冲压模具设计与制造考试复习题

1、一 、填空题 1 塑性变形的物体体积保持 不变 ，其表达式可写成 1 + 2 + 3 =0 。 2 冷冲压生产常用的材料有 黑色金属 、 有色金属 、 非金属材料 。 3 物体在外力的作用下会产生变形，如果外力取消后， 物体不能恢复到原来的形状和尺寸 这种变形称为塑性变形。 4 影响金属塑性的因素有金属的组织、变形温度、 变形速度 、 变形的应力与应变状态 、金属的尺寸因素。 5 在冲压工艺中，有时也采用加热成形方法，加热的目的是 提高塑性 ， 增加材料在一次成型中所能达到的变形程度；降低变形抗力 提高工件的成形准确度。 6 冲压工艺中采用加热成形方法，以增加材料 塑性 能达到变形程度的要求。

2、 7 材料的冲压成形性能包括 成型极限 和 成型质量 两部分内容。 8 压应力的数目及数值愈 大 ，拉应力数目及数值愈 小 ，金属的塑性 愈好 。 9 在材料的应力状态中，压应力的成分 愈多 ，拉应力的成分 愈少 ，愈有利于材料塑性的发挥。 10 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 增加 ，硬度也 增加 ，塑性指标 降低 ，这种现象称为加工硬化。 11 用间接试验方法得到的板料冲压性能指标有 总伸长率 、 均匀伸长率 、 屈强比 、 硬化指数 、板厚方向性系数r 和板平面方向性系数 r 。 12 在筒形件拉深中如果材料的板平面方向性系数 r 越大，则 凸耳 的高

3、度 越大 。 13 硬化指数 n 值大，硬化效应就大，这对于 伸长类 变形来说就是有利的。 14 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 伸长 变形，故称这种变形为伸长类 变形。 15 当作用于坯料变形区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，故称这种变形为 压缩类 变形。 16 材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的 冲压成形性能 。 17 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 极限变形程度 和 总的极限变形程度 大，生产率高，容易得到高质量的冲压件，模具寿命长等。 18 材料的屈服强度与抗拉强度 的比值称为屈强比。屈强

4、比 小 ，对所有的冲压成形工艺都有利。 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 金属的柔软性好，则表示其塑性好。 （） 4 物体某个方向上为正应力时，该方向的应变一定是正应变。 （） 5 物体某个方向上为负应力时，该方向的应变一定是负应变。 （） 6 物体受三向等压应力时，其塑性变形可以很大。 （） 7 物体受三向等拉应力时，坯料不会产生任何塑性变形。 （） 8 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 （）

5、 9 当坯料受三向压应力作用，而且 时，在最小压应力 方向上的变形一定是伸长变形，在最大压应力 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： （ 1 ）、化学成分及组织的影响； （ 2 ）、变形温度； （ 3 ）变形速度； （ 4 ）、应力状态； 2 请说明屈服条件的含义，并写出其条件公式。 屈服条件的表达式为： ，其含义是只有当各个应力分量之间符合一定的关系时，该点才开始屈服。 3 什么是材料的机械性能？材料的机械性能主要有哪些？ 材料对外力作用所具有的抵抗能力，称为材料的机械性能。板料的性质不同，机械性能也不一样

6、，表现在冲压工艺过程的冲压性能也不一样。材料的主要机械性能有：塑性、弹性、屈服极限、强度极限等，这些性能也是影响冲压性能的主要因素。 4 什么是加工硬化现象？它对冲压工艺有何影响？ 金属在室温下产生塑性变形的过程中，使金属的强度指标 ( 如屈服强度、硬度 ) 提高、塑性指标 ( 如延伸率 ) 降低的现象，称为冷作硬化现象。材料的加工硬化程度越大，在拉伸类的变形中，变形抗力越大，这样可以使得变形趋于均匀，从而增加整个工件的允许变形程度。如胀形工序，加工硬化现象，使得工件的变形均匀，工件不容易出现胀裂现象。 5 什么是板厚方向性系数？它对冲压工艺有何影响？ 由于钢锭结晶和板材轧制时出现纤维组织等因

