习题答案：第3章冲裁工艺及冲裁模具设计

第3章冲裁工艺及冲裁模具设计第一次作业一、填空题(每空1分，共分)1．冲裁根据变形机理的不同，可分为普通冲裁和精密冲裁。（3-1）2．圆形垫圈的内孔属于冲孔工序，而外形属于落料工序。（3-1）3．冲裁变形过程大致可分为弹性变形、塑性变形、和断裂分离等三个阶段。（3-1）4．冲裁件的切断面由塌角、光面、毛面和毛刺四个区域组成。（3-1）5．塑性差的材料，断裂倾向严重，毛面增宽，而光面所占比例较少，毛刺和塌角也较小。（3-1）6．增大冲裁件光面宽度的主要途径为：减少冲裁间隙、用压料板压紧凹模面上的材料、对凸模下面的材料用顶板施加反向压力，此外，还要合理选择搭边、注意润滑等。（3-1）7．冲裁凸模和凹模之间的间隙，不仅对冲裁件的质量有极重要的影响，而且还影响模具寿命、冲裁力、卸料力和推件力。（3-2）8．冲裁间隙过大，会使断面光面减小，塌角与斜度增大，形成厚而大的毛刺。（3-2）9．影响冲裁件毛剌增大的原因是刃口磨钝，间隙增大。（3-2）10．冲裁模常以刃口磨钝和崩刃的形式失效。（3-2）11．在设计和制造新模具时，应采用最小的合理间隙。（3-2）12．落料件的尺寸与凹模刃口尺寸相等，冲孔件的尺寸与凸模刃口尺寸相等。（3-3）13．凸、凹模分别加工法的优点是凸、凹模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。其缺点是模具制造公差小、模具制造困难、成本较高。（3-3）14．落料时，应以凹模为基准配制凸模，凹模刃口尺寸按磨损的变化规律分别进行计算。（3-3）15．冲孔时，应以凸模为基准配制凹模，凸模刃口尺寸按磨损的变化规律分别进行计算。（3-3）二、判断题（每小题分，共分）1．（×）冲裁间隙过大时，断面将出现二次剪切光亮面。（3-2）2．（×）冲裁间隙越小，冲裁件精度越高，所以冲裁时间隙越小越好。（3-2）3．（×）对于形状复杂的冲裁件，适宜于用凸、凹模分开加工的方法加工（3-3）。4．（×）对配作的凸、凹模，其工作图无需标注尺寸和公差，只需说明配作间隙值。（3-3）三、选择题（每题分，共分）1．模具的合理间隙是靠B刃口尺寸及公差来实现。（3-2）A凸凹模B凸模和凹模C凹模2．落料时，其刃口尺寸计算原则是先确定A。（3-3）A凹模刃口尺寸B凸模刃口尺寸C凸、凹模尺寸公差3．冲孔时，其刃口尺寸计算原则是先确定B。（3-3）A凹模刃口尺寸B凸模刃口尺寸C凸、凹模尺寸公差4．凸模比凹模的制造精度要A。（3-3）A．高一级B.低一级C.相同四．问答题。（共分）1．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？（本题分）（3-1）答：冲裁件的切断面具有明显的区域性特征，由塌角、光面、毛面和毛刺四个部分组成。影响冲裁断面质量的因素有：A材料种类；B板料厚度；C冲裁间隙；D刃口锐钝；E模具结构；F冲裁速度。2．提高冲裁件尺寸精度和断面质量的有效措施有哪些？（本题分）（3-1）答：要提冲裁件的质量，就要增大光面的宽度，缩小塌角和毛刺高度，并减小冲裁件翘曲。其主要途径是：1．尽可能采用合理间隙的下限值2．用压料板压紧凹模面上的材料3．对凸模下面的材料用顶板施加反向压力4．保持模具刃口的锋利5．合理选择搭边值6．注意润滑3．什么是冲裁间隙？为什么说冲裁间隙是重要的。（3-2）答:凸模与凹模工作部分的尺寸之差称为间隙。冲裁模间隙一般指的是双面间隙。间隙值用字母Z表示。间隙之所以重要，是因为冲裁模间隙不仅对冲裁件的质量有极其重要的影响，而且还影响模具寿命、冲裁力、卸料力和推件力等4．确定冲裁模凸、凹模刃口尺寸的基本原则是什么？（本题分）（3-3）答：1．落料落料件光面尺寸与凹模尺寸其本一致，故以凹模尺寸为基准，由于凹模刃口尺寸越磨越大，故落料件基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。而落料凸模基本尺寸，则按凹模基本尺寸减最小初始间隙；2．冲孔冲孔件光面的孔径与凸模尺寸其本一致，故以凸模尺寸为基准，由于凸模刃口尺寸越磨越小，故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。