第二节冲压工艺与模具设计实例
一、摩托车侧盖前支承冲压工艺设计
二、微型汽车水泵叶轮冲压工艺与模具设计
一、摩托车侧盖前支承冲压工艺设计
图12-1所示为摩托车侧盖前支承零件示意图，材料Q215钢，厚度1.5mm，年生产量5万件，要求编制该冲压工艺方案。
⒈零件及其冲压工艺性分析
mm的凸包定位且焊接组合在车架的电气元件支架上，腰圆孔用于摩托车侧盖前支承零件是以2个9.5
侧盖的装配，故腰圆孔位置是该零件需要保证的重点。另外，该零件属隐蔽件，被侧盖完全遮蔽，外观上要求不高，只需平整。
图12-1侧盖前支承零件示意图
该零件端部四角为尖角，若采用落料工艺，则工艺性较差，根据该零件的装配使用情况，为了改善落料的工艺性，故将四角修改为圆角，取圆角半径为2mm。此外零件的“腿”较长，若能有效地利用过弯曲和校正弯曲来控制回弹，则可以得到形状和尺寸比较准确的零件。
腰圆孔边至弯曲半径R中心的距离为2.5mm。大于材料厚度（1.5mm），从而腰圆孔位于变形区之外，弯曲时不会引起孔变形，故该孔可在弯曲前冲出。
⒉确定工艺方案
首先根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序。冲压该零件需要的基本工序有剪切(或落料)、冲腰圆孔、一次弯曲、二次弯曲和冲凸包。其中弯曲决定了零件的总体形状和尺寸，因此选择合理的弯曲方法十分重要。
(1) 弯曲变形的方法及比较该零件弯曲变形的方法可采用如图12-2所示中的任何一种。
第一种方法(图12-2a)为一次成形，其优点是用一副模具成形，可以提高生产率，减少所需设备和操作人员。缺点是毛坯的整个面积几乎都参与激烈的变形，零件表面擦伤严重，且擦伤面积大，零件形状与尺寸都不精确，弯曲处变薄严重，这些缺陷将随零件“腿”长的增加和“腿”长的减小而愈加明显。
第二种方法(图12-2b)是先用一副模具弯曲端部两角，然后在另一副模具上弯曲中间两角。这显然比第一种方法弯曲变形的激烈程度缓和的多，但回弹现象难以控制，且增加了模具、设备和操作人员。
第三种方法(图12-2c)是先在一副模具上弯曲端部两角并使中间两角预弯45°，然后在另一副模具上弯曲成形，这样由于能够实现过弯曲和校正弯曲来控制回弹，故零件的形状和尺寸精确度高。此外，由于成形过程中材料受凸、凹模圆角的阻力较小，零件的表面质量较好。这种弯曲变形方法对于精度要求高或长“脚”短“脚”弯曲件的成形特别有利。
图12-2弯曲成形
a)一副模具成形b)、c)两副模具成形
(2) 工序组合方案及比较根据冲压该零件需要的基本工序和弯曲成形的不同方法，可以作出下列各种组合方案。
方案一：落料与冲腰圆孔复合、弯曲四角、冲凸包。其优点是工序比较集中，占用设备和人员少，但回弹难以控制，尺寸和形状不精确，表面擦伤严重。
方案二：落料与冲腰圆孔复合、弯曲端部两角、弯曲中间两角、冲凸包。其优点是模具结构简单，投产快，但回弹难以控制，尺寸和形状不精确，而且工序分散，占用设备和人员多。
方案三：落料与冲腰圆孔复合、弯曲端部两角并使中间两角预弯45°、弯曲中间两角、冲凸包。其优点是工件回弹容易控制，尺寸和形状精确，表面质量好，对于这种长“腿”短“脚”弯曲件的成形特别有利，缺点是工序分散，占用设备和人员多。
方案四：冲腰圆孔、切断及弯曲四角连续冲压、冲凸包。其优点是工序比较集中，占用设备和人员少，但回弹难以控制，尺寸和形状不精确，表面擦伤严重。
方案五：冲腰圆孔、切断及弯曲端部冲腰圆孔、切断连续冲压、弯曲中间两角、冲凸包。这种方案实质上与方案二差不多，只是采用了结构复杂的连续模，故工件回弹难以控制，尺寸和形状不精确。
方案六：将方案三全部工序组合，采用带料连续冲压。其优点是工序集中，只用一副模具完成全部工序，其实质是把方案三的各工序分别布置在连续模的各工位上，所以还具有方案三的各项优点，缺点是模具结构复杂，安装、调试和维修困难。制造周期长。
综合上述，该零件 虽然对表面外观要求不高，但由于“腿”特别长，需要有效地利用过弯曲和校正来控制回弹，其方案三和方案六都能满足这一要求，但考虑到该零件件生产批量不是太大，故选用方案三，其冲压工序如下：
落料冲孔、一次弯形 （弯曲端部两角并使中间两角预弯45°）、二次弯形(弯曲中间两角)、冲凸包。 ⒊ 主要工艺参数计算
(1) 毛坯展开尺寸 (查工具书) 展开尺寸按图12-3分段计算。毛坯展开长度
l l l l l L 222254321++++=
式中 l 1=12.5mm;
l 2=45.5m;
l 3=30mm;
l 4和l 5按()xt r +2π
计算。
其中圆周半径r 分别为2mm 和4mm ，材料厚度t=1.5mm ，中性层位置系数x 按
t r 由表3-2查取。当r=2mm
时取x=0.43，r=4mm 时取x=0.46。
将以上数值代入上式得 ()()()mm L 1695.146.04225.143.0222305.4525.122=?++?+++?+?=ππ
考虑到弯曲时材料略有伸长，故取毛坯展开长度L=168mm 。
对于精度要求高的弯曲件，还需要通过试弯后进行修正，以获得准确的展开尺寸。
(2) 确定排样方案和计算材料利用率
1) 确定排样方案，根据零件形状选用合理的排样方案，以提高材料利用率。该零件采用落料与冲孔复合冲压，毛坯形状为矩形，长度方向尺寸较大，为便于送料，采用单排方案 （见图12-4）。
图12-3毛坯计算图图12-4排样方案
搭边值a
和
a1由表2-12查得，得a=2mm,a1=1.8mm。？？？？
2) 确定板料规格和裁料方式。根据条料的宽度尺寸，选择合适的板料规格，使剩余的边料越小越好。该零件宽度用料为172mm，以选择1.5mm×710mm×1420mm的板料规格为宜。
裁料方式既要考虑所选板料规格、冲制零件的数量，又要考虑裁料操作的方便性，该零件以纵裁下料为宜。对于较为大型的零件，则着重考虑冲制零件的数量，以降低零件的材料费用。
(3) 计算材料消耗工艺定额和材料利用率。根据排样计算，一张钢板可冲制的零件数量为n=4×
59=236(件)。
材料消耗工艺定额
kg G 04998.023********.014207105.1=???==量一张钢板冲制零件的数一张钢板的质量 材料利用率
％100??=一张钢板面积零件面积一张钢板冲制零件数量η
()
％10014207105.61312221682362
???-?-??=πη =79.7%
零件面积由图12-5计算得出。
图12-5 落料、冲孔工序略图
⒋ 计算各工序冲压力和选择冲压设备
(1) 第一道工序—落料冲孔(见图12-6) 该工序冲压力包括冲裁力F P ，卸料力F 3和推料力F 1
，按图12-6所示的结构形式，系采用打杆在滑块快回到最高位置时将工件直接从凹模内打出，故不再考虑顶件力F 2。