7、素，板料的塑性会因为方向不同而出现差异，这种现象称为板料的塑性各项异性。各向异性包括厚度方向的和板平面的各向异性。厚度方向的各向异性用板厚方向性系数 r 表示。 r 值越大，板料在变形过程中愈不易变薄。如在拉深工序中，加大 r 值，毛坯宽度方向易于变形，而厚度方向不易变形，这样有利于提高拉深变形程度和保证产品质量。 通过对软钢、不锈钢、铝、黄铜等材料的实验表明，增大 r 值均可提高拉深成形的变形程度，故 r 值愈大，材料的拉深性能好。 6 什么是板平面各向异性指数 r ？它对冲压工艺有何影响？ 板料经轧制后，在板平面内会出现各向异性，即沿不同方向，其力学性能和物理性能均不相同，也就是常说的板平

8、面方向性，用板平面各向异性指数 r 来表示。比如，拉深后工件口部不平齐，出现“凸耳”现象。板平面各向异性制数 r 愈大，“凸耳”现象愈严重，拉深后的切边高度愈大。由于 r 会增加冲压工序（切边工序）和材料的消耗、影响冲件质量，因此生产中应尽量设法降低r 。 7 如何判定冲压材料的冲压成形性能的好坏 ? 板料对冲压成形工艺的适应能力，成为板料的冲压成形性能，它包括：抗破裂性、贴模性和定形性。所谓的抗破裂性是指冲压材料抵抗破裂的能力，一般用成形极限这样的参数来衡量；贴模性是指板料在冲压成形中取得与模具形状一致性的能力；定形性是指制件脱模后保持其在模具内既得形状得能力。很明显，成形极限越大、贴模性和

9、定形性越好材料的冲压成形性能就越好。 一、填空题 1 、将板料、型材、管材或棒料等 弯成一定角度 、 一定曲率 ， 形成一定形状的零件 的冲压方法称为弯曲。 2 、弯曲变形区内 应变等于零 的金属层称为应变中性层。 3 、窄板弯曲后起横截面呈 扇 形状。窄板弯曲时的应变状态是 立体 的，而应力状态是 平面 。 4 、弯曲终了时， 变形区内圆弧部分所对的圆心角 称为弯曲中心角。 5 、弯曲时，板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为 最小弯曲半径 。 6 、弯曲时，用 相对弯曲半径 表示板料弯曲变形程度，不致使材料破坏的弯曲极限半径称 最小弯曲半径 。 7、最小弯曲半径的影响因素有 材料的力学性

10、能 、弯曲线方向、材料的热处理状况、 弯曲中心角 。 8 、材料的塑性 越好 ，塑性变形的稳定性越强，许可的最小弯曲半径就 越小 。 9 、板料表面和侧面的质量差时，容易造成应力集中并降低塑性变形的 稳定性 ，使材料过早破坏。对于冲裁或剪切坯料，若未经退火，由于切断面存在冷变形硬化层，就会使材料 塑性降低 ，在上述情况下均应选用 较大 的弯曲半径。轧制钢板具有纤维组织， 顺 纤维方向的塑性指标高于 垂直于 纤维方向的塑性指标。 10 、为了提高弯曲极限变形程度，对于经冷变形硬化的材料，可采用 热处理 以恢复塑性。 11 、为了提高弯曲极限变形程度，对于侧面毛刺大的工件，应 先去毛刺 ；当毛刺较

