模具设计作业参考答案.doc

11第二章作业参考答案2210、精密冲裁有何特点？1） 精密冲裁的基本出发点是改变冲裁条件，以增大变形区的静水压力，抑制材料裂纹的产生，使塑性剪切变形延续到剪切的全过程，在材料不出现剪切裂纹的条件下实现分离，从而得到断面光滑而垂直的精密零件。2） 与利用普通冲裁和休整工艺获得精密零件的方法相比，精密冲裁生产率高，可以满足精密零件批量生产的要求。211、冲压生产对冲模结构有哪些要求？1） 冲模的结构应满足冲压生产的要求，冲制出合格的零件。2） 要适应成产批量的要求。3） 要考虑制造容易，使用方便。4） 操作安全，成本低廉。5） 与模具配套的送料装置、出件装置、快换模具装置、各种检测装着及各种机械手，也应具有相当的水平。212冷冲模包括哪几种类型？各有何特点？按工艺分为冲裁模、弯曲模、拉深模、成型模等。按结构分为：无导向模、有导向（导柱、导套）、侧刃定位模等。按工序的组合分为：简单模、级进模、复合模。简单模：一次冲程只完成一种冲裁工序的模具。级进模：一次冲程中在模具的不同位置上同时完成两道或多道工序的模具。复合模：一次冲程中，在模具的同一位置上能完成几个不同工序的模具。按工序性质分为：落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模。213、冷冲模主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？分两大类：1） 工作零件：直接与板料接触以实现零件与板料的分离，包括凸模、凹模，和复合模中的凸凹模、定位零件、卸料与压料零件等。其中如：卸料与出件装置：将工件或板料顶出凸凹模，便于取出。2）结构性零件：不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括：导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等。其中如：定位零件：保证材料的正确送进及在冲模中的正确位置，以保证冲压件的质量及冲压成产的顺利进行。模架：连接模具零件，传递压力，保证上下模的精确导向。联接与固定零件：实现模具与冲床的联接，将凸模联接在固定的位置。导向零件：使冲制的工件质量稳定，精度高，凸模和凹模之间的间隙能始终保持均匀一致。此外，对于自动化生产的模具，还有自动送料装置、自动出件装置、快换模装置。214、冲模定位零件在冲模中起何作用？它有哪几种类型？作用：保证材料的正确送进及在冲模中的正确位置，以保证冲压件的质量及冲压成产的顺利进行。例如,使用条料时，条料在模具中的定位有两个内容：一是在送料方向上的定位，用来控制送料的进距，称为挡料。二是在与送料方向垂直的方向上的定位，称为送进导向。类型：挡料销、导正销、定位销（定位板）、导尺、导销、导料销、侧压板、侧刃等。218、设计冲模时，选择冲模结构应注意哪些方面的问题？1） 模具类型选择 2） 操作方式 3） 进出料方式 4） 压料与卸料方式5） 模具精度保证难易程度 6）维修方便 7）工人操作水平8）此外，还必须考虑冲裁件的生产批量、尺寸大小、精度要求、形状复杂程度、成产条件等。2-1普通冲裁板料的分离过程是怎样的？答：普通冲裁板料的分离过程分为三个阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段。凸模接触板料后，开始压缩材料，变形区内产生弹性压缩、拉伸与弯曲变形。随着凸模继续压入，变形区内的压力达到弹性极限；当凸模继续压入，压力增加，变形区内的应力满足屈服条件时，便进入塑性变形阶段；凸模继续压入，已经形成的上、下微裂纹逐渐扩大并向材料内延伸，当上、下两裂纹相遇重合时，材料便会被间断分离。