1老師《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》分章習(xí)題

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參考答案

第一章沖壓基礎(chǔ)知識(shí)

1、簡(jiǎn)要表達(dá)沖壓工藝的特點(diǎn)有哪些？答：（1）、生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高（可達(dá)70~80%）；（2）、可生產(chǎn)形狀繁雜、質(zhì)量穩(wěn)定的工件；（3）、沖壓件互換性好、重量輕、剛度好、外觀好；（4）、應(yīng)用面廣，廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。

2、什么是體積不變規(guī)律？

答：塑性變形前后，變形體體積不變；ε1+ε2+ε3=0；

3、什么是塑性條件？

答：在多向應(yīng)力作用下，只有各應(yīng)力間符合一定關(guān)系時(shí)，材料才能進(jìn)入塑性屈服狀態(tài)，應(yīng)力之間的這種關(guān)系即為塑性條件。ζ1-ζ3≧（1~1.15）ζs

4、何為塑性變形后的彈性恢復(fù)？對(duì)沖壓成型有什么影響？

答：沖壓時(shí),只要發(fā)生塑性變形,都存在彈性變形,存在彈性恢復(fù)。彈性恢復(fù)后會(huì)改變工件的尺寸，影響沖壓工件的形狀和尺寸精度。

5、沖壓變形的變形傾向性指的是什么？以拉深毛坯的受力狀況為例說(shuō)明拉深時(shí)毛坯的變形區(qū)和傳力區(qū)存在的每一種變形趨向。要使拉深成形順利進(jìn)行應(yīng)如何控制這些變形趨向？答：在沖壓變性過(guò)程中，材料需要最小變形力的區(qū)域?yàn)樽冃蔚娜鯀^(qū)。材料在受力時(shí)，弱區(qū)為變形區(qū)。沖壓加工中變形趨向性的結(jié)論：在沖壓成型過(guò)程中，需要最小變形力的區(qū)是個(gè)相對(duì)的弱區(qū)，而且弱區(qū)必先變形，因此變形區(qū)應(yīng)為弱區(qū)。

拉深時(shí)：毛坯變形區(qū)的變形趨向?yàn)榍邢蛏扉L(zhǎng)的拉伸變形或在切向壓應(yīng)力作用下的失穩(wěn)起

皺；傳力區(qū)的變形趨向是變薄或縱向失穩(wěn)。

要使拉深成型順利進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)通過(guò)改變毛坯各部分的相對(duì)尺寸、改變模具工作部分的幾何形狀和尺寸、改變毛坯和模具之間的摩擦阻力、改變毛坯局部區(qū)域的溫度等來(lái)控制這些變形趨勢(shì)。

6、什么是加工硬化？對(duì)材料性能有什么影響？

答：隨塑性變形量增加，造成滑移位錯(cuò)密度增加，金屬硬度、強(qiáng)度上升，塑性下降。金屬變形抗力加大，材料ζ不斷變化，逐漸向ζb接近。

7、什么是內(nèi)應(yīng)力？它的出現(xiàn)對(duì)材料性能有什么影響？

答：由于變形的不均勻性，產(chǎn)生宏觀和微觀應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力的出現(xiàn)導(dǎo)致脆性上升。

8、什么是材料性能的各向異性？它的出現(xiàn)對(duì)材料性能有什么影響？

答：金屬在冷塑性變形過(guò)程中，隨變形量增加,晶格位向趨于一致（織構(gòu)現(xiàn)象)，出現(xiàn)各向異性。各向異性致使變形區(qū)邊緣出現(xiàn)不規(guī)則（故大多數(shù)變形工序后需加切邊工序）。

9、什么是伸長(zhǎng)類變形？什么是壓縮類變形？板料成形中哪些是伸長(zhǎng)類變形？哪些是壓縮類變形？如何劃分兩類變形。

答：伸長(zhǎng)類變形：當(dāng)作用于毛坯變形區(qū)的拉應(yīng)力的絕對(duì)值最大時(shí)，在這個(gè)方向上的變形一定是伸長(zhǎng)變形，這種沖壓變形為伸長(zhǎng)類變形。

壓縮類變形：當(dāng)作用于毛坯變形區(qū)內(nèi)的壓應(yīng)力的絕對(duì)值最大時(shí)，在這個(gè)方向上的變形一

定是壓縮變形，這種沖壓變形為壓縮類變形。

伸長(zhǎng)類變形：脹形、圓孔翻邊、擴(kuò)口、拉形等。壓縮類變形：筒形件拉深、縮口等。

10、材料的哪些機(jī)械性能對(duì)伸長(zhǎng)類變形有重大影響？哪些對(duì)壓縮類變形有重大影響？為什么？

答：對(duì)伸長(zhǎng)類變形有重大影響的機(jī)械性能有：材料的塑性指標(biāo)，如伸長(zhǎng)率、斷面收縮率等；對(duì)壓縮類變形有重大影響的機(jī)械性能有：屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等。