11、小时，也可以使有毛刺的一面处于 弯曲受压的内缘（或朝向弯曲凸模） ，以免产生应力集中而开裂。 12 、为了提高弯曲极限变形程度，对于厚料，如果结构允许，可以采用 先在弯角内侧开槽后，再弯曲 的工艺，如果结构不允许，则采用 加热弯曲或拉弯 的工艺。 13 、在弯曲变形区内，内层纤维切向 受压而缩短 应变，外层纤维切向受 受拉而伸长 应变，而中性层 则保持不变 。 14 、板料塑性弯曲的变形特点是：（ 1 ） 中性层内移 （ 2 ） 变形区板料的厚度变薄 （ 3 ） 变形区板料长度增加 （ 4 ）对于细长的板料，纵向产生翘曲，对于窄板，剖面产生畸变。 15 、弯曲时，当外载荷去除后，塑性变形 保留

12、下来 ，而弹性变形 会完全消失 ，使弯曲件 的形状和尺寸发生变化而与模具尺才不一致 ，这种现象叫回弹。其表现形式有 _ 曲率减小 、 弯曲中心角减小 两个方面。 16 、相对弯曲半径 r t 越大，则回弹量 越大 。 17 、影响回弹的因素有： （ 1） 材料的力学性能 （ 2） 变形程度 （ 3） 弯曲中心角 （ 4）弯曲方式及弯曲模 （ 5）冲件的形状。 18 、弯曲变形程度用 r t 来表示。弯曲变形程度越大，回弹 愈小 ，弯曲变形程度越小，回弹 愈大 。 19 、在实际生产中，要完全消除弯曲件的回弹是不可能的，常采取 改进弯曲件的设计 ， 采取适当的弯曲工艺 ， 合理设计弯曲模 等措施

13、来减少或补偿回弹产生的误差，以提高弯曲件的精度。 20 、改进弯曲件的设计，减少回弹的具体措施有：（ 1 ） 尽量避免选用过大的相对弯曲半径 （ 2 ）尽量选用 s /E 小，力学性能稳定和板料厚度波动小的材料。 21 、在弯曲工艺方面，减小回弹最适当的措施是 采用校正弯曲 。 22 、为了减小回弹，在设计弯曲模时，对于软材料（如 10 钢， 235 ， 62 等）其回弹角小于 5 ，可采用 在弯曲模上作出补偿角 、并取小的凸模、凹模间隙的方法。对于较硬的材料（如 45 钢， 50 钢， 275 等），为了减小回弹，设计弯曲模时，可根据回弹值 对模具工作部分的形状和尺寸 进行修正。 23 、当

14、弯曲件的弯曲半径 r0.5t 时，坯料总长度应按 中性层展开 原理计算，即 L1+L2+ (r+xt)/180 。 24、弯曲件的工艺性是指 弯曲件的形状、尺寸、精度、材料以及技术要求 等是否符合 弯曲加工 的工艺要求。 25 、弯曲件需多次弯曲时，弯曲次序一般是先弯 外角 ，后弯 内角 ；前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的 定位，后次弯曲不能影响前次以成形的形状。 26 、当弯曲件几何形状不对称时，为了避免压弯时坯料偏移，应尽量 成对弯曲 的工艺。 27 、对于批量大而尺寸小的弯曲件，为了使操作方便、定位准确可靠和提高生产率，应尽量采用 级进模或复合模 。 28 、弯曲时，为了防止出现偏移，可采

15、用 压料 和 定位 两种方法解决。 29 、弯曲模结构设计时，应注意模具结构应能保证坯料在弯曲时 转动和移动 。 30 、对于弯曲高度不大或要求两边平直的形件，设计弯曲模时，其凹模深度应 大于零件的高度 。 31 、对于形件弯曲模，应当选择合适的间隙，间隙过小，会使工件 弯边厚度变薄 ，降低 凹模寿命 ，增大 弯曲力 ；间隙过大，则回弹 大 ，降低 工件的精度 。 二、判断题（正确的打，错误的打） 1 、自由弯曲终了时，凸、凹模对弯曲件进行了校正。 （ ） 2 、从应力状态来看，窄板弯曲时的应力状态是平面的，而宽板弯曲时的应力状态则是立体的。 （ ） 3 、窄板弯曲时的应变状态是平面的，而宽板

