半径线在拉深后在侧壁上变成了间距相等的垂线，如图 6-3 （ b ）所示，以前的扇形毛坯网格变成了拉深后的矩形网格。产生这样的变化是因为拉深时，毛坯变形区（没有被凸模压住的凸缘部分）在切向压应力的作用下产生压缩，径向在拉应力的作用下伸长的原因，如图 4.1.3 所示。工件底部的网格没有明显的变化，说明对拉深来说，工件底部基本不变形。 36.什么是拉深的危险断面?它在拉深过程中的应力与应变状态如何? 答：拉深件的筒壁和圆筒底部的过渡区，是拉深变形的危险断面。承受筒壁较大的拉应力、凸模圆角的压力和弯曲作用产生的压应力和切向拉应力。 37.什么情况下会产生拉裂? 答：当危险断面的应力超过材料的强度极限时，零件就会在此处被拉裂。 38.试述产生起皱的原因是什么？答： 拉深过程中，在坯料凸缘内受到切向压应力 3 的作用，常会失去稳定性而产生起皱现象。在拉深工序，起皱是造成废品的重要原因之一。因此，防止出现起皱现象是拉深工艺中的一个重要问题。 39.影响拉深时坯料起皱的主要因素是什么?防止起皱的方法有哪些? 答：影响起皱现象的因素很多，例如：坯料的相对厚度直接影响到材料的稳定性。所以，坯料的相对厚度值 t/D 越大 (D 为坯料的直径) ，坯料的稳定性就越好，这时压应力 3 的作用只能使材料在切线方向产生压缩变形 ( 变厚 ) ，而不致起皱。坯料相对厚度越小，则越容易产生起皱现象。在拉深过程中，轻微的皱摺出现以后，坯料仍可能被拉入凹模，而在筒壁形成褶痕。如出现严重皱褶，坯料不能被拉入凹模里，而在凹模圆角处或凸模圆角上方附近侧壁（危险断面）产生破裂。防止起皱现象的可靠途径是提高坯料在拉深过程中的稳定性。其有效措施是在拉深时采用压边圈将坯料压住。压边圈的作用是，将坯料约束在压边圈与凹模平面之间，坯料虽受有切向压应力 3 的作用，但它在厚度方向上不能自由起伏，从而提高了坯料在流动时的稳定性。另外，由于压边力的作用，使坯料与凹模上表面间、坯料与压边圈之间产生了摩擦力。这两部分摩擦力，都与坯料流动方向相反，其中有一部分抵消了 3 的作用，使材料的切向压应力不会超过对纵向弯曲的抗力，从而避免了起皱现象的产生。由此可见，在拉深工艺中，正确地选择压边圈的型式，确定所需压边力的大小是很重要的。 40.影响拉深系数的因素有哪些? 答：拉深系数是拉深工艺中一个重要参数。合理地选定拉深系数，可以减少加工过程中的拉深次数，保证工件加工质量。 影响拉深系数的因素有以下几方面： 1 、材料的性质与厚度：材料表面粗糙时，应该取较大的拉深系数。材料塑性好时，取较小的拉深系数。材料的相对厚度 t/D100对拉深系数影响更大。相对厚度越大，金属流动性能有较好的稳定性，可取较小的拉深系数； 2 、拉深次数：拉深过程中，因产生冷作硬化现象，使材料的塑性降低。多次拉深时，拉深系数应逐渐加大； 3 、冲模结构：若冲模上具有压边装置，凹模具有较大的圆角半径，凸、凹模间具有合理的间隙，这些因素都有利于坯料的变形，可选较小的拉深系数； 4 、润滑：具有良好的润滑，较低的拉深速度，均有利于材料的变形，可选择较小的拉深系数。但对凸模的端部不能进行润滑，否则会削弱凸模表面摩擦对危险断面的有益影响。 上述影响拉深系数的许多因素中，以坯料的相对厚度影响最大，生产中常以此作为选择拉深系数的依据。 41生产中减小拉深系数的途径是什么? 答：在生产实践中，总希望拉深系数越小越好。这是因为较小的拉深系数 m 值，则说明变形程度大，拉深次数可适当减少。尤其对大批量生产来说，每减少一道工序，对生产都有很大实际意义，都可降低冲压件的成本。因此生产中设法减小拉深系数 m 值是很有必要的，一般取 m=0.50 0.56( 指首次拉深 ) ，但也不能太小，否则材料易拉裂。