而冲孔凹模基本尺寸，则按凸模基本尺寸加最小初始间隙；3．孔心距孔心距的尺寸精度由凹模孔心距保证，由于凸、凹模的刃口尺寸磨损不影响孔心距的变化，故凹模孔心距的基本尺寸取在工件孔心距公差带的中点睛，按双向对称偏差标注。4．冲模刃口制造公差以能保证工件的精度要求准，保证合理的凸、凹模间隙值，保证模具有一定的使用寿命。五．计算题（共16分）1、冲制如图所示的垫圈，材料为Q235,分别计算落料,冲孔的凸，凹模刃口尺寸及公差。已知板料厚为3mm.（本题分）（3-3）解：外形074.080mm属于落料，内形62.0040mm属于冲孔，（1）落料074.080mmDA=(Dmax-xΔ)+0δADT=(DA-Zmin)0-δT=(Dmax-XΔ-Zmin)0-δT查表3-3、3-4和表3-5得：Zmin=0.460mmZmax=0.640mm；δA=0.03mmδT=0.020mm；x=0.5校核条件:|δT|+|δA|=0.02+0.03=0.05；（Zmax-Zmin）=0.640-0.460=0.180满足|δT|+|δA|≤（Zmax-Zmin）条件，将已知数据代入公式得:DA=(80-0.5×0.74)+00.024=79.63+00.03mmDT=(79.63-0.46)0-0.016=79.170-0.02mm（2）冲孔62.0040mmdT=(dmin+xΔ)0-δTdA=(dT+Zmin)+0δA=(dmin+XΔ+Zmin)+0δA查表3-3、3-4和表3-5得：Zmin=0.460mmZmax=0.640mm；δA=0.03mmδT=0.020mm；x=0.5校核条件:|δT|+|δA|=0.02+0.03=0.05；（Zmax-Zmin）=0.640-0.460=0.180说明满足|δT|+|δA|≤（Zmax-Zmin）条件将已知数据代入公式，即得dT=(40+0.5×0.62)0-0.020=40.310-0.020mmdA=(40.31+0.160)+00.020=40.77+00.020mm2．计算图示铁心冲片冲裁凸模和凹模的刃口尺寸，材料为Q235钢，料厚为0.5mm。解：考虑到该工件外形较复杂,宜采用配作法加工凸、凹模；而内形虽为圆形冲孔，但因材料太薄，故也采用配作法加工。A.落料尺寸以凹模为基准件来配作凸模。凹模磨损后其尺寸变化有三种情况，（1）凹模磨损后尺寸变大的：062.050、062.035、043.015、036.010、036.05.7(未注公差尺寸般按IT14确定其公差)，计算公式：AA=(Amax-xΔ)+0δAx=0.5,Zmin=0.04mm,Zmax=0.060mm,取δA=Δ/4将已知数据代入公式得：（062.050）A=(50-0.5×0.62)4/62.00=49.6916.00mm铁心冲片t=0.5mm材料：硅钢片生产纲领：100万件/年（062.035）A=(35-0.50×0.62)4/62.00=34.6916.00mm（043.015）A=(15-0.50×0.43)4/43.00=14.7911.00mm（036.010）A=(10-0.50×0.36)4/36.00=9.8209.00mm（036.05.7）A=(7.5-0.50×0.36)4/36.00=9.3209.00mm（2）凹模磨损后尺寸变小的：30±0.17mm；计算公式：BA=(Bmin+xΔ)0-δA查表3-5得x=0.75，取δA=Δ/4将已知数据代入公式得：(30±0.17)A=(29.83+0.75×0.34)04/34.0=30.09009.0mm(3)凹模磨损后尺寸不变的：20±0.10mm；其基本公式为CA=(Cmin+0.5Δ)0.5δA取δA=Δ/4将已知数据代入公式得：(20±0.10)A=（19.9+0.5×0.2）±0.5×0.2/4=20±0.03mm查表3-3得：Zmax=0.360mmZmin=0.246mm凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙值为（0.04～0.060）mm。