沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)試題及答案試卷一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.沖裁變形過程中的塑性變形階段形成了（）。A.光亮帶B.毛刺C.斷裂帶D.圓角帶2.模具的合理間隙是靠（）刃口尺寸及公差來實(shí)現(xiàn)。A.凸模B.凹模C.凸模和凹模D.凸凹模3.落料時，其刃口尺寸計(jì)算原則是先確定（）。A.凹模刃口尺寸B.凸模刃口尺寸C.凸、凹模尺寸公差D.凸凹模尺寸4.彎曲件在變形區(qū)的切向外側(cè)部分（）。A.受拉應(yīng)力B.受壓應(yīng)力C.不受力D.不確定5.拉深過程中，坯料的凸緣部分為（）。A.傳力區(qū)B.變形區(qū)C.已變形區(qū)D.非變形區(qū)6.沖裁模設(shè)計(jì)時，若計(jì)算出的沖裁力較小，可采用（）的方法來降低沖裁力。A.階梯凸模沖裁B.斜刃沖裁C.加熱沖裁D.不用降低7.為了保證彎曲可靠進(jìn)行，二次彎曲間應(yīng)采用（）處理。A.淬火B(yǎng).回火C.退火D.正火8.復(fù)合模與級進(jìn)模相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是（）。A.生產(chǎn)效率高B.制件精度高C.模具制造簡單D.模具壽命長9.拉深時出現(xiàn)的起皺現(xiàn)象是由于（）而引起的。A.徑向壓應(yīng)力B.切向壓應(yīng)力C.摩擦力D.拉應(yīng)力10.沖裁件外形和內(nèi)形有較高的位置精度要求，宜采用（）。A.導(dǎo)板模B.級進(jìn)模C.復(fù)合模D.單工序模二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.沖裁間隙的大小對沖裁件的（）有影響。A.尺寸精度B.斷面質(zhì)量C.模具壽命D.沖裁力2.彎曲工藝中，影響彎曲件回彈的因素有（）。A.材料的力學(xué)性能B.相對彎曲半徑C.彎曲中心角D.彎曲方式3.拉深過程中，可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題有（）。A.起皺B.破裂C.尺寸精度超差D.表面劃痕4.模具的導(dǎo)向裝置有（）。A.導(dǎo)柱導(dǎo)套B.導(dǎo)板C.滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套D.滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套5.沖裁模的結(jié)構(gòu)類型按工序組合程度可分為（）。A.單工序模B.級進(jìn)模C.復(fù)合模D.導(dǎo)板模三、判斷題（每題1分，共10分）1.沖裁間隙過大時，斷面將出現(xiàn)二次光亮帶。（）2.彎曲件的中性層，一定位于工件的1/2厚度處。（）3.拉深系數(shù)越小，說明拉深變形程度越大。（）4.模具的閉合高度可以小于壓力機(jī)的最小閉合高度。（）5.級進(jìn)模中，各工序的排列順序可以隨意安排。（）6.沖裁力是指沖裁過程中凸模對板料施加的壓力。（）7.彎曲時，板料的彎曲半徑越小，越容易產(chǎn)生破裂。（）8.拉深模的凸、凹模間隙應(yīng)小于沖裁模的凸、凹模間隙。（）9.復(fù)合模中，凸凹模的內(nèi)外緣均為工作部分。（）10.采用斜刃沖裁時，斜刃可以做在凸模上，也可以做在凹模上。（）四、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量的影響。2.分析彎曲件產(chǎn)生回彈的原因，并說明減小回彈的措施。3.說明拉深過程中出現(xiàn)破裂和起皺的原因及防止措施。五、計(jì)算題（每題12.5分，共25分）1.已知沖裁件的尺寸如圖所示，材料為Q235鋼，厚度t=2mm，試計(jì)算該沖裁件的沖裁力。（材料的抗剪強(qiáng)度τ=300MPa）（此處應(yīng)給出沖裁件的圖形，假設(shè)沖裁件為一個長50mm、寬30mm的矩形）2.有一圓筒形拉深件，直徑d=50mm，高度h=60mm，材料為08鋼，厚度t=1mm，試計(jì)算該拉深件的首次拉深系數(shù)m1，并判斷能否一次拉深成形。（已知08鋼的首次拉深系數(shù)m1min=0.5）沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)試題答案一、單項(xiàng)選擇題1.答案：A解析：沖裁變形過程中的塑性變形階段，材料產(chǎn)生塑性流動，形成光亮帶。毛刺是在斷裂階段形成；斷裂帶是裂紋擴(kuò)展形成；圓角帶是在彈性變形階段開始形成。2.答案：C解析：模具的合理間隙是靠凸模和凹模刃口尺寸及公差來實(shí)現(xiàn)的。凸模和凹模的尺寸配合決定了間隙大小。3.