拉深过程中，实际上会受到很多因素而使得拉深系数有加大的趋势，影响拉深的变形程度。为了减小拉深系数，增大变形程度，生产中常采用如下方法： 1 、材料的选用 材料的机械性能对拉深系数影响很大。屈强比 s / b 小的材料则拉深系数 m 值也小。因此设计拉深时，在机械强度和性能的允许情况下，一般应选用含碳量较低的 05 、 08 及 10 号钢板或塑性较好的铝板、铜板等有色金属。 2 、合理的确定凸、凹模结构尺寸 凸、凹模结构形状及工作部分尺寸，对拉深系数影响很大。一般说来，凹模圆角 R 凹 越大，拉深系数 m 值越小。凹模圆角半径应选择在 6 （ t 为料厚）为好。多数情况下，可选择凸模圆角半径 R 凸 等于凹模圆角半径 R 凹 ，最后一道工序凹模圆角半径及凸模圆角半径应等于工件的圆角半径。 3 、采用差温拉深法 这种方法是材料凸缘部分加热，使其 s 降低，并将筒壁部位冷却，使其保持 b 。因为保持传力区的 b ，可使其不容易破裂。而降低凸缘部分的 s ，可塑性增强，有利于拉深的进行、降低拉深系数 m 值。实践证明：利用这种差温拉深法，变形程度大大改善，用一道工序可代替常温下多道工序的拉深，是一种拉深新工艺。这种拉深新工艺要求加热和冷却装置，使模具结构复杂，生产中采用有一定困难，故目前仅在某些有色合金拉深中用于生产。 4 、采用深冷拉深法 深冷拉深法使用极低的温度液态空气（ 183）或液氮（ 195 ）来冷却筒部，使材料 b 值增加，从而减小拉深系数，提高变形能力。这种深冷拉深工艺，主要用于普通低碳钢、不锈钢等工件的拉深。 5 、采用中间退火工序 材料经过首次拉深后，将产生生冷作硬化现象。由于冷作硬化，材料的塑性降低，使 m 值加大。为了降低加工硬化而恢复塑性，可.在拉深中间采用退火工序，以减小拉深系数 m 值。此外，在拉深模具中采用压边圈结构形式和在拉深过程中使用适当的润滑油，或提高凹磨表面的光洁度，板料在拉深前经除锈、涂油、磷化处理等，都可以降低拉深系数 m 值，有利于拉深工作的进行。 42.为什么有些拉深件必须经过多次拉深 ? 答： 拉深过程中,若坯料的变形量超过材料所允许的最大变形程度，就会出现工件断裂现象。所以，有些工件不能一次拉深成形，而需经过多次拉深工序，使每次的拉深系数都控制在允许范围内，让坯料形状逐渐发生变化，最后得到所需形状。 43.什么是拉深间隙 ? 拉深间隙对拉深工艺有何影响？答： 拉深间隙是指拉深凹模与凸模直径的差值的，用 Z 表示。拉深间隙 z 的大小，对拉深工作有很大影响，主要表现在以下几个方面： 1 、对拉深力影响 间隙越小，其所需的拉深力越大，这是因为较小的间隙使坯料变形的阻力增大。 2 、对工件的质量与精度影响 拉深模的间隙对拉深工件筒壁部分具有校直作用，拉深间隙越大，则校直作用越小，易使工件筒壁弯曲，并成为口大底小的锥形。当间隙过小时，工件表面很容易被磨损，使表面光洁度降低，同时过小的拉深间隙会使得工件变薄，影响工件尺寸精度。 3 、对模具寿命的影响 过小的拉深间隙，加大了模具与坯料之间的接触应力，易使模具磨损，从而使模具寿命降低。 44.盒形件拉深时有何特点 ? 答： 非旋转体直壁工件又称盒形件，其形状有正方形和矩形等多种， ( 均简称为盒形件 ) 。此这类工件从几何形状特点出发，可以认为是由圆角与直边两部分组成的。其拉深变形同样认为其圆角部分相当于圆筒形件的拉深，而其直边部分相当于简单的弯曲变形。但是这两部分并不是相互分开而是相互联系的，因此在拉深时，它们之间必然有相互作用和影响，这就使得它们的变形，并不能单纯地认为是圆筒形件的变形和简单的直边弯曲。 45.拉深过程中工件热处理的目的是什么 ? 