冲裁力
)3.1(τσLt Lt F
b P 或=
式中 L —剪切长度; t —材料厚度（1.5mm ）;
σb —拉深强度，由表8-49查取，取σb =400Mpa ；
τ—抗剪强度。
剪切长度L 按图12-5所示尺寸计算`
L L L +=2
1 式中 L 1
—落料长度(mm)；
L 2—冲孔长度(mm)。
将图示尺寸代入L 计算公式可得
()mm L 37622222216821=?+?-?-?=π
()mm L
655.61222=+?=π
因此， L =376+65=441mm
将以上数值代入冲裁力计算公式可得
()N b p t L F
2646004005.1441=??==σ
落料卸料力 σb p t
L K F K F 1'3卸卸== 式中 K 卸—卸料力系数，由表2-8查取；
F p '
—落料力(N)。
将数值代入卸料力公式可得
()N F 90244005.137604.03=???=_
冲孔推件力
σb p t L K n F K n F 2''1推推==
式中 n —梗塞件数量(即腰圆形废料数)，取n=4；
K 推—推件力系数，由表2-8查取；
F p '
'
—冲孔力(N)。
将数值代入推件力公式可得
()N F 85804005.165055.041=????=
第一道工序总冲压力 F F F F p z 1
3++=
=264600+9024+8580
=282204≈282（kN ） 选择冲压设备时着重考虑的主要参数是公称压力、装模高度、滑块行程、台面尺寸等。
根据第一道工序所需的冲压力，选用公称压力为400kN 的压力机就完全能够满足使用要求。
(2) 第二道工序—一次弯形(见图12-7) 该工序的冲压力包括预弯中部两角和弯曲、校正 端部两角及压料力等，这些力并不是同时发生或达到最大值的，最初只有压弯力和预弯力，滑块下降到一定 位置时开始压弯端部两角，最后进行校正弯曲，故最大冲压力只考虑校正弯曲力
P 2和压料力P y 。 校正弯曲力 q S P =2
式中 S —校正部分的投影面积()m m 2
q —单位面积校正(MPa)，由表3-11查取，q =100Mpa 。
结合图12-1、图12-5所示尺寸计算式如下
()[]()mm S 2225445.613122245cos 3416834=?+?-??-+=??? ??π
校正弯曲力
()N q S P 25440010025442=?==
压料力
P y为自由弯曲力P1的30%~80%。
自由弯曲力(表3-10)
L
t b
C
P b
2
2
1
σ
=
式中系数C
=1.2；
弯曲件宽度b
=22mm;
料厚t
=1.5mm；
抗拉强度
σb=400MPa；
支点间距
L
2
近似取10mm。将上述数据代入
P1表达式，得：
()N
P2376
10
400
5.1
22
2.12
1
=
?
?
=
?
取
P
P y1
%
50
=
，得
压料力
P y =50%×2376=1188()N
则第二道工序总冲压力 ()()kN N P P P Y z 25625558811882544002≈=+=+=
根据第二道工序所需要的冲压力，选用公称压力为400kN 的压力机完全能够满足使用要求。
（3）第三道工序—二次弯形(见图12-8) 该工序仍需要压料，故冲压力包括自由弯曲力
P 1和压料力P y 。
自由弯曲力 ()
N P 699344005.1222.121=??=?
压料力 ()
N P P y 349%50699%501=?== 则第三道工序总冲压力()N P P P Y z 10483496991=+=+=
第三道工序所需的冲压力很小，若单从这一角度考虑，所选的压力机太小，滑块行程不能满足该工序的加工需要。故该工序宜选用滑块行程较大的400kN 的压力机。
（4）第四道工序—冲凸包（见图12-9） 该工序需要压料和顶料，其冲压力包括凸包成形力P p 和卸
料力P 3及顶件力P 2，从图12-1所示标注的尺寸看，凸包的成形情况与冲裁相似，故凸包成形力P p 可按冲裁力公式计算得
凸包成形力 ()N b p t L P 226084005.162=???==πσ
卸料力 ()N P K P p 9042260804.03=?==卸
顶件力
()N P K P p 135********.02=?==卸(系数K 顶、K 卸由表2-8查取)
则第四道工序总冲压力 ()()N k P P P P N p Z 25248681356904226082
3≈=++==++ 从该工序所需的冲压力考虑，选用公称压力为40kN 的压力机就行了，但是该工件高度大，需要滑块行程也相应要大，故该工序选用公称压力为250kN 的压力机。
⒌ 模具结构形式的确定
落料冲孔模具、一次弯形模具、二次弯形模具、冲凸包模具结构形式分别见图12-6、图12-7、图12-8、图12-9。
图12-6落料冲孔模具结构形式图12-7一次弯形模具结构形式
图12-8二次弯形模具结构形式图12-9冲凸包模具结构形式
二、微型汽车水泵叶轮冲压工艺与模具设计
图12-10所示叶轮零件，材料08Al—ZF，大批量生产。要求确定该零件冲压成形工艺，设计冲压成形模具。
⒈零件及其冲压工艺性分析
叶轮用于微型汽车上发动机冷却系统的离心式水泵内，工件时以1500~3000r/min左右的速度旋转，使冷却水在冷却系统中不断地循环流动。为保证足够的强度和刚度，叶轮采用厚度为2mm的钢板。
叶轮材料为铝镇钢08Al。该材料按拉深质量分为三级：ZP（用于拉深最复杂零件），HF（用于拉深很复杂零件）和F（用于拉深复杂零件）。由于形状比较复杂，特别是中间的拉深成形难度大，叶轮零件采用ZF级的材料，表面质量也为较高的Ⅱ级。表12-1列出08Al—ZF的力学性能。
图12-10 叶轮零件示意图
材料：钢板198552132000
5000.208---??-GB ZF Al Al
为减轻震动，减小噪声，叶轮零件的加工精度有一定的要求。除了7个叶轮形状和尺寸应一致外，叶
轮中部与固定轴配合部位的要求也较高。由于靠冲压加工难以达到直径
8.231.00-φ和7.1101.0-φ以及高度尺寸5.412.00+的要求，实际生产中采用了冲压成形后再切削加工的办法（需进行切削加工的表面标有粗糙
度，图12-10）。冲压成形后要留有足够的机加余量，因此孔
8.
231.00-
φ
和
7.
1101.0-
φ
的冲压尺寸取为
5.
23`
φ
和
5.
11
φ
。
直径
5.
15
φ
为一般要求的自由尺寸，冲压成形的直径精度的偏差大于表4-1拉深直径的极限偏差。
但高度尺寸
26
.0
5.
