模具設(shè)計(jì)與沖壓工藝復(fù)習(xí)題匯編前言本復(fù)習(xí)題匯編針對(duì)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課程核心知識(shí)點(diǎn)，涵蓋基礎(chǔ)理論、典型工藝（沖裁、彎曲、拉深等）、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用等內(nèi)容。題型包括選擇題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題、綜合分析題，旨在幫助學(xué)習(xí)者鞏固理論基礎(chǔ)、提升工程計(jì)算能力及解決實(shí)際問(wèn)題的思維邏輯。內(nèi)容專(zhuān)業(yè)嚴(yán)謹(jǐn)，貼合高校課程要求與企業(yè)實(shí)際設(shè)計(jì)場(chǎng)景，具有較強(qiáng)實(shí)用價(jià)值。第一章沖壓工藝基礎(chǔ)1.1知識(shí)點(diǎn)梳理1.1.1沖壓工藝的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：高生產(chǎn)率、材料利用率高、零件精度穩(wěn)定、適合大批量生產(chǎn)；局限：模具制造周期長(zhǎng)、成本高，不適用于小批量復(fù)雜零件。1.1.2沖壓材料的性能要求塑性：延伸率（δ）、斷面收縮率（ψ）高；強(qiáng)度：屈服強(qiáng)度（σ_s）低、抗拉強(qiáng)度（σ_b）適中（避免開(kāi)裂）；硬度：低硬度（便于成形）；其他：表面質(zhì)量好（無(wú)裂紋、劃痕）、尺寸精度高。1.1.3塑性變形理論基礎(chǔ)應(yīng)力狀態(tài)：沖壓過(guò)程中材料的應(yīng)力狀態(tài)（如沖裁的雙向拉應(yīng)力、彎曲的單向拉壓、拉深的徑向拉/切向壓）決定成形性能；應(yīng)變狀態(tài)：與應(yīng)力狀態(tài)對(duì)應(yīng)，塑性變形時(shí)體積不變（ε?+ε?+ε?=0）；屈服準(zhǔn)則：Tresca準(zhǔn)則（最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則）、Mises準(zhǔn)則（畸變能準(zhǔn)則），沖壓中常用Tresca準(zhǔn)則簡(jiǎn)化計(jì)算。1.2復(fù)習(xí)題（1）選擇題1.沖壓工藝中，材料的（）是衡量塑性的重要指標(biāo)。A.屈服強(qiáng)度B.延伸率C.硬度D.彈性模量2.下列應(yīng)力狀態(tài)中，最有利于塑性變形的是（）。A.單向拉應(yīng)力B.雙向拉應(yīng)力C.單向壓應(yīng)力D.三向壓應(yīng)力（2）簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述沖壓工藝與切削工藝的主要區(qū)別。2.為什么沖壓材料要求低屈服強(qiáng)度和高延伸率？（3）解答提示選擇題答案：1.B；2.D（三向壓應(yīng)力能抑制裂紋擴(kuò)展，提高塑性）。簡(jiǎn)答題1：沖壓是利用材料塑性變形成形，無(wú)切屑；切削是去除材料，有切屑。沖壓生產(chǎn)率更高，材料利用率更高，但模具成本高。簡(jiǎn)答題2：低屈服強(qiáng)度使材料容易開(kāi)始變形（減少成形力）；高延伸率使材料能承受更大變形而不破裂（提高成形極限）。第二章沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)2.1知識(shí)點(diǎn)梳理2.1.1沖裁過(guò)程分析三個(gè)階段：彈性變形階段（材料受迫彎曲，刃口處產(chǎn)生彈性壓縮）、塑性變形階段（材料產(chǎn)生塑性剪切，刃口處出現(xiàn)微裂紋）、斷裂分離階段（裂紋擴(kuò)展并貫穿，零件與廢料分離）。