沖壓成形工藝與模具數(shù)字化設(shè)計（微課版）習(xí)題答案

《沖壓成形工藝與模具數(shù)字化設(shè)計》習(xí)題答案項目11-1沖裁切斷面分為：塌角、光面（光亮帶）、毛面、毛刺。1-2沖裁間隙較小時斷面垂直度越高，斷面的光面占比較大，需要沖裁力較大，模具壽命較低，間隙較大時，斷面垂直度較小，斷面的光面占比較小，需要的沖裁力較小，模具壽命較好。1-3主要有分別加工法和配作加工法，分別加工法便于成批制造，凸、凹模具有互換性；配作法適用于精度要求較高的沖裁制件成形。1-4提高材料利用率的方法主要有合理的設(shè)計排樣的形式、選用合適的搭邊值，材料利用率可以用一個步距內(nèi)的沖裁制件的面積與步距所占面積比值確定。1-5主要的排樣方法有直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多排和沖裁搭邊法排樣。1-6總的沖壓力要考慮沖裁力以及卸料力、推件力和頂件力等因素。1-7卸料方式有固定卸料板、懸臂卸料板、彈壓卸料板、勾型卸料裝置。1-8倒裝模具的結(jié)構(gòu)特點是凸凹模零件安裝在下模，落料凹模和沖孔凸模安裝在上模，每次沖裁完成后，推件裝置便將卡在凹模內(nèi)的制件推出，因此孔內(nèi)不積存廢料，制件對凹模的脹力較??；正裝式?jīng)_裁復(fù)合模結(jié)構(gòu)的最大特點是凸凹模安裝在上模，落料凹模和沖孔凸模安裝在下模。相較于倒裝式復(fù)合模，正裝式復(fù)合模適合于沖裁材料較軟或厚度較薄、平直度要求較高的沖裁件。由于每一次沖裁完成后，沖孔廢料會從凸凹?？變?nèi)推出，型孔內(nèi)不積存廢料。從而使凸凹模的脹裂力小，因此還可以沖裁孔邊距較小的沖裁件。但是由于沖孔廢料留在上模，要設(shè)計推件裝置將其推出。而沖孔的凸模安裝在下模，使沖裁完成后的制件不能夠自上而下推出，要設(shè)計頂出裝置將其頂出，因此正裝復(fù)合模的結(jié)構(gòu)要比倒裝復(fù)合模復(fù)雜。1-9一、夾片制件形狀簡單，結(jié)構(gòu)對稱，材料為08鋼，厚度為1mm，具有良好的沖裁性能，查公差表可知，制件外形尺寸精度為IT13級，屬于沖裁的經(jīng)濟精度。制件精度在一般沖裁精度范圍內(nèi)，制件精度能夠在沖裁加工中得到保證，利用普通沖裁即可達到制件圖樣要求。二、分析夾片務(wù)沖裁制件外形結(jié)構(gòu)可知，該制件有懸臂結(jié)構(gòu)，懸臂平均寬度為：B=9mm，長度為：L=38mm，制件材料為08鋼，屬于軟鋼，凹槽結(jié)構(gòu)需要滿足寬度B≥1.2t，長度L≤5B的要求，則其沖裁的工藝性較好。按上述要求進行計算判定：B=9mm>1.2×1=1.2mm，制件懸臂寬度滿足沖裁工藝性要求。L=38mm<5×9=45mm，制件懸臂長度滿足沖裁工藝性要求。故判定本項目制件的懸臂結(jié)構(gòu)滿足沖裁工藝性要求。制件最小圓角為R2，大于沖裁工藝性所要求的最小圓角要求，制件無尖角結(jié)構(gòu)；制件無孔結(jié)構(gòu)；總是以上工藝性分析，該制件滿足沖裁成形工藝性要求，可以采用沖裁工藝進行批量化生產(chǎn)。1-10略1-11略項目22-1彎曲成形過程為：彈性彎曲（沒有超過材料的屈服強度）到彈-塑性彎曲再到純塑性彎曲；彎曲區(qū)內(nèi)側(cè)為壓縮狀態(tài)，外側(cè)為拉伸狀態(tài)；2-2彎曲的變形程度可以用彎曲半徑和彎曲角來表示，極限變形受到彎曲材料的質(zhì)量、彎曲的最小彎曲半徑、彎曲線與材料纖維方向的關(guān)系等因素影響。2-3金屬板料在塑性彎曲時，伴隨著彈性變形，因此，當(dāng)制件彎曲后就會產(chǎn)生回彈，回彈后彎曲半徑和彎曲角度都發(fā)生了改變。彎曲件的曲率變化量和角度變化量均稱之為彎曲件的回彈量。材料的力學(xué)性能，板料的厚度、彎曲半徑的大小以及彎曲時校正力的大小等因素都影響彎曲回彈量。