冲压工艺与冲模设计第二章
冲压工艺与模具设计复习题(DOC)
第一章概述一、填空、解释、选择类型题：1冷冲压工艺方法大致分为分离工序、成型工序2、分离工序分落料，冲孔和切割等。
成型工序分弯曲、拉深、翻边、翻孔、胀形等。
3冷冲压生产过程的主要特征是依靠冲模和冲压设备完成。
便于实现自动化，效率高。
第二章冷冲压变形基础1•影响金属塑性和变形抗力的因素1,金属组织2•变形温度3.变形速度4•尺寸因素2•塑性条件决定受力物体内质点由弹性状态向塑性状态过度的条件3•加工硬化随变形程度增加，所有强度指标均增加，硬度也增加，同时塑性指标下降的现象4•冲压件的质量指标主要是尺寸精度，厚度变化，表面质量及成形后的物理力学性能。
5•影响工件表面质量的主要因素是原材料的表面状态，晶粒大小，冲压时材料占模2的情况以及对工件的表面擦伤6•反载软化现象是反向加载时材料的屈服应力效拉伸时的屈服应力有所降低，出现所谓反载软化现象7•冷冲压常用材料有：黑色金属，有色金属，非金属材料8板料力学性能与冲压成形性能效为重要的有那几项？p21第三章冲裁一、填空、解释、选择类型题1、冲裁是利用模具使板料产生分离的工序。
从板料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以内的部分作为冲裁件时，称落料，封闭曲线以外的部分作为冲裁件时，称冲孔。
2、冲裁变形过程三个阶段是从弹、塑性变形开始的，以断裂告终。
3、冲裁变形过程使工件断面明显地分成四个特征区：塌角，光面，毛面，和毛刺。
4、影响冲裁件质量的诸多因素中，间隙是主要的因素。
5•分析冲裁件的工艺，主要从冲裁件的结构工艺性，冲裁件的精度和断面粗糙度三方面进行分析6、、凸、凹模刃口的制造公差要按工件的尺寸要求来决定7、冲裁凸、凹模的常以磨钝、与崩刃的形式失效。
8、排样三种方法有废料排样、少废料排样、无废料排样。
9・凸、凹模刃口分开加工法为了保证间隙值应满足的条件| 3制| S d| < Z rn aXmin 10・搭边的作用是补偿定位误差和剪板误差，还可以使条料有一定的刚度，便于送进11・降低冲裁力的方法有材料加热冲裁、阶梯凸模、斜刃冲裁12・冲裁时所产生的总压力包括冲裁力，卸料力，顶件或推件力13・冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法基本分为两类1凸，凹模分别加工法2凸，凹模配作法14・模具压力中心应该通过压力机滑块的中心线。
第二章第6节 冲压模具设计——复合模和连续模
1
1.何谓冲压模具，其优点如何
何谓连续冲模具： 连续冲压模具是指数个工程都结合在同一模具内，将材 料穿入模内透过每一送距的冲压，能够完整的将五金制品 冲压成型。在各型的冲压模具中，连续冲压模具因具有着 高生产效率的产能，故最适合于大量生产之用，且连续冲压 模具应用范围极广，适用于各种五金零件制品。
3.2搭边值的确定
3.3条料宽度的确定
3.4材料利用率
3.5计算冲压力
3.6计算模具压力中心
由于该零件完全对称于相互垂直的两条多层 次线，所以模具的压力中心在几何图形的中 心。
四、模具结构的确定
4.1模具的形式 复合模又可分为正装式和倒装式。
经分析，此工件无较高的平直度要求，工 件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制 造简单等方面考虑，决定采用倒装式复合模。
4.正装和倒装复合模的比较：
结构的比较：凸凹模位置不同，废料和冲 件取出方式不同。 生产率的比较：倒装模比正装模生产率高； 安全性的比较：倒装模比正装模安全可靠。 在倒装复合模中，如果在上模内采用弹性装置， 也可保证冲件有较高的平直度。所以，倒装模比正 装模应用更广泛。
5.复合模与其它模的比较：
2.2 连续模排样设计内容
(1)坯料排样(详见第二章相关内容)；
(2)冲切刃口确定； (3)工序排样。
排样示意图
2.3 冲切刃口设计
1.冲切刃口设计原则 2.坯料切废后相关部位连接方式 (1)塔接 (2)平接 (3)切接
(1)塔接
(2)平接
(3)切接
2.4 工序排样
1.工序排样的内容和类型
4.3卸料装置
4.4导向零件
4.5模架
4.6计算模具刃口尺寸
一、工艺方案分析及确定
冲压工艺及模具
②当Z过大：
拉伸作用强，挤压作用弱，光亮带窄，相对滑动距
离短，冲件弹性恢复与上相反 。凸凹模磨损大为减轻。
③同一间隙Z：凸模端面比凹模端面磨损小。
凸模侧面比凹模侧面磨损大。 为提高模具寿命，一般采用较大间隙。若采用小间隙 应提高模具硬度，模具制造精度高，表面粗糙度低，并改 善润滑条件，以减小磨损。
冲压件尺寸减小，因此，尺寸误差是两者的综合结果。
② 模具制造精度低，工件的尺寸精度无法保证。
冲裁件内外形能达到的经济精度IT11—14，尺寸越大，精度越高，不
同的冲压件尺寸精度所对应的模具制造精度不同。
（3）间隙对弯曲度的影响（图2-11）
Z增大，h增大，为提高制件的平整度，可加压料板或反向压板，要求 太高可以加整形工序。
二、模具间隙