2.1.2沖裁間隙定義：凸模與凹模刃口之間的間隙（Z=2c，c為單邊間隙）；選擇原則：保證沖裁件斷面質(zhì)量（光亮帶寬度）、減小毛刺、降低沖裁力；經(jīng)驗(yàn)公式：c=kt（t為材料厚度，k為間隙系數(shù)，鋼k=0.06~0.12，鋁k=0.03~0.08）。2.1.3刃口尺寸計(jì)算落料模：以凹模為基準(zhǔn)（凹模尺寸=落料件尺寸-Δ/2，凸模尺寸=凹模尺寸-Z）；沖孔模：以凸模為基準(zhǔn)（凸模尺寸=沖孔件尺寸+Δ/2，凹模尺寸=凸模尺寸+Z）；注：Δ為沖裁件尺寸公差。2.1.4沖裁力計(jì)算平刃沖裁力：F=K*L*t*σ_b（L為沖裁周長(zhǎng)，t為材料厚度，σ_b為材料抗拉強(qiáng)度，K為修正系數(shù)，取1.1~1.3）；斜刃沖裁力：F斜=（0.6~0.8）F平（減少?zèng)_裁力，但會(huì)增加模具磨損）。2.1.5模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型單工序模：僅完成一道沖裁工序（如落料模、沖孔模）；復(fù)合模：同一工位完成多道工序（如落料+沖孔復(fù)合模，優(yōu)點(diǎn)：精度高、生產(chǎn)率高；缺點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜）；級(jí)進(jìn)模：多工位連續(xù)沖裁（優(yōu)點(diǎn)：適合大批量生產(chǎn)；缺點(diǎn)：排樣設(shè)計(jì)復(fù)雜）。2.2復(fù)習(xí)題（1）選擇題1.沖裁件的斷面質(zhì)量中，（）是衡量沖裁質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。A.光亮帶B.斷裂帶C.毛刺D.塌角2.落料模的刃口尺寸設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是（）。A.凸模B.凹模C.凸凹模D.卸料板（2）簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述沖裁間隙過(guò)大或過(guò)小的危害。2.復(fù)合模與級(jí)進(jìn)模的主要區(qū)別是什么？（3）計(jì)算題某落料件為圓形，直徑φ20mm（公差Δ=0.2mm），材料為Q235鋼（σ_b=450MPa），厚度t=2mm。試計(jì)算：（1）凹模刃口尺寸；（2）凸模刃口尺寸；（3）平刃沖裁力（K=1.2）。（4）解答提示選擇題答案：1.A；2.B。簡(jiǎn)答題1：間隙過(guò)大→斷裂帶增寬、毛刺增大、尺寸精度降低；間隙過(guò)小→光亮帶增寬，但模具磨損加劇、沖裁力增大，易產(chǎn)生二次毛刺。簡(jiǎn)答題2：復(fù)合模在同一工位完成多道工序（如落料+沖孔），零件精度高；級(jí)進(jìn)模在多工位連續(xù)完成工序，生產(chǎn)率高，適合大批量生產(chǎn)。計(jì)算題：（1）落料模凹模尺寸：D凹=D件-Δ/2=20-0.1=19.9mm；（2）間隙c=kt=0.08*2=0.16mm（Q235鋼k取0.08），凸模尺寸：D凸=D凹-Z=19.9-2*0.16=19.58mm；（3）沖裁周長(zhǎng)L=πD=3.14*20=62.8mm，沖裁力F=1.2*62.8*2*450=____N≈67.8kN。第三章彎曲工藝與模具設(shè)計(jì)3.1知識(shí)點(diǎn)梳理3.1.1彎曲變形過(guò)程三個(gè)階段：彈性彎曲（材料外層受拉、內(nèi)層受壓，變形可逆）、塑性彎曲（外層開(kāi)始塑性變形，內(nèi)層仍彈性）、完全塑性彎曲（內(nèi)外層均塑性變形，變形不可逆）。