16、弯曲时的应变状态则是立体的。 （ ） 4 、板料的弯曲半径与其厚度的比值称为最小弯曲半径。 （ ） 5 、弯曲件两直边之间的夹角称为弯曲中心角。 （ ） 6 、对于宽板弯曲，由于宽度方向没有变形，因而变形区厚度的减薄必然导致长度的增加。 r/t 愈大，增大量愈大。 （ ） 7 、弯曲时，板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为相对弯曲半径。 （ ） 8 、冲压弯曲件时，弯曲半径越小，则外层纤维的拉伸越大。 （ ） 9 、减少弯曲凸、凹模之间的间隙，增大弯曲力，可减少弯曲圆角处的塑性变形。 （ ） 10 、采用压边装置或在模具上安装定位销，可解决毛坯在弯曲中的偏移问题。 （ ） 12 、经冷作硬

17、化的弯曲件，其允许变形程度较大。 （ ） 13 、在弯曲变形区内，内缘金属的应力状态因受压而缩短，外缘金属受拉而伸长。 （ ） 14 、弯曲件的回弹主要是因为弯曲变形程度很大所致。 （ ） 15 、一般来说，弯曲件愈复杂，一次弯曲成形角的数量愈多，则弯曲时各部分相互牵制作用愈大，则回弹就大。（ ） 17 、弯曲件的展开长度，就是弯曲件直边部分长度与弯曲部分的中性层长度之和。 （ ） 18 、当弯曲件的弯曲线与板料的纤维方向平行时，可具有较小的最小弯曲半径，相反，弯曲件的弯曲线与板料的纤维方向垂直时，其最小弯曲半径可大些。（ ） 19 、在弯曲 r/t 较小的弯曲件时，若工件有两个相互垂直的弯曲

18、线，排样时可以不考虑纤维方向。 （ ） 三、选择题（将正确答案的序号填在题目的空缺处） 1 、表示板料弯曲变形程度大小的参数是 _ B _ 。 A 、 y/ B 、 r/t C 、 E/ S 2 、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 3 、弯曲件在变形区内出现断面为扇形的是 _ B _ 。 A 、宽板 B 、窄板 C 、薄板 4 、弯曲件的最小相对弯曲半径是限制弯曲件产生 _ C _ 。 A 、变形 B 、回弹 C 、裂纹 6 、材料的塑性好，则反映了弯曲该冲件允许 _ B _ 。 A 、回弹量大 B 、变形程度大 C 、相对弯曲半径大

19、7 、为了避免弯裂，则弯曲线方向与材料纤维方向 _ A _ 。 A 、垂直 B 、平行 C 、重合 8 、为了提高弯曲极限变形程度，对于较厚材料的弯曲，常采用 _ B _ 。 A 、清除毛刺后弯曲 B 、热处理后弯曲 C 、加热 9 、需要多次弯曲的弯曲件，弯曲的次序一般是 _ C _ ，前次弯曲后应考虑后次弯曲有可靠的定位， 后次弯曲不能影响前次已成形的形状。 A 、先弯中间部分，后弯两端 B 、先弯成 V 形，后弯成 U 形 C 、先弯两端，后弯中间部分 10 、为保证弯曲可靠进行，二次弯曲间应采用 _ C _ 处理。 A 、淬火 B 、回火 C 、退火 11 、对塑性较差的材料弯曲，最好

20、采用 _ C _ 的方法解决。 A 、增大变形程度 B 、减小相对弯曲半径 C 、加热 12 、在进行弯曲模结构设计时，应注意模具结构能保证弯曲时上、下模之间水平方向的错移力 _ C _ 。 A 、达到最大值 B 、等于零 C 、得到平衡 14 、相对弯曲半径 r/t 大，则表示该变形区中 _ B _ 。 A 、回弹减小 B 、弹性区域大 C 、塑性区域大 15 、弯曲件形状为 _ A _ ，则回弹量最小。 A 、形 B 、 V 形 C 、 U 形 16 、 r/t 较大时，弯曲模的凸模圆角半径 _ C _ 制件圆角半径。 A 、 B 、 C 、 17 、弯曲件上压制出加强肋，用以 _ A _