答案：A解析：落料時，以凹模為基準(zhǔn)，先確定凹模刃口尺寸，凸模刃口尺寸根據(jù)間隙來確定。4.答案：A解析：彎曲件在變形區(qū)的切向外側(cè)部分受拉應(yīng)力，內(nèi)側(cè)部分受壓應(yīng)力。5.答案：B解析：拉深過程中，坯料的凸緣部分是變形區(qū)，在拉深力作用下不斷向凹模內(nèi)流動。6.答案：D解析：若計(jì)算出的沖裁力較小，無需采用降低沖裁力的方法，因?yàn)榻档蜎_裁力的方法可能會增加模具成本或使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。7.答案：C解析：為了保證彎曲可靠進(jìn)行，二次彎曲間應(yīng)采用退火處理，消除前次彎曲產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。8.答案：B解析：復(fù)合模與級進(jìn)模相比，主要優(yōu)點(diǎn)是制件精度高，因?yàn)閺?fù)合模是在同一工位完成多道工序，減少了定位誤差。9.答案：B解析：拉深時出現(xiàn)的起皺現(xiàn)象是由于切向壓應(yīng)力使板料失去穩(wěn)定而引起的。10.答案：C解析：沖裁件外形和內(nèi)形有較高的位置精度要求，宜采用復(fù)合模，復(fù)合?？梢栽谕还の煌瓿陕淞虾蜎_孔等工序，保證了位置精度。二、多項(xiàng)選擇題1.答案：ABCD解析：沖裁間隙的大小對沖裁件的尺寸精度、斷面質(zhì)量、模具壽命和沖裁力都有影響。間隙過大，尺寸精度降低，斷面質(zhì)量變差，模具壽命提高，沖裁力減?。婚g隙過小，尺寸精度提高，斷面質(zhì)量好，但模具壽命降低，沖裁力增大。2.答案：ABCD解析：影響彎曲件回彈的因素有材料的力學(xué)性能、相對彎曲半徑、彎曲中心角和彎曲方式等。材料的彈性模量越大，回彈越??；相對彎曲半徑越大，回彈越大；彎曲中心角越大，回彈越大；不同的彎曲方式，回彈也不同。3.答案：ABCD解析：拉深過程中，可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題有起皺、破裂、尺寸精度超差和表面劃痕等。起皺是由于切向壓應(yīng)力過大；破裂是由于拉應(yīng)力過大；尺寸精度超差可能是由于模具設(shè)計(jì)不合理或工藝參數(shù)不當(dāng)；表面劃痕可能是由于模具表面粗糙或潤滑不良。4.答案：ABCD解析：模具的導(dǎo)向裝置有導(dǎo)柱導(dǎo)套、導(dǎo)板、滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套和滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套等。導(dǎo)柱導(dǎo)套是最常用的導(dǎo)向裝置，滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向精度高，滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡單。5.答案：ABC解析：沖裁模的結(jié)構(gòu)類型按工序組合程度可分為單工序模、級進(jìn)模和復(fù)合模。導(dǎo)板模是按導(dǎo)向方式分類的。三、判斷題1.答案：錯誤解析：沖裁間隙過大時，斷面將出現(xiàn)較大的圓角帶和斷裂帶，不會出現(xiàn)二次光亮帶。間隙過小時，才可能出現(xiàn)二次光亮帶。2.答案：錯誤解析：彎曲件的中性層不一定位于工件的1/2厚度處，只有當(dāng)彎曲半徑較大時，中性層才近似位于1/2厚度處。3.答案：正確解析：拉深系數(shù)m=d/D（d為拉深后工件直徑，D為坯料直徑），拉深系數(shù)越小，說明d相對D越小，拉深變形程度越大。4.答案：錯誤解析：模具的閉合高度必須大于壓力機(jī)的最小閉合高度，否則模具無法安裝在壓力機(jī)上。5.答案：錯誤解析：級進(jìn)模中，各工序的排列順序不能隨意安排，要考慮制件的精度要求、模具結(jié)構(gòu)的合理性和生產(chǎn)效率等因素。6.答案：正確解析：沖裁力是指沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，用于克服材料的抗剪強(qiáng)度。7.答案：正確解析：彎曲時，板料的彎曲半徑越小，外層材料的拉伸變形越大，越容易產(chǎn)生破裂。8.答案：錯誤解析：拉深模的凸、凹模間隙應(yīng)大于沖裁模的凸、凹模間隙，以保證拉深過程中板料能夠順利通過。9.答案：正確解析：復(fù)合模中，凸凹模的內(nèi)外緣均為工作部分，內(nèi)緣用于沖孔，外緣用于落料。10.答案：正確解析：采用斜刃沖裁時，斜刃可以做在凸模上，也可以做在凹模上，根據(jù)實(shí)際情況選擇。四、簡答題1.沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：-斷面質(zhì)量：間隙合適時，沖裁件的斷面有正常的圓角帶、光亮帶、斷裂帶和毛刺，斷面質(zhì)量較好；間隙過大時，斷裂帶變寬，光亮帶變窄，毛刺大且厚，斷面質(zhì)量差；間隙過小時，會出現(xiàn)二次光亮帶，斷面中部出現(xiàn)撕裂面，斷面質(zhì)量也不理想。-尺寸精度：間隙合適時，沖裁件的尺寸精度較高；間隙過大時，落料件尺寸會小于凹模尺寸，沖孔件尺寸會大于凸模尺寸，尺寸精度降低；間隙過小時，落料件尺寸會大于凹模尺寸，沖孔件尺寸會小于凸模尺寸，尺寸精度也會受到影響。-形狀誤差：間隙不均勻時，沖裁件會產(chǎn)生翹曲、扭曲等形狀誤差。2.彎曲件產(chǎn)生回彈的原因：-材料的彈性變形：在彎曲過程中，材料既產(chǎn)生塑性變形，也存在彈性變形。當(dāng)彎曲結(jié)束，外力去除后，彈性變形會恢復(fù)，導(dǎo)致彎曲件的形狀和尺寸發(fā)生變化，產(chǎn)生回彈。-應(yīng)力狀態(tài)：彎曲變形區(qū)的應(yīng)力分布不均勻，外層受拉應(yīng)力，內(nèi)層受壓應(yīng)力。當(dāng)外力去除后，內(nèi)外層的應(yīng)力恢復(fù)會使彎曲件產(chǎn)生回彈。減小回彈的措施：-改進(jìn)彎曲件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：在彎曲件上增加加強(qiáng)筋、工藝孔等，以增加彎曲件的剛性，減小回彈。-選擇合適的材料：選擇彈性模量小、屈服強(qiáng)度低的材料，可減小回彈。-優(yōu)化彎曲工藝：采用校正彎曲代替自由彎曲，增加彎曲力，使彎曲件在變形區(qū)產(chǎn)生更大的塑性變形，減小回彈；多次彎曲時，進(jìn)行中間退火處理，消除內(nèi)應(yīng)力，減小回彈。-調(diào)整模具結(jié)構(gòu)：采用補(bǔ)償法，在模具設(shè)計(jì)時，根據(jù)回彈的規(guī)律，將模具的形狀和尺寸進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，使彎曲件回彈后達(dá)到要求的形狀和尺寸；采用拉彎工藝，在彎曲過程中施加拉力，使彎曲件的內(nèi)外層都處于拉應(yīng)力狀態(tài)，減小回彈。3.拉深過程中出現(xiàn)破裂和起皺的原因及防止措施如下：破裂的原因：-拉深力過大：當(dāng)拉深力超過材料的抗拉強(qiáng)度時，拉深件會在危險斷面（凸模圓角處）發(fā)生破裂。-材料的塑性不足：材料的伸長率低、屈強(qiáng)比大，在拉深過程中容易發(fā)生破裂。-模具結(jié)構(gòu)不合理：凸模、凹模的圓角半徑過小，會使材料流動阻力增大，容易導(dǎo)致破裂；模具間隙過小，也會使拉深力增大，引起破裂。防止破裂的措施：-合理選擇材料：選擇塑性好、伸長率高、屈強(qiáng)比小的材料。-優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)：增大凸模、凹模的圓角半徑，合理確定模具間隙，使材料能夠順利流動。-控制拉深工藝參數(shù)：采用合適的拉深系數(shù)，避免拉深變形程度過大；采用適當(dāng)?shù)膲哼吜?，防止材料起皺的同時，又不使拉深力過大；合理安排拉深工序，必要時進(jìn)行多次拉深。起皺的原因：-切向壓應(yīng)力過大：在拉深過程中，坯料的凸緣部分受到切向壓應(yīng)力的作用，當(dāng)切向壓應(yīng)力超過材料的臨界失穩(wěn)應(yīng)力時，凸緣部分會失去穩(wěn)定而產(chǎn)生起皺。-壓邊力不足：壓邊力過小，無法有效抑制凸緣部分的起皺。防止起皺的措施：-采用壓邊裝置：合理調(diào)整壓邊力的大小，使壓邊力既能防止起皺，又不致于使拉深力過大。-優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)：采用錐形凹模或帶拉深筋的模具，增加材料的流動阻力，使凸緣部分的切向壓應(yīng)力分布更加均勻，減小起皺的可能性。-控制拉深工藝參數(shù)：合理選擇拉深系數(shù)，避免拉深變形程度過大；采用合適的潤滑條件，減小材料與模具之間的摩擦力，使材料能夠順利流動。五、計(jì)算題1.首先計(jì)算沖裁件的周長L：對于長50mm、寬30mm的矩形沖裁件，其周長L=2×(50+30)=160mm。沖裁力F的計(jì)算公式為F=Ltτ，其中L為沖裁件周長，t為材料厚度，τ為材料的抗剪強(qiáng)度。已知t=2mm，τ=300MPa，將數(shù)值代入公式可得：F=Ltτ=160×2×300=96000N=96kN。2.首先計(jì)算首次拉深系數(shù)m1：首次拉深系數(shù)m1=d/D，其中d為拉深件直徑，D為坯料直徑。對于圓筒形拉深件，坯料直徑D的計(jì)算公式為\(D=\sqrt{d^{2}+4dh}\)（不考慮修邊余量），已