3.1.2彎曲回彈定義：彎曲件卸載后，由于彈性恢復(fù)，彎曲角度和半徑增大的現(xiàn)象；影響因素：材料性能（σ_s/σ_b越大，回彈越大）、彎曲半徑（r/t越大，回彈越大）、彎曲角度（角度越大，回彈越大）、模具結(jié)構(gòu)（如采用校正彎曲可減小回彈）；控制方法：修正模具角度（凹模角度=工件角度-回彈角）、采用加壓校正彎曲、使用彈性材料（如橡膠）輔助成形。3.1.3彎曲件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最小彎曲半徑：r_min=t*k（k為最小彎曲半徑系數(shù)，鋼k=0.5~1.0，鋁k=0.3~0.8）；彎曲邊高度：h≥2t（避免彎曲時(shí)材料滑移）；孔邊距離：彎曲處的孔與彎曲邊的距離≥(1.5~2)t（防止孔變形）。3.1.4彎曲力計(jì)算自由彎曲力：F自=（B*t2*σ_b）/(r+t)（B為彎曲件寬度，r為彎曲半徑）；校正彎曲力：F校=K*B*t*σ_b（K為校正系數(shù)，取3~5）。3.2復(fù)習(xí)題（1）選擇題1.彎曲回彈的主要原因是（）。A.材料的塑性變形B.材料的彈性恢復(fù)C.模具的磨損D.彎曲力過(guò)大2.最小彎曲半徑r_min與材料厚度t的比值r_min/t越小，說(shuō)明材料的（）越好。A.強(qiáng)度B.塑性C.硬度D.彈性（2）簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述彎曲件最小彎曲半徑的意義及影響因素。2.如何通過(guò)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減小彎曲回彈？（3）計(jì)算題某彎曲件為U形，材料為10鋼（σ_b=340MPa），厚度t=1.5mm，彎曲半徑r=3mm，彎曲寬度B=20mm，彎曲角度θ=90°。試計(jì)算：（1）自由彎曲力；（2）若采用校正彎曲（K=4），校正彎曲力。（4）解答提示選擇題答案：1.B；2.B。簡(jiǎn)答題1：最小彎曲半徑是彎曲件不發(fā)生裂紋的最小半徑，反映材料的彎曲成形能力。影響因素：材料塑性（塑性越好，r_min/t越?。?、彎曲方向（順纖維方向彎曲時(shí)r_min/t更小）、材料厚度（t越大，r_min越大）。簡(jiǎn)答題2：采用校正彎曲模具（增加校正力）、在凹模上設(shè)置回彈補(bǔ)償角（凹模角度小于工件角度）、使用彈性壓料裝置（如橡膠或彈簧）抑制回彈。計(jì)算題：（1）自由彎曲力F自=（20*1.52*340）/(3+1.5)=（20*2.25*340）/4.5=（____）/4.5=3400N=3.4kN；（2）校正彎曲力F校=4*20*1.5*340=4*20*510=____N=40.8kN。第四章拉深工藝與模具設(shè)計(jì)4.1知識(shí)點(diǎn)梳理4.1.1拉深變形特點(diǎn)變形區(qū)：毛坯的法蘭部分（徑向受拉、切向受壓，易起皺）；傳力區(qū)：毛坯的筒壁部分（受拉，易拉裂）；不變形區(qū)：毛坯的底部（基本不變形）。4.1.2拉深系數(shù)定義：拉深后工件直徑d與毛坯直徑D的比值（m=d/D）；意義：衡量拉深變形程度的指標(biāo)，m越小，變形程度越大；首次拉深系數(shù)：m?=0.5~0.8（取決于材料塑性、t/D比值）；后續(xù)拉深系數(shù)：m?=0.7~0.9（比首次大，因?yàn)椴牧霞庸び不?.1.3起皺與防皺原因：法蘭部分切向壓應(yīng)力超過(guò)材料的臨界壓應(yīng)力，導(dǎo)致失穩(wěn)起皺；防止措施：采用壓邊圈（剛性或彈性）、增加材料厚度（t/D≥0.015時(shí)可不用壓邊圈）、減小拉深系數(shù)（但需保證不裂）。