模具间隙——指凸、凹模刃口间的间缝隙，单边用C表
示，双边用Z表示。 间隙是冲裁模设计的关键尺寸。间隙大小对冲裁件质量和 模具使用寿命都有很大影响。
1、间隙对冲裁件质量的影响（断面、尺寸、形状即
弯曲度）
（1）间隙对断面质量的影响（图2-10）
a——Z过小，断面平直，双光亮带，挤长毛刺薄，易去除。 b——Z合理，有一定的斜度，比较平直，光洁，光亮带1/2-1/3。 c——Z过大，斜度大，粗糙，光亮带小，拉长毛刺厚，难去除。
4. 合理间隙的确定
生产中选用一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内， 就可冲出良好产品，这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为 最大合理间隙。 新设计模具应采用最小值。
⑴ 理论确定法：
根据两裂纹重合，获得良好断面依据。
单边 c=t(1—ho/t)tgβ ho/t——相对压入深度
β ——裂纹与垂线间夹角
冲裁模刃口尺寸的计算2
0.03 mm 35.690 mm
0 DT DA Z min t (35 .69 0.04) 0 mm 35 . 65 0.02 0.02 mm
校核： 0.03 + 0.02 = 0.05 > 0.02 （不能满足间隙公差条件）, 因此，只有缩小，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内， 由此可取：
冲裁模具刃口尺寸计算实例
图表数据请参考《冲压工艺与模具 设计》
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计 2.5 冲裁模工作部分尺寸的计算
——实例
冲制图示零件，材料为Q235钢，料厚 t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及 公差。 解：由图可知，该零件属于无特殊要求 的一般冲孔、落料。 0.12 2 6 mm mm 外形 360 由落料获得， 0 0.62
2.5 冲裁模工作部分尺寸的计算 ——单配加工实例
凸模的刃口尺寸按 凹模实际尺寸配置， 并保证双面间隙 0.04~0.06.凸模基本尺 寸和凹模相同，如右 图．
116tu 115.57m m 34tu 33.69m m 17tu 16.79m m 14tu 14.22m m 82tu 82.2m m
A类尺寸： 0.43 140 B类尺寸： 0.4 820 C类尺寸： 按照配合加工 时凹模刃口计算 公式:
0 0 1160 , 34 , 17 0.87 0.62 0.43
116ao (116 0.5 * 0.87) 0 34ao (34 0.5 * 0.62) 17ao (17 0.5 * 0.43)
360 0.62 mm 查表2.6 ，取x = 0.5；
设凸、凹模制造公差查表2-7，则δT=-0.02,δA=+0.02
冲压工艺与模具设计章节自测题原题(修改)
第一章冲压变形的基本原理一. 填空题1、塑性变形的物体体积保持，其表达式可写成。
2、冲压工艺中采用加热成形方法，以增加材料能达到变形程度的要求。
3、压应力的数目及数值愈，拉应力数目及数值愈，金属的塑性。
4、在材料的应力状态中，压应力的成分，拉应力的成分，愈有利于材料塑性的发挥。
5、一般常用的金属材料在冷塑性变形时，随变形程度的增加，所有强度指标均，硬度也，塑性指标，这种现象称为加工硬化。
6、硬化指数n 值大，硬化效应就大，这对于变形来说就是有利的。
7、当作用于坯料变形区的拉应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是，故称这种变形为变形。
8、材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的。
9、材料的冲压性能好，就是说其便于冲压加工，一次冲压工序的和大，生产率高，容易得到高质量的冲压件，模具寿命长等。
二、判断题（正确的打√，错误的打×）1、变形抗力小的软金属，其塑性一定好。
（）2、物体的塑性仅仅取决于物体的种类，与变形方式和变形条件无关。
（）3、物体某个方向上为正应力时，该方向的应变一定是正应变。
（）4、材料的塑性是物质一种不变的性质。
（）5、当坯料受三向拉应力作用，而且时，在最大拉应力方向上的变形一定是伸长变形，在最小拉应力方向上的变形一定是压缩变形。
（）三、问答题1、影响金属塑性和变形抗力的因素有哪些？影响金属塑性的因素有如下几个方面：2、请说明屈服条件的含义，并写出其条件公式。
3、什么是材料的机械性能？材料的机械性能主要有哪些？4、什么是板厚方向性系数？它对冲压工艺有何影响？5、什么是板平面各向异性指数Δ r ？它对冲压工艺有何影响？第二章冲裁工艺及冲裁模设计一、填空题1、从广义来说，利用冲模使材料叫冲裁。
它包括、、、、等工序但一般来说，冲裁工艺主要是指和工序。
2、冲裁根据变形机理的不同，可分为和。
