冲压工艺学( A 卷)答案
冲压工艺模具学( A 卷)答案
一、名词解释(每题2分,共10分)
1. 拉伸类成形工序: 是指成形过程中材料变形区内最大主应力为拉应力,相对应方向上的主应变为拉应变,变形区材料有明显变薄之特征的成形工序。
2. 模具压力中心:冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点,称为模具压力中心。
3. 应力中性层:板料弯曲时,弯曲变形区中部存在有一应力突然变化或不连续的纤维层,称为应力中性层。
4. 板料的冲压性能:是指板料对各种冲压加工方法的适应能力,包括加工的简便程度,工件的质量、精度、强度、刚度,极限变形程冻结性、贴模性,模具寿命及加工能量消耗等。
5. 模具闭合高度:是指模具在最低工作位置时,上模座的上顶面与下模座的下底面间的距离。
二、判断题(每题1分,共10分)
1.(错) 2.(错) 3.(对) 4.(对) 5.(错)
6.(错) 7.(错) 8.(对) 9.(错) 10.(错)
三、简答题:(每题10分,共40分)
1. 答:模具间隙对冲裁件的影响:当间隙过小时,冲裁件断面出现双光亮带,且光亮带变宽,零件穹弯小,断面斜度和圆角小,对冲孔件其孔径小于凸模刃口尺寸,落料件尺寸会大于凹模尺寸。当间隙过大时,零件断面出现两个斜度,光亮带较窄,圆角和斜度较大,穹弯厉害,毛刺大,冲孔孔径大于凸模刃口尺寸,落料件尺寸小于凹模刃口尺寸。当模具间隙不均匀时,在间隙不合理处将出现毛刺,断面质量差。只有当间隙适当时,零件断面斜度很小,且比较平直光滑,毛刺小,无裂纹分层,断面质量比较满意。 对冲裁力的影响:间隙增大,冲裁力可得到一定程度的降低,当单向间隙介于料厚的5%-20%时,冲裁力的降低并不显著,但卸料力和推件力显著降低,一般当单向间隙增大到料厚的15%-25%时,卸料力几乎为零。但当间隙继续增大时,因毛刺增大等因素,回引起卸料力、顶件力迅速增大。间隙减小,冲裁力增大,只有在合理间隙情况下,冲裁力最小。
对模具寿命的影响:过小的间隙加剧了刃口的磨损,易导致凹模涨裂;间隙过大,零件毛刺增大,卸料力增大,反而使刃口磨损加大,所以,只有适当大的间隙才能起到延长模具寿命的作用。
2. 答:在常温下加工金属材料,随着变形程度的增加,材料的塑性逐渐降低,硬度逐渐增大,该现象即称为加工硬化。硬化指数n 表示在塑性变形中材料的硬化程度。板材的n 值大,说明加工硬化严重,对拉伸类工艺是有利的,因为材料可获得较大的极限变形程度,从而可以减少成形工序的道数,可以推迟破裂点的到来,但同时也增加了退火等中间工序。
3. 答:当弯曲件从模具中取出后,发生了弯曲角和弯曲半径与模具不一致的现象,称为弯曲回弹。影响弯曲回弹的因素有:a. 材料的力学性能。回弹角
的大小,与材料的屈服强度、硬化指数成正比,与材料的弹性模量E 成反比。B. 相对弯曲半径r/t。r/t越大,回弹也越大。C. 弯曲方式:在无底凹模内作自由弯曲时的回弹量最大,在校正弯曲时,校正力越大,回弹越小。
D. 弯曲角:弯曲角越大,回弹也越大;E. 工件形状:U 形件比V 形件的回弹量要小,形状复杂的制件若一次弯成,回弹量也小;F. 其他影响因数:板料与模具表面的摩擦越大,回弹则越小。
减少回弹的措施:a. 改进弯曲件局部结构及选用合适材料,如在弯曲区压制加强筋,选用弹性模量大而屈服强度较低的材料进行弯曲,以减小回弹。
B. 在工艺上采取措施:如用校正弯曲代替自由弯曲,对冷作硬化的材料,可先退火使屈服强度降低再弯曲以减少回弹。C. 采用补偿法:在模具结构上根据弯曲件的回弹趋势,进行修正凸模或凹模工作部分的形状或尺寸,从而使工件的回弹量得到补偿;d. 改变变形区的应力状态:如把凸模或凹模的局部(如圆角)作成凸起形状;e. 软模法:采用橡胶或聚氨脂软凹模代替金属凹模;f. 用拉弯法减少回弹。
4. 答:a. 冲孔后对坯料进行热处理或对小孔稍加整修;b. 在翻边时置坯料有毛
刺的一侧朝向冲头进行翻边;c. 采用钻孔的方法加工预制孔;d. 采用锥形、球形及抛物线形的翻边冲头;d. 采用加工硬化指数n 及各向异性指数r 较大的材料。
四、计算分析题(共40分)
2.
