有废料与少废料排样对比:零件精度、模具寿命及材料利用率分析

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零件制造精度高,模具使用寿命长,材料使用效率低;零件制造精度稍高,模具使用寿命较低,材料使用效率较高;零件制造精度较低,模具使用寿命较低,材料使用效率最高....

冲裁工艺冲裁模设计习题答案

1、填空题

通过特定形状轮廓实现分离的一种加工方法,包括裁切、打孔、截断、修边、分割等步骤

(2)弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段

(3)圆角带、光亮带、断裂带、毛刺区

出现弯曲和伸展的形变,断裂带相互连接,凸模同凹模之间发生剪切应力,断裂

(5)断裂带、光亮带、减小、、增大

(6)塑性好的材料、合适的凸凹模刃口间隙、

(7)减小冲裁件的间隙

(8)间隙、寿命、冲裁力、工件质量

(9)冲裁力、卸料力、顶件力

(10)小、长、小

(11)刃口成圆角

(12)减小、增大、又高又厚

(13)断面状况、尺寸

模具自身的加工偏差,凸模和凹模的加工准确度,材质特性,轮廓偏差,冲切缝隙,冲切缝隙

(15)冲裁件小于凹模尺寸、大于凸模尺寸

(16)大于凹模尺寸、小于凸模尺寸

(17)较小、较小、较高、相反

(18)缩短、延长

(19)磨钝、凹模、冲裁件上下端、更换凸凹模

(20)凸凹模刃口横向尺寸的差值

(21)最小

(22)越大、越小

(23)断面质量、尺寸精度、模具寿命

(24)凹模、凸模

(25)自身互换性、模具成批制造、制造误差、成本高

(26)尺寸和公差、最小合理间隙

(27)凹模、凸模、凸模、凹模

(28)IT11、IT10、IT9

(29)布置方法

(30)提高材料利用率、降低成本、保证冲件质量、寿命

(31)结构废料、工艺废料

(32)冲压方式、排样方式

(33)搭边、利用率

工艺废弃物需要处理,用以修正定位偏差,确保条料具备相应强度,尺寸不可偏大或偏小,拉抻现象要避免,尺寸宜适当减小,或适当增大,或进一步增大,或持续增大

(35)凹模中、凸模上

(36)卸料力、推件力、顶件力

冲压所需的主要力包括冲切之力,卸除之力,推进之力,再次冲切之力,再次推进之力,以及顶出之力

(38)斜刃口

(39)凹模、凸模

(40)简单模、复合模、级进模

(41)完成一个、、多道、同一部位、数道分离工序的模具

(42)工作零件、定位零件、卸料与出件零件、导向零件、模架

(43)侧刃、侧压板

(44)简单、难、低、短、要求不高

(45)既为落料凸模又为冲孔凹模

(46)小、大批量

模具内部,凸模和凹模之间,容易形成大量堆积物,这些堆积物包括废料和冲裁件,体积会持续增大,由于形状较为简单,且对精度没有太高要求,因此这种情况比较常见

(48)宽度、步距

(49)定位销和定位板

(50)送料、导向、挡料销、侧刃

2、判断题

正确的是第一个和第四个,错误的有第二个和第三个,以及第五个到第七个,还有第九个和第十个,第十一个是正确的,第十二个和第十三个都是错的,第十四个和第十五个也是错误的,但第十六个是正确的,第十七个是错的,第十八个和第十九个都是对的,第二十个也是对的,第二十一个同样正确,但第二十二个是错的,第二十三和第二十四个都是错的,第二十五个是对的,第二十六个是错的。

3、选择题

一种情况是这样,另一种情况也是这样,但具体细节有所不同,需要根据不同的情况进行分析,有时候是这种情况,有时候又是那种情况,不过最终目的都是一样的,需要综合考虑各种因素,不能只看表面现象,要深入了解事情的来龙去脉,才能做出正确的判断,不能简单地以偏概全,要全面地看待问题,这样才能得出合理的结论。

4、问答题

答:金属上方的凸模施加压力,导致金属发生形变并进入凹模入口,当继续施加的力超过材料的弹性极限,金属的一部分就会被挤压进凹模入口,在材料底部产生压痕,表面也相应地变形,随着载荷进一步增大,凸模会将金属压入特定深度,直到进入凹模的深度与金属的厚度相等。这种压缩现象出现在切割导致的破损初始阶段以及金属截面逐步缩小时,上下刀刃部位变窄的截面上均能发现细小裂纹,针对被切割的物质,假如预留的空隙合适,这些裂纹会朝向彼此扩展,并最终交汇,由此导致物质彻底断裂。

