冲压成形工艺与模具数字化设计（微课版）习题答案

《冲压成形工艺与模具数字化设计》习题答案项目11-1冲裁切断面分为：塌角、光面（光亮带）、毛面、毛刺。1-2冲裁间隙较小时断面垂直度越高，断面的光面占比较大，需要冲裁力较大，模具寿命较低，间隙较大时，断面垂直度较小，断面的光面占比较小，需要的冲裁力较小，模具寿命较好。1-3主要有分别加工法和配作加工法，分别加工法便于成批制造，凸、凹模具有互换性；配作法适用于精度要求较高的冲裁制件成形。1-4提高材料利用率的方法主要有合理的设计排样的形式、选用合适的搭边值，材料利用率可以用一个步距内的冲裁制件的面积与步距所占面积比值确定。1-5主要的排样方法有直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多排和冲裁搭边法排样。1-6总的冲压力要考虑冲裁力以及卸料力、推件力和顶件力等因素。1-7卸料方式有固定卸料板、悬臂卸料板、弹压卸料板、勾型卸料装置。1-8倒装模具的结构特点是凸凹模零件安装在下模，落料凹模和冲孔凸模安装在上模，每次冲裁完成后，推件装置便将卡在凹模内的制件推出，因此孔内不积存废料，制件对凹模的胀力较小；正装式冲裁复合模结构的最大特点是凸凹模安装在上模，落料凹模和冲孔凸模安装在下模。相较于倒装式复合模，正装式复合模适合于冲裁材料较软或厚度较薄、平直度要求较高的冲裁件。由于每一次冲裁完成后，冲孔废料会从凸凹模孔内推出，型孔内不积存废料。从而使凸凹模的胀裂力小，因此还可以冲裁孔边距较小的冲裁件。但是由于冲孔废料留在上模，要设计推件装置将其推出。而冲孔的凸模安装在下模，使冲裁完成后的制件不能够自上而下推出，要设计顶出装置将其顶出，因此正装复合模的结构要比倒装复合模复杂。1-9一、夹片制件形状简单，结构对称，材料为08钢，厚度为1mm，具有良好的冲裁性能，查公差表可知，制件外形尺寸精度为IT13级，属于冲裁的经济精度。制件精度在一般冲裁精度范围内，制件精度能够在冲裁加工中得到保证，利用普通冲裁即可达到制件图样要求。二、分析夹片务冲裁制件外形结构可知，该制件有悬臂结构，悬臂平均宽度为：B=9mm，长度为：L=38mm，制件材料为08钢，属于软钢，凹槽结构需要满足宽度B≥1.2t，长度L≤5B的要求，则其冲裁的工艺性较好。按上述要求进行计算判定：B=9mm>1.2×1=1.2mm，制件悬臂宽度满足冲裁工艺性要求。L=38mm<5×9=45mm，制件悬臂长度满足冲裁工艺性要求。故判定本项目制件的悬臂结构满足冲裁工艺性要求。制件最小圆角为R2，大于冲裁工艺性所要求的最小圆角要求，制件无尖角结构；制件无孔结构；总是以上工艺性分析，该制件满足冲裁成形工艺性要求，可以采用冲裁工艺进行批量化生产。1-10略1-11略项目22-1弯曲成形过程为：弹性弯曲（没有超过材料的屈服强度）到弹-塑性弯曲再到纯塑性弯曲；弯曲区内侧为压缩状态，外侧为拉伸状态；2-2弯曲的变形程度可以用弯曲半径和弯曲角来表示，极限变形受到弯曲材料的质量、弯曲的最小弯曲半径、弯曲线与材料纤维方向的关系等因素影响。2-3金属板料在塑性弯曲时，伴随着弹性变形，因此，当制件弯曲后就会产生回弹，回弹后弯曲半径和弯曲角度都发生了改变。弯曲件的曲率变化量和角度变化量均称之为弯曲件的回弹量。材料的力学性能，板料的厚度、弯曲半径的大小以及弯曲时校正力的大小等因素都影响弯曲回弹量。