4.1.4拉裂與防止原因：筒壁傳力區(qū)的拉應(yīng)力超過(guò)材料的抗拉強(qiáng)度；防止措施：增大拉深系數(shù)（減小變形程度）、增加凹模圓角半徑（減少材料流動(dòng)阻力）、使用潤(rùn)滑（減少摩擦）、采用中間退火（消除加工硬化）。4.1.5拉深力計(jì)算首次拉深力：F?=πd?tσ_b*(1-m?)/m?（d?為首次拉深后直徑，m?為首次拉深系數(shù)）；后續(xù)拉深力：F?=πd?tσ_b*(1-m?)/m?（d?為后續(xù)拉深后直徑，m?為后續(xù)拉深系數(shù)）。4.2復(fù)習(xí)題（1）選擇題1.拉深過(guò)程中，最容易起皺的部位是（）。A.筒壁B.法蘭C.底部D.凸模圓角2.拉深系數(shù)m越小，說(shuō)明（）。A.變形程度越大B.變形程度越小C.拉深力越小D.起皺傾向越小（2）簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述拉深起皺的原因及防止措施。2.為什么后續(xù)拉深系數(shù)比首次拉深系數(shù)大？（3）計(jì)算題某拉深件為圓筒形，直徑d=50mm，高度h=60mm，材料為08鋼（σ_b=320MPa），厚度t=1mm，毛坯直徑D=120mm。試計(jì)算：（1）首次拉深系數(shù)m?；（2）首次拉深力（取(1-m?)/m?=0.8）；（3）若需二次拉深，后續(xù)拉深系數(shù)m?=0.85，計(jì)算二次拉深后直徑d?。（4）解答提示選擇題答案：1.B；2.A。簡(jiǎn)答題1：原因：法蘭部分切向壓應(yīng)力導(dǎo)致失穩(wěn)起皺。措施：采用壓邊圈、增加材料厚度、減小拉深系數(shù)（但需保證不裂）。簡(jiǎn)答題2：后續(xù)拉深時(shí)，材料已經(jīng)發(fā)生加工硬化（塑性降低、強(qiáng)度提高），若采用與首次相同的拉深系數(shù)，會(huì)導(dǎo)致拉裂，因此后續(xù)拉深系數(shù)需增大（變形程度減?。Ｓ?jì)算題：（1）首次拉深系數(shù)m?=d/D=50/120≈0.417；（2）首次拉深力F?=π*50*1*320*0.8=3.14*50*320*0.8=3.14*____=____N≈40.2kN；（3）二次拉深后直徑d?=m?*d?=0.85*50=42.5mm。第五章其他沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)5.1知識(shí)點(diǎn)梳理5.1.1翻邊定義：將工件的邊緣或孔邊翻成豎直或傾斜的邊；類(lèi)型：內(nèi)翻邊（孔邊翻邊，如螺母孔）、外翻邊（邊緣翻邊，如容器口）；翻邊系數(shù)：m=d?/d（d?為預(yù)沖孔直徑，d為翻邊后直徑），m越小，翻邊變形程度越大。5.1.2脹形定義：通過(guò)材料的局部拉伸，使工件產(chǎn)生凸起或凹陷的成形工藝（如球面、筋肋）；特點(diǎn)：變形區(qū)局限于工件的局部，無(wú)材料流動(dòng)，依賴(lài)材料的塑性延伸率；防止破裂：采用潤(rùn)滑、減小脹形速度、使用軟模（如橡膠、液體）。5.1.3縮口定義：將工件的開(kāi)口端直徑縮小的成形工藝（如子彈殼、氣瓶）；縮口系數(shù)：m=d/D（d為縮口后直徑，D為縮口前直徑），m越小，縮口變形程度越大；防止起皺：采用芯模（剛性或彈性）、增加工件壁厚。5.2復(fù)習(xí)題（1）選擇題1.內(nèi)翻邊的翻邊系數(shù)m越小，說(shuō)明（）。A.翻邊變形程度越大B.翻邊變形程度越小C.翻邊力越小D.越不容易破裂2.脹形工藝的變形特點(diǎn)是（）。A.材料流動(dòng)大B.變形區(qū)局部拉伸C.易起皺D.