11、當(dāng)ζ1＞ζ2＞ζ3時(shí)，利用全量理論和體積不變定律進(jìn)行分析：

⑴當(dāng)ζ1是拉應(yīng)力時(shí)，ε1是否是拉應(yīng)變？⑵當(dāng)ζ1是壓應(yīng)力時(shí)，是否是壓應(yīng)變？

⑶每個(gè)主應(yīng)力方向與所對(duì)應(yīng)的主應(yīng)變方向是否一定一致？

答：（1）是。當(dāng)ζ1是拉應(yīng)力時(shí)，即有ζ1＞ζ2＞ζ3＞0，毛坯變形區(qū)三向受拉，在最大拉應(yīng)力ζ1方向上的變形必為伸長(zhǎng)變形，即ε1是拉應(yīng)變；

（2）不是。當(dāng)ζ1是壓應(yīng)力時(shí)，即有0＞ζ1＞ζ2＞ζ3時(shí)，毛坯變形區(qū)三向受壓，而在最小壓應(yīng)力ζ1方向上的變形必為伸長(zhǎng)變形，即ε1是拉應(yīng)變。

（3）否。拉應(yīng)力方向不一定是伸長(zhǎng)變形，壓應(yīng)力方向不一定是壓縮變形，而是要根據(jù)主應(yīng)力的差值才能判定。

12、什么是名義應(yīng)力、名義應(yīng)變？什么是真實(shí)應(yīng)力、真實(shí)應(yīng)變？它們之間有什么區(qū)別。答：名義應(yīng)力：是指在不考慮幾何不連續(xù)性（如孔、槽、帶等）的狀況下，在試樣的有效橫截面上計(jì)算得到的應(yīng)力。

名義應(yīng)變：在名義應(yīng)力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變。

真實(shí)應(yīng)力：一般金屬材料在塑性變形過(guò)程中產(chǎn)生硬化，屈服應(yīng)力不斷變化，這種變化的實(shí)際屈服應(yīng)力就是真實(shí)應(yīng)力。

真實(shí)應(yīng)變：在拉伸試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)變常以試樣的相對(duì)伸長(zhǎng)δ表示，由于δ不能反映試樣大變形過(guò)程中的瞬時(shí)變形及變形的積累過(guò)程，于是引入真實(shí)應(yīng)變的概念，表示實(shí)際的應(yīng)變由應(yīng)變?cè)隽喀う胖饾u積累而成。

13、選擇材料時(shí)，除決定其化學(xué)成分（牌號(hào)）外，還要確定哪些對(duì)沖壓工藝有重大影響的指

標(biāo)？

答：還要確定表示板料力學(xué)性能的指標(biāo)，如強(qiáng)度、剛度、塑性等。

其次章沖裁工藝

1、沖裁變形過(guò)程分哪三個(gè)階段？

答：（1）、彈性變形階段（2）、塑性變形階段（3）、斷裂階段

2、剪切斷面由哪些區(qū)域組成？答：圓角帶：塑性變形階段，刃口進(jìn)入材料，材料被塑性拉入，斷面出現(xiàn)邊緣塑性圓角帶（約5%）；

光亮帶：刃口深入材料，材料產(chǎn)生塑性剪切變形，在凸、凹模側(cè)面壓力擠壓下，出現(xiàn)塑性光亮帶（約1/3）；

斷裂帶：裂紋擴(kuò)展，上、下裂紋會(huì)合，板材分開，斷面出現(xiàn)斷裂帶（約60%）；毛刺：由于上、下裂紋不一定正對(duì)，斷裂后往往被拉出毛刺。

