模具设计与制造复习题
第1章P20 1． 什么是冲压成型工艺？冲压成型加工有什么特点？
答：（1）利用冲模使板料分离或变形的加工方法。有冷冲压、热冲压（板料厚度大于8~10时）。
（2）获得质量轻、材料消耗少的零件；工艺过程简单；产量大时，零件成本低。 2． 冲压成型时，常用的板料力学性能指标有哪些？他们与冲压成型性能的关系怎样？
答：（1）具有良好的冲压成形性能。（2）材料厚度公差应符合国家标准。（3）具有较高的表面质量。
（1）屈服强度：抵抗塑性变形的能力。（2）抗拉强度：抵抗拉伸断裂的能力。
（3）断后伸长率。（4）屈强比：1和2的比值，与3项一起表示的是材料的塑性能力，3项越高，4项越低表示材料塑性越好。（5）n值，硬化指数表示材料塑性变形过程中，随着变形程度的增加导致的屈服强度变大这种现象的程度，数值越大，成形越稳定，起皱现象越少，拉深性能越好。（6）r值，厚向异性系数，表示板平面方向应变与厚度放向应变的比值，这个值越大表示板材在伸长时，厚度方向变薄的程度越低。越不易减薄开裂。
3． 冲压常用的材料有哪些？
答：（1）首先要满足冲压件的使用要求：强度、刚度、导电性等。（2）要具有良好的冲压成型性能。（3）满足冲压工艺条件应具有良好的塑性各表面质量、板料的厚度。
第2章P75
4． 什么是冲裁？冲裁包括哪些基本工序？
答：（1）是利用模具在压力机上使板料产生分离的冲压工艺。
（2）落料和冲孔
5． 冲裁件设计时其工艺性要求有哪些？
答：（1）冲裁件的形状和尺寸。(2)冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求。（3）冲裁件的尺寸基准。
6． 正常冲裁条件下，板料的变形过程及冲裁断面情况如何？
答：变形过程可分为三个阶段。
（1）弹性变形阶段：凸模与板料接触并压下板料，板料产生上翘，下拱。但板料内部应力小于屈服极限。在板料与凸模、凹模接触处出现微痕为止。卸载后，板料能恢复原状。
（2）塑性变形阶段：，板料内部应力达到并超过屈服极限，此时凸模挤入材料。材料挤入凹模洞口。直到应力达到强度极限，板料与凸、凹模接触处出现微裂为止。
（3）剪裂阶段：板料内部应力大于强度极限后，第二阶段产生的微裂逐渐扩大，上、下裂纹重合，板料产生分离。
密封线内不答题
——第1页——
7． 什么是冲裁间隙？什么是合理冲裁间隙？如何确定合理的冲裁间隙？如何选取模具初始
间隙？
答：（1）冲裁凸、凹模刃口部分尺寸之差称为冲裁间隙。
（2）在实际的冲压生产中，总是把间隙值选择在彼此比较接近在某一个区域内作为合理间隙。即在这个区域内（Zmin和Zmax之间）对于冲裁件的表面和断面质量要求可以同时得到满足。
（3）在合理的间隙下进行冲裁时，塑性变形阶段后期所出现的上、下裂纹应在同一条直线上。当料厚增加时，合理间隙应相应增加；反之应相应减小。 （4）⑴ 在冲裁件断面质量没有特殊要求时，在间隙允许范围内取较大间隙是有利的，这样可使冲裁力、卸料力、推料力都减少，可延长模具使用寿命。但过人间隙会使零件产生弯曲变形，因此在模具上，最好采用弹性卸料装置。
⑵ 对于零件断面质量要求较高的冲模，在间隙允许的范围内，应取较小的间隙。尽管模具具的使用寿命会因此降低，但所压制的零件断面光亮带较宽，断面与板面垂直度较好，毛刺与塌角及弯曲变形都很小，这样更容易满足零件的要求。
8． 冲孔工序与落料工序中，凸凹模的刃口尺寸计算应如何区别对待？
答：落料件的外径尺寸等于凹模的内径尺寸，冲孔件的内径尺寸等于凸模的外径尺寸。故落料应以凹模为设计基准，再按间隙值确定凸模尺寸：冲孔模应以凸模为设计基准，再按间隙值确定凹模尺寸。
第4章P157
9． 拉深件为什么会产生起皱与破裂？破裂发生在拉深件的何处？
10． 什么是拉深系数m?影响极限拉深系数的因素有哪些？
11． 压边装置的作用是什么，常用的压边装置有哪些？
答：（1）作用于防止凸缘变形区在拉深过程中起皱。
（2）有两大类分别为：弹性压边装置与刚性压边装置。
12． 宽凸缘拉深件拉深又那几种方法，与无凸缘的直壁圆简型件拉深相比有何不同？
第5章P197
13． 什么是级进冲压的排样设计？排样设计的作用有哪些？怎样画排样图？
14． 定位元件有哪些？模具设计时如何应用？
第7章P231
15． 塑料包括哪两类？常用的热塑性塑料有哪些？
16． 塑件上孔的种类有哪些？其成型的方法有哪些问题？
第8章P283
17． 注射成型工艺过程是怎样的？
18． 注射模浇注系统有那几部分组成？各部分的作用是什么？
19． 主流道设计时应注意哪些问题？
20． 常用的浇口形式有哪些？浇口位置选择时应注意哪些问题？
21． 推杆推出机构和推件板推出机构有何不同？
22． 斜导柱侧抽芯机构由哪几部件组成？各部件的作用是什么？
——第页—— 2
一、 简答题
1.影响拉深时坯料起皱的主要因素是什么?防止起皱的方法有哪些?