通常在模具設(shè)計時，按經(jīng)驗總結(jié)的數(shù)據(jù)來選用，經(jīng)試模后再根據(jù)實際彎曲制件的質(zhì)量情況對模具工作零件加以修正。2-4彎曲過程中，毛坯沿模具凸模圓角處滑移時，會受到摩擦阻力，由于毛坯各邊所受到的阻力可能不等，而使其產(chǎn)生偏移，對于不對稱工件，這種現(xiàn)象更為突出，從而造成工件邊長不符合圖樣要求；在模具設(shè)計時采用壓料裝置，使毛坯在壓緊的狀態(tài)下進行彎曲成形，這樣不僅能夠防止毛坯滑動，而且能得到底部較平的工件；要設(shè)計合理的定位板（外形定位）或者定位銷（工藝孔定位），保證毛坯在模具中定位可靠，如圖2-10所示。對于某些彎曲件，工藝孔和壓料板可同時使用。擬定工藝方案時，可將尺寸不大的非對稱形狀的彎曲制件組合成對稱形狀，彎曲后再切開，如圖2-11所示，這樣坯料在壓彎時受力平衡，有利于防止產(chǎn)生偏移。2-5一、彎曲制件的結(jié)構(gòu)工藝性彎曲半徑r彎曲件的半徑要適宜，彎曲半徑過大，成形后回彈大，彎曲件的精度差。彎曲半徑過小則容易造成彎裂。在彎曲成形過程中，板料彎曲不發(fā)生破壞的條件下，所能彎成零件內(nèi)表面的最小圓角半徑稱為最小彎曲半徑rmin，并用它來表示彎曲時的成形極限。板料是否會發(fā)生彎裂，主要與彎曲半徑r與板料厚度t有關(guān)。彎曲制件彎邊高度h當(dāng)彎曲成直角時，為了使彎曲邊有較好的變形穩(wěn)定性，保證工件的彎曲質(zhì)量，必須使彎邊具有一定的高度；彎曲制件的孔邊距l(xiāng)當(dāng)彎曲有孔的毛坯時，如果孔位過于靠近彎曲區(qū)，則彎曲時孔的形狀會發(fā)生變化。二、彎曲制件的精度對彎曲件的精度要求應(yīng)合理，一般彎曲件的長度尺寸公差等級在IT13級以下，角度公差大于15’。2-6略2-7略項目33-1沖壓拉深工藝也成為拉延或者引伸工藝（也可稱為拉伸），是把沖裁或者剪裁成一定形狀的板料、坯料利用拉深成形模具在沖壓力的作用下，使板料變成各種形狀的空心制件；或者將半成品的空心件繼續(xù)拉深成更深的空心制件的一種沖壓成形工藝方法。3-2在拉深成形過程中，影響拉深制件質(zhì)量的因素有很多，比較常見的拉深工藝問題包括平面凸緣部分的起皺、筒壁危險斷面的拉裂、口部或凸緣邊緣不整齊、筒壁表面拉傷、拉深制件存在較大的尺寸和形狀誤差等。其中，起皺和拉裂是拉深成形工藝的兩個主要的質(zhì)量問題。為防止起皺，需要加壓邊力。壓邊力由模具上的壓料裝置提供。壓料裝置使坯料凸緣區(qū)在凹模平面與壓邊圈之間通過；在設(shè)計拉深工藝時可通過查表來確定拉深系數(shù)的值，通常采用的實際拉深系數(shù)大于查表值，這樣可以避免拉裂的產(chǎn)生。3-3多次拉深成形的目的是依靠每次較小的變形量來完成拉深成形的工藝，這樣可以保證每次的拉深系數(shù)不要過小，變形程度適中，保證拉深成形的質(zhì)量；3-4拉深制件坯料尺寸展開的原則是尺寸適中原則，并留有一定的切邊余量。3-5在拉深工藝中，由于拉深件的高度與直徑的比值不同，有些拉深件可以一次拉深成形，而有些高大的拉深件，則需要采用多次拉深的方法成形。在制定拉深工藝和設(shè)計拉深模具時，通常都將拉深系數(shù)作為計算的依據(jù)，以確定拉深次數(shù)。拉深系數(shù)m是每次拉深后圓筒件直徑與拉深前坯料（或工序件）直徑的比值，材料的力學(xué)性能、板料的相對厚度t/D、摩擦與潤滑條件、模具的幾何參數(shù)、拉深的速度、拉深件的形狀等等因素都會影響極限拉深系數(shù)。3-6略3-7略項目44-1【布爾】選項為無可以得到獨立的“體”這些獨立的“體”就是后續(xù)模具中的各個單獨的零件。4-2選中建模完成的各個“體”。然后在菜單欄中，單擊【編輯】菜單，再單擊【對象顯示】命令（快捷鍵為Ctrl+J），在彈出的【編輯對象顯示】設(shè)置顏色，便于后續(xù)各零件區(qū)分。4-3固定板的安裝孔主要是安裝緊固件用，在建模創(chuàng)建時，可先在孔位拉伸貫穿于各個模板的“體”，然后用這個體與各個模板做【布爾運算】修建，這樣可快速創(chuàng)建各個模板和固定板的安裝孔位。