3、試述沖裁間隙的大小與沖裁斷面質(zhì)量的關(guān)系。

答：沖裁加工中，凸、凹模間隙及其分布的均勻程度是決定沖裁斷面質(zhì)量好壞的主要因素。間隙沖裁間隙過(guò)大或過(guò)小都將導(dǎo)致上、下兩裂紋不能相接重合于一線。間隙過(guò)小時(shí)，凸模刃口附近的裂紋比正常間隙時(shí)向外錯(cuò)開些，產(chǎn)生了由上、下裂紋包圍的部分。當(dāng)凸模繼續(xù)下壓時(shí)，上、下裂紋中間的部分將被其次次剪切，在斷面的中部形成撕裂面，并在斷面上形成其次個(gè)光亮帶，以及在端面出現(xiàn)擠長(zhǎng)的毛刺。間隙過(guò)大時(shí)，板料所受彎曲與拉伸都增大，材料易被撕裂。凸模刃口附近的裂紋比正常間隙時(shí)向里錯(cuò)開一些，致使光亮帶減小，圓角帶、斷裂帶斜度都增大，毛刺粗大難以去除。此外，若間隙過(guò)大，沖裁薄料時(shí)會(huì)將材料拉入間隙中，形成拉長(zhǎng)的毛刺；沖裁厚料時(shí)，則形成很寬的圓角帶。4、試分析影響沖裁件質(zhì)量的因素。

答：影響沖裁件質(zhì)量的因素主要有凸、凹模間隙的大小及其分布的均勻性，材料性質(zhì)，刃口鋒利程度，模具制造精度和沖裁條件等。

5、怎樣降低沖裁力？

答：在允許的范圍內(nèi)，增大間隙值可以使材料所受的力矩與拉應(yīng)力都增大，材料易產(chǎn)生撕裂分開，因此可以減小沖裁力；加熱沖裁，把材料加熱后沖裁，可以大大降低其抗剪強(qiáng)度，從而降低沖裁力；斜刃沖裁，將凸?；虬寄Ｈ锌谧龀尚比锌?，整個(gè)刃口不是與沖裁件周邊同時(shí)接觸，而是逐步切入，所以可以降低沖裁力；階梯沖裁，在多凸模的沖模中，將凸模做成不同高度，采用階梯布置，可使各凸模沖裁力的最大值不同時(shí)出現(xiàn)，從而降低沖裁力。6、刃口尺寸的計(jì)算原則有哪些？答：（1）、按沖裁工序特點(diǎn)分：

落料：工件尺寸取決于凹模尺寸：先確定凹模尺寸→減去間隙為凸模尺寸。沖孔：工件尺寸取決于凸模尺寸：先確定凸模尺寸→加上間隙為凹模尺寸。（2）、按刃口磨損規(guī)律分：

凹模刃口尺寸變大：落料凹模刃口尺寸應(yīng)等于或接近于工件落料最小極限尺寸。凸模刃口尺寸變?。簺_孔凸模刃口尺寸應(yīng)等于或接近于工件沖孔最大極限尺寸。無(wú)論落料或沖孔，凸、凹模磨損都使間隙加大，故Z應(yīng)取最小值Zmin.（3）、模具刃口制造公差δ分:

高于工件精度（Δ）2~4級(jí)，工件IT8~14——模具IT6~9；或取工件精度Δ的1/3~1/47、簡(jiǎn)述刃口尺寸的計(jì)算方法。答：（1）、凸、凹模分開加工：（條件：形狀簡(jiǎn)單；滿足δ凸+δ凹≤Zmax-Zmin）計(jì)算方法：

δ凹

（1）落料：（D-Δ）先計(jì)算凹模尺寸：D凹=（D-KΔ）+

減去間隙為凸模尺寸：D凸=（D-KΔ-Zmin）-δ凸

（1）沖孔：（d）先計(jì)算凸模尺寸：d凸=（d+KΔ）-δ凸

δ凹

加上間隙為凹模尺寸：d凹=（d+KΔ+Zmin）+

（1）孔心距：（Ld）最小極限尺寸Lmin+1/2Δ±1/2δ凹=(Lmin+1/2Δ)±1/8Δ

（2）、凸、凹模協(xié)同加工：（當(dāng)：形狀繁雜；或δ凸+δ凹﹥Zmax-Zmin時(shí)，應(yīng)協(xié)同加工。）（1）沖孔沖孔模應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件,配制凹模.

①凸模磨損后尺寸減小:Ap=(A+KΔ)-δ凸

δ凹

②凸模磨損后尺寸增大:Bp=（B-KΔ）+③凸模磨損后尺寸沒(méi)有變化:

Δ

Ⅰ工件尺寸為正偏差標(biāo)注C+:

Cp=(C+1/2Δ)±1/2Tp

Ⅱ工件尺寸為正偏差標(biāo)注C-Δ:

Cp=(C-1/2Δ)±1/2Tp

Ⅲ工件尺寸為對(duì)稱偏差標(biāo)注C±1/2Δ:

Cp=C±1/2Tp

特點(diǎn)：間隙值在配制中保證，不需限制

+Δ

8、如下圖零件，材料為45鋼，板厚3mm。試確定沖裁凸、凹模刃口尺寸，并計(jì)算沖裁力。