依賴(lài)材料的壓縮性能（2）簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述翻邊工藝的應(yīng)用場(chǎng)景及注意事項(xiàng)。2.脹形工藝與拉深工藝的主要區(qū)別是什么？（3）解答提示選擇題答案：1.A；2.B。簡(jiǎn)答題1：應(yīng)用場(chǎng)景：制作帶孔的凸起零件（如螺母、電器零件）。注意事項(xiàng)：預(yù)沖孔尺寸要準(zhǔn)確（影響翻邊質(zhì)量）、翻邊系數(shù)不能過(guò)?。ū苊馄屏眩?、采用潤(rùn)滑減少摩擦。簡(jiǎn)答題2：脹形工藝的變形區(qū)局限于工件局部，無(wú)材料流動(dòng)（僅拉伸）；拉深工藝的變形區(qū)是法蘭部分，有材料向筒壁流動(dòng)（徑向拉、切向壓）。第六章沖壓模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.1知識(shí)點(diǎn)梳理6.1.1模具結(jié)構(gòu)組成上模部分：上模座、凸模、凸模固定板、卸料板（或壓邊圈）；下模部分：下模座、凹模、凹模固定板、頂料裝置（或推件裝置）；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)：導(dǎo)柱、導(dǎo)套（保證凸凹模對(duì)準(zhǔn)，分為滑動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向）；固定零件：螺釘、銷(xiāo)釘（固定模具零件）。6.1.2模具材料選擇凸凹模材料：要求高硬度（HRC58~62）、高耐磨性、足夠韌性；常用材料：Cr12MoV（冷作模具鋼，適合沖裁、彎曲模）、SKD11（日本標(biāo)準(zhǔn)，equivalenttoCr12MoV）、DC53（高韌性冷作模具鋼，適合厚板沖裁）；模座材料：HT200（灰鑄鐵，適合中小型模具）、Q235（鋼，適合大型模具）。6.1.3模具制造工藝要點(diǎn)凸凹模加工：線切割（適合復(fù)雜形狀）、磨削（保證精度）、電火花加工（適合硬材料）；裝配要求：凸凹模間隙均勻（誤差≤0.01mm）、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)靈活（無(wú)卡滯）、卸料裝置可靠（卸料力適中）。6.2復(fù)習(xí)題（1）選擇題1.沖壓模具中，保證凸凹模對(duì)準(zhǔn)的關(guān)鍵零件是（）。A.凸模B.凹模C.導(dǎo)柱導(dǎo)套D.卸料板2.適合制作厚板沖裁模凸凹模的材料是（）。A.HT200B.Q235C.Cr12MoVD.DC53（2）簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述沖壓模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用及類(lèi)型。2.模具裝配時(shí)，如何保證凸凹模間隙均勻？（3）解答提示選擇題答案：1.C；2.D（DC53具有高韌性，適合厚板沖裁，避免斷裂）。簡(jiǎn)答題1：作用：保證凸凹模在沖壓過(guò)程中對(duì)準(zhǔn)，防止啃刃。類(lèi)型：滑動(dòng)導(dǎo)向（導(dǎo)柱導(dǎo)套配合，成本低）、滾動(dòng)導(dǎo)向（導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間有滾珠，精度高、壽命長(zhǎng)）。簡(jiǎn)答題2：方法：采用間隙調(diào)整墊片（在凸模固定板與上模座之間墊墊片，調(diào)整凸模位置）、線切割加工凸凹模（保證間隙均勻）、裝配時(shí)用塞尺檢查間隙（調(diào)整至誤差≤0.01mm）。第七章綜合分析