答：在拉深过程中材料承受塑性变形而产生加工硬化，即拉深后材料的机械性能发生变化，其强度、硬度会明显提高，而塑性则降低。为了再次拉深成形，需要用热处理的方法来恢复材料的塑性，而不致使材料下次拉深后由于变形抵抗力及强度的提高而发生裂纹及破裂现象。冲压所用的金属材料，大致上可分普通硬化金属材料和高硬化金属材料两大类。普通硬化金属材料包括黄铜、铝及铝合金、 08 、10 、 15 等，若工艺过程制订得合理，模具设计与制造得正确，一般拉深次数在 3 4 次的情况下，可不进行中间退火处理。对于高硬化金属材料，一般经 1 2 次拉深后，就需要进行中间热处理，否则会影响拉深工作的正常进行。 46.拉深过程中润滑的目的是什么?如何合理润滑? 答：坯料在拉深时，润滑的目的有以下几方面： 1 、降低材料与模具间的磨擦系数，从而使拉深力降低。经验证明，有润滑剂与无润滑剂相比，拉深力可降低 30% 左右。 2 、提高材料的变形程度，降低了极限拉深系数，从而减少拉深次数。 3 、润滑后的冲模，取件容易。 4 、保护模具表面并易使模具冷却，从而提高模具寿命。 5 、保证工件表面质量，不致使表面擦伤。使用润滑剂时，一般在凹模与材料之间加润滑剂，而对于筒形件内表面，在与凸模接触的毛坯部分及凸模可不必涂润滑剂，这样对拉深工作是有好处的，有助于降低拉深系数。 47.拉深过程中工件为什么要进行酸洗 ? 酸洗的工艺过程是怎样的 ? 答：退火后的金属工件表面有氧化皮及其它杂质等，这对拉深工序极为不利，因此必须进行酸洗清理。酸洗工艺过程为：工件退火冷却 稀酸中浸蚀 - 冷水中冲洗 - 弱碱中中和 - 热水冲洗 - 烘干。 48.什么是胀形工艺？有何特点？ 答： 胀形是利用压力将直径较小的筒形件在直径方向上向外扩张使其直径变大的一种冲压加工方法。 胀形的特点是： 1 、胀形时，板料的塑性变形区仅局限于一个固定的变形范围内，板料不向变形区外转移，也不从变形区外进入变形区。2 、胀形时板料在板面方向处于双向受拉的应力状态，所以胀形时工件一般都是要变薄。因此在考虑胀形工艺时，主要应防止材料受拉而胀裂。 3 、胀形的极限变形程度，主要取决于材料的塑性。材料塑性越好，延伸率越大，则胀形的极限变形程度越大。 4 、胀形时，材料处于双向拉应力状态，在一般情况下，变形区的工件不会产生失稳或起皱现象。胀形成形的工件表面光滑、回弹小，质量好。 49.胀形的方法有哪几种？答：1 、钢模胀形法 2 、软模胀形法 3 、液压胀形法 50.什么是孔的翻边系数 K ？影响孔极限翻边系数大小的因素有哪些？ 答：在圆孔的翻边中，变形程度决定于毛坯预孔直径 d 0 与翻边直径 D 之比，即翻边系数 K ： 从上式可以看出： K 值越大，则表示变形程度越小；而 K 值越小，则表示变形程度越大。当 K 值小到材料即将破裂时，这时的翻边系数称为极限翻边系数 K min 。 影响孔翻边系数大小的因素主要有以下几个方面： 1 、材料的塑性越好，则极限翻边系数越小； 2 、预孔的表面质量越好，极限翻边系数值越小。 3 、预孔直径材料厚度 t 的比值（ d 0 /t ）越小，即材料越厚，翻边时越不容易破裂，极限翻边系数可以取得越小。 4 、凸模的形状与翻边系数也有很大的关系，翻边时采用底面为球面的凸模要比底部为平面的凸模的翻边系数取得小一些，低碳钢的极限翻边系数见教材表 5.2.1 。 51.什么是缩口？缩口有何特点？答：缩口是指通过缩口模使圆筒形件或管状毛坯的口部直径缩小的成形工序。缩口工序的应用十分广泛，是子弹壳、钢制气瓶等零件的主要成形方法。缩口工序主要有以下特点： 1 、管件毛坯缩口时，主要受切向压应力的作用，使其直径减小而壁厚和高度增加。 