2-2冲裁件的断面有何特征？断面质量受哪些因素的影响？答：冲裁件的断面具有明显的区域性特征，在断面上可明显地区分为圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四部分。这四部份在冲裁件整个断面上所占比例不是固定的，随材料的机械性能、凸模和凹模之间的间隙，模具结构等不同而变化。端面质量受以下因素影响：材料机械性能、冲裁间隙、模具结构等。2-3什么是冲裁间隙？冲裁间隙对冲裁件有哪些影响？答：冲裁间隙即冲裁摸凸、凹模之间的间隙。冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命都有影响。间隙过大或过小都会使上、下两方的裂纹不能重合，从而影响冲裁件质量；间隙过大或过小，材料所受拉伸作用增大或减小，冲裁完成后因材料的弹性回复使落料件尺寸增大或减小，冲孔尺寸增大或减小，间隙影响着尺寸精度，从而也影响到冲裁件质量；间隙很小时，冲裁力必然较大，随着冲裁间隙的增大，冲裁力将降低，间隙对卸料力、推件力及顶件力的影响比较显著；间隙过小，冲裁力及摩擦力都增大，使刃口所受应力增大，造成刃口变形与端面磨损加剧，甚至甭刃；间隙过大，将会因弯矩及拉应力的增大导致刃口损坏。2-4冲裁时，凸、凹模间隙应取在什么方向上？答：落料时以凹模为基准，间隙取在凸模上； 冲孔模以凸模为基准，间隙取在凹模上。2-7什么是搭边？搭边对冲压有何影响？答：搭边就是排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料。搭边可以补偿定位误差，保证冲出合格零件。2-19已知冲裁件厚度为6mm，材料为45钢，请计算所用冲裁模的刃口尺寸及其制造公差，并画出落料模的结构草图。解：落料时应以凹模为基准件来配作凸模，当凹模磨损后变大的尺寸有R60，200-1.150 ，120-0.870d=4 查表2-3可知零件精度为IT14，则x=0.5 对200-1.150 有：=1.15 则d=0.2875所以200-0.51.15+0.2875 = 199.425+0.2875对120-0.870 有：=0.87 则d=0.2175所以120-0.50.87+0.2175 = 119.565+0.2175 R60是圆弧曲线，要求与119.565+0.2175相切当凹模磨损后变小的尺寸有600+0.74。所以=0.74 则d=0.185所以60-0.50.74-0.185 = 60.37-0.185当凹模磨损后没变化的尺寸有600.37 因为=0.74 d=8=0.0925所以尺寸为则凹模刃口尺寸为凸模尺寸按凹模实际尺寸配制，保证最小间隙Zmin第三章 弯曲模作业参考答案1.什么是最小弯曲半径？影响最小弯曲半径的因素有哪些？答：1） 最小弯曲半径：在保证毛坯外层纤维不发生破坏的条件下，所能弯曲零件内表面的最小圆角半径，称为最小弯曲半径。2） 影响最小弯曲半径的主要因素有： 材料的机械性能。塑性越好的的材料外层纤维允许的变形程度的变形程度大，则允许的最小弯曲半径越小；塑性差，则最小弯曲半径变大。板材状态也对弯曲半径有很大影响，硬材料或冷作硬化的材料允许的最小弯曲半径大。 弯曲线方向。当弯曲线方向与纤维方向垂直时，则最小弯曲半径小；当两者平行时，最小弯曲半径大。 板材表面质量和侧面质量。当板材表面和侧面质量差时，由于易产生应力集中和塑性降低使材料过早破坏，故应采用较大的弯曲半径。如果板料未去毛刺时，可将有毛刺一边（方向）置于凸模一侧也可提高弯曲变形成型极限，减少零件外侧产生裂纹的可能。 