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沖壓模具設計基礎知識測試題(doc 6頁)(優質版)

第一章沖壓基礎知識

1、簡要敘述沖壓工藝的特點有哪些?

答:(1)、生產率高、加工成本低、材料利用率高(可達70~80%);(2)、可生產形狀復雜、質量穩定的工件;(3)、沖壓件互換性好、重量輕、剛度好、外觀好;(4)、應用面廣,廣泛用于國民經濟各個領域。

2、什么是體積不變規律?

答:塑性變形前后,變形體體積不變;ε1+ε2+ε3=0;

3、什么是塑性條件?

答:在多向應力作用下,只有各應力間符合一定關系時,材料才能進入塑性屈服狀態,應力之間的這種關系即為塑性條件。σ1-σ3≧(1~1.15)σs

4、何為塑性變形后的彈性恢復?對沖壓成型有什么影響?

答:沖壓時,只要發生塑性變形,都存在彈性變形,存在彈性恢復。彈性恢復后會改變工件的尺寸,影響沖壓工件的形狀和尺寸精度。

5、沖壓變形的變形傾向性指的是什么?以拉深毛坯的受力情況為例說明拉深時

毛坯的變形區和傳力區存在的每一種變形趨向。要使拉深成形順利進行應如何控制這些變形趨向?

答:在沖壓變性過程中,材料需要最小變形力的區域為變形的弱區。材料在受力時,弱區為變形區。沖壓加工中變形趨向性的結論:在沖壓成型過程中,需要最小變形力的區是個相對的弱區,而且弱區必先變形,因此變形區應為弱區。

拉深時:毛坯變形區的變形趨向為切向伸長的拉伸變形或在切向壓應力作用下的失穩起皺;傳力區的變形趨向是變薄或縱向失穩。

要使拉深成型順利進行,應該通過改變毛坯各部分的相對尺寸、改變模具工作部分的幾何形狀和尺寸、改變毛坯和模具之間的摩擦阻力、改變毛坯局部區域的溫度等來控制這些變形趨勢。

6、什么是加工硬化?對材料性能有什么影響?

答:隨塑性變形量增加,造成滑移位錯密度增加,金屬硬度、強度上升,塑性下降。金屬變形抗力加大,材料σ不斷變化,逐漸向σb接近。

7、什么是內應力?它的出現對材料性能有什么影響?

答:由于變形的不均勻性,產生宏觀和微觀應力。內應力的出現導致脆性上升。

8、什么是材料性能的各向異性?它的出現對材料性能有什么影響?

答:金屬在冷塑性變形過程中,隨變形量增加,晶格位向趨于一致(織構現象),出現各向異性。各向異性致使變形區邊緣出現不規則(故大多數變形工序后需加切邊工序)。

9、什么是伸長類變形?什么是壓縮類變形?板料成形中哪些是伸長類變形?哪

些是壓縮類變形?如何劃分兩類變形。

答:伸長類變形:當作用于毛坯變形區的拉應力的絕對值最大時,在這個方向上的變形一定是伸長變形,這種沖壓變形為伸長類變形。

壓縮類變形:當作用于毛坯變形區內的壓應力的絕對值最大時,在這個方向上的變形一定是壓縮變形,這種沖壓變形為壓縮類變形。

伸長類變形:脹形、圓孔翻邊、擴口、拉形等。

壓縮類變形:筒形件拉深、縮口等。

10、材料的哪些機械性能對伸長類變形有重大影響?哪些對壓縮類變形有重大

影響?為什么?

答:對伸長類變形有重大影響的機械性能有:材料的塑性指標,如伸長率、斷面收縮率等;

對壓縮類變形有重大影響的機械性能有:屈服強度、抗拉強度等。

11、當σ1>σ2>σ3時,利用全量理論和體積不變定律進行分析:

⑴當σ1是拉應力時,ε1是否是拉應變?

⑵當σ1是壓應力時,是否是壓應變?

⑶每個主應力方向與所對應的主應變方向是否一定一致?