答:断面构造包含四个部分,分别是坍塌的角落、平整的表层、粗糙的表面以及尖锐的边缘。决定这些特征的因素主要有三个,分别是材料的固有属性、模具之间预留的空隙尺寸以及模具刀口的状况。

答:冲裁模凸模和凹模的刃口部分横向尺寸的差别,被称为冲裁间隙。

当空隙恰当,材料在冲裁时形成的上下裂纹会重合在一起,零件的切断面质量优,尺寸精确度高,而且平直度好。

冲裁模设计习题答案解析_冲裁工艺与冲裁模设计习题答案_冲压工艺与模具设计答冲裁凸凹模刃口尺寸

先算凹模的规格,再算凸模的规格,这是主要准则;凹模的规格要接近零件的最小规格,凸模的规格要接近零件的最大规格;冲裁的间隙要选最小的合适间隙。

回答如下:模具的耐用度受间隙制约,数值越小,耐用度越差;冲裁所需的力量受间隙控制,数值越小,所需力量越大。

测量冲裁件尺寸和运用时,都以光面尺寸作为参照标准。落料件的光面形成于凹模刃口处,其尺寸与凹模刃口大小相同,而孔的光面则由凸模刃口挤压材料形成,其尺寸与凸模刃口大小一致。

答:落料件大小由凹模规格决定,冲孔件孔径由凸模规格决定,因此制作落料模时,应先设定凹模刃口规格,然后以凹模为参照,间隙设置在凸模上,具体为凸模规格等于凹模规格减去冲裁起始间隙值;制作冲孔模时,应先设定凸模刃口规格,然后以凸模为参照,间隙设置在凹模上,具体为凹模规格等于凸模规格减去冲裁起始间隙值。模具设计时需顾及冲裁中凸模和凹模的损耗,落料模的凹模基本尺寸宜选用零件尺寸公差区间内偏小的数值;冲孔模的凸模基本尺寸则宜选用零件孔径公差区间内偏大的数值。确定模具刃口加工容许度时,须顾及零件的公差标准。通常情况下,模具的制造标准高于零件的制造标准。圆形、方形这类刃口,如果轮廓比较简单,可以按照IT6到IT7的等级来制造精度,而那些形状比较复杂的刃口,精度要取制件公差值的四分之一;如果制件上没有标明公差,就按照IT14来处理,冲模的精度则按IT11制造。

答:冲裁时凸模对板料施加的力称为冲裁力,这个力的大小会随着凸模进入材料的深度而改变。一般所指的冲裁力是整个冲裁过程中达到的最大冲裁力。

冲裁完成之际,材料会出现弹性回弹和翘曲变形现象,加之摩擦力的作用,导致落料部分的材料会堵塞在凹模之中,而冲裁后剩余的材料则会被凸模紧紧夹住。为了让冲裁作业得以持续,需要将凸模上被夹持的材料移除,同时把困在凹模里的材料顶出。卸除套在凸模上的材料需要用到卸料的力量,把堵在凹模里的材料往冲裁路径上推需要用到推件的力量,往冲裁路径的反方向把材料从凹模里顶出来需要用到顶件的力量。

冲压作业时,设备的额定承载能力需不低于所需作用力,该作用力由剪切力与卸料、推件及顶件等辅助力叠加而成。

模具的压力中心就是模具合力的着力位置。为了确保压力机和模具能够正常运作,应当让模具的压力中心与滑块的中心线对齐。如果做不到这一点,冲压过程中滑块就会承受偏心载荷,进而造成滑块导轨和模具导向部分出现异常磨损。同时,这也会导致合理的间隙无法维持,进而降低制件质量,缩短模具使用寿命,甚至可能损坏模具

对称形态的工件,其受力点处在工件外形图案的中点位置。裁切直线部分,其受力点位于直线段的中部。切割圆弧部分时,其受力点为圆弧的中心位置。对于形状复杂的工件或者采用多个凸模进行裁切的情况,其受力点可以通过运用力矩原理,采用计算方法确定,即各个分力相对于某个转动轴的力矩总和,等于总合力对于该转动轴的力矩。