4-4提升體的目的是把外部通過裝配進來的零件變成內(nèi)部的“體”結(jié)構(gòu)，以便于在一個“PART”中對這些零件進行后續(xù)的修改。4-5單擊點選剖視圖邊框，單擊【活動草圖視圖】命令圖標(biāo)，。Ug工程圖模式中，把某個視圖設(shè)置為活動草圖視圖，即可繪制相應(yīng)的線.4-6略項目55-1基于一個“PART”建模后，模具的各個零部件是以“體”的形式存在，后續(xù)要進一步將其轉(zhuǎn)化成單獨的零件，實現(xiàn)裝配關(guān)系，而采用PDW模式創(chuàng)建級進模則是直接生成各單獨的模具零件。5-2多行排樣的目的是提高材料的利用率；通過【毛坯布局】對話框中的放置功能，可以對排樣毛坯進行位移和角度的設(shè)置在螺距--寬度（螺距應(yīng)為沖壓排樣中的步距）功能中進行排樣步距和板料寬度參數(shù)的設(shè)置。也可以在優(yōu)化數(shù)據(jù)功能中查看材料利用率。利用【毛坯布局】對話框中的【類型】功能，設(shè)置為“復(fù)制毛坯”，.設(shè)置沿X向位移參數(shù)、沿Y向位移參數(shù)、旋轉(zhuǎn)參數(shù)。再對【螺距--寬度}功能進行操作，設(shè)置螺距參數(shù)、寬度參數(shù)。然后對【側(cè)距】功能操作，里點勾選“平均”。這樣可以完成多行排樣設(shè)計。5-3工位號就是級進模工步數(shù)（工序數(shù)）的意思，.單擊點選級進模向?qū)Чぞ邨l中的【條料排樣】命令圖標(biāo)，進行沖裁區(qū)域的設(shè)置。在出現(xiàn)的條料排樣的設(shè)置區(qū)域中，鼠標(biāo)雙擊工位號（對應(yīng)沖壓排樣的工位數(shù)）。5-4在【管理模架對】話框中，單擊【指定參考點】命令圖標(biāo)，彈出【點】對話框，【類型】功能區(qū)選擇“自動判斷的點”。點選坐標(biāo)原點為模架放置點。這樣操作是便于后續(xù)跟進壓力中心進行位置偏移調(diào)整，因為模架長度方向上的0點與寬度方向上的中點與放置點重合?？紤]到模架中心與壓力中心重合，在【輸出坐標(biāo)】功能區(qū)域中，要將XC和YC值進行更改。設(shè)置X方向要移動參數(shù)，Y方向移動參數(shù)，輸入完成后，點擊【確定】，回到【管理模架】對話框，設(shè)置到模架邊緣的距離值為0。5-5凹模鑲塊等零件實際上是一個沒有中間刃口孔的實體，方便后續(xù)進行集中的布爾運算去除操作。因此為進一步完善凹模鑲塊結(jié)構(gòu)，以及在下模墊板和下模座板開落料孔等結(jié)構(gòu)，需進行型腔廢料孔設(shè)計。單擊級進模向?qū)Чぞ邨l中的【沖裁鑲塊設(shè)計】命令圖標(biāo)，在彈出的【沖裁鑲塊設(shè)計】對話框的【類型】功能中選擇“凹模型腔廢料孔”。完成型腔廢料孔設(shè)計。5-6略項目66-1補孔的目的是為了后續(xù)分模的時候能夠方便的分離出凸模和凹模，創(chuàng)建完整的拉深分模面。點擊【插入】—【關(guān)聯(lián)復(fù)制】—【抽取幾何體特征】命令，抽取模型的外表面，類型選面區(qū)域，再分別選擇種子面和邊界面，實體抽取為片體。繼續(xù)點擊【插入】—【網(wǎng)格曲面】—【N邊曲面】命令，將端蓋產(chǎn)品上的三個孔補好；使用【插入】—【組合】—【縫合】命令將片體與孔進行縫合。6-2工藝補充面是為了保證順利拉深出合格的制件，而在沖壓件的基礎(chǔ)上所增添的補充部分。工藝補充面距離產(chǎn)品邊線部分高度的選擇可依據(jù)公式H=π/2×R+（3~5）mm，其中R為拉深圓角.6-3點擊【插入】—【關(guān)聯(lián)復(fù)制】—【抽取幾何體特征】命令，抽取模型的外表面，再將模型外表面片體與工藝補充面利用【插入】—【組合】—【縫合】命令進行縫合。設(shè)置料厚，用【插入