22±
精度高于表4-3中的尺寸偏差，需由整形保证。
表12-108Al—ZF的力学性能(GB/T5213—1985T和GB/T710—1991)
初步分析可以知道叶轮零件的冲压成形需要多道工序。首先，零件中部是有凸缘的圆筒拉深
件，有两个价梯，筒底还要冲
5.6
φ
的孔；其次，零件外圈为翻边后形成的7个“竖立”叶片，围绕
中心均匀分布。另外，叶片翻边前还要修边、切槽、由于拉深圆角半径比较小（0.5~1），加上对叶片底面有跳动度的要求，因此还需要整形。
对拉深工序，在叶片展开前，按料厚中心线计算有
5.
13
/2.
61
/=
d
D中径
外径≈4.53＞1.4，并且叶片展开
后凸缘将更宽，所以属于宽凸缘拉深。另外，零件拉深度大（如最小价梯直径的相对高度
h/d=20.5/13.5=1.52，远大于一般带凸缘筒形件第一次拉深许可的最大相对拉深高度），所以拉深成形
比较困难，要多次拉深。
对于冲裁及翻边工序，考虑到零件总体尺寸不大，而且叶片“竖直”后各叶片之间的空间狭小，结构
紧凑，另外拉深后零件的底部还要冲
5.6
的孔，所以模具结构设计与模具制造有一定难度，要特别注
意模具的强度和刚度。
综上所述，叶轮由平板毛坯冲压成形应包括的基本工序有：冲裁（落料、冲孔、修边与切槽）、拉深（多次拉深）、翻边（将外圈叶片翻成竖直）等。由于是多工序、多套模具成形，还要特别注意各工序间的定位。
⒉确定工艺方案
由于叶轮冲压成形需多道次完成，因此制定合理的成形工艺方案十分重要。考虑到生产批量大，应在生产合格零件的基础上尽量提高生产率效率，降低生产成本。要提高生产效率，应该尽量复合能复合的工序。但复合程度太高，模具结构复杂，安装、调试困难，模具成本提高，同时可能降低模具强度，缩短模具寿命。根据叶轮零件实际情况，可能复合的工序有：落料与第一次拉深；最后一次拉深和整形；修边、切槽；切槽、；冲孔；修边、冲孔；切槽、冲孔。
根据叶轮零件形状，可以确定成形顺序是先拉深中间的价梯圆筒形，然后成形外圈叶片。这样能保持已成形部位尺寸的稳定，同时模具结构也相对简单。
修边、切槽、冲孔在中间阶梯拉深成形后以及叶片翻边前进行。为保证7个叶片分度均匀，修边和切槽不要逐个叶片地冲裁。
第1章 一. 填空题 1.因为冷冲压主要是用板料（或金属板料）加工成零件，所以又叫板料冲压。 2.冷冲压不仅可以加工金属材料，而且还可以加工非金属材料。 3.冲模是利用压力机对金属或非金属材料加压，使其产生分离或变形而得到所需要冲件的工艺装备。 4.冲压件的尺寸稳定，互换性好，是因为其尺寸公差由模具来保证。 二. 判断题（正确的打√，错误的打×） 1 . 冲模的制造一般是单件小批量生产，因此冲压件也是单件小批量生产。（×） 2 . 落料和弯曲都属于分离工序，而拉深、翻边则属于变形工序。（×） 3 . 复合工序、连续工序、复合—连续工序都属于组合工序。（√ ） 4 . 分离工序是指对工件的剪裁和冲裁工序。（√ ） 5 . 所有的冲裁工序都属于分离工序。（√ ） 6 . 成形工序是指对工件弯曲、拉深、成形等工序。（√ ） 7 . 成形工序是指坯料在超过弹性极限条件下而获得一定形状。 （√ ） 8 . 冲压变形也可分为伸长类和压缩类变形。（√ ） 9. 冲压加工只能加工形状简单的零件。（×） 第3章
一、填空题 1. 冲裁既可以直接冲制各种形状的平板零件，又可以为其他成形工艺制备毛坯。 2. 从广义来说，利用冲裁模在压力机的作用下使板料分离的一种冷冲压工艺叫冲裁。它包括冲孔、落料、切断、修边等工序。但一般来说，冲裁工艺主要是指冲孔和落料工序。 3.冲裁根据变形机理的不同，可分为普通冲裁和精密冲裁。 4.冲裁变形过程大致可分为弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。 5.冲裁件的切断面由圆角带、光亮带、剪裂带、毛刺四个部分组成。 6.冲裁毛刺是在刃口附近的側面上材料出现微裂纹时形成的。 7.塑性差的材料，断裂倾向严重，断裂带增宽，而光亮带所占比例较少，毛刺和圆角带小；反之，塑性好的材料，光亮带所占比例较大。 8.冲裁凸模和凹模之间的间隙，对冲裁件的断面及表面质量、尺寸精度、冲压工艺力、冲模寿命等均有很大的影响。 9.影响冲裁件毛刺增大的原因是刃口磨钝、间隙大。 10.所选间隙值的大小，直接影响冲裁件的断面质量和尺寸精度。 11.影响冲裁件尺寸精度的因素有冲模本身的制造精度、冲裁间隙、材料性质、工件的形状和尺寸，其中冲裁间隙起主导作用。
一、板料成形(冲压、冷冲)就是利用安装在压力机上的模具,对板料施加变形力,使板料在模具里产生变形,从而获得一定形状、尺寸与性能的产品零件的一种压力加工方法二、分离工序:指冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓相互分离的工序。基本工序:冲孔、落料、切断、切口、切边、剖切、整修等。 三、冲孔:用冲孔模沿封闭轮廓冲裁工件或毛坯,冲下部分为废料。 四、落料:用落料模沿封闭轮廓冲裁板料或条料,冲下部分为制件。 五、切断:用剪刃或模具切断板料或条料的部分周边,并使其分离。 六、切口:用切口模将部分材料切开,但并不使它完全分离,切开部分材料发生弯曲。 七、塑性成形工序:指材料在不破裂的条件下产生塑性变形,从而获得一定形状、尺寸与精度要求的零件。基本工序:弯曲、拉深、成形等。 八、弯曲:把平面毛坯料制成具有一定角度与尺寸要求的一种塑性成形工艺。 九、冲压模具的基本结构组成:按模具零件的功能可分为工艺零件与结构零件两部分。工艺零件:工作零件:凸模、凹模、凸凹模: 结构零件:导向零件:导柱、导套、导板 十、冲压模具按工序组合可分为单工序模、级进模、复合模。 十一、冲裁就是利用模具使板料沿一定的轮廓形状分离的一种冲压工序。主要指落料、冲孔 十二、冲裁变形过程:弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段、 十三、断面特征: 圆角带、光亮带、断裂带 十四、冲裁件断面质量影响因素:1)材料的性能对断面质量的影响2)模具刃口状态对断面质量的影响3)模具冲裁间隙大小对断面质量的影响 十五、冲裁间隙的概念:指冲裁模的凸模与凹模刃口之间的间隙,也就就是凸、凹模刃口间缝隙的距离。 十六、冲裁间隙对冲裁件质量的影响:冲裁件的质量主要就是指断面质量、尺寸精度与形状误差
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。（√） 简答题 1.何谓冲模？ 加压将金属或非金属板料分离、成型或结合而得到制件的工艺装备叫冲模。 2.何谓复合模？ 只有一个工位，并在压力机的一次行程中，同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模叫复合模。 3.确定冲裁间隙的主要根据是什么？ 主要根据冲件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素给间隙规定一个范围值。 4.试述落料模由哪些零件组成。 主要由工作零件：凸模、凹模； 定位零件：到料板（倒料销）、承料板、挡料销； 卸料零件：弹压（固定）卸料板； 导向零件：导柱、导套； 固定零件：上、下模座、模柄、凸模固定板、垫板；
冲压模具实例
9 冲压模具实例 工件名称：手柄 工件简图：如图9-1所示。 生产批量：中批量 材料：Q235-A钢 材料厚度：1.2mm 图9-1 手柄工件简图 一，冲压件工艺性分析 此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为Q235-A钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个φ8mm的孔和5个φ5mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为3．5mm（大端4个φ5mm的孔与φ8mm孔、φ5mm的孔与R16mm外圆之间的壁厚）。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。 二，冲压工艺方案的确定