弯曲角度的大小。当弯曲角较小时，其变形区不大，故圆角中段的变形程度也得以降低，这时相应的相对弯曲半径就可以小些。弯曲中心角越小，圆角中段变形程度的降低越多，所以最小弯曲半径可以更小些。 板料宽度的影响。宽板弯曲时材料外侧由于与凹模摩擦力大，材料沿板宽反向流动的可能性就小，外侧裂纹的可能也就大，这时相对弯曲半径也就应该大。 弯曲模间隙。间隙小材料外侧纤维流动困难也使得弯曲半径变小。2.当要求工件圆角半径小于材料许可的最小弯曲半径时，采取什么措施可防止工件外层纤维出现裂纹？答：1） 采用多次弯曲成形，降低每次材料变形程度，避免变形区发生剧烈变形。2） 多次弯曲中间辅以退火工序，降低材料的冷作硬化效应。3） 工件弯曲前去毛刺，或把毛刺面置于弯曲内测（朝向凸模），以提高弯曲变形的成形极限。4） 弯曲U型件时，适当加大弯曲模的间隙也可以提高变形程度。3.什么是回弹？回弹对工件精度有什么影响？影响回弹值大小的主要因素有哪些？答：1） 当变形结束时，工件从模具中取出以后，由于弹性恢复，零件外层纤维将发生收缩、内层发生伸长，使弯曲后工件的弯曲角和弯曲半径发生变化，因而所得工件与模具的形状尺寸不一致，这种现象称为弯曲件的回弹。2） 回弹使得弯曲后的工件与模具尺寸不一致，脱模后的工件材料外层纤维受拉伸应力作用外层纤维有变小的趋势，内层纤维释放压缩变形而使纤维变长，这样就发生弯曲工件的弯曲角变小、弯曲半径变大。3） 影响回弹值大小的主要因素是： 工件材料的机械性能。材料的屈服强度越高，弹性模量越小，则回弹越大。 相对弯曲半径（也即变形程度）。相对弯曲半径越大（也即变形程度越小）回弹角也就越大。 弯曲角。弯曲中心角越大，表明变形区的长度越长，故回弹的积累值越大，其回弹角越大。 弯曲方式及弯曲模具结构。采用校正弯曲时，工件的回弹小。 弯曲件形状 。工件形状越复杂，一次弯曲所成形的角度数量越多，材料各部分牵扯使回弹困难，因而回弹角减小 模具间隙 。在压弯U形件时，间隙大，材料处于松动状态，回弹就大；间隙小，材料被挤压，回弹就小。 非变形区的影响。如:弯曲线长度越长,回弹值也越大； V形件凹模槽口的宽度对回弹影响也很大等。 4.弯曲过程中，工件发生偏移的原因是什么？偏移对工件质量有何影响？生产中采取哪些措施解决偏移问题。答：1） 工件在模具中成型过程中所受到的摩擦力不同是导致工件发生偏移的主要原因。如：冲压不对称的弯曲件时，因受力不均匀，毛坯容易偏移；凹模圆角半径过大，会影响坯料定位的准确性也会发生偏移现象； 凹模两边的圆角要求制造均匀一致，当两边圆角有差异时，毛坯两侧移动速度不一致，也会发生偏移；工件尺寸高度不同。弯曲时受力不均匀；凸凹模装配不正或间隙不一致以及模具粗糙度、斜度、深度不同（或不对称）等都会发生弯曲工件偏移现象。2） 偏移会产生工件的形状尺寸与要求不同，影响工件精度。3） 设计形状、尺寸工件要对称；模具设计要有可靠定位措施；凹模圆角半径适当，不可影响坯料定位；模具制造时注意模具圆角、粗糙度、间隙等要均匀、一致。第四章 拉深工艺及拉深模设计4.1什么是拉深？拉深过程中，变形区的材料是怎样流动的？答：拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯制成各种开口的空心件，或将已制成的开口空心件加工成其他形状空心件的一种冲压加工方法。拉深过程中，毛坯受凹模拉伸力的作用，在凸缘毛坯的变形区内受径向拉应力和切向压应力的作用，产生塑性变形，在他们共同作用下，将毛坯的环形部分变为圆筒形件的直壁。直壁变形的程度，由底部向上逐渐的增大，在圆筒顶部的变形达到最大值。