通常在模具设计时，按经验总结的数据来选用，经试模后再根据实际弯曲制件的质量情况对模具工作零件加以修正。2-4弯曲过程中，毛坯沿模具凸模圆角处滑移时，会受到摩擦阻力，由于毛坯各边所受到的阻力可能不等，而使其产生偏移，对于不对称工件，这种现象更为突出，从而造成工件边长不符合图样要求；在模具设计时采用压料装置，使毛坯在压紧的状态下进行弯曲成形，这样不仅能够防止毛坯滑动，而且能得到底部较平的工件；要设计合理的定位板（外形定位）或者定位销（工艺孔定位），保证毛坯在模具中定位可靠，如图2-10所示。对于某些弯曲件，工艺孔和压料板可同时使用。拟定工艺方案时，可将尺寸不大的非对称形状的弯曲制件组合成对称形状，弯曲后再切开，如图2-11所示，这样坯料在压弯时受力平衡，有利于防止产生偏移。2-5一、弯曲制件的结构工艺性弯曲半径r弯曲件的半径要适宜，弯曲半径过大，成形后回弹大，弯曲件的精度差。弯曲半径过小则容易造成弯裂。在弯曲成形过程中，板料弯曲不发生破坏的条件下，所能弯成零件内表面的最小圆角半径称为最小弯曲半径rmin，并用它来表示弯曲时的成形极限。板料是否会发生弯裂，主要与弯曲半径r与板料厚度t有关。弯曲制件弯边高度h当弯曲成直角时，为了使弯曲边有较好的变形稳定性，保证工件的弯曲质量，必须使弯边具有一定的高度；弯曲制件的孔边距l当弯曲有孔的毛坯时，如果孔位过于靠近弯曲区，则弯曲时孔的形状会发生变化。二、弯曲制件的精度对弯曲件的精度要求应合理，一般弯曲件的长度尺寸公差等级在IT13级以下，角度公差大于15’。2-6略2-7略项目33-1冲压拉深工艺也成为拉延或者引伸工艺（也可称为拉伸），是把冲裁或者剪裁成一定形状的板料、坯料利用拉深成形模具在冲压力的作用下，使板料变成各种形状的空心制件；或者将半成品的空心件继续拉深成更深的空心制件的一种冲压成形工艺方法。3-2在拉深成形过程中，影响拉深制件质量的因素有很多，比较常见的拉深工艺问题包括平面凸缘部分的起皱、筒壁危险断面的拉裂、口部或凸缘边缘不整齐、筒壁表面拉伤、拉深制件存在较大的尺寸和形状误差等。其中，起皱和拉裂是拉深成形工艺的两个主要的质量问题。为防止起皱，需要加压边力。压边力由模具上的压料装置提供。压料装置使坯料凸缘区在凹模平面与压边圈之间通过；在设计拉深工艺时可通过查表来确定拉深系数的值，通常采用的实际拉深系数大于查表值，这样可以避免拉裂的产生。3-3多次拉深成形的目的是依靠每次较小的变形量来完成拉深成形的工艺，这样可以保证每次的拉深系数不要过小，变形程度适中，保证拉深成形的质量；3-4拉深制件坯料尺寸展开的原则是尺寸适中原则，并留有一定的切边余量。3-5在拉深工艺中，由于拉深件的高度与直径的比值不同，有些拉深件可以一次拉深成形，而有些高大的拉深件，则需要采用多次拉深的方法成形。在制定拉深工艺和设计拉深模具时，通常都将拉深系数作为计算的依据，以确定拉深次数。拉深系数m是每次拉深后圆筒件直径与拉深前坯料（或工序件）直径的比值，材料的力学性能、板料的相对厚度t/D、摩擦与润滑条件、模具的几何参数、拉深的速度、拉深件的形状等等因素都会影响极限拉深系数。3-6略3-7略项目44-1【布尔】选项为无可以得到独立的“体”这些独立的“体”就是后续模具中的各个单独的零件。4-2选中建模完成的各个“体”。