该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。 方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。 方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚3．5mm接近凸凹模许用最小壁厚3．2mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。 三，主要设计计算 （1）排样方式的确定及其计算 设计级进模，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采用直对排，如图9-2所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转180°，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。搭边值取2．5mm和3．5mm，条料宽度为135mm，步距离为53 mm，一个步距的材料利用率为78%（计算见表9-1）。查板材标准，宜选950mm×1500mm的钢板，每张钢板可剪裁为7张条料（135mm×1500mm），每张条料可冲56个工件，故每张钢板的材料利用率为76%。
第五章 其它冲压成形工艺及模具设计 复习题答案 一、 填空题 1. 其它冲压成形是指除了弯曲和拉深以外的冲压成形工序。包括胀形、翻边、缩口、旋压 和校形等冲压工序。 2. 成形工序中，胀形和翻孔属于伸长类成形，成形极限主要受变形区内过大的拉应力而破裂的限制。缩口和外缘翻凸边属于压缩类成形，成形极限主要受变形区过大的压应力而失稳的限制。 3. 成形工序的共同特点是通过局部的变形来改变坯料的形状。 4. 胀形变形区内金属处于双向拉伸的应力状态，其成形极限将受到拉伸破裂的限制，材料 的塑性愈好、加工硬化现象愈弱可能达到的极限变形程度就愈大。 5. 起伏成形的极限变形程度可根据胀形程度来确定。 6. 胀形的极限变形程度用d k 0max =来表示，K 值大则变形程度大，反之亦然。 7. 胀形系数与材料的伸长率的关系为δ+=1max K 。 8. 翻边是使坯料的平面部分或曲面部分的边缘沿一定的曲线翻成竖立的边缘的成形方法。 9. 翻孔是在带孔坯料的孔边缘上冲制出竖立边缘的成形方。 10. 翻孔时坯料的变形区是坯料上翻孔凸模以内的环形部分。 11. 翻孔时坯料变形区受两向拉应力即切向拉应力和径向拉应力的作用，其中切向拉应力是 最大的主应力。 12. 翻孔时，当工件要求的高度大于极限翻孔高度时时，说明不可能在一次翻孔中完成，这 时可以采用加热翻孔、多次翻孔或拉深后再翻孔的方法进行。 13. 采用多次翻孔时，应在每两次工序间进行退火。 14. 外缘翻边按变形性质可分为伸长类外缘翻边和压缩类外缘翻边。
15.伸长类外缘翻边的特点是，坯料变形区主要在切向拉应力的作用下产生切向的伸长变 形，边缘容易拉裂。 16.压缩类外缘翻边变形区主要为切向受压，在变形过程中，材料容易失稳起皱。 17.在缩口变形过程中，坯料变形区受切向和径向压应力的作用，而切向压应力是最大的主 应力，使坯料直径减小，壁厚和高度增加，因而切向可能产生失稳起皱的现象。 18.缩口的极限变形程度主要受失稳起皱的限制，防止失稳是缩口工艺要解决的主要问题。 19.校平和整形工序大都是在冲裁、弯曲、拉深等工序之后进行，以便使冲压件的平面度、 圆角半径或某些形状尺寸经过校形后达到产品的要求。 20.校形与整形工序的特点之一是：只在工序件局部位置使其产生不大的塑性变形，以达到 提高零件的形状与尺寸精度的要求。 二、判断题（正确的打√，错误的打×） 1.由于胀形时坯料处于双向受拉的应力状态，所以变形区的材料不会产生破裂。（×） 2.由于胀形时坯料处于双向受拉的应力状态，所以变形区的材料不会产生失稳现象，成形 以后的冲件表面光滑、质量好。（√） 3.胀形变形时，由于变形区材料截面上的拉应力沿厚度方向分布比较均匀，所以卸载时的 弹性回复很小，容易得到尺寸精度高的冲件。（√） 4.胀形变形时，由于变形区材料截面上的拉应力沿厚度方向分布比较均匀，所以坯料变形 区内变形的分布是很均匀的。（×） 5.校形工序大都安排在冲裁、弯曲、拉深等工序之前。（×） 6.为了使校平模不受压力机滑块导向精度的影响，其模柄最好采用带凸缘模柄。（×） 7.压缩类外缘翻边与伸长类外缘翻边的共同特点是:坯料变形区在切向拉应力的作用下，产 生切向伸长类变形，边缘容易拉裂。（×） 8.压缩类外缘翻边特点是:变形区主要为切向受压，在变形过程中，材料容易起皱，其变形 程度用 压来表示。（√）
模具设计与制造基础复习题+答案 一、选择题 1.冷冲压工序分为AD工序两大类。 A分离工序；B冲裁；C拉深；D塑性变形 2.冲裁模的间隙应当C模具导向件的间隙。 A、小于； B、等于； C、大于； D、小于等于。 3 、落料时，其刃口尺寸计算原则是先确定____ A _______ 。 A 、凹模刃口尺寸 B 、凸模刃口尺寸 C 、凸、凹模尺寸公差 4.在连续模中，条料进给方向的定位有多种方法，当进距较小，材料较薄，而生产效率高时，一般选用C定位较合理。 A、挡料销， B、导正销， C、侧刃， D、初始挡料销. 5.冲裁间隙对冲裁件的尺寸精度有一定影晌。一般情况下，若采用间隙过大时，落料件尺寸B凹模尺寸。 A 大于; B、小于; C、等于；D大于等于 6 、对T 形件，为提高材料的利用率，应采用_____ C ______ 。 A 、多排 B 、直对排 C 、斜对排 7 、为使冲裁过程的顺利进行，将梗塞在凹模内的冲件或废料顺冲裁方向从凹模孔中推出，所需要的力称为______ A _____ 。 A 、推料力 B 、卸料力 C 、顶件力 8 、冲裁件外形和内形有较高的位置精度要求，宜采用_____ C ______ 。 A 、导板模 B 、级进模 C 、复合模 9 、弯曲件在变形区的切向外侧部分____ A ____ 。 A 、受拉应力 B 、受压应力 C 、不受力 10.弯曲过程中常常出现的现象A C B A、回弹; B,变形区厚度减薄; C、偏移; D、变形区厚度增加. 11.相对弯曲半径r/t表示B A、材料的弯曲变形极限: B、零件的弯曲变形程度， C、弯曲难易程度。