3、冲裁变形过程大致可分为、、三个阶段。
4、冲裁件的切断面由、、、四个部分组成。
5、冲裁毛刺是在刃口附近的側面上材料出现时形成的。
冲压模具设计计算
冲压模具设计计算第⼆章冲压⼯艺设计和冲压⼒的计算2.1冲压件（链轮）简介链轮三维图如图2.1，材料为Q235，⼯件厚度3mm，模具精度：IT13为⼀般精度。
图2.1零件三维图图2.2零件⼆维图零件图如图2.2，从零件图分析，该冲压件采⽤3mm的Q235钢板冲压⽽成，可保证⾜够的刚度与强度。
并可看出该零件的成形⼯序有落料、冲孔、拉深、翻边，其难点为该成形件的拉深和翻边。
该零件形状对称，⽆尖⾓和其它形状突变，为典型的板料冲压件。
通过计算此零件可按圆筒件拉深成形，因其尺⼨精度要求不⾼，⼤批量⽣产，因此可以⽤冲压⽅法⽣产，并可⼀次最终成形，节约成本，降低劳动。
2.2确定冲压⼯艺⽅案经过对冲压件的⼯艺分析后，结合产品图进⾏必要的⼯艺计算，并在分析冲压⼯艺类型、冲压次数、冲压顺序和⼯序组合⽅式的基础上，提出各种可能的冲压分析⽅案[]10。
1）冲压的⼏种⽅案（1）落料、冲孔、拉深、翻边单⼯序模具⽣产。
（2）落料、冲孔复合模，拉深、翻边复合模⽣产。
（3）落料、冲孔连续进⾏采⽤级进模⽣产，拉深、翻边复合模⽣产。
（4）落料、冲孔、拉深、翻边复合模⽣产。
⽅案⼀：结构简单，需要四道⼯序，四套模具才能完成⼯件的加⼯，成本⾼。
⽅案⼆：加⼯⼯序减少，节省加⼯时间，制造精度⾼，成本相应减少，提⾼了劳动⽣产率。
⽅案三：在⽅案⼆的基础上加⼤了制造成本，既不经济⼜不实惠。
⽅案四：在⽅案⼆的基础上⼜减少了加⼯⼯序，⼜节省加⼯时间，制造精度⾼，成本相应减少，⼜提⾼了劳动⽣产率。
⼀个⼯件往往需要经过多道⼯序才能完成，编制⼯序⽅案时必须考虑两种情况：单⼯序模分散冲压或⼯序组合采⽤复合模连续冲压，这主要取决于冲压件的⽣产批量，尺⼨⼤⼩和精度等因素。
通过产品质量、⽣产率、设备条件、模具制造和寿命、操作安全以及经济效益等⽅⾯的综合分析，⽐较决定采⽤⽅案四。
即：落料、冲孔、拉深、翻边→成品。
2）各加⼯⼯序次数的确定根据⼯件的形状和尺⼨及极限变形程度可进⾏以下决定：落料、冲孔、拉深、翻边各⼀次。
冲压课程设计_2
目录第1章引言 (2)第2章零件工艺分析 (2)2.1工艺方案的确定 (3)2.2 零件的形状、尺寸、精度、断面质量、装配关系分析 (3)第3章主要工艺参数计算 (3)3.1 冲裁部分相关计算 (3)3.1.1、合理排样并绘制排样图，计算出材料利用率 (3)3.1.2 冲裁力计算 (5)3.1.3 冲裁压力中心的确定 (5)3.1.4 冲裁设计中橡胶选取与计算 (6)3.1.5 确定凸、凹模间隙，计算凸、凹模工作部分尺寸 (6)第4章压力机的选择 (8)第5章模具总体结构设计 (9)5.1 凸模和凹模外形尺寸的确定 (9)5.1.1 整体凹模外形尺寸的确定 (9)5.1.2 落料凹模外形尺寸的确定 (9)5.1.3.冲孔凸模长度及强度校核 (10)5.2 选定定位元件 (11)5.3 固定板、垫板设计与标准 (12)5.4上、下模座 (13)5.5 闭合高度 (13)5.6 模架的设计 (13)5.7 模柄与标准 (14)5.8 卸料、出件方式的选择 (15)5.9 紧固件与模具定位件的标准与确定 (16)5.10 导正销的选择及导柱导套导向装置 (16)第6章冲压模具的安全技术 (17)第7章冲模的安装 (18)第8章模具的装配图 (18)结论 (19)参考文献 (19)1第1章引言随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。
而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。
由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。
随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。
冲压工艺及模具设计经典教材-冲压工艺及模具设计-第2章冲压成形的特点
即在拉应力的方向上的应变是正的，是伸长变形。
由于r 0, ，当 r 时，r 0；单向压应力状态( r 0
)时，有 r / 2 0。 这种应力和变形状态处于冲压应力图中的EOF范围(见图2.2)， 在冲压变形图中处于MOL范围(见图2.3)。
在冲压变形图中处于GOE范围(见图2.3)。
2. r 0 ， t 0时的应力状态 当 r 0 ， t 0时，由式(2.2)可知 2 r 0 ，所以一定要 0 。这表明，对于两向压应力作用的平面应力状态，如果 绝对值最大的应力是 ，0 则在这个方向上的应变一定是负的， 是压缩变形。
一般的简单拉伸完全一致。
上述两种冲压变形情况，两个应力的性质与比值范围以
及它们引起的变形都是一样的，仅仅是最大应力的方向不同。
因此，对于各向同性的均质材料，这两种变形是完全相同的。
2.3.2 两向压应力
冲压毛坯变形区受两向压应力的作用时，变形也可分两种情况
1.