21、 。 A 、增加刚度 B 、增大回弹 C 、增加变形 18 、采用拉弯工艺进行弯曲，主要适用于 _ B _ 的弯曲件。 A 、回弹小 B 、曲率半径大 C 、硬化大19 、不对称的弯曲件，弯曲时应注意 _ B _ 。 A 、防止回弹 B 、防止偏移 C 、防止弯裂 20 、弯曲件为 _ B _ ，无需考虑设计凸、凹模的间隙。 A 、形 B 、 V 形 C 、 U 形四、问答题 1 、弯曲变形的过程是怎样的？ 虽然各种弯曲件的形状及其使用的弯曲方式有所不同，但从其变形的过程和特点来看却有共同的规律。其中的板料压弯工艺是弯曲变形中运用最多的一种，板料从平面弯曲成具有一定角度和形状，其变形过程是围绕

22、着弯曲圆角区域展开的，所以弯曲件的圆角部分是弯曲变形的主要变形区。 弯曲变形的过程如图 5-1 所示。将毛坯 4 放在凹模 1 上面的定位板 2 上面，如图 (a) 图 3.4.1 弯曲变形过程 所示，凸模 3 在压力机滑块的带动下向下运动，凸模就逐渐将平板毛坯向下压，板料受压产生弯曲变形。随着凸模的不断下压，板料弯曲半径逐渐减小，如图（ b ）所示。直到压力机滑块下降到下死点位置时，板料被紧紧地压在凸模、凹模之间，如图（ c ）所示。这时，板料地内圆半径与凸模地圆角半径相同，弯曲变形结束。 2 、 弯曲变形有何特点？ 为了分析弯曲变形的特点，在弯曲毛坯的断面上画出间距相等的网格线，如图 5-

23、2 所示，图（ a ）是弯曲变形前的网格，从图（ b ）弯曲变形后的网格变化，可以看出弯曲变形有如下特点： 图 3.1.2 弯曲变形的特点 1 ）弯曲变形主要集中在弯曲圆角部分 从图（ b ）中我们看到，弯曲变形后板料两端平直部分的网格没有发生变化，而圆角部分的网格由原来的方形变成了扇形网格，这就说明弯曲变形集中在圆角部分。 2 ）弯曲变形区存在一个变形中性层 从对两图中的网格观察，明显的看见弯曲圆角部分的网格发生了显著的变化：靠近凸模一边的金属纤维层 (aa) 因为受到压缩而缩短；靠近凹模一边的纤维层（ bb ）因为受到拉伸而伸长。也就是说，弯曲变形时变形区的纤维由内、外表面至板料中部，其缩

24、短与伸长的程度逐渐变小。由于材料的连续性，在两个伸长与缩短的变形区域之间，必定有一层金属纤维层的长度在弯曲前后保持不变（如图中的 OO ），这一金属层就称为应变中性层。 3 ）形区材料厚度变薄的现象 板料弯曲时，如果弯曲变形程度较大，变形区外侧材料受拉而伸长，使得厚度方向的材料流动过来进行补充，从而使厚度减薄，而内侧材料受压，使厚度方向的材料增厚。由于应变中性层的内移，外层的减薄量大于内层区域的增厚量，因此使弯曲变形区的材料厚度变薄。变形程度愈大，变薄现象愈明显。 4 ）、变形区横断面的变形 对于相对宽度 b/t （ b 为板料的宽度， t 为板料的厚度）较窄的坯料（ b/t 3 的窄板），在