然后在菜单栏中，单击【编辑】菜单，再单击【对象显示】命令（快捷键为Ctrl+J），在弹出的【编辑对象显示】设置颜色，便于后续各零件区分。4-3固定板的安装孔主要是安装紧固件用，在建模创建时，可先在孔位拉伸贯穿于各个模板的“体”，然后用这个体与各个模板做【布尔运算】修建，这样可快速创建各个模板和固定板的安装孔位。4-4提升体的目的是把外部通过装配进来的零件变成内部的“体”结构，以便于在一个“PART”中对这些零件进行后续的修改。4-5单击点选剖视图边框，单击【活动草图视图】命令图标，。Ug工程图模式中，把某个视图设置为活动草图视图，即可绘制相应的线.4-6略项目55-1基于一个“PART”建模后，模具的各个零部件是以“体”的形式存在，后续要进一步将其转化成单独的零件，实现装配关系，而采用PDW模式创建级进模则是直接生成各单独的模具零件。5-2多行排样的目的是提高材料的利用率；通过【毛坯布局】对话框中的放置功能，可以对排样毛坯进行位移和角度的设置在螺距--宽度（螺距应为冲压排样中的步距）功能中进行排样步距和板料宽度参数的设置。也可以在优化数据功能中查看材料利用率。利用【毛坯布局】对话框中的【类型】功能，设置为“复制毛坯”，.设置沿X向位移参数、沿Y向位移参数、旋转参数。再对【螺距--宽度}功能进行操作，设置螺距参数、宽度参数。然后对【侧距】功能操作，里点勾选“平均”。这样可以完成多行排样设计。5-3工位号就是级进模工步数（工序数）的意思，.单击点选级进模向导工具条中的【条料排样】命令图标，进行冲裁区域的设置。在出现的条料排样的设置区域中，鼠标双击工位号（对应冲压排样的工位数）。5-4在【管理模架对】话框中，单击【指定参考点】命令图标，弹出【点】对话框，【类型】功能区选择“自动判断的点”。点选坐标原点为模架放置点。这样操作是便于后续跟进压力中心进行位置偏移调整，因为模架长度方向上的0点与宽度方向上的中点与放置点重合。考虑到模架中心与压力中心重合，在【输出坐标】功能区域中，要将XC和YC值进行更改。设置X方向要移动参数，Y方向移动参数，输入完成后，点击【确定】，回到【管理模架】对话框，设置到模架边缘的距离值为0。5-5凹模镶块等零件实际上是一个没有中间刃口孔的实体，方便后续进行集中的布尔运算去除操作。因此为进一步完善凹模镶块结构，以及在下模垫板和下模座板开落料孔等结构，需进行型腔废料孔设计。单击级进模向导工具条中的【冲裁镶块设计】命令图标，在弹出的【冲裁镶块设计】对话框的【类型】功能中选择“凹模型腔废料孔”。完成型腔废料孔设计。5-6略项目66-1补孔的目的是为了后续分模的时候能够方便的分离出凸模和凹模，创建完整的拉深分模面。点击【插入】—【关联复制】—【抽取几何体特征】命令，抽取模型的外表面，类型选面区域，再分别选择种子面和边界面，实体抽取为片体。继续点击【插入】—【网格曲面】—【N边曲面】命令，将端盖产品上的三个孔补好；使用【插入】—【组合】—【缝合】命令将片体与孔进行缝合。6-2工艺补充面是为了保证顺利拉深出合格的制件，而在冲压件的基础上所增添的补充部分。工艺补充面距离产品边线部分高度的选择可依据公式H=π/2×R+（3~5）mm，其中R为拉深圆角.6-3点击【插入】—【关联复制】—【抽取几何体特征】命令，抽取模型的外表面，再将模型外表面片体与工艺补充面利用【插入】—【组合】—【缝合】命令进行缝合。设置料厚，用【插入