(9)答:冲裁件的外部形态、规格参数、精确度标准、材质种类以及板厚状况,是否满足冲裁工艺的规范,会直接关系到冲裁件的品质、模具的使用期限以及生产效率。

(10)答:制件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样

有废料排样:零件精度高,模具寿命长,材料利用率低;

少废料排样:零件精度较高,模具寿命略低,材料利用率较高;

无废料排样:零件精度低,模具寿命低,材料利用率最高。

排样中,两个挨着的零件之间的额外材料,或者零件和条料边沿的空隙,叫做搭边。

塔的作用在于修正定位偏差,确保生产出符合标准的零件,同时增强条料的强度,使其在输送过程中更加稳定,进而提升工作效率。

搭边尺寸的设定往往受到多种因素影响,包括材料的机械属性,零件的几何形态与规格大小,板材的厚度,以及进料、定位和排料等操作方法。通常情况下,硬质材料的搭边尺寸会略低于软质材料与脆性材料,形状庞大且构造繁复、弧度较缓时,搭边尺寸宜取大,弧度较陡时则取小,材料厚度增加,搭边尺寸也应相应增大,采用人工送料且配备侧向压力装置时,搭边尺寸可适当减小,选用侧刃定位方式比使用挡料销定位方式时,搭边尺寸更小,弹性卸料装置比刚性卸料装置的搭边尺寸要小。

精密冲裁的作用原理在于调整冲裁参数,目的是提升变形层内部的静水压力,促使板料形成三向受压状态,从而有效阻止材料开裂,让塑性剪切能够贯穿整个剪切过程,最终在不产生剪切破坏的前提下完成材料分离。

常规冲切加工出的工件,因为尺寸偏差明显,断面状况不佳,仅能符合普通产品的应用标准。采用精密冲切技术,能够直接从板材上得到高精度零件,同时生产效率高,能够满足精密零件大规模制造的需求。

(13)答:

答:单工序冲裁模仅限于压力机单次动作内实施一个冲裁步骤。这类模具构造精简,利于加工,造价不高,然而其作业效能与冲裁的精准度均显不足。

极进冲裁模在条料前进路径上设有多个作业点,在压力机单次运动周期内,能在不同作业点上接连进行多个冲压作业。这种模具的生产效能和加工精确度均优于单一工序冲压,并且生产效能更为突出。同时它操作方便,也容易实现自动化。不过它的构造体积偏大,制造难度较高,费用也较贵,通常用于大规模生产小型冲压零件。

复合冲裁模属于多步模具,借助压力机单次动作,能让板料在模具固定位置上接连进行两项或多项冲切作业。这类模具的优势在于布局紧密,效率突出,并且冲切出的零件精度优良,尤其是内外形状的相对位置准确。然而它的不足之处在于构造繁杂,对制造精度标准严苛,加工和安装都比较麻烦,导致制造成本居高不下。通常用于制造数量多且品质要求高的冲切零件。复合冲裁模构造上的一个特点是包含一个零件,这个零件具备双重功能,既能充当落料凸模,又能担任冲孔凹模的角色。

答:首先,使用按预定距离调整的专用模具,在送进材料时,通过固定的定位销进行初步定位,然后借助安装在裁切凸模上的导向销完成精确定位,其次,选用利用侧面刀片进行距离控制的连续式模具

答:冲裁模的构造包括多个部分,具体有工作零件,定位零件,卸料装置和出件装置,模架,以及连接和固定零件。

成型用零件包括凸模、凹模和凸凹模,属于模具的构成部分;定位用零件负责确保条料的准确送入和模具内的正确安放;卸料机构用于清除附着在凸模上的废料,而顶出机构则用于将困在凹模中的工件顶出;模座是整个模具的支撑结构,担当连接冲模各主要零件的媒介;连接与固定零件负责将模具与压力机牢固地对接在一起。

答:凸模的形态多种多样,依据其横截面形状,可分为圆形、方形、矩形以及不规则形状;根据其构造特点,又可区分为一体成型和组合装配两种类型。凸模的常规安装方法主要有两种,即利用凸缘进行定位固定和采用铆接技术进行连接。凹模的构造同样存在一体成型与组合装配两种设计,而其刃口形态则表现为直通式和锥角式两种不同的规格。凹模的固定方式包括使用螺栓和销钉进行紧固,或是直接将其压入固定板内实现安装。