B.冲孔尺寸以凸模为基准件来配作凹模。凸模磨损后尺寸变小的：φ810.00mm；计算公式：bT=(Bmin+xΔ)0-δT查表3-5得x=1,Zmin=0.04mm,Zmax=0.060mm,取δT=Δ/4将已知数据代入公式：（φ81.00）T=（8+1×0.36）04/1.0=8.36003.0mm凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值为（0.04～0.060）mm。第二次作业一、填空题(每空1分，共分)16．冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般要求落料件公差最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。（3-4）17．冲裁产生的废料可分为两类，一类是工艺废料，另一类是结构废料。（3-5）18．冲压力合力的作用点称为模具的压力中心，设计模具时，要使压力中心与模柄中心重合。（3-6）19．为了实现小设备冲裁大工件，或使冲裁过程平稳以减少压力机的振动，常用阶梯凸模冲裁法、斜刃冲裁法和加热冲裁法来降低冲裁力。（3-6）二、判断题（每小题分，共分）5．（×）落料件比冲孔件精度高一级。（3-4）6．（×）直对排比斜对排的材料利用率高。（3-5）7．（×）在其它条件相同的情况下，H62比08钢的搭边值小一些。（3-5）8．（×）模具的压力中心就是冲压件的重心。（3-6）9．（√）冲裁厚板或表面质量及精度要求不高的零件，为了降低冲裁力，一般采用加热冲裁的方法进行。（3-6）10．（√）采用斜刃冲裁时，为了保证工件平整，落料时凸模应作成平刃，而将凹模作成斜刃。（3-6）三、选择题（每题分，共分）5．硬材料比软材料的搭边值A。（3-5）A．小B.大C..相同6．对T形冲压件，为提高材料的利用率，应采用A。（3-5）A斜对排B直对排C多排7．冲裁多孔冲件时，为了降低冲裁力，应采用C的方法来实现小设备冲裁多孔且冲压力大的冲件。（3-6）A加热冲裁B斜刃冲裁C阶梯凸模冲裁8．模具的压力中心就是冲压力C的作用点。（3-6）A最大分力B最小分力C合力四．问答题。（共分）5．什么叫排样？排样的合理与否对冲裁工作有何意义？（本题分）（3-5）答：排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。排样合理与否将影响到材料的合理利用、冲件的质量、生产率、模具结构与寿命。6．什么叫搭边？搭边的作用有哪些？（本题分）（3-5）答：排样时冲裁件之间及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用：一是补偿了定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率。三是避免冲裁时条料和毛刺被拉入模具间隙，提高模具寿命。五．计算题（共分）2、如图所示零件，材料40钢（τ=450MPa，b=600MPa），板厚为6mm，计算落料该零件所需冲裁力。（本题分）（3-6）解：冲裁周边长度L=（200-60）×2+120+2×60+60×3．14=708．4mmkNNkLtF5.2486248648445064.7083.1答：落料该零件所需冲裁力约为2486．5kN3、如图所示零件，材料40钢（τ=450MPa，b=600MPa），板厚为4mm，计算用复合模冲裁该零件所需冲裁力。（本题分）（3-6）解：冲裁周边长度L=（200-60）×2+120+2×60+60×3．14+60×3．14=896．8mmkNNkLtF2099209851245048.8963.1答：落料该零件所需冲裁力约为2099kN4、如图所示零件，材料40钢（τ=450MPa，b=600MPa），板厚为6mm，计算落料该零件所需冲裁力。（本题分）（3-6）解：冲裁周边长度L=50+40+50+40+19+19=218mmkNNkLtF2.76576518045062183.1答：落料该零件所需冲裁力约为765.2kN第三次作业一、填空题(