r 当
r
0，0，tt
t 0 和 r 0 ， t 0。
1. r 0， t 0 时的应力状态
当 r 0 ， t 0 按全量理论可以写出如下应力与应变的关
系
r t k
r m m t m
(2.1)
式中：r ， ，t ——分别是轴对称冲压成形时的经向、纬向
2.1 冲压成形的特点
冲压成形主要具有如下特点： (1) 平面应力状态多 由于冲压成形板料毛坯的尺寸特点，模具 对毛坯的作用力一般作用于板料的表面，产生数值不大且垂直 于板面方向的单位压力，但此单位压力已足以产生使板材塑性 变形的内应力。由于垂直于板面方向上的单位压力数值远小于 板面方向上的内应力，因此大多数的冲压变形都可以近似作为 平面应力状态处理。 (2) 伸长类变形多 相对于板面尺寸，冲压毛坯的厚度很小，压 应力作用下的抗失稳能力也很差，在没有抗失稳装置(如压边圈 等)的约束作用下较难顺利地冲压成形，因此在各种冲压成形方 法中，以拉应力作用为主的伸长类冲压成形多于以压应力为主 的压缩类成形。 (3) 静水压力影响小 在体积成形(如模锻、挤压等)时，毛坯的 内应力有时可能超过其屈服应力许多倍，不可忽视变形区应力 状态中的静水压力(即应力球张量)对成形极限和变形抗力的影 响。而板料冲压成形时，毛坯中的内应力数值接近或等于材料
冲压工艺与模具设计课后习题
冲压工艺与模具设计课后习题第2章冲裁填空题 1. 冲裁件的断面质量由塌角、光亮带、断裂带、毛刺4部分组成。
2. 冲裁件在板料或条料上的布置方法称为排样。
3. 冲裁时冲裁件与冲裁件之间 冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边和侧搭边。
4. 当间隙较小时 冲裁后材料的弹性恢复使落料件的尺寸大于凹模尺寸 冲孔件的尺寸小于凸模尺寸。
5. 当间隙较大时 冲裁后材料的弹性恢复使落料件的尺寸小于凹模尺寸 冲孔件的尺寸大于凸模尺寸。
6. 影响冲裁件尺寸精度的因素有间隙、材料性质、工件形状与尺寸、其中间隙起主导作用。
7. 凸模刃口磨钝时 在落料件的上端产生毛刺 而凹模刃口磨钝时 在冲孔件的下端产生毛刺。
8. 冲裁力合力的作用点称为模具的压力中心模具的压力中心必须通过模柄轴线而与压力机滑块的中心线相重合。
9. 复合模在结构上的主要特征是有一个既是落料凸模有是冲孔凹模的凸凹模。
10. 倒装复合模落料凹模装在上模 顺装复合模落料凹模装在下模。
判断题 1. 冲裁件的排样是否合理主要用材料利用率来衡量。
√ 2. 常用的卸料装置可分为固定卸料装置和弹压卸料装置 固定卸料装置常用于冲裁厚料和冲裁力较大的冲件 弹压卸料装置一般用于冲裁薄料及精度要求高的冲件。
√ 3. 导料板的作用主要是保证凸模有正确的引导方向。
× 4. 冷冲压工艺可分为分离工序和成型工序两大类。
√ 5. 倒装复合模落料凹模装在上模 顺装复合模落料凹模装在下模。
√ 6. 上、下模座、导柱、导套的组合体叫冲模。
× 7. 凸凹模就是落料、冲孔复合模中把凸模和落料凹模做成一体的工作零件。
× 8. 取合理小间隙时有利于提高制件质量 取合理大间隙时有利于延长模具寿命。
√ 9. 垫板的主要作用是把凸模连接到模座上。
× 10.影响冲裁件尺寸精度有两大方面因素 一是冲模凸、凹模本身制造偏差 二是冲裁结束后冲裁件相对于凸模或凹模的尺寸偏差。
螺栓垫片冲压工艺及冲压模具设计设计
X X X X X X X本科毕业设计说明书M12螺栓垫片冲压工艺及冲压模具设计M12 Bolt Gasket Stamping Process and Die Design性质: □√毕业设计□毕业论文教学院：机电工程学院系别：机械设计制造及其自动化学生学号：XXXXX学生姓名：XXX专业班级：机自XXXX指导教师：XXXX职称：XXX起止日期：2013.4.3～2013.6.18吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology精选资料摘要螺栓垫片冲压工艺及冲压模具设计，通过对冲压件的分析和有关冲压工艺的资料阅读，大量了解有关模具设计的基本概况，确定合理的冲压工艺方案，设计冲压工序的模具，使用标准的模架，使用UG三维绘图软件绘制模具三维图，对冲压机构进行工艺分析。
明确了设计思路，确定冲压成型工艺过程对各个具体部分进行计算和校核，这样设计出来的结构可确保模具工具运行可靠，保证了其他部件的配合，根据三维图绘制模具的二维图和零件图。
通过止动垫片的设计，巩固和深化了所学知识，并对有关模具设计的国内外发展有了充分的了解。
关键词：冲压工艺；止动垫片；模具设计；冲压模具XXX：M12螺栓垫片冲压工艺及冲压模具设计AbstractThe bolt and gasket stamping die stamping process design,By stamping parts stamping process analysis and information about reading, a lot of information about the basic overview of mold design, stamping process to determine a reasonable solution Stamping die design process, using a standard mold base, the use of three-dimensional graphics software to draw