A冷冲压模具设计实例 工件名称：手柄 工件简图： 生产批量：中批量 材料：Q235-A钢 材料厚度：1.2mm 1、冲压件工艺性分析 此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为Q235-A钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个φ8mm的孔和5个φ5mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为3.5mm(大端4个φ5mm的孔与φ8mm孔、φ5mm的孔与R16mm外圆之间的壁厚)。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。 2、冲压工艺方案的确定 该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。 方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案三：冲孔—落料级进冲压。采用级进模生产。 方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚 3.5mm 接近凸凹模许用最小壁厚3.2mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。 3、主要设计计算 （1）排样方式的确定及其计算 设计级进模，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采用直对排，如图8.2.2手柄排样图所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转180°，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。搭边值取 2.5mm和 3.5mm，条料宽度为
第一章概述 冲压：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压力加工方法。 冲压生产的三要素先进的模具，高效的冲压设备，合理的冲压工艺 冲压工序的分类： 根据材料的变形特点分为：分离工序、成形工序 分离工序：冲压成形时，变形材料内部的应力超过强度极限σb，使材料发生断裂而产生分离，从而成形零件。分离工序主要有剪裁和冲裁等。 成形工序：冲压成形时，变形材料内部应力超过屈服极限σs，但未达到强度极限σb，使材料产生塑性变形，从而成形零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边、胀形、扩口、缩口和旋压等。 冲压模具 1.冲模的分类 （1）根据工艺性质分类： 冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等。 （2）根据工序组合程度分类： 单工序模、复合模、级进模 复合模：在压力机的一次行程内在模具的一个工位上完成两道以上冲压工序的模具。 级进模：在压机的一次行程内，在连续模具的不同工位上完成多道冲压共序的模具。 2.冲模组成零件 冲模通常由上、下模两部分构成。组成模具的零件主要有两类： ①工艺零件：直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括：工作零件、定位零件、卸料与压料零件 ②结构零件：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. 第二冲裁工艺与冲裁模设计 学习目的与要求： 1．了解冲裁变形规律、冲裁件质量及影响因素； 2．掌握冲裁模间隙确定、刃口尺寸计算、排样设计、冲裁力计算等设计计算方法。 3．掌握冲裁工艺性分析与工艺设计方法； 4．认识冲裁模典型结构（尤其是级进模和复合模）及特点，了解模具标准，掌握模具零部件设计及模具标准应用方法； 5．掌握冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。 第一节概述 冲裁利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。 基本工序：落料和冲孔。既可加工零件，也可加工冲压工序件。 落料：冲下所需形状的零件冲孔：在工件上冲出所需形状的孔 冲裁模：冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少的工艺装备。凸、凹模刃口锋利，间隙小。 分类：普通冲裁、精密冲裁
注意点: 1)一般先裁边,冲导正,打预断,压线,打凸点,撕口,(切口,拉伸),后冲孔落料,压毛边,成形,分两步折弯的,先成形一半,后成形另一半 2)在冲孔落料时,一般先冲小孔,后冲大孔;先冲落成形周边的废料,再落其它部位的余料:因為冲小孔若放在后面,那麼它在冲裁时,冲子四周对应料带上的部位可能有缺口(前面已冲过的孔),如此,冲子在冲压过程中,将会引起受力不均(会產生侧向力),本来小孔冲子强度专门弱,加之受力不均,极容易折断,因此这仅是大多数情况,有时依照实际情况需要,小孔冲隻能排在后面,只是方法依旧有的,假如冲子厚度实在太小,可入行补强:A:採用脱板周密导向;B:冲子採用PG(光学研磨）加工. 4:确定是否采纳裁边: 裁边一般用在连续模和落料模上,它的作用起粗定位,在试模时便
于送料;有的裁边还兼有冲外形的作用,假如模具先冲定位针孔,接著立即用引导针导正,一般不用裁边了;没有引导针的,要先裁边,用来定距,一般用在落毛胚的落料模中. 裁边的冲子形状有以下几种﹕ a:这种冲子常用於落料模和厚材裁边中,定位精度低,它的长=步距,宽隻要保証冲子强度即可,常取3.0~6.0 b:这种冲子头部有一个3/4的圆弧(R常取0.3~0.6),它的长<=步距,目的裁边废料卡在裡面,防止跳屑,常用於冲薄材高速模具c;这种冲子同B一样,是它的变羿,其中V形的作用用来卡隹裁边废料防止翻转跳屑,它的角度為50°~70° d:这种冲子既裁边又兼落外形. 这种台阶头部目的起导向作用,减少侧向力. 5:预断,将要断,但未断的意思(一般放在工站前面) 由於小五金电子產品往往有电镀要求,為电镀方便,冲出来的小產品并不直接落料,而是打个预断留在料带上,电镀后,再用手或机械折两下即可取下来.预断:两面都要切,每边切进的深一般為材料厚度的4/1,如此隻需折两下(往上-往下)就能够產品摘下来;预断冲子和入子头部的宽度為0.02~0.05,角度50°~70°,其长度比预断线的长度每边大0.2~0.5即可.
冲压模具设计与制造实例 例：图1所示冲裁件，材料为A3，厚度为2mm，大批量生产。试制定工件冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程。 零件名称：止动件 生产批量：大批 材料：A3 材料厚度：t=2mm 一、冲压工艺与模具设计 1.冲压件工艺分析 ①材料：该冲裁件的材料A3钢是普通碳素钢，具有较好的可冲压性能。 ②零件结构：该冲裁件结构简单，并在转角有四处R2圆角，比较适合冲裁。 ③尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸， -0.74 0 -0.52 -0.52 -0.52 -0.52
可按IT14级确定工件尺寸的公差。孔边距12mm 的公差为-0.11，属11级精度。查公差表可得各尺寸公差为： 零件外形：65 mm 24 mm 30 mm R30 mm R2 mm 零件形：10 mm 孔心距：37±0.31mm 结论：适合冲裁。 2.工艺方案及模具结构类型 该零件包括落料、冲孔两个工序，可以采用以下三种工艺方案： ①先落料，再冲孔，采用单工序模生产。 ②落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。 ③冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。 方案①模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成 零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。由于孔边距尺寸12 mm 有公差要求，为了更好地保证此尺寸精度，最后确定 用复合冲裁方式进行生产。 +0.36 0 0 -0.11
