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沖裁工藝及沖裁模具的設(shè)計(jì) 一、填空題 1. 沖裁工序包括兩種工序，分別是 落料 與 沖孔 。 2. 沖裁變形包括了三個(gè)階段的變形過(guò)程，分別是 彈性變形階段 、塑性變形階段、剪裂分離階段。 3. 普通沖裁件的斷面具有塌角帶、光亮帶、斷裂帶和毛刺四個(gè)明顯的區(qū)域。 4. 沖裁模的總沖壓力包括沖裁力、卸料力、推件力和頂件力。　　 5. 沖裁排樣從廢料角度來(lái)分，可分為有廢料排樣、少?gòu)U料排樣和無(wú)廢料排樣三種 。　 6. 落料凹模在下半模的復(fù)合模稱為 正裝 復(fù)合模，結(jié)構(gòu)上有 三 套打料除件裝置。 7. 落料凹模在上模的叫 倒裝 復(fù)合模，而落料凹模在下模的叫 正裝 復(fù)合模，其中 正裝 復(fù)合模多一套打料裝置， 8. 沖模的裝配是模具制造的關(guān)鍵工序，其要點(diǎn)有：（1）要合理選擇裝配 基準(zhǔn)件 ，（2）要合理選擇裝配 組件 ，（3）要合理 進(jìn)行總體裝配 9. 彈性卸料裝置除了起卸料作用外，還兼起 壓料 作用，它一般用于材料厚度相對(duì) 較薄 材料的卸料。 10. 側(cè)刃常被用于 定距精度和生產(chǎn)效率要求高的連續(xù) 模中，其作用是控制條料進(jìn)給方向上的 進(jìn)給步距 ， 11. 普通模架在“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”中，按照導(dǎo)柱導(dǎo)套的數(shù)量和位置不同可分為： 對(duì)角導(dǎo)柱 模架、 中間導(dǎo)柱 模架、 四角導(dǎo)柱 模架、 后側(cè)導(dǎo)柱 模架四種。 12. 降低沖裁力的主要措施有 階梯凸模沖裁 、 斜刃沖裁 、 加熱沖裁（紅沖） 等。 13. 模具的 壓力中心 就是沖壓力的合力的作用點(diǎn)，求 壓力中心 的方法就是求空間平行力系的合力的作用點(diǎn)。 二、選擇題 1. 在沖裁模的各種凹模洞孔形式中，刃磨后工作部分的尺寸將產(chǎn)生變化的是 B 。 A. 圓柱形洞口　　　B. 圓錐孔口　　　C. 具有過(guò)度圓柱形洞口　　D. 以上三種 2. 在沖模的正倒裝關(guān)系中，正裝指的是 A 。 A 凸模裝上模,凹模裝下模 B凹模裝上模,凸模裝下模 C凸凹模同裝上模 D凸凹模同裝下模 3. 在普通沖裁中，光亮帶的寬度約占整個(gè)斷面的 C 。 A. 1/5~1/4以上 B. 1/4~1/3以上 C. 1/3~1/2以上 D. 1/2~2/3以上 4. 為防止沖裁時(shí)凸模折斷，普通沖裁模的沖孔最小孔徑與材料厚度的比較關(guān)系是 A 。 A 大于 B小于 C 等于 D無(wú)所謂 5. 在沖裁工序中，搭邊起到一定的工藝作用，下面各點(diǎn)中，不屬于搭邊的作用的是 B 。 A 補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的制品； B 減小沖裁力，保證沖出合格的制品； C 保持條料具有一定的剛性，便于送料； D 保護(hù)模具，以免模具過(guò)早的磨損而報(bào)廢。 6. 在連續(xù)模中，側(cè)刃的作用是 D 。 A. 側(cè)面壓緊條料　　 　B. 對(duì)卸料板導(dǎo)向 C. 控制條料送進(jìn)時(shí)的導(dǎo)向　　　　D. 控制進(jìn)距（送進(jìn)時(shí)的距離）實(shí)現(xiàn)定位 7. 在復(fù)合沖裁模中，下面屬于倒裝復(fù)合模的是 B 。 A 凸凹模在上模，凹模在下模； B 凸凹模在下模，凹模在上模； C 凸凹模與凹模均在上模； D 凸凹模與凹模均在下模。 8. 模具的壓力中心是指沖壓力合力的作用點(diǎn)。下面各種陳述中，不屬于計(jì)算壓力中心的目的的是 C 。 