该处的材料，在圆周方向受到最大的压缩，高度方向获得最大的伸长。拉深过程中，圆筒的底部基本上没有塑性变形。4.2拉伸时材料的应力应变状态怎么样？答：在拉伸过程中，材料在不同的部位具有不同的应力状态和应变状态。以筒形件为例说明：课本上p85图4-5，（画图）是筒形状在有压边圈的首次拉伸中某一时刻的应力应变情况；根据应力应变状态的不同，将拉伸毛料分为五个区域：1.凸缘部分应力：径向受拉力，厚度方向受压力，切向受压应变：径向变长，厚度变厚，切向变短2.凹模圆角部分应力：径向受拉应力，切向受压应力，厚度方向压应力应变; 厚度减薄。3筒壁部分 4.凸模圆角部分 应力：受拉应力应变;伸长应变，压缩应变。应力：径向受拉、厚度方向受压，切向拉应应变;5.筒形件的底部应力：应变;可认为无塑性变形。又在筒壁与底部转角处稍上的部分，传递拉伸力的截面积较小，产生的拉应力较大。4.3什么是拉深系数？拉深系数对拉伸工作有什么影响？答：拉深系数m是对于拉深零件，拉深后的零件的直径与毛料直径（或工序件直径）之比。意义：拉深系数表示了拉深前后毛料或工序件直径的变化量，是衡量拉深时毛料或工序件变形程度的一种指标，拉深系数是小于1的数值，其值愈大表示拉深前后毛坯或工序件的直径变化愈小，即变形程度小。4.5什么是极限拉深系数？影响极限拉深系数的因素有哪些？怎样确定拉伸次数？答：拉深工件在危险断面不至拉裂的条件下，所能达到的最小拉深系数，称为极限拉深系数。影响极限拉深系数的因素有：（1）材料的机械性能：愈小，对拉深愈有利，（2）材料的相对厚度t/D：相对厚度愈大，拉深愈有利。（3）润滑润滑条件良好对拉深有利，可以减小工件拉深系数（4）模具的几何参数：凸凹模的圆角半径和凸凹模之间的间隙对拉深系数也有影响，因此拉深系数和决定模具几何参数要结合起来考虑。实际上拉深系数有两个不同的概念，一是零件所需的拉深系数m, m=d/D。式中，m-零件总的拉深系数，d-零件的直径，D-该零件所需毛料的直径。另一个是按材料的性能和加工条件等因素在一次拉深中所能达到的极限拉深系数m，如果零件所要求的拉深系数m值大于极限拉深系数m，则所给零件可以一次拉深成型，否则多次拉深。多次拉深时的拉深次数，确定方法有1）查表法。筒形件的拉深次数，可根据零件的相对高度h/d和毛料的相对厚度（t/Dx 100）2）推算法。可根据极限拉深系数，m1，m2，m3从第一道工序开始依次求半成品直径d1=m1D,d2=m2D1=m1m2D. dn=mnDn-1=m1m2mnD一直计算到得出的直径不大于零件要求的直径为止，计算的次数就是拉深次数。4.6拉深模中，凸凹模的圆角半径对拉深工作有什么影响？怎么选择凸凹模的圆角半径？拉深过程中，板料在凸模圆角部位滑动时产生较大的弯曲变形，由凹模圆角区进入直壁部分时，又被重新拉直，或在通过凸凹之间的间隙时受到校直作用。若凹模圆角半径过小，则板料在经过圆角部位时的变形阻力以及在模具间隙里通过时的阻力都要增大，势必引起总拉深力增大和模具因弯曲力摩擦力增大而使寿命降低，因此当凹模圆角半径过小时，必须采用较大的极限拉深系数。若凹模圆角半径过大，使在拉深初始阶段不与模具表面接触的毛料宽度加大，毛料拉深压边效果降低，使这部分毛料很容易起皱。拉深后期，过大的圆角半径也使毛料外缘过早的脱离压边圈的作用而起皱，尤其当毛料的相对厚度较小时起皱现象十分突出。凸模圆角半径对拉深工作的影响：过小的凸模圆角半径会使毛料在这个部位上受到过大的弯曲变形，结果降低了毛料的危险断面的强度，也使极限拉深系数增大。另外，即使毛料在危险断面不被拉裂，过小的凸模圆角半径也会引起危险断面附近毛料厚度局部变薄且这个局部变薄和弯曲的痕迹经过后拉深工序以后，还会在成品零件的侧壁上遗留下来，以影响零件的质量。