工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最 小壁厚，为便于操作，所以复合模 结构采用倒装复合模及弹性卸料 和定位钉定位方式。 3.排样设计 查《冲压模具设计与制造》表 2.5.2，确定搭边值： 两工件间的搭边：a=2.2mm 工件边缘搭边：a1=2.5mm 步距为：32.2mm 条料宽度B=D+2a1 =65+2*2.5 =70 确定后排样图如2所示 一个步距的材料利用率η为： η=A/BS×100% =1550÷（70×32.2）×100% =68.8% 查板材标准，宜选900mm×1000mm的钢板，每钢板可剪裁为14条料（70mm×1000mm），每条料可冲378个工件，则η为： η=nA1/LB×100%
1．冷冲压的优点有：生产率高、操作简便，尺寸稳定、互换性好，材料利用率高。 2．冷冲压是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一种加工方法。 3．一般的金属材料在冷塑变形时会引起材料性能的变化。随着变形程度的增加，所有的强度、硬度都提高，同时塑性指标降低，这种现象称为冷作硬化。4．拉深时变形程度以拉深系数m表示，其值越小，变形程度越大。5．材料的屈强比小，均匀延伸率大有利于成形极限的提高。6．冲裁件的断面分为圆角，光面，毛面，毛刺四个区域。 7．翻孔件的变形程度用翻孔系数K表示，变形程度最大时，口部可能出现开裂 8．缩孔变形区的应力性质为双向压缩应力，其可能产生的质量问题是失稳起皱 9．精冲时冲裁变形区的材料处于三向压应力，并且由于采用了极小的间隙，冲裁件尺寸精度可达IT8-IT6级。 10．冷冲压模具是实现冷冲压工艺的一种工艺装备。 11．落料和冲孔属于分离工序，拉深和弯曲属于成形工序。 12．变形温度对金属塑性的影响很大，一般来说，随着变形温度的升高，塑性提高，变形抗力降低。 13．压力机的标称压力是指滑块在离下止点前某一特定位置时，滑块上所容许承受的最大作用力。 14．材料在塑性变形中，变形前的体积等于变形后的体积，用公式来表示即：ε1+ε2+ε3=0 。15．冲裁的变形过程分为弹性变形，塑性变形，断裂分离 三个阶段。 16．冲裁模工作零件刃口尺寸计算时，落料以凹模为基准，冲孔以凸模为基准，凸模和凹模的制造精度比工件高2-3级。17．冲裁件之间及冲裁件与条料侧边之间留下的余料称作搭边。它能补偿条料送进时的定位误差和下料误差，确保冲出合格的制件。18．弯曲零件的尺寸与模具工作零件尺寸不一致是由于弯曲回弹而引起的，校正弯曲比自由弯曲时零件的尺寸精度要高。 19．拉深时可能产生的质量问题是起皱和开裂 20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，使之产生分离和塑性变形，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。 21用于实现冷冲压工艺的一种工艺装备称为。 22冲压工艺分为两大类，一类叫分离工序，一类是变形工序。 23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形状和尺寸，称为塑性变形。 24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：随着温度的升高，塑性增加，变形抗力降低。 25以主应力表示点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图。可能出现的主应力图共有九种。 26塑性变形时的体积不变定律用公式来表示为：ε1+ε2+ε3=0。 27加工硬化是指一般常用的金属材料，随着塑性变形程度的增加，其强度、硬度和变形抗力逐渐增加，而塑性和韧性逐渐降低。 28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弹性回复(简称回弹)造成的。 29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。冲压成形性能是一个综合性的概念，它涉及的因素很多，但就其主要内容来看，有两个方面：一是成形极限，二是成形质量。
一、选择题：（每题2分） 1.曲柄压力机可分为曲柄压力机和偏心压力机，其中偏心压力机具有（B ）特点。 A.压力在全行程中均衡 B.闭和高度可调，行程可调； C.闭和高度可调，行程不可调； D.有过载保护。 2.曲轴压力机的主要特点（BC ）。 A.行程可调； B 行程不可调 C.行程和吨位可较大； D.行程和吨位较小。 3.在连续模中，侧刃的作用是（D ） A.侧面压紧条料 B.对卸料板导向 C.控制条料送进时的导向 D 控制进距（送进时的距离）实 现定位。 4.冲裁模的间隙应当(C)模具导向件的间隙。 A.小于 B.等于 C.大于 D.小于等于 5.在连续模中，条料进给方向的定位有多种方法，当进距较小，材料较薄， 而产生效率高时，一般选用(C)定位较合理。 A.挡料销 B 导正销 C 侧刃 D.初始挡料销 6.冲裁间隙对冲裁件的尺寸精度有一定影响，一般情况下，若用间隙过大时， 落料件尺(B)凹模尺寸。 A.大于 B .小于 C.等于 D.无法确定 7.弯曲过程中常常出现的现象(ACB)。 A. 回弹 B.变形区厚度减薄； C. 偏移 D.变形区的厚度增加。 8.相对弯曲半径r/t 表示(B) A 材料的弯曲变形极限； B 零件的弯曲变形程度； C 弯曲的难易程度 9.最小相对弯曲半径r min /t 表示(A) A. 材料的弯曲变形极限； B.材料的弯曲变形程度 C.零件的结构工艺好坏； D.弯曲难易程度 10.拉深变形时，润滑剂在(A) A 毛坯与凹模接触的一面； B.工件与毛坯与凸模接触的一面； C 工件与毛坯的两面。期 C.不确定 11.影响拉深系数的因数较多，其中(A)拉深系数值就可随之减少。 A. 材料的相对厚度（t/D ）×100大； B. 屈强比（b s σσ/）大； C .凹模圆角半径小； D. 板厚方向性系数（γ）小。 12．在拉深过程中，决定材料是否起皱的因素是(BD) A 材料的相对厚度（t/D ）×100； B 材料的拉深变形程度； C 材料所受的径向拉应力； D 材料所受的切向压应力； 13.除弯曲和拉深以外的工艺中，CD 均属于伸长类变形， 其主要问题是拉 裂。 A ．校平、整形、旋压； B.边、挤压；
第一章: ① 在自己的周围尽可能多地找出冲压制品。 ② 和其他加工方式相比，冲压有哪些优点，有哪些缺点？ 第二章 ① 试述影响金属塑性和变形抗力的因素。 ② 何为塑性条件？ 第3章冲裁2 ①冲裁变形过程分为哪三个阶段？裂纹首先在什么位置产生？ ②冲裁件质量包括哪些方面？冲裁断面具有什么特征，这些特征是如何形成的？影响冲裁件断面质量的因素有哪些？ ③试述冲裁间隙对冲裁工艺的影响。 ④如图所示的冲孔件，其中a=80-0.400mm,b=400-0.34mm, c=350-0.34mm d=22±0.14,e=150-0.2mm. 板料厚度t=1mm，材料为10号钢。试用配合加工法计算冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。 ⑤冲裁模刃口尺寸计算的原则是什么？刃口尺寸计算方法有哪些？各有何特点？分别适用于什么场合？
第4章弯曲 ①弯曲过程有几个阶段？各阶段各有什么特点？ ② 弯曲变形的特点有哪些？窄板弯曲和宽板弯曲有什么不同？ ③ 弯曲件为什么会产生回弹？影响回弹的因素有哪些？试述减少回弹的措施。 第五章拉深 ① 试述拉深变形特点？ ② 什么是拉深系数？多次拉深的总拉深系数总是小于一次拉深的极限拉深系数，但生产实际中往往尽量减少拉深次数？为什么？弯曲变形的特点有哪些？窄板弯曲和宽板弯曲有什么不同？ ③ “一种板料不止一个极限拉深系数”。这种说法对吗？为什么？。 ④拉裂和起皱发生在何时、何位？说明原因。 第6章其他冲压成形 ①? 翻边变形程度用什么来描述？翻边的变形程度与哪些因素有关？ ② 什么是局部成形工艺？成形模具主要包括哪些？ 第7章多工位级进模 ①与复合模具相比多工位级进模有什么优越性？