A 使沖裁壓力中心與沖床滑塊中心相重合，避免會(huì)產(chǎn)生偏彎距，減少模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不均勻磨損； B 保持沖裁工作間隙的穩(wěn)定性，防止刃口局部迅速變鈍，提高沖裁件的質(zhì)量和模具的使用壽命； C 提高材料的利用率； D 合理布置凹模型孔的位置。 9. 下面的各種零件中，不屬于沖壓模擋料銷的結(jié)構(gòu)是 D 。 A.固定擋料銷　　 B.活動(dòng)擋料銷 C.始用擋料銷　 　　D.導(dǎo)正銷 10. 沖裁模試沖時(shí)，出現(xiàn)剪切斷面的光亮帶太寬，甚至出現(xiàn)二次光亮帶及毛刺，其主要原因是 A 。 A. 沖裁間隙太小 B. 沖裁間隙太大 C. 沖裁間隙不均勻 D. 刃口不鋒利 11. 在沖裁模中，落料件的最大極限尺寸為Dmax，制造公差為Δ，磨損系數(shù)為x，則凹模刃口直徑的基本尺寸Dd是 B 。 A. Dd =Dmax + xΔ B. Dd =Dmax – xΔ C. Dd =Dmax + Δ D. Dd =Dmax - Δ 12. 若采用滾珠導(dǎo)柱和導(dǎo)套，則滾珠與導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間采用的配合類型是 B 。 A 間隙配合 B 過(guò)盈配合 C 過(guò)渡配合 D 都可以 13. 在沖裁模中，凹模的洞孔形式有多種，在下面各圖中，其中不正確的是 C 。 14. 在沖裁模中，沖裁力是P=KLtτ,其中，τ是代表 B 。 A 彈性模量 B 材料抗剪強(qiáng)度 C 材料抗拉強(qiáng)度 D 屈服強(qiáng)度 15. 在沖裁模中，沖裁力是P=KLtτ,其中，K的取值是 B 。 A. K=1 B. K=1.3 C. K=1.5 D. K=2.0 16. 在沖裁模中，推料力是P=nK推P,若凹模刃口直邊高為h=10mm，材料厚度t=2mm，則n 的取值是 D 。 A. n=2 B. n=3 C. n=4 D. n=5 17. 在采用滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套中，若滾珠夾持圈的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則導(dǎo)套的長(zhǎng)度L1應(yīng)為 B 。 A. L1=L B. L1=L + (5~10) C. L1=L - (5~10) D. L1=L5 18. 在沖裁模中，若凹模刃口直徑為Dd，凸模刃口為Dp，則沖裁間隙是 A 。 A. Dd-Dp B.（Dd-Dp)/2 C. Dd+Dp D.（Dd+Dp)/2 19. 沖裁模的間隙應(yīng)當(dāng) C 模具導(dǎo)向件的間隙。 A、小于； B、等于； C、大于； D、小于等于。 20. 沖裁間隙對(duì)沖裁件的尺寸有一定影響，一般情況下，若采用間隙過(guò)大時(shí)，落料件尺寸 B 凹模尺寸 A、大于； B、小于； C、等于。 三、判斷題 1. 沖壓件的沖壓總壓力一般大于或等于壓力機(jī)的公稱壓力。 ( ) 2. 常用卸料裝置有：剛性卸料裝置和彈性卸料裝置。　　 ( √ ) 3. 沖裁棋中凸模、凹模的間隙小于導(dǎo)柱、導(dǎo)套的間隙。 ( ) 4. 沖壓模使用剛性卸料（退料）的主要優(yōu)點(diǎn)是卸料可靠；卸料力大?！　? ( √ ) 5. 在沖壓件的生產(chǎn)中，材料的利用率是指一個(gè)進(jìn)距內(nèi)制件的實(shí)際面積與所需板料面積之比的百分率。 ( √ ) 6. 落料是用模具沿封閉線沖切板材，沖下的部分為廢料。 ( ) 7. 擋料銷的作用是保證條料送進(jìn)時(shí)有準(zhǔn)確的送進(jìn)距。 ( √ ) 8. 連接彈壓卸料板時(shí)，可以選用圓柱普通螺釘， （ ） 9. 