答：拉伸时凸缘部分受切向压应力作用，如果材料较薄，凸缘部分刚度不够，当切向压应力足够大时，凸缘部分会产生受压失稳，在凸缘的整个周围产生波浪形的连续弯曲，这就是起皱。 方法：1、采用压边圈，用以限制凸缘部分波浪的产生；
2、板料厚度的增加，可以提高凸缘部分抵抗受压失稳的能力，起皱的可能性减小
2.弯曲变形有何特点？
1 ）弯曲变形主要集中在弯曲圆角部分
2 ）弯曲变形区存在一个变形中性层
3 ）形区材料厚度变薄的现象
4 ）变形区横断面的变形
3.大型覆盖件零件的成形有何特点？
（1）毛坯随冲压过程逐步贴模
（2）成形工序多（拉深、修边、翻边）
（3）覆盖件的拉深是拉深、胀形、弯曲等的复合（通常一次拉深成形）
（4）成形障碍主要是起皱和拉裂（增加工艺补充面和拉深筋）
（5）广泛采用双动压力机
（6）板材冲压性能良好、质量好、精度高
（7）制定工艺和模具设计以覆盖件样图和主模型为依据
4、普通冲裁件的断面具有怎样的特征？这些断面特征又是如何形成的？ （8分）
封 答：普通冲裁件的断面一般可以分成四个区域，既圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个部分。（4分） 圆角带的形成发生在冲裁过程的第一阶段（即弹性变形阶段）。主要是当凸模刃口刚压入板料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，使板料被带进模具间隙从而形成圆角带。 光亮带的形成发生在冲裁过程的第二阶段（即塑性变形阶段），当刃口切入板料后，板料与模具侧面发生挤压而形成光亮垂直的断面（冲裁件断面光亮带所占比例越大，冲裁件断面的质量越好）。 断裂带是由于在冲裁过程的第三阶段（即断裂阶段），刃口处产生的微裂纹在拉应力的作用下不断扩展而形成的撕裂面，这一区域断面粗糙并带有一定的斜度。 毛刺的形成是由于在塑性变形阶段的后期，凸模和凹模的刃口切入板料一定深度时，刃口正面材料被压缩，使微裂纹的起点不会发生在正对刃口的地方，而是在模具侧面距刃口很近的地方
发生。随着冲压过程的深入，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而形成毛刺。对普通冲裁来说，毛刺是不可避免的。
5、下图所示模具是什么模具？其工作原理和工作过程是怎样的？（6分） ——第页共 页—— 3
答：是V形弯曲模。（2分）
其工作原理是：板料首先在模具上定位，凸模下压，将板料压紧
在凹模中，使板料发生变形而得到弯曲形状的。（2分）
工作过程是：在弯曲开始阶段，凸模与板料接触，板料发生自由
弯曲。随着凸模的下压，板料与凹模V形表面接触并逐渐靠紧，曲率
半径逐渐变小，然后，板料与凸模三点接触，板料受到凸模的作用力
向外变形。凸模继续下压，直到弯曲变形过程终结，这时，凸模和凹
模对弯曲件进行校正施压，使弯曲件的直边、圆角与模具完全贴合。
（2分）
6、简述注射成型原理（4分）
答：将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒，经加热熔化呈流动状态后，由柱塞或螺杆的推动，使其通过料筒前端的喷嘴注入闭合塑模中，充满塑模的熔料在受压的情况下，经冷却（热塑性塑料）或加热（热固性塑料）固化后，即可保持注塑模型腔所赋予的形状。松开模具取得制品，这样就完成了一次注射工作循环。
7、塑件的脱模斜度有什么作用？如何取值？（4分）
答：为了便于塑件脱模，并防止脱模时擦伤塑件表面，设计时必须考虑塑件内外表面沿脱模方向均具有合理的脱模斜度。脱模斜度的大小主要取决于塑料的收缩率、塑件的形状、壁厚以及塑件的部位等。通常情况下，脱模斜度为30′～1°30′。
8、简述推出机构的组成和作用。（8分）
答：推出机构主要由以下零件组成：复位杆、推杆固定板、推杆推板、推杆、支撑钉、浇道推杆、导套、导柱等。
推杆与塑件接触，将塑件推出模外；推杆固定板与推杆推板由螺钉连接，用来固定推出零件；复位杆保证推杆推出塑件后在合模