UG mold three-dimensional images of the stamping process analysis institutions Clear design ideas, stamping process to determine the specific part of each calculation and verification This structure can be designed to ensure reliable operation die tools to ensure the cooperation of other parts, according to three-dimensional two-dimensional graph drawing dies and parts diagram Through the stop gasket design, consolidate and deepen the knowledge, and domestic and international developments related to mold design has been well understood.Keywords: stamping process; stop pads; mold design; stamping dieII精选资料摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题来源及研究意义 (1)1.2 螺栓止退垫片工作原理与设计要求 (3)1.3 模具行业的发展现状及市场前景 (3)1.4 冲压工艺介绍 (4)1.5 冲压工艺的种类 (5)1.6 冲压行业阻力和障碍与突破 (5)第二章止退垫片冲模总体方案的确定 (9)2.1 设计题目及主要参数 (9)2.1.1 设计题目 (9)2.1.2 止退垫片主要参数 (9)2.2 冲压工艺与模具设计 (10)2.2.1 冲压件工艺分析 (10)2.2.2 工艺方案及模具结构类型 (10)2.3 排版设计 (11)2.3.1 步距 (11)2.3.2 条料宽度 (11)2.3.3 确定条料的宽度 (12)2.3.4 材料的经济利用 (13)2.4 冲压力和压力中心计算 (14)2.4.1 冲压力的计算 (14)XXX：M12螺栓垫片冲压工艺及冲压模具设计2.4.2工作零件刃口尺寸计算 (17)2.4.3 工作零件结构尺寸 (19)2.4.4 其他模具零件结构尺寸 (20)2.4.5 冲床选用 (21)第三章模具制造 (22)3.1 主要模具零件加工工艺过程 (22)3.1.1 落料凹模加工工艺过程 (22)3.1.2 冲孔凸模加工工艺过程 (23)3.1.3 凸凹模加工工工艺过程 (23)3.1.4 凸模固定板加工工艺 (24)3.1.5 缺料板加工工艺过程 (24)3.1.6 上垫板加工工艺过程 (25)3.1.7 空心垫板加工工艺过程 (26)3.1.8 上模座加工工艺过程 (26)3.1.9 下模座加工工艺过程 (27)3.1.10 推件块加工工艺过程 (27)结束语 (29)参考文献 (30)致谢 (31)IV精选资料第一章绪论1.1 课题来源及研究意义本设计说明书是止退垫片冲模设计的基本要求、主要内容及相关的技术资料而编写的。
第二章冲压成形工艺及模具
第⼆章冲压成形⼯艺及模具第⼆章冲压成形⼯艺及模具第⼀节冲压模具基础知识⼀、冲压技术的发展概况在⽣产中，常见的⾦属加⼯⽅法包括铸造、焊接、热处理、⾦属切削加⼯、⾦属塑性加⼯、特种加⼯等。
冲压加⼯⼜称板料冲压，是⾦属塑性加⼯⽅法中的⼀种，指在室温下，利⽤安装在压⼒机上的模具对材料施加压⼒，使其产⽣分离或塑性变形，从⽽获得所需零件的加⼯⽅法。
冲压加⼯的历史可以追溯到两千多年以前。
那时，我国已开始采⽤冲压模具制造铜器。
⼆⼗世纪⼆⼗年代，⾦属制品、玩具及⼩五⾦⾏业开始采⽤冲床、压机等简易机械设备及落料、冲孔⽤的“⼑⼝模⼦”和⽤于⾦属拉伸的“坞⼯模⼦”等模具加⼯产品⽑坯及某些零部件。
当时的模具除使⽤少量简陋的通⽤设备外，仍以⼿⼯加⼯为主，故精度不⾼、损坏率⼤，各⼚所使⽤的冲压设备功率较⼩，多处于⼿扳脚踏阶段。
五⼗年代初期，长春第⼀汽车制造⼚建⽴了国内第⼀个冲模车间，并于1958年开始制造汽车覆盖件模具。
从六⼗年代开始，冲压模具已经从原来的单落料模具和单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。
随着冲压模架及模具标准件的出现，热处理技术的进步及检测⼿段的⽇趋完善，冲压模具的使⽤寿命⽐从前提⾼了5～7倍。
在这⼀时期，成型磨削、电⽕花及线切割机床相继应⽤于模具制造业，使得冲压模具的制作⼯艺有了新的发展和飞跃。
七⼗年代以后，斜度线切割机的出现取代了冲压模具传统的制作⼯艺，降低了模具的表⾯粗糙度，将模具的加⼯精度提⾼的0.01mm左右。
近年来，我国冲压模具技术⽔平突飞猛进。
当前，⼀些⼚家可以⽣产单套重量达50吨以上的⼤型冲压模具。
精度达到1～2µm，寿命超过2亿次的多⼯位级进模也有多家企业能够⽣产。
表⾯粗糙度达到Ra1.5µm的精冲模、直径超过300mm的⼤尺⼨精冲模及中厚板精冲模在国内也已达到相当⾼的⽔平。
迄今为⽌，我国的冲压技术已经⼴泛应⽤于军⼯、机械、农机、电⼦、信息、铁道、邮电、交通、化⼯、医疗器具、家⽤电器及轻⼯、航空航天等领域。
冲压工艺与模具设计习题及答案