答:(1)是。當σ1是拉應力時,即有σ1>σ2>σ3>0,毛坯變形區三向受拉,在最大拉應力σ1方向上的變形必為伸長變形,即ε1是拉應變;

(2)不是。當σ1是壓應力時,即有0>σ1>σ2>σ3時,毛坯變形區三向受壓,而在最小壓應力σ1方向上的變形必為伸長變形,即ε1是拉應變。

(3)否。拉應力方向不一定是伸長變形,壓應力方向不一定是壓縮變形,而是要根據主應力的差值才能判定。

12、什么是名義應力、名義應變?什么是真實應力、真實應變?它們之間有什

么差別。

答:名義應力:是指在不考慮幾何不連續性(如孔、槽、帶等)的情況下,在試樣的有效橫截面上計算得到的應力。

名義應變:在名義應力作用下產生的應變。

真實應力:一般金屬材料在塑性變形過程中產生硬化,屈服應力不斷變化,這種變化的實際屈服應力就是真實應力。

真實應變:在拉伸試驗時,應變常以試樣的相對伸長δ表示,由于δ不能反映試樣大變形過程中的瞬時變形及變形的積累過程,于是引入真實應變的概念,表示實際的應變由應變增量Δε逐漸積累而成。

13、選擇材料時,除決定其化學成分(牌號)外,還要確定哪些對沖壓工藝有

重大影響的指標?

答:還要確定表示板料力學性能的指標,如強度、剛度、塑性等。

第二章沖裁工藝

1、沖裁變形過程分哪三個階段?

答:(1)、彈性變形階段(2)、塑性變形階段(3)、斷裂階段

2、剪切斷面由哪些區域組成?

答:圓角帶:塑性變形階段,刃口進入材料,材料被塑性拉入,斷面出現邊緣塑性圓角帶(約5%);

光亮帶:刃口深入材料,材料產生塑性剪切變形,在凸、凹模側面壓力擠壓下,出現塑性光亮帶(約1/3);

斷裂帶:裂紋擴展,上、下裂紋會合,板材分離,斷面出現斷裂帶(約60%);

毛刺:由于上、下裂紋不一定正對,斷裂后往往被拉出毛刺。

3、試述沖裁間隙的大小與沖裁斷面質量的關系。

答:沖裁加工中,凸、凹模間隙及其分布的均勻程度是決定沖裁斷面質量好壞的主要因素。間隙沖裁間隙過大或過小都將導致上、下兩裂紋不能相接重合于一線。間隙過小時,凸模刃口附近的裂紋比正常間隙時向外錯開些,產生了由上、下裂紋包圍的部分。當凸模繼續下壓時,上、下裂紋中間的部分將被第二次剪切,在斷面的中部形成撕裂面,并在斷面上形成第二個光亮帶,以及在端面出現擠長的毛刺。間隙過大時,板料所受彎曲與拉伸都增大,材料易被撕裂。

凸模刃口附近的裂紋比正常間隙時向里錯開一些,致使光亮帶減小,圓角帶、斷裂帶斜度都增大,毛刺粗大難以去除。此外,若間隙過大,沖裁薄料時會將

材料拉入間隙中,形成拉長的毛刺;沖裁厚料時,則形成很寬的圓角帶。

4、試分析影響沖裁件質量的因素。

答:影響沖裁件質量的因素主要有凸、凹模間隙的大小及其分布的均勻性,材

料性質,刃口鋒利程度,模具制造精度和沖裁條件等。

5、怎樣降低沖裁力?

答:在允許的范圍內,增大間隙值可以使材料所受的力矩與拉應力都增大,材

料易產生撕裂分離,因此可以減小沖裁力;加熱沖裁,把材料加熱后沖裁,可

以大大降低其抗剪強度,從而降低沖裁力;斜刃沖裁,將凸模或凹模刃口做成

斜刃口,整個刃口不是與沖裁件周邊同時接觸,而是逐步切入,所以可以降低

沖裁力;階梯沖裁,在多凸模的沖模中,將凸模做成不同高度,采用階梯布置,

可使各凸模沖裁力的最大值不同時出現,從而降低沖裁力。

6、刃口尺寸的計算原則有哪些?