2 、缩口时毛坯由于切向压应力的作用，易于失稳而发生起皱现象。同时在非变形区的筒壁，由于压应力的作用，也易失稳弯曲。因此。在缩口工序中，必须要采取措施防止毛坯的起皱和弯曲。 3 、缩口工序一般安排在拉深半成品经过修边或管材下料后进行，必要时还需进行局部的退火处理。 4 、缩口工件的质量与材料的机械性能、润滑情况、工件口部质量、模具工作部分形状及表面质量有关。 52. 什么是校形？校形的作用是什么？答： 校形是指工件在经过各种冲压工序后，因为其尺寸精度及表面形状还不能达到零件的要求，这时，就需要在其形状和尺寸已经接近零件要求的基础上，再通过特殊的模具使其产生不大的塑性变形，从而获得合格零件的一种冲压加工方法。校形的目的是把工件表面的不平度或圆弧修整到能够满足图纸要求。一般来说，对于表面形状及尺寸要求较高的冲压件，往往都需要进行校形。 53.校形工艺的特点是什么？答： 校形工艺有如下特点： 1 、校形的变形量都很小，而且多为局部的变形； 2 、校形工件的尺寸精度都比较高，因此要求模具成形部分的精度相应地也应该提高； 3 、校形时的应力、应变的性质都不同于前几道工序的应力应变。校形时的应力状态应有利于减少回弹对工件精度的影响，即有利于使工件在校形模作用下形状和尺寸的稳定。因此校形时工件所处的应力应变要比一般的成形过程复杂得多。 4 、校形时，都需要在压力机滑块在下死点位置时进行。因此，校形对所使用设备的刚度、精度要求高，通常在专用的精压机上进行。如果在普通压力机进行校形，则必须设有过载保护装置，以防损坏设备。 54. 什么是局部起伏成形？有何特点？答： 局部起伏成形是使材料局部发生拉深而形成部分的凹进或凸出，借以改变坯料形状的一种冲压加工方法。用这种方法加工的零件，不仅可以增强其刚性，而且可做为表面装饰起到美化零件的作用。 局部起伏成形工序有如下特点 : 1 、局部起伏成形时，可以简单看成是深度不大的局部胀形。它主要依靠材料的延伸作用。因此，变形时材料主要是受拉而发生变形，其变形部位受双向拉应力，而变形状况则是两向拉长，厚度变薄。 2 、局部起伏成形时由于材料主要是受拉伸变形，因此其破坏的特点主要表现为材料被拉裂。 3 、局部起伏成形的极限变形程度主要受材料的延伸率大小影响。 4 、局部起伏成形后，可以使薄板工件刚性增强。 5 、局部起伏成形大多数是用金属模局部胀形，对于大而薄的工件可以用橡皮及软金属铅等进行成形。 局部成形工艺目前已被广泛地应用在汽车、电器、电子及飞机制造工业之中。 55. 汽车上的哪些件是覆盖件？答： 汽车发动机和底盘、构成驾驶室和车身的一些零件，如轿车的挡泥板、顶盖、车门的内外板、发动机盖、水箱、行李箱盖等零件都属于覆盖件。 56. 覆盖件的成形工序有哪些？答： 覆盖件的成形一般要经过落料、拉深、修边、翻边、冲孔等多道工序才能完成。拉深、修边和翻边是最基本的工序，其中拉深工序是比较关键的一道工序，它直接影响产品质量、材料利用率、生产效率和制造成本。 57. 大型覆盖件零件的拉深有何特点？答：1 ）、零件可由拉深系数来确定次数和工序尺寸。但大型覆盖零件大多数都是由复杂的空间曲面组成，在拉深时毛坯在模具内的变形甚为复杂，各处应力都不相同，因此，不能按一般拉深那样用拉深系数来判断和计算它的拉深次数和拉深变形量。目前。一般都是采用类比的方法，经生产调整确定。并且大型覆盖件的拉深一般都是在双动（或三动）压力机上一次拉深成形。 2 ）、简单的形状对称，深度均匀，而且通常压边面积比其余部分面积大，只要压边力调节合适，就能防止起皱。但大型覆盖件形状复杂、深度不匀且不对称，压边面积比其他零件小，因而需要采用拉深筋来加大进料的阻力；或是利用拉深筋的合理布置，改善毛坯在压边圈下的流动条件，使各区段金属流动趋于均匀，才能有效的防止起皱。 