1，P1，冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，有时对板材施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。冲压工艺可以分成分离工序和成形工序两大类。（判断：表1和表2） 2，P18，硬化定义：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降。N称为材料的硬化指数，是表明材料冷变形硬化性能的重要参数。硬化指数n大时，表现在冷变形过程中材料的变形抗力随变形的增加而迅速增大，材料的塑性变形稳定性较好，不易出现局部的集中变形和破坏，有利于提高伸长类变形的成形极限。P30，成形破裂：胀形（a破裂）和扩孔翻边破裂（B破裂）。3，P32（了解）硬化指数n值：材料在塑性变形时的硬化强度。N大，说明该材料的拉伸失稳点到来较晚。塑性应变比r值：r值反映了板材在板平面方向和板厚方向由于各向异性而引起应变能力不一致的情况，它反映了板材在板平面内承受拉力或压力时抵抗变薄或变厚的能力。 4，P45，冲裁过程的三个阶段：弹性变形阶段，塑性变形阶段，断裂分离阶段。 5，P48，断面的4个特征区：圆角带，光亮带，断裂带，毛刺。（简答）影响断面质量的因素：1，材料力学性能的影响。材料塑性好，材料被剪切的深度较大，所得断面光亮带所占的比例就大，圆角也大；反之则反。2，模具间隙的影
响。间隙过小时，最初形成的滞留裂纹，在凸模继续下压时，产生二次剪切，会在光亮带中部形成高而薄的毛刺；间隙过大时，使光亮带所占比列减小，材料发生较大的塌角，第二次拉裂使得断面的垂直度差，毛刺大而厚，难以去除，使冲裁件断面质量下降。3，模具刃口状态的影响。刃口越锋利，拉力越集中，毛刺越小；刃口磨损后，压缩力增大，毛刺增大。4，断面质量还与模具结构、冲裁件轮廓形状、刃口的摩擦条件等有关。 6，P50，降低冲裁力的方法：阶梯凸模冲裁（缺点：长凸模插入凹模较深，容易磨损，修磨刃口夜间麻烦），斜刃口冲裁，加热冲裁。 7，P52，F卸：从凸模上将零件或废料卸下来所需要得力。 F推：顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔推出的力。 F顶：逆着冲裁方向将零件或废料从凹模腔顶出的力。 设h为凹模孔口直臂的高度，t为材料厚度，则工件数：n=h|t。刚性卸料装臵和下出料方式的冲裁模总压力：F总=F冲+F推 弹性和下出料方式的总冲压力：F总=F冲+F卸+F推 弹性和上出料方式的总冲压力：F总=F冲+F卸+F顶（选择）8，P53，冲裁间隙：冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。分双边（C）和单边（Z）两种。 间隙的影响：（1）对冲裁件质量的影响。间隙较大时，材料所受的拉伸作用增大，冲裁完毕后材料弹性恢复，冲裁件尺寸向实体
冲压工艺及模具设计 学习
《冲压工艺及模具设计》课程学习指南 20 —20 学年第学期 机学生使用 任课教师：王芳 一、课程基本情况、性质、研究对象和任务 总学时：40学时课堂教学：36学时实验教学：4学时 先修课：机械设计金属与塑料成型设备 《冲压工艺及模具设计》是高等工业院校材料成型方向开设的一门主干专业技术课，也是制造类其它专业的一门重要选修课。它是一门将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲模设计与冲模制造有机融合，综合性和实践性较强的课程。本课程的主要任务是分析各类冲压成形的变形规律，认识典型冲压成形工艺方法和模具结构，掌握冲压工艺与模具设计方法。 通过本课程学习，使学生在下列能力培养方面得到锻炼与提高： 1．能应用冲压变形理论，分析中等复杂冲压件变形特点，制定合理冲压工艺规程。 2．协调冲压设备与模具的关系，选择冲压设备的能力。 3．熟悉掌握冲模设计计算方法，具备中等复杂冲模结构选择和设计的能力，所设计的冲模应工作可行、操作方便、便于加工和装配，技术经济性好。 二、教材处理 本课程选用机械工业出版社出版，姜奎华主编的《冲压工艺及模具设计》。本教材内容比较全面，结构编排严谨。但由于学时限制不可能对所有教材内容一一详细讲解。所以应紧
紧抓住本课的重点内容，搞清模具设计的有共性的规律，从而能做到举一反三，逐类旁通，为今后的学习工作打下基础。 三、学习参考书 1．刘建超、张宝忠主编．冲压模具设计与制造．北京：高等教育出版社，2004年 2．王孝培主编．冲压手册．北京：机械工业出版社，1990年 3．冲模设计手册编写组编著．冲模设计手册．北京：机械工业出版社，2000年 4．模具实用技术丛书编委会．冲模设计应用实例．北京：机械工业出版社，1994 5．冯炳尧、韩泰荣、蒋文森编．模具设计与制造简明手册（第二版）．上海科学技术出版社，1998年 6．模具设计与制造技术教育丛书编委会．模具制造工艺与装备．北京：机械工业出版社，2003年7．国家技术监督局．冲模模架．北京：中国标准出版社，1991 8．许发越主编．模具标准应用手册．北京：机械工业出版社，1994年 9．李天佑主编．冲模图册．北京：机械工业出版社， 1988 四、关于考试的说明 期末考试：100% 五、各次课基本内容，重点难点，自我测验及作业
目录 一、工艺性分析 (2) 二、工艺方案的确定 (3) 三、模具结构形式的确定 (3) 四、工艺设计 (3) （1）计算毛坯尺寸 (3) （2）画排样图 (3) （3）计算材料利用率 (4) （4）计算冲压力 (5) （5）初选压力机 (6) （6）计算压力中心 (7) （7）计算凸凹模刃口尺寸 (8) 五、模具结构设计 (8) （1）模具类型的选择 (8) （2）定位方式的选择 (8) （3）凹模设计 (8) （4）凸模设计 (9) （6）选择模架及确定其他冲模零件尺寸 (10) 六、装配图和零件图 (12) 七、结束语 (12) 致谢 (13) 参考文献 (14)
设计内容 一、工艺性分析 此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为08F，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单。有一个Φ6的孔和两个非圆孔：孔与孔.孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为4mm(小孔与边缘之间的距离)。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。但应注意： ： 图1 （1）有一定批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。