答:(1)、按沖裁工序特點分:

落料:工件尺寸取決于凹模尺寸:先確定凹模尺寸→減去間隙為凸模尺

寸。

沖孔:工件尺寸取決于凸模尺寸:先確定凸模尺寸→加上間隙為凹模尺

寸。

(2)、按刃口磨損規律分:

凹模刃口尺寸變大:落料凹模刃口尺寸應等于或接近于工件落料最小極

限尺寸。

凸模刃口尺寸變小:沖孔凸模刃口尺寸應等于或接近于工件沖孔最大極

限尺寸。

無論落料或沖孔,凸、凹模磨損都使間隙加大,故Z應取最小值Z min.

(3)、模具刃口制造公差δ分:

高于工件精度(Δ)2~4級,工件IT8~14——模具IT6~9;

或取工件精度Δ的1/3~1/4

7、簡述刃口尺寸的計算方法。

答:(1)、凸、凹模分開加工:(條件:形狀簡單;滿足δ凸+δ凹≤Z max-Z min)計算方法:

(1)落料:(D-Δ)先計算凹模尺寸:D凹=(D-KΔ)+δ凹

減去間隙為凸模尺寸:D凸=(D-KΔ- Z min)-δ凸(1)沖孔:(d+Δ)先計算凸模尺寸:d凸=(d+KΔ)-δ凸

加上間隙為凹模尺寸:d凹=(d+KΔ+ Z min)+δ凹(1)孔心距:(L d)最小極限尺寸L min+1/2Δ±1/2δ凹= (L min+1/2

Δ)±1/8Δ

(2)、凸、凹模配合加工:(當:形狀復雜;或δ凸+δ凹﹥Z max-Z min時,應

配合加工。)

(1)沖孔沖孔模應以凸模為基準件,配制凹模.

①凸模磨損后尺寸減小:A p=(A+ KΔ) -δ凸

②凸模磨損后尺寸增大:B p=(B-KΔ)+δ凹

③凸模磨損后尺寸沒有變化:

Ⅰ工件尺寸為正偏差標注C+Δ:

C p=(C+1/2Δ) ±1/2T p

Ⅱ工件尺寸為正偏差標注C-Δ:

C p=(C-1/2Δ) ±1/2T p

Ⅲ工件尺寸為對稱偏差標注C±1/2Δ:

C p=C ±1/2T p

特點:間隙值在配制中保證,不需限制

8、如圖所示零件,材料為45鋼,板厚3mm。試確定沖裁凸、凹模刃口尺寸,

并計算沖裁力。

答:由

表2-2可

知,間隙范

圍為

(12%~14

%)t,則

Z min=0.36

mm,

Z max=0.42

mm,

Z max-Z min=

0.06mm.

表2-6查出

尺寸φ

8mm的

K=0.75,尺

寸48mm

的K=0.75.

《公差配合與測量技術》表1-2知:φ8mm孔為IT10級精度,因尺寸較小,查

表2-5凸凹模的制造精度都取IT7級。則Tp=Td=0.015mm。Tp+Td=0.03mm<

Z max-Z min=0.06mm。

寸48為IT9級精度公差值Δ=0.062mm,落料凸、凹模的制造公差按

尺寸48為IT9級精度公差值Δ=0.062mm,落料凸、凹模的制造公差按

Δ的1/4選取,則Tp=Td=Δ/4=0.016mm,Tp+Td=0.032< Z max-Z min=0.06mm。

則沖孔工序的凸、凹模尺寸為:

=

落料工序的凸、凹模尺寸:

mm

K

D

D d T

d

016

.0

9.

47

)

062

.0

75

.0

48

(

)

(+

+=

?

-

=

?

-

=

016

.0

016

.0

min

64

.

47

)

36

.0

48

(

)

(

-

-

-

=

-

=

-

=

p

T

d

p

Z

D

D

查相關資料知:45鋼抗切強度為370Mpa,由沖裁力F=KLtτb有:

沖孔力F k=Kπdktτb=1.3×3.14×8×3×370=36248N

落料力Ft= Kl2tτb=1.3×48×48×3×370=3324672N

9、如圖所示零件,材料為Q235鋼,板厚1mm。試計算落料凹、凸模刃口尺寸。

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