25、弯曲变形过程中，板料宽度方向的形状及尺寸也会发生变化：在应变中性层以内的压缩区横截面的宽度和高度都增加，而在应变中性层以外的拉伸区横截面的宽度和高度都减小，使整个横截面变成扇形。对宽度较大的板料（ b/t 3 的宽板），在弯曲时横向变形受到大量材料的阻碍，宽度方向的尺寸及形状基本保持不变。 3 、 什么是最小相对弯曲半径？ 板料在弯曲时，弯曲半径越小，板料外表面的变形程度越大。如果板料的弯曲半径过小，则板料的外表面将超过材料的变形极限而出现裂纹。所以，板料的最小弯曲半径是在保证变形区材料外表面不发生破坏的前提下，弯曲件的内表面所能弯成的最小圆角半径，用rmin 表示。最小弯曲半径与板料厚度的比

26、值 rmin /t 称为最小相对弯曲半径，它是衡量弯曲变形程度大小的重要指标。 4 、 影响最小相对弯曲半径的因素有哪些？ 影响板料最小相对弯曲半径数值的因素很多，其中主要有： 1 ）材料的机械性能与热处理状态 材料的机械性能与热处理状态对最小相对弯曲半径数值的影响较大，塑性好的材料，其允许有较小的弯曲半径。所以在生产实际中，都将冷作硬化的材料，用热处理方法提高其塑性，以获得较小的弯曲半径，增大弯曲变形的程度；或者对于塑性较低的金属材料采用加热弯曲的方法，以提高弯曲变形程度。 2 ）弯曲件的弯曲中心角 弯曲中心角是弯曲件的圆角变形区圆弧所对应的圆心角。理论上弯曲变形区局限于圆角区域，直边部分不

27、参与变形。但由于材料的相互牵制作用，接近圆角的直边也参与了变形，扩大了弯曲变形区的范围，分散了集中在圆角部分的弯曲应变，使变形区外表面的受拉状态有所减缓，因此减小有利于降低最小弯曲半径的数值。 3 ）弯曲线的方向 冲压用的金属板料一般都是冷扎钢板，板料也就呈纤维状组织。板料在横向、纵向及厚度方向上，都呈现出不同的机械性能。一般来讲，钢板在纵向（轧制方向）的抗拉强度比在横向（宽度方向）要好，所以弯曲线垂直于轧制方向，则允许有最小的弯曲半径，而弯曲线线平行于轧制方向，则允许的最小弯曲半径数值要大些。 4 ）板料表面与侧面的质量影响 弯曲用的毛坯一般都是冲裁或剪裁获得，材料剪切断面上的毛刺、裂纹和冷

28、作硬化以及表面的划伤和裂纹等缺陷，都会造成弯曲时的应力集中，从而使得材料容易破裂。所以表面质量和断面质量差的板料在弯曲时，其最小相对弯曲半径的数值较大。 5 ）弯曲件的相对宽度 弯曲件的相对宽度愈大，材料沿宽度方向的流动阻力就愈大。因此，相对宽度较小的窄板，其相对弯曲半径的数值可以取得小些。 5 、影响板料弯曲回弹的主要因素是什么？ 在弯曲的过程中，影响回弹的因素很多，其中主要有以下几个方面： 1 ）材料的机械性能 材料的屈服极限 s 愈高、弹性模量愈小，弯曲变形的回弹也愈大。 2 ）相对弯曲半径 r/t 相对弯曲半径 r/t 愈小，则回弹值愈小。因为相对弯曲半径愈小，变形程度愈大。反之，相对弯曲半径愈大，则回弹值愈大。这就是曲率半径很大的弯曲件不易弯曲成形的原因。 3 ）弯曲中心角 弯曲中心角愈大，表示变形区的长度愈大，回弹的积累值愈大，因此弯曲中心角的回弹愈大，但对曲率半径的回弹没有影响。 4 ）模具间隙 弯曲模具的间隙愈大，回弹也愈大。所以，板料厚度的误差愈大，回弹值愈不稳定。 5 ）弯曲件的形状 弯曲件的几何形状对回弹值有较大的影响。比如，形件比形件的回弹要小些，这是因为形件的底部在弯曲过程中