（2）冲裁间隙，凸凹模间隙的确定应符合制件的要求。 （3）各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序动作稳妥、连贯。 二、工艺方案确定 该工件包括落料.冲孔两个基本工序，可有以下三种方案： 方案一:先落料,后冲孔.采用单工序模生产. 方案二:落料------冲孔复合冲压.采用复合模生产. 方案三:冲孔-------落料级进冲压.采用级进生产. 方案一模具结构简单,但需要两道工序两副模具,成本高而生产效率低,难以满足中批量生产要求,方案二只需要一副模具,工件精度及生产效率都能满足，模具轮廓尺寸较小，制造成本低。 方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。 通过对上述三种方案的分析比较，该工件冲压生产采用方案二为佳。 三、模具结构形式的确定。 因制件材料较薄，为保证制件平整，采用弹性卸料装置。为方便操作和取件可初选双立柱可倾压力机，横向送料。采用圆柱头式挡料销。 综上所述：由《冲压手册》[1]表5—3，5—8选用弹性卸料横向送料典型组合结构形式，后侧导柱滑动导向模架。 四、工艺设计。 （1）计算毛坯尺寸。 制件长尺寸如图一。 （2）排样方式的确定及尺寸确定。 排样方式的选择 方案一：有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。 方案二：少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。 方案三：无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。 通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式
冷冲压模具设计习题集 概述 一、思考题： 1、冷冲压工序可分为哪两大类？它们的主要区别是什么？ 2、分离工序有哪些工序形式？试用工序简图及自己的语言说明其中两种工序的主要特征。 3、变形工序有哪些工序形式？试用工序简图及自己的语言说明其中两种工序的主要特征。 冲裁 一、思考题： 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？ 2、提高冲裁件尺寸精度和断面质量的有效措施有哪些？ 3、什么是冲裁件的工艺性，分析冲裁件的工艺性有何实际意义？ 4、在设计冲裁模时，确定冲裁间隙的原则是什么？ 5、确定冲裁凸、凹模刃口尺寸的基本原则是什么？ 6、什么叫排样？排样的合理与否对冲裁工作有何意义？ 7、排样的方式有哪些？它们各有何优缺点？ 9、什么是压力中心？设计冷冲模时确定压力中心有何意义？ 10、试比较级进模和复合模结构特点。
11、冲裁凸模的基本固定方式有哪几种？ 12、怎么提高凸模的强度和刚度？ 13、设计定位零件时应注意什么？ 14、级进模中使用定距侧刃有什么优点？怎样设计定距侧刃？ 15、级进模中使用导正销的作用是什么？怎样设计导正销？ 16、弹性卸料与刚性卸料各有什么特点。 二、计算题： 1、某厂生产变压器硅钢片零件如图下图所示，试计算落料凹、凸模刃口尺寸及制造公差。 2、计算下图所示零件用的模具的刃口尺寸，并确定制造公差。材料厚度t=0.8mm，材料：08F。
3、设计冲制下图所示零件的凹模。
4、计算冲裁下图所示零件的凸、凹模刃口尺寸及公差。 5、试确定下图所示零件的合理排样方法，并计算其条料宽度和材料利用率。
6、试根据下图所示的凹模简图画出冲裁件形状及冲裁时的排样图。 7、试根据下图所示的凹模简图画出冲裁件形状及冲裁时的排样图。
弯曲模 零件简图：如图3-11所示零件名称：汽车务轮架加固板材料：08钢板 厚度：4mm 生产批量：大量生产 要求编制工艺方案。
图3-11 汽车备轮架加固板零件图 一. 冲压件的工艺分析 该零件为备轮架加固板，材料较厚，其主要作用是增加汽车备轮架强度。零件外形对称，无尖角、 凹陷或其他形状突变，系典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求，壁部圆角半径，相 对圆角半径为，大于表相关资料所示的最小弯曲半径值，因此可以弯曲成形。的八个小孔和两个腰圆孔分别均布在零件的三个平面上，孔距有们置要求，但孔径无公差配合。圆孔精度不高，弯曲角为，也无公差要求。
通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的厚板弯曲件，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成形问题，又属大量生产，因此可以用冲压方法生产。 二. 确定工艺方案 （1）计算毛坯尺寸 该零件的毛坯展开尺寸可按式下式计算： 上式中 圆角半径； 板料厚度； 为中性层系数，由表查得； ，为直边尺寸，由图3-13可知，
将这些数值代入，得毛坯宽度方向的计算尺寸 考虑到弯曲时板料纤维的伸长，经过试压修正，实际毛坯尺寸取。 同理，可计算出其他部位尺寸，最后得出如图3-14所示的弯曲毛坯的形状和尺寸。 （2）确定排样方式和计算材料利用率 图3-14的毛坯形状和尺寸较大，为便于手工送料，选用单排冲压。有三种排样方式，见图3-15a、b、c。由表查得沿送料进方向的搭边，侧向搭边，因此，三种单排样方式产 材料利用率分别为64％、64％和70％。第三种排样方式，落料时需二次送进，但材料利用率最高，为此，本实例可选用第三种排样方法。
12级《冲压工艺及模具设计》分章习题 第一章冲压基础知识 1、简要叙述冲压工艺的特点有哪些？P1答：（1）、生产率高、加工成本低、材料利用率高（可达70~80%）；（2）、可生产形状复杂、质量稳定的工件；（3）、冲压件互换性好、重量轻、刚度好、外观好；（4）、应用面广，广泛用于国民经济各个领域。 2、什么是体积不变规律？P10 答：塑性变形前后，变形体体积不变；ε1+ε2+ε3=0； 3、什么是加工硬化？对材料性能有什么影响？P13 答：随塑性变形量增加，造成滑移位错密度增加，金属硬度、强度上升，塑性下降。金属变形抗力加大，材料σ不断变化，逐渐向σb接近。 4、什么是伸长类变形？什么是压缩类变形？板料成形中哪些是伸长类变形？哪些是压缩类变形？如何划分两类变形。 答：伸长类变形：当作用于毛坯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伸长变形，这种冲压变形为伸长类变形。 压缩类变形：当作用于毛坯变形区内的压应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是压缩变形，这种冲压变形为压缩类变形。 伸长类变形：胀形、圆孔翻边、扩口、拉形等;压缩类变形：筒形件拉深、缩口等。 5、材料的哪些机械性能对伸长类变形有重大影响,对压缩类变形有重大影响？为什么？ 答：对伸长类变形有重大影响的机械性能有：材料的塑性指标，如伸长率、断面收缩率等； 对压缩类变形有重大影响的机械性能有：屈服强度、抗拉强度等。 6、当σ1＞σ2＞σ3时，利用全量理论和体积不变定律进行分析：⑴当σ1是拉应力时，ε1是否是拉应变？⑵当σ1是压应力时，是否是压应变？⑶每个主应力方向与所对应的主应变方向是否一定一致？ 答：（1）是。当σ1是拉应力时，即有σ1＞σ2＞σ3＞0，毛坯变形区三向受拉，在最大拉应力σ1方向上的变形必为伸长变形，即ε1是拉应变； （2）不是。当σ1是压应力时，即有0＞σ1＞σ2＞σ3时，毛坯变形区三向受压，而在最小压应力σ1方向上的变形必为伸长变形，即ε1是拉应变。 （3）否。拉应力方向不一定是伸长变形，压应力方向不一定是压缩变形，而是要根据主应力的差值才能判定。 7、什么是名义应力、名义应变？什么是真实应力、真实应变？它们之间有什么差别。 答：名义应力：是指在不考虑几何不连续性（如孔、槽、带等）的情况下，在试样的有效横截面上计算得到的应力。 名义应变：在名义应力作用下产生的应变。 真实应力：一般金属材料在塑性变形过程中产生硬化，屈服应力不断变化，这种变化的实际屈服应力就是真实应力。 真实应变：在拉伸试验时，应变常以试样的相对伸长δ表示，由于δ不能反映试样大变形过程中的瞬时变形及变形的积累过程，于是引入真实应变的概念，表示实际的应变由应变增量Δε逐渐积累而成。 8、板料的冲压成形性能：板料对冲压成形工艺的适应能力。P16 9、选择材料时，除决定其化学成分（牌号）外，还要确定哪些对冲压工艺有重大影响的指