第2章冲压变形基础一、填空1．在室温下，利用安装在压力机上的对被冲材料施加一定的压力，使之产生，从而获得所需要形状和尺寸的零件（也称制件）的一种加工方法。
2．用于实现冷冲压工艺的一种工艺装备称为3．冲压工艺分为两大类，一类叫，一类是。
4．物体在外力作用下会产生变形，若外力去除以后，物体并不能完全恢复自己的原有，称为.5．变形温度对金属的塑性有重大影响。
就大多数金属而言，其总的趋势是：随着温度的，塑性，变形抗力。
6．以主应力表示点的应力状态称为，表示主应力个数及其符号的简图称为可能出现的主应力图共有。
7．塑性变形时的体积不变定律用公式来表示为：8．加工硬化是指一般常用的金属材料，随着塑性变形程度的，其强度、硬度和变形抗力逐渐，而塑性和韧性逐渐9．在实际冲压时，分离或成形后的冲压件的形状和尺寸与模具工作部分形状和尺寸不尽相同，就是因卸载规律引起的造成的。
10. 材料对各种冲压成形方法的适应能力称为材料的冲压成形性能是一个综合性的概念，它涉及两个方面：一是，二是二、判断（正确的在括号内打√，错误的打×）1．（）主应变状态一共有9种可能的形式。
2．（）材料的成形质量好，其成形性能一定好。
3．（）热处理退火可以消除加工硬化（冷作硬化）。
4．（）屈强比越小，则金属的成形性能越好。
5．（）拉深属于分离工序。
三、选择1．主应力状态中，，则金属的塑性越好。
A．压应力的成份越多，数值越大 B. 拉应力的成份越多，数值越大。
2．当坯料三向受拉，且σ1＞σ2＞σ3＞0时，在最大拉应力σ1方向上的变形一定是伸长变形，在最小拉应力σ3方向上的变形一定是压缩变形A．伸长变形 B.压缩变形四、思考1．冷冲压的特点是什么？2．冷冲压有哪两大类基本工序？试比较分离工序和成形工序的不同之处。
3．何谓材料的板平面方向性系数？其大小对材料的冲压成形有哪些方面的影响？4．何谓材料的冲压成形性能？冲压成形性能主要包括哪两方面的内容？材料冲压成形性能良好的标志是什么？5．冲压对材料有哪些基本要求？如何合理选用冲压材料？五、问答在冲压工艺资料和图样上，对材料的表示方法有特殊的规定。
第2章 冲裁工艺与冲裁模
1 1 1 1 Ld ( Lmin ) Td ( Lmin ) 2 2 2 8
0 绪论 一、冲压概念
2.凸模与凹模配合加工
配合加工法是指配做时，先制出一个基准件（如凹模），然后根据基准件 的实际尺寸，再按最小合理间隙Zmin配做另一件（如凸模）。
1.冲裁力的计算
平刃口冲裁模的冲裁力可按下式计算：
FP K PtL
式中，F—冲裁力，单位N； k—系数； L—冲裁件周边长度，单位㎜； t—板料厚度，单位㎜；τ b——材料抗剪强度，单位为MPa； 系数k是考虑到实际生产中各种因素对冲裁力的影响。 根据经验，一般取k＝1.3。 抗剪强度τ 的数值，取决于材料的种类和状态，可在有关手册中查取。 一般取τ b＝0.8σ b。 估算冲裁力公式： F＝Ltσ
Ap A K T
0
p
0 绪论 一、冲压概念
② 凸模磨损后尺寸增大。
B p B K
Tp 0
③ 凸模磨损后尺寸没有变化。 （根据工件尺寸的标注形式不同其计算也各异） 工件尺寸为正偏差标注，如C+0Δ，可按下式计算。 T 即 C p C 0.5 2p 工件尺寸为负偏差标注，如，可按下式计算。 Tp C C 0 . 5 即 p 2 工件尺寸为对称偏差标注，如，可按下式计算。 即 C p C Tp 2 式中， Ap、Bp、Cp——凸模刃口尺寸； A、B、C——工件孔的基本尺寸。
0 绪论
2.2 冲裁件尺寸精度及结构工艺性
2.2.1 冲裁件尺寸精度和表面粗糙度
1、金属冲裁件的内、外形的经济精度不高于ITll级，如表2-1。 一般落料精度最好低于IT10级，冲孔精度最好低于IT9级。冲裁剪切 面的近似表面粗糙度值件见表2-2。 2、非金属冲裁件的内外形的经济精度为IT14、IT15级。 3、冲裁尺寸标注应符合冲压工艺要求。例如下图2-5所示的冲裁件， 其中图a的尺寸标注方法就不合理，因为，两孔中心距会随模具的磨 损而增大。如改为图b的标注方式，则两孔中心距与模具磨损无关。
冲压模具设计
冲压模具设计第2章冲裁⼯艺及冲裁模具设计冲裁是指利⽤模具在压⼒机上使板料产⽣分离的冲压⼯艺。
冲裁可直接冲出所需形状的零件，也可为其它⼯序制备⽑坯。
冲裁时所使⽤的模具称为冲裁模。
冲裁⼯艺的种类很多，常⽤的有落料、冲孔、切断、切边、切⼝等，其中落料和冲孔应⽤最多。
从板料上冲下所需形状的零件(或⽑坯)称为落料；在零件(或⽑坯)上冲出所需形状的孔(冲去部分为废料)称为冲孔。
落料与冲孔的变形性质完全相同，但在进⾏模具设计时，模具尺⼨的确定⽅法不同，因此，⼯艺上必须作为两个⼯序加以区分。
冲制外形D的冲裁⼯序为落料，如图2.1(a)所⽰；冲制内孔d的⼯序为冲孔，如图2.1(b)所⽰。
根据冲裁的变形机理不同，冲裁⼯艺可以分为普通冲裁和精密冲裁两⼤类。
精密冲裁断⾯较光洁，精度较⾼，但需专门的精冲设备与模具。
2.1 冲裁过程分析2.1.1 冲裁原理冲裁变形过程，如图2.2所⽰，⼤致可分为三个阶段：1.弹性变形阶段如图2.2(a)所⽰，当凸模下压接触板料时，材料将产⽣短暂的、轻微的弹性变形。
此时如果提升凸模，变形将完全消失。
2.塑性变形阶段如图2.2(b)所⽰，凸模继续下压，板料变形区的应⼒将继续增⼤。
当应⼒状态满⾜屈服极限时，材料便进⼊塑性变形阶段。
这⼀阶段突出的特点是材料只发⽣塑性流动，⽽不产⽣任何裂纹，凸模继续切⼈板料，同时将板料的下部挤⼊凹模孔内。