搭邊值的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的鋼度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。 （　√?。? 10. 在連續(xù)模中，側(cè)刀的作用是控制材料送進(jìn)時(shí)的導(dǎo)向。 （ ） 11. 普通沖裁最后分離是塑性剪切分離。 （ ） 12. 精密沖裁的主要條件是：壓板帶齒形凸梗（齒圈）、凹模（落料）或凸模（沖孔）帶小圓角、間隙極小、壓邊力和反頂力較大。 （ √ ） 13. 在其他條件相同的情況下，金屬材料中，硬材料的沖裁合理間隙大于軟材料合理間隙。 （ V ） 14. 沖裁力較大的沖裁模，凸?；虬寄Ｖ挥寐葆敼潭ㄔ谀Ｗ霞纯?。 （ ） 15. 沖裁變形過(guò)程中，微裂紋最早出現(xiàn)在凹模端面。 （ ） 16. 沖裁模的間隙應(yīng)當(dāng)小于模具導(dǎo)向件的間隙。 （ ） 17. 在降低沖裁力的諸多措施中，采用階梯布置的凸模時(shí)，為了保護(hù)小凸模，應(yīng)使小凸模比大凸模高一些。 （ ） 18. 采用剛性卸料裝置和下出件的模具時(shí)，其總工藝力為P∑=P+P卸+P推。 （ ） 19. 標(biāo)準(zhǔn)件就是從標(biāo)準(zhǔn)件廠購(gòu)買來(lái)直接裝配在模具上的不需進(jìn)行任何加工的零件。 （ ） 20. 斜刃比平刃的沖裁力大。 ?。? ） 四、簡(jiǎn)答與計(jì)算題 1．什么是沖裁間隙？沖裁間隙對(duì)沖裁有哪些影響？ 答：（1）沖裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差稱為沖裁間隙。 （2）沖裁間隙的大小對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等影響很大，所以沖裁間隙是沖裁模設(shè)計(jì)中的一個(gè)很重要的工藝參數(shù)。 2．沖孔工序和落料工序中，凸、凹模刃口尺寸計(jì)算應(yīng)如何區(qū)別對(duì)待？ 答：落料件的外徑尺寸等于凹模的內(nèi)徑尺寸，沖孔件的內(nèi)徑尺寸等于凸模的外徑尺寸。故落料模應(yīng)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，再按間隙值確定凸模尺寸；沖孔模應(yīng)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，再按間隙值確定凹模尺寸。 3．為何要計(jì)算壓力中心？ 在設(shè)計(jì)沖裁模時(shí)，其壓力中心要與沖床滑塊中心相重合，否則沖模在工作中就會(huì)產(chǎn)生偏彎矩，使沖模發(fā)生歪斜，從而會(huì)加速?zèng)_模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不均勻磨損，沖裁間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，將直接影響沖裁件的質(zhì)量和模具的使用壽命，同時(shí)，沖床導(dǎo)軌與滑塊之間之間也會(huì)發(fā)生異常磨損。 4．沖裁模主要包括哪些結(jié)構(gòu)零件？ 答：各種結(jié)構(gòu)的沖裁模，一般由工作零件（凸模、凹模）、定位零件（擋料銷。導(dǎo)尺等）、卸料零件（卸料板）、導(dǎo)向零件（導(dǎo)柱、導(dǎo)套）和安裝固定零件（上下模座、墊板、凸凹模固定板、螺釘和定位銷）等5種基本零件組成。 5．高質(zhì)量的沖裁件斷面具備有什么特征？ 答：較高質(zhì)量的沖裁件斷面，應(yīng)該是光亮帶較寬，約占整個(gè)斷面的1／3以上．塌角、斷裂帶、毛刺和錐度都很小，整個(gè)沖裁零件平面無(wú)穹彎現(xiàn)象。 6． 復(fù)合模與級(jí)進(jìn)模各有什么特點(diǎn)？ 