在多工序拉深时，后道工序的压边圈的圆角半径等于前道工序的凸模圆角半径，所以当凸模圆角半径过小时，在后道的拉深工序里毛料沿压边圈的滑动阻力增大，这对拉深过程的进行不利。凸模圆角半径过大，会使在拉深初始阶段不与模具表面接触的毛料宽度加大，因此，这部分毛料容易起皱。（1）单次拉深或多次拉深的首次拉深凹模圆角半径可按下面公式确定:当工件直径d200mm时，按式dmin=0.039d+2(mm)计算拉深凹模圆角也可根据工件材料及其厚度来确定。后续拉深凹模圆角半径可按确定（2）凸模圆角半径p的确定单次或多次拉深中的第一次：p=(0.71.0) d多次拉深中的以后各次：pn-1=(dn-1-dn-2t)/2 dn-1、dn前后两道工序中毛料的过渡直径（mm）最后一次拉深的凸模圆角半径即等于零件的圆角半径，但不得小于（23）t。如零件的圆角半径要求小于（23）t，则凸模圆角半径仍应取（23）t，最后用整形来得到要求的圆角半径。4-7、什么是拉深间隙？拉深间隙对拉深工艺有何影响？答：拉深间隙，是指拉深模的凸凹模的间隙（z=(dd-dp)/2）,即单边间隙。拉深间隙对拉深工艺的影响：(1)拉深力：间隙愈小，材料流入困难，拉深力越大;(2)零件质量：间隙过大，容易起皱，且毛料口部的变厚得不到消除也会使零件出现锥度。间隙过小，则会使零件容易拉断或变薄特别严重；(3)模具寿命：间隙小，则磨损加剧，间隙大寿命长但成型精度差；4-8、怎样确定凸凹模工作部分尺寸及制造公差？答：(一)对最后一道工序的拉深膜，其凹模、凸模的尺寸及其公差应按工件的要求来确定。当工件要求外型尺寸时，以凹模为基准，凹模尺寸为 Dd=(D-34)0+d凸模尺寸为 Dp=(D-34-2Z)-p0 当工件要求内形尺寸时，以凸模为基准，凸模尺寸为 Dp=(D+0.4)-p0凹模尺寸为 Dd=(D+0.4+2Z)0+d (二)对于多次拉深时的中间过渡拉深，毛料的尺寸公差没有必要予以严格限制，这是模具尺寸只要等于毛料过度尺寸即可。若以凹模为基准，则凹模尺寸为Dd=D0+d 凹模尺寸为 Dp=(D-2Z)-p0 式中：p （凸模制造公差）一般按公差等级IT6-IT8选取； d （凹模制造公差）一般按公差等级IT6-IT8选取；4-9、压边圈在拉深中起何作用？答：压边圈在拉深中作用是防止拉深毛料在拉深过程中变形区（主要是凸缘区域）受切向压应力过大造成厚度方向材料失稳而起皱。4-15冲压生产如图所示零件，材料为10钢，请完成以下工作：（1）计算该零件的毛坯尺寸；（2）确定该零件的拉深次数和中间半成品尺寸；（3）确定最后一次拉深时模具工作部分尺寸及其公差；（4）画出首次拉深及其最后一次拉深的模具结构草图。解：（1）计算该零件的毛料尺寸由于对拉深高度 h =h-0.5x2= 75mm，拉深相对高度 h/d = 75/(30-2)=2.71mm,查表4-2得该零件的修边尺寸余量 =6mm，H=h+=75+6=81mm，零件的中型层直径d=30-2=28mm将零件分成三部分，分别计算各部分，最后可得毛料直径为=d-2r2+2rd-2r+8r2+4dH-r = 28-2x42+2xx428-2x4+8x42+4x28x81-4 =98.3mm（2）确定该零件的拉深系数和中间半成尺寸1）判断是否能一次完成拉深对于图示的零件，毛料的相对厚度t/Dx100=2,从P91表4-4查出各次拉深系数：m1=0.6，m2=0.75，m3=0.80，m4=0.84，m5=0.87，由已知条件可知零件总的拉深系数 m=dD=1898.3=0.29m1，故需多次拉深。