定位零件是冲模中确保条料准确送入并保持正确位置的关键部件,其中用于控制送料间隔的称为定距装置,用于控制条料宽度方向的定位则称为导料装置,常用的挡料零件包括挡料销、导正销和侧刃,而导料零件则包括导料销、导料板和侧压板。

(19)答:卸料方法通常包括弹压式卸料结构和固定式卸料结构,以及废料切割工具。

固定卸料装置设置在下模的凹模部分,构造比较简单,卸料效果显著,操作安全稳定,通常只承担卸料任务,适合加工较厚或者较硬的材料,对工件精度没有太高要求,经常在连续模具中使用。弹压卸料装置既可以安装在上模,也可以安装在下模,兼具卸料和压料两种功能,一般卸料的力量依靠弹性部件来施加,卸料的力量通常不大,主要用来处理较薄的材料以及平面形状要求较高的工件。废料切刀多用于大型落料件或带凸缘拉深件切边时的卸料工作。

模架依据导向装置与摩擦特性差异,区分为滑动式与滚动式两种类型。采用滑动导向的冲模模架包括对角导柱构造、后置导柱样式、后置导柱窄体构造、中部导柱设计、中部导柱圆形构造以及四导柱布局。采用滚动导向的冲模模架涵盖对角导柱构造、中部导柱设计、四导柱布局以及后置导柱样式。

该模架的导向柱与导向套构造十分简洁,制造和安装都极为容易,因此成为应用最为普遍的类型;而滚动式模架的导套里面安装有连续排列的滚动体,导向柱依靠这些滚动体和导套达成极小的间隙配合,具有极高的导向准确度,能够持续更长时间的工作,并且在运行过程中非常平稳。

5、计算题

解:根据图示,这个零件属于常见的冲裁零件,其尺寸通过冲孔形成,而通过落料实现,查阅表格可知最小间隙为0.175,最大间隙为0.225。

Zmax-Zmin=0.225-0.175=0.05

根据公差标准,若设定为第十四级精度,则选用0.5的数值,若设定为第十二级精度,则选用0.75的数值,遵循模具制造精度需比冲裁精度高出三至四个等级的准则,决定将凸凹模按照第八级精度来加工,所冲制的孔和落下的料,

冲孔:

校核:

证明所取的和是合适的。

孔心距:

落料:

校核:

证明所取的和是合适的。

重新计算 0.035 加 0.025 的结果,发现与 0.05 不相符,证明原先选取的数值不恰当。我们决定进行修正。

解:1)该图示零件属于落料类型,因此凸模需依据凹模进行制造。针对凹模磨损导致尺寸增减或维持原状三种状况进行测算。尺寸会增大的部分包括:尺寸会缩小的部分包括:尺寸保持不变的部分包括:

R60属于一种偏磨耗规格,它的轮廓是弧形线条,为了让它的规格数值能够和接触面吻合,所以它的R值等于

磨损后变小的尺寸有

磨损后尺寸不变的有

凸模刃口的规格需要参照凹模对应位置的真实规格来设定,确保两边最小的空隙达到0.12。

依据部件的构造和薄厚,两片之间依照方形来选取连接边宽度,部件之间的连接边,侧面的连接边是

采用首个方案进行排版,S等于一百二十加上二点二,结果为一百二十二点二,B等于一百八十八加上二乘以二点五,得出值为一百九十三

采用另一种方案进行排布,S等于188加上2.2,结果为190.2,B等于120加上2乘以2.5,最终得出125

冲压件毛坯面积:

用第二种方法排样材料的利用率更高。

3)冲件的周长 (mm)

查表得08F的抗剪强度为,取。

4)确定压力中心

工件具有对称性,因此压力中心需位于y轴方向上。我们设定如下坐标系:

=0

=-15.39

根据总冲裁力的大小可以选择压力机的公称压力为630KN.

零件的精确度很高,模具的使用寿命很长,但是原材料的利用程度较低;零件的精确度比较强,模具的使用寿命略微降低,原材料的利用程度较高;零件的精确度比较弱,模具的使用寿命较低,原材料的利用程度是最高的....