凸耳高度的大小顺序为:材料3>1>4>2;
翻边极限变形系数之大小顺序为:材料1>4>3>2;
涨形极限变形系数之大小顺序为:材料2>3>4>1
3. 解:该零件尺寸精度要求不高,仅Φ92+0.14为IT10,但在拉深的经济范
围(IT10-13),只是圆角R2.5偏小(小于2t) ,可最后安排一道整形工序达到。 成形孔Φ92+0.14有三种方法:①拉深后车削;②拉深后冲切;③拉深后翻边。考虑到制件批量及精度,采用第3种方案更为合理、合算。
1) 计算毛坯尺寸:先核算翻边的变形程度。根据翻边公式,翻边高度H 为H=d1(1-K)/2+0.43rd +0.72t,经变换得,K=1-2(H-0.43r d -0.72t )/ d 1=1-2(18-0.43*2.5-0.72*1.5)/90.5=0.65,
由此可知,预加工孔孔径d 0= d1*K=90.5*0.65=58.83(mm ),
由t/ d0=1.5/58.83=0.024,查表3-1知,当采用柱形冲头,预加工小孔为冲制时,其K f.c =0.7> K=0.65,说明不能在一次翻孔中完成,综合比较加热翻孔、多次翻孔及先拉深后冲底孔再翻孔的工艺,选择最后一种方法。
先确定翻边高度h1,h1= d1(1-Kf.c )/2+0.57r=90.5(1-0.7)/2+0.57*4=15.86, 预加工孔孔径d 0,d 0= d1+1.14r-2h1=90.5+1.14*4-2*15.86=63.34(mm ), 拉深高度h2,h2=H- h1+r+t=18-15.86+4+1.5=7.64(mm ),则翻边前半成品形状和尺寸如下:(图略)
由d t /d=133/90.5=1.4696,查表知修边余量△R=4.3mm,则坯料直径D 0, D 0=(d t )2+4dh-3.44Rd=(141.6)2+4*90.5*7.64-3.44*4*90.5=146.87(mm ),
2) 计算拉深次数:D 0/d=146.87/90.5=1.623,m f =d/ D0=90.5/146.87=0.62, t/ D 0=1.5/146.87=1.02,查表2-12,得mc=0.5,因m f =0.62> mc=0.5,故可一次拉出。
3) 确定工艺方案:根据以上分析和计算,该零件的冲压加工需包括以下基本工序:落料,拉深,冲底孔,翻边,切边,整形等。根据这些基本工序,可拟出如下几种工艺方案:
方案一:落料与拉深复合,其余按基本工序;
方案二:落料与冲底孔复合,其余按基本工序;
方案三:落料与拉深复合,切边与冲底孔复合,其余按基本工序
方案四:落料与冲底孔及拉深复合,其余按基本工序;
综合比较以上几种方案,选用方案三较为适宜