2）计算拉伸次数d1=m1D=0.68*98.3=58.8mmd2=m2D1=0.75*58.8=44mmd3=m3D2=0.80*44=35.2mmd4=m4D3=0.84*35.2=29.6mmd5=m5D4=0.87*29.6=25.8mmd1，d2，d3，d4均大于18，也就是变形程度大于材料的极限变形程度，而经过第五次拉深才可以，故该零件需五次拉深才行。3）确定半成品尺寸：A半成品直径拉深系数确定后，再根据计算直径dn应等于dI件的原则对拉深系数进行调整，使实际采用的拉深系数大于推荐拉深系数时所采用的极限拉深系数。零件实际拉深系数应调整为： m1=0.61，m2=0.77，m3=0.82，m4=0.85，m5=0.88原来m1=0.6，m2=0.75，m3=0.80，m4=0.84，m5=0.87，调整好拉深系数后，重新计算各次拉深的圆筒直径即得半成品直径第一次：d1=60mm，m1，=6098=0.61第二次：d2=46mm，m2，=4660=0.77第三次：d3=38mm，m3，=3846=0.82第四次：d4=32mm，m4，=3238=0.85第五次：d5=28mm，m5，=2832=0.88B半成品高度h1=0.25D2d1-d1+0.43r1d1（d1-0.32r1） hn=0.25D2dn-dn+0.43rndn（dn-0.32rn） 式中：D毛料直径，D=98mm h1，h2hn半成品各次拉深高度（mm） d1，d2dn半成品各次拉深后直径（中性层值，mm） r1，r2rn半成品各次拉深后底部圆角半径（mm）据P94表4-6查出：d1=（106）t=2012，取d1=20mm由式4-8，p1=(0.71.0) d1=1420，取p1=15mm由式4-9，p2=(d2-d3-2t)/2=（46-38-2x2）/2=2mm,但p2（23）t，取p2=10，同取p3=8mm，p4=4mm，故 p1=15mm，p2=10mm，p3=8mm，p4=4mm，代入公式: h1=0.2598260-60+0.431560（60-0.3215）=32mm同理得：h2=45mm，h3=57mm，h4=69mm各次半成品总高度：H1=h1+r1+t/2=32+15+1=48mm，H2=h2+r2+t/2=45+10+1=56mm，同理得：H3=66mm，H4=74mm（3）确定最后一次拉深时模具工作部分的尺寸和公差由于工件要求外形尺寸，故要以凹模为基准凹模尺寸为：Dd=(D-34)0+d=（30-3/40.4）0+0.020=29.70+0.020凸模尺寸为：Dp=(Dd-2Z)-p0 =（29.7-22.2）=25.3（未注公差！）间隙Z=tmax+ct=2+0.1+2=2.2mm，据P97表4-7查出增大系数c=0.1。p5（23）t=46，取p5=4mm；d52t=4取d5=5mm（4）画出首次拉深和最后一次拉深的模具结构1. 如图所示的塑件材料为PA6，选用5级精度，最大大收缩率为1.6%最小收缩率0.8%。已知径向系数X=0.75，高度方向系数x=2/3。试确定型芯的直径高度，型腔内径，深度及两孔中心距尺寸。解：平均收缩率为型腔的径向尺寸=型芯的径向尺寸=型腔深度型芯高度中心距2. 塑件如图所示，材料为ABS。试计算确定模具凹模内径和深度、型芯直径和高度，以及两小孔的中习距及小孔直径。1. 写出各零件名称？答案：1-定模座板、2-型芯固定板、3-型芯、4-定模推件板、5-楔块、6-动模板、7-摆钩、8-型芯固定板、9-支承板、10-动模座板、11-推杆、12-推杆固定板、13-顶距拉杆、14-弹簧、15-斜划块、16-斜销、17-限位螺钉、18-小型芯、19-复位弹簧。