3.断裂分离阶段图2.1 垫圈冲裁中的落料与冲孔图2.2(c)、(d)、(e)表⽰了断裂分离的全过程，其中图(c)表⽰当凸模切⼊板料达到⼀定深度时，在凹模侧壁靠近刃⼝处的材料⾸先出现裂纹。
这表明塑性剪切变形的终⽌和断裂分离的开始。
图(d)表⽰裂纹发展与贯通的情形。
图(e)表⽰冲裁结束时板料被完全分裂分离的情形。
被冲⼊孔的⼀块料在落料时为⼯件，冲孔时为废料。
留在凹模⾯上的材料在冲孔时为⼯件，落料时为废料。
普图2.2 冲裁变形过程及冲裁件剪切断⾯(a)弹性变形(b)塑性变形(c)出现裂纹(d)裂纹贯通(e)板料完全断裂分离(f)剪切断⾯l⼀凸模2⼀板料3⼀凹模4⼀冲孔为⼯件，落料为废料5⼀落料为⼯件，冲孔为废料通冲裁件的剪切断⾯状况如图2.2(f)所⽰，其精度⼀般在IT10级以下，表⾯粗糙度Ra可达3.2 ~50µm。
第二章冲裁工艺与冲裁模
凸模:
凹模:
式中： d—冲孔工件孔的基本尺寸，mm dp、dd—冲孔凸、凹模刃口尺寸，mm Δ—工件公差，mm —凸、凹模制造偏差（查表），mm X—磨损系数（查表）
第二章冲裁工艺与冲裁模
第二章冲裁工艺与冲裁模
②落料 设冲裁件的落料尺寸为
计算原则,计算公式为:
凹模:
,根据刃口尺寸
如不满足，则应提高模具制造精度，即减小 、 ⑤优点
凸、凹模具有互换性，制造周期短，便于批量生产。 ⑥缺点：模具制造公差小，模具制造困难，成本高。
第二章冲裁工艺与冲裁模
刃口尺寸计算注意点:
1.分清是冲孔还是落料 2.冲裁间隙Z的确定：与材料和料厚有关 3.冲裁件的尺寸标注是否标准
孔的标注： 落料的标注： 中心距标注：L
基准件刃口尺寸计算式：
A类尺寸：
B类尺寸：
C类尺寸：
C = C ±D ' 4 = C ±D 8
第二章冲裁工艺与冲裁模
A类尺寸：
B类尺寸：
C类尺寸： C = C ±D ' 4 = C ±D 8
式中： A、B、C—基准件基本尺寸, mm Amax—冲裁件A类尺寸最大极限值, mm B min—冲裁件B类尺寸最小极限值, mm δ—模具制造公差, mm
毛剌区：是由于冲裁间隙的存在 而产生，该区域一般不可避免。Байду номын сангаас
第二章冲裁工艺与冲裁模
注意事项
a、粗大毛刺的产生部位：
当凸模刃口磨钝时，落料件的上端会出现 粗大的毛刺； 当凹模刃口磨钝时，冲孔件的下端会出现 粗大的毛刺； 当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。
第二章冲裁工艺与冲裁模
第二章 冲裁工艺及冲裁模设 复习题答案
1 •什么是冲裁工序？它在生产中有何作用？利用安装在压力机上的冲模，使板料的一部分和另一部分产生分离的加工方法，就称为冲裁工序。
冲裁工序是在冲压生产中应用很广的一种工序方法，它既可以用来加工各种各样的平板零件，如平垫圈、挡圈、电机中的硅钢片等，也可以用来为变形工序准备坯料，还可以对拉深件等成形工序件进行切边。
2 •冲裁的变形过程是怎样的？冲裁的变形过程分为三个阶段如图图 2.1.3 所示：从凸模开始接触坯料下压到坯料内部应力数值小于屈服极限，这是称之为弹性变形阶段 ( 第一阶段 ) ；如果凸模继续下压，坯料内部的应力达到屈服极限，坯料开始产生塑性变形直至在刃口附近由于应力集中将要产生裂纹为止，这是称之为塑性变形阶段 ( 第二阶段 ) ；从在刃口附近产生裂纹直到坯料产生分离，这就是称之为断裂分离阶段 ( 第三阶段 ) 。
3 •普通冲裁件的断面具有怎样的特征？这些断面特征又是如何形成的？普通冲裁件的断面一般可以分成四个区域，如图 2.1.5 所示，既圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个部分。
圆角带的形成发生在冲裁过程的第一阶段（即弹性变形阶段）主要是当凸模刃口刚压入板料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，使板料被带进模具间隙从而形成圆角带。
光亮带的形成发生在冲裁过程的第二阶段（即塑性变形阶段），当刃口切入板料后，板料与模具侧面发生挤压而形成光亮垂直的断面（冲裁件断面光亮带所占比例越大，冲裁件断面的质量越好）。
断裂带是由于在冲裁过程的第三阶段（即断裂阶段），刃口处产生的微裂纹在拉应力的作用下不断扩展而形成的撕裂面，这一区域断面粗糙并带有一定的斜度。
毛刺的形成是由于在塑性变形阶段的后期，凸模和凹模的刃口切入板料一定深度时，刃尖部分呈高静水压应力状态，使微裂纹的起点不会在刃尖处产生，而是在距刃尖不远的地方发生。
随着冲压过程的深入，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而形成毛刺。
对普通冲裁来说，毛刺是不可避免的，但我们可以通过控制冲裁间隙的大小使得毛刺的高度降低。
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图2-2 主应力图 1Q
单元体上三个主应力的平均值称为平均主应力,用σm表示,其值为
σm= (σ1+σ2+σ3)(2-1)
如图2-3所示。第一部分是以平均应力σm为各向应力值的三向等应力状态, 其特点是只能改变物体的体积,不能改变物体的形状。第二部分是以各向主 应力与σm的差值为应力值构成的应力状态,其特点是只能改变物体的形状, 不能改变物体的体积。 经试验证明,应力状态对金属的塑性有很大的影响。主应力图对金属塑性的 影响可按顺序排列为如图2-4所示的形式,图中序号越小,塑性越好。其规律 是压应力的数目及数值越大和拉应力数目及数值越小,金属的塑性越好。不 仅如此,主应力图对金属的变形抗力也是有影响的,在同号主应力图下引起变 形,所需的变形抗力之值较大,而在异号主应力图下引起变形所需的变形抗力 之值就比较小。