答：（1）復(fù)合模是在沖床滑塊的一次行程中，在沖模的同一工位上能完成兩種以上的沖壓工序。在完成這些工序過(guò)程中不需要移動(dòng)沖壓材料。在復(fù)合模中，有一個(gè)一身雙職的重要零件就是凸凹模。由于在沖壓的過(guò)程中，制品坯料無(wú)須移動(dòng)，所以沖壓出來(lái)的制品質(zhì)量較高。 （2）級(jí)進(jìn)沖裁模又稱級(jí)連續(xù)或跳步模。這種沖裁模是按照一定的沖裁程序，在沖床滑塊一次行程中，可在沖模的不同工位上完成兩種以上的沖壓工序。由于級(jí)進(jìn)模工位數(shù)較多，因而級(jí)進(jìn)模沖制零件，必須解決條料或帶料的準(zhǔn)確定位問(wèn)題，才有可能保證沖壓的質(zhì)量。 7．如圖所示零件，材料為Q235，料厚為2mm。模具采用正裝、下出料、剛性卸料裝置，凹模洞口直邊高8mm。試計(jì)算該工序的總沖壓力。（其中：抗剪強(qiáng)度=350MPa，K卸=0.04，K推=0.05，K頂=0.06，） 解：（1）沖裁力的計(jì)算 由圖分析，零件落料及沖孔的邊長(zhǎng)L是： L=80*2+60*2+3.14*16*2=380.48（mm） 所以，沖裁力P是： P= KLtτ=1.3*380.48*2*350=346.24（KN） （2）由于模具采用正裝、下出料、剛性卸料裝置， 故，沖床的總沖壓力PΣ=P +P推 其中，推料力P推是： P推=nK推P=（8/2）*0.05*346.24=69.25（KN） （3）所需的總沖壓力PΣ是： PΣ=P+P推=346.24+69.25=415.49（KN） 8． 如下圖所示，是某落料工序的排樣圖，試計(jì)算出該工序的材料利用率。 解：?jiǎn)渭慵挠昧厦娣eS是：S=（38-8）x8+（16-8）x8+3.14x82/4=354(mm) 那么，該工序的材料利用率η是：η=（354*12）/（122*52）=0.67 即η=0.67x100%=67% 9． 如圖所示零件，材料為10F，料厚為2mm。請(qǐng)計(jì)算該制件的沖裁工序力。（其中：抗剪強(qiáng)度=260~340MPa，抗拉強(qiáng)度=300~440MPa） 解：該沖裁件的周長(zhǎng)是：L=38x2+(58-8x2-38)x2+(30-8x2)x2+3.14x2x8=162(mm) 該材料的抗剪強(qiáng)度取τ=300MPa，修正系數(shù)K=1.3 則該制件的沖裁工序力P是： P=KLtτ=1.3x162x2x300=126360（N）=126.36（KN） 10． 試計(jì)算下面沖裁件的壓力中心，并在圖中用“O”點(diǎn)標(biāo)出位置及尺寸。 解：由圖可看出，該零件左右對(duì)稱， 即其X方向上的壓力中心位于對(duì)稱軸上。 現(xiàn)以下方的邊作為Y方向的零點(diǎn)，如圖所示， 則其各基本線段的重心距離X軸的距離分別是： Y1=18mm Y2=50/2=25mm Y3=18+(50-18)/2=34mm Y4=40mm Y5=50mm 所以，Y方向上的壓力中心Y0是 Y0=（l1*Y1+ l2*Y2+ l3*Y3+ l4*Y4+ l5*Y5）/（l1+ l2+ l3+ l4+ l5+ l6） =﹝（64-18*2）*18+50*2*25+（50-18）*2*34+3.14*4*2*2*40+18*50*2﹞/﹝（64-18*2）+50*2+（50-18）*2+3.14*4*2*2+18*2+64﹞ 答 案 =﹝504+2500+2176+2009.6+1800﹞/﹝28+100+64+50.24+36+64﹞ =8989.6/342. 24 =26.27（mm） “O”點(diǎn)位置如圖所示 11． 如圖所示零件，材料為D42硅鋼板，料厚為0.35mm。用配做加工方法，試確定凸、凹模的刃口尺寸。 （其中：，Zmin=0.246，Zmax=0.36，磨損系數(shù)X=0.75） 解：沖裁間隙Z是：Z= Zmax- Zmin=0.36-0.246=0.114mm 那么，δd=0.6 x 0.114=0.07mm δp=0.4 x 0.114=0.05mm （1）磨損后凹模尺寸將增大的尺寸計(jì)算 所以，處凹模尺寸A1d是 A1d=（A1max- XΔ）+δd =（128 - 0.75x0.26）= 處凹模尺寸A2d是 A2d=( A2max- XΔ）+δd =（96 - 0.75x0.23）= 處凹模尺寸A3d是 A3d= (A3max- XΔ）+δd =（36 - 0.75x0.12）= （2）磨損后凹模尺寸將減小的尺寸計(jì)算 所以，處凹模尺寸B1d是 B1d=（B1min+ XΔ）-δd =（56+0.75x0.18）= （3）該落料模的處，凹模磨損后尺寸不變， 因此，處凹模尺寸C1d是 C1d=（C1max –Δ/2）δd/2=（60-0.2/2）0.07/2=59.90.04 根據(jù)已計(jì)算出來(lái)的凹模尺寸，則其對(duì)應(yīng)的凸模尺寸在原有凹模尺寸的基礎(chǔ)上，加上或減去雙邊間隙Z即可。 （解法二）： 解：（1）凹模刃口尺寸： 尺寸及分類 尺寸轉(zhuǎn)換 沖裁間隙 磨損系數(shù) 計(jì)算公式 制造偏差 結(jié)果 尺寸變小 Zmin=0.246 Zmax=0.36 Zmax-Zmin= 0.36-0.246 =0.114mm X=0.75 Δ=0.18 Aj= 尺寸變大 X=0.75 Δ=0.23 Bj= X=0.75 Δ=0.26 Bj= X=0.75 Δ=0.12 Bj= X=0.5 Δ=0.7 Bj= 尺寸不變 X=0.5 Cj=(Cmin+0.5Δ )Δ/8 Δ=0.2 Cj=60.10.03 （2）凸模刃口尺寸： 查表得Zmin=0.246 mm，Zmax=0.36mm，故凹模刃口尺寸按凸模相應(yīng)部位的實(shí)際尺寸配制，保證雙邊最小間隙為0.246 mm，最大間隙為Zmax=0.36mm。 12. 板料沖裁時(shí)，其斷面特征怎樣？影響沖裁件斷面質(zhì)量的因素有哪些？ 答：板料沖裁時(shí)，沖裁件的斷面明顯地分成四個(gè)特區(qū)：即圓角帶、光亮帶、斷裂帶與毛刺區(qū)。 影響斷面質(zhì)量的因素有： （1） 材料性能 （2） 模具間隙 （3） 模具刃口狀態(tài) 13. 影響沖裁件尺寸精度的因素有哪些？ 答：影響沖裁尺寸精度的因素有：壓力機(jī)的精度、沖模的制造精度、材料性質(zhì)、沖裁間隙、模具刃口狀態(tài)等。 14. 確定沖裁工藝方案的依據(jù)是什么？沖裁工藝的工序組合方式根據(jù)什么來(lái)確定？ 答：確定沖裁工藝方案的依據(jù)是勞動(dòng)量和沖裁件成本。沖裁工序的組合方式可根據(jù)下列因素確定： （1） 生產(chǎn)批量 （2） 沖裁件尺寸和精度等級(jí) （3） 沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性 （4） 模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低 （5） 操作是否方便與安全。 15. 分析下圖所示零件（材料：65Mn，料厚為1mm，未注尺寸公差為IT12）的沖裁工藝性，確定其工序性質(zhì)、數(shù)量及組合方式，畫出沖裁排樣圖。 解：該零件的材料為65Mn鋼，是彈簧鋼，具有良好的沖壓性能。它的形狀簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)對(duì)稱。從零件圖上 的尺寸精度屬IT13級(jí)，其余未注公差尺寸按IT12級(jí)確定，一般的沖壓工藝均能滿足其尺寸精度要求，可以沖裁。由于該零件 孔的孔邊距小于凸凹模允許的最小壁厚（查表得a=2.7mm）,且1.5的槽太窄，所以該零件不能采用復(fù)合沖裁模，應(yīng)采用連續(xù)沖裁模加工。沖裁排樣圖如下所示： 11