3 ）、简单零件拉深时，由于变形区的变形抗力超出传力区危险断面强度而导致破裂是拉深过程的主要问题。但有些覆盖件，由于拉深深度浅（如汽车外门板），拉深时材料得不到充分的拉伸变形，容易起皱，且刚性不够，这时需要用拉深槛来加大压边圈下材料得牵引力，从而增大塑性变形程度，保证零件在修边后弹性畸变小，刚性好，以消除“鼓膜状”的缺陷，避免零件在汽车运行中发生颤抖和噪音。 4 ）、大型覆盖件都是在双动或三动压力机上成形，这是因为双动压力机外滑块的压边力可以达到拉深力的 60% 以上，且四点连接的外滑块可进行压边力的局部调节，这可满足覆盖件拉深时的特殊要求。 5 ）、覆盖件对原材料的机械性能、金相组织、化学成分、表面粗糙度和厚度精度都有比较高的要求。 58. 汽车覆盖件拉深模具有何特点？ 答： 汽车覆盖件拉深模具主要有以下特点： 1 、覆盖件拉深模的凸模、凹模、压边圈一般都是采用铸铁铸造而成，为了减轻重量，其非工作部位一般铸成空心形状并有加强筋，以增加其强度和刚性； 2 、在工件底部压筋部分相对应的凹模压边圈的工作面，一般采用嵌块结构，以提高模具寿命和便于维修； 3 、为了防止拉深件起皱，在凸缘部分应采用拉深筋。拉深筋凸起部分一般设置在压边圈上，而把拉深筋槽设置在凹模上。 4 、对于拉深形状圆滑、拉深深度较浅的覆盖件，一般不需要顶出器，拉深后只需将零件手工撬起即可取出；而对于拉深深度较深的直壁长度较大的拉深件，需用顶件器进行卸料。 5 、在设计覆盖件拉深模时，应注意选择冲压方向，尽量使压边面在平面上，以便于模具的制造； 6 、根据生产条件的不同，其冲模结构应采用不同的类型。在大批量生产情况下，模具应采用金属冲模或金属嵌块冲模；在中、小批量生产情况下，也可采用焊接拼模、低熔点合金模或塑料、木材、水泥、橡皮等作为冲模材料。 59. 如何确定大型覆盖件模具的拉深方向？答：合理的拉深方向应符合如下原则： 1 、保证凸模能将工件需拉深的部位在一次拉深中完成，不应有凸模接触不到的死角或死区； 2 、凸模与毛坯的接触面积应该尽可能的大，保证较大的接触面积，防止材料应力集中，造成局部材料胀形变形太大而发生破裂，如图 6.2.3 （ a ）；凸模两侧的包容角尽可能作到基本一致 ( = ) ，使由两侧流入凹模的材料保持均匀地流入凹模内，如图6.2.3 （ b ）；凸模表面同时接触毛坯的点要多而分散，并尽可能分布均匀，以防止局部变形过大，防止毛坯窜动，如图 6.2.3 （c）；当拉深方向没有选择地余地，而凸模与毛坯地接触状态又不理想时，应通过改变压料面来改善凸模与毛坯地接触状态。如图 6.2.3 （ d ）所示，通过改变压料面，使凸模与毛坯的接触点增多，接触面积增大，以保证零件的成形质量。但是，也要避免凸模表面与毛坯以大平面接触造成的变形区拉应力不足，材料得不到充分得塑性变形，影响工件的刚性，并容易起皱。 3 、尽可能减小拉深深度，而且使深度均匀。 60.什么是拉深筋？ 答：设置在压料面上的多条筋状结构就是拉深筋。根据其形状的不同，将拉深筋又分为普通的拉深筋和拉深槛。 1 、拉深筋 拉深筋的剖面呈半圆弧形状，如图 6.3.6 所示。由于拉深筋比拉深槛在使用数量上、形式上都灵活，故应用比较广泛。但对毛坯变形时的流动阻力不如拉深槛高。 2 、拉深槛 拉深槛的剖面呈梯形，如图 6.3.7 所示，类似门槛，安装于凹模的洞口。它的流动阻力比拉深筋大，主要由于拉深深度浅而外形平滑的零件，这样可减少压边圈下的凸缘宽度及毛坯尺寸。 61.覆盖件模具中拉深槛（拉深筋）的作用是什么？答： 拉深槛（拉深筋）的作用如下： 1 、增加进料阻力，