如前所述在板料成形中,坯料塑性变形区内各点的应力状态往往都可近 似看成料厚方向应力为零的平面应力状态。在平面应力状态下,如σ3=0, 则屈雷斯加屈服条件变为
(2-7)
密塞斯屈服条件则变为 + -σ1σ2= (2-8)
1Q
密塞斯的屈服条件虽然在数学表达方法上比较完善,但是方程中同时包 含了全部应力分量,实际运算不免繁复。在确定了主应力大小次序的前 提下,如主应力的大小次序为σ1>σ2>σ 3,或σ1<σ2<σ3,则密塞斯屈服条件可以写成如下简化形式,即
τmax=±
(2-4)
1Q
二、塑性条件(屈服条件)
决定受力物体内质点由弹性状态向塑性状态过渡的条件,简称为塑性条 件。金属由弹性变形过渡到塑性变形,主要取决于在一定变形条件(变形 温度与变形速度)下金属的物理力学性质和所处的应力状态。物理力学性 质是金属内在的本质。不同的应力状态则是促使金属屈服而施加的不同 外部条件。当外部条件与内因相符时,金属即会从弹性变形转为塑性变形 。
1Q
图2-7 点的应变状态 1Q
图2-8 应变状态的分解 1Q
应变可以通过物体变形前后尺寸的比较来表示(图2-9)。假设变形前的尺寸 为l0、b0、t0,变形后的尺寸为ln、bn、tn,则三个方向的主应变为
(2-10)
1Q
这样求得的应变称为相对主应变(又称条件应变)。相对应变只考虑了物体变 形前后尺寸的变化量,根本没有考虑材料的变形是一个逐渐积累的过程。因 为在实际变形过程中,尺寸l0系经过无穷多个中间数值而逐渐变成ln,用微积分 的方法,设dl是每一变形阶段的长度增量,则总的变形程度为
1Q
图2-3 应力状态的分解 1Q
图2-4 主应力对金属塑性影响的排列顺序 1Q
主切应力及其作用面共有三组,如图2-5所示。主切应力面上的应力情 况如图2-6所示。
图2-5 主切应力面及主切应力方向(用阴影线表示) 1Q
图2-6 主切应力面上的应力 1Q
(2-2)
(2-3)
其中绝对值最大的主切应力称为该点的最大切应力,用τmax表 示,若σ1≥σ2≥σ3,则
1Q
1864年法国学者屈雷斯加提出了最大切应力理论,他认为:在一定的变形 条件下,材料中最大切应力达到某一定值时就开始屈服。这里所指的某一 定值,实际上就是材料单向拉伸时屈服强度值σs的一半。屈雷斯加屈服条 件可表达为
(2-5)
这三对主切应力中,无论何者最先达到屈服强度值的一半,材料即开始屈 服。
冲压工艺与冲模设计 第2版
主编 翁其金
第二章 冷冲压变形基础
第一节 塑性、变形抗力及其影响因素
一、塑性变形、塑性、变形抗力的概念
在冲压技术中,经常见到塑性变形、塑性、变形抗力、柔软性等术语
1)塑性变形:物体在外力作用下会产生变形,如果外力被取消后,物体不能 恢复到原始的形状和尺寸的变形。 2)塑性:物体具有塑性变形的能力。 3)变形抗力:在一定的加载条件和一定的变形温度、速度条件下,引起塑 性变形的单位变形力。 4)柔软性:应理解为金属对变形的抵抗能力,变形抗力越小,则柔软性越好
σ1-σ3=±βσs或σmax-σmin=βσs(2-9)
式中 β——反映中间主应力影响的系数,其变化范围为1≤β ≤1.155。
当σ2=(σ1+σ3)/2时,β=1.155;当σ2=σ1或σ2=σ3时,β=1;当应力间的相对关系不明,不 能判断中间主应力σ2时,β取平均值1.1,这样不致引起大的误差。
1Q
1913年德国力学家密塞斯将最大切应力理论加以修正,他提出:在一定的 变形条件下,无论变形物体所处的应力状态如何,只要其三个主应力的组 合满足以下的条件,材料便开始屈服,即 (σ1-σ2)2+(σ2-σ3)2+(σ3-σ1)2=2 (2-6) 这个条件称密塞斯屈服条件,又称常数形变能量理论。
1Q
1Q
Hale Waihona Puke 二、影响金属塑性和变形抗力的因素
1.金属组织 2.变形温度 3.变形速度 4.尺寸因素
1Q
第二节 冲压成形的应力和应变
1Q
一、应力状态
模具对材料施加的外力引起材料内产生内力,单位面积上内力的大小称 为应力。 平行于坐标轴的三个分量,即一个正应力和两个切应力(图2-1b)。
1Q
图2-1 点的应力状态与应力标号 a)、b)任意坐标系 c)主轴坐标系
1Q
三、应变状态
一点的应变状态也是通过微元体的变形来表示的。与应力状态一样,当 采用主轴坐标系时,微元体就只有三个主应变分量ε1、ε2和ε3,而没有切应 变分量(图2-7)。一种应变状态只有一组主应变。
两部分,如图2-8所示。第一部分是以平均应变εm为各向应变值的三 向等应变状态[εm=(ε1+ε2+ε3)/3],表示了微元体体积的变化;第二部分是 以各向主应变与εm的差值为应变值构成的应变状态,表示了微元体形状 的变化。
1Q
应当指出,对于一点的应力状态来说,三个主方向和三个主应力的大小取决于 该点的受力情况,与坐标轴的选择无关。换言之,一个应力状态,只有一组主 应力。但坐标系选择不当,就会使问题的分析计算过程复杂化。而主轴位置 的确定可通过对变形过程的分析近似确定或试验确定。 以主应力表示的应力状态称为主应力状态。表示主应力个数及其符号的简 图,称为主应力状态简图(简称主应力图)。可能出现的主应力图共有九种,其 中四个为三向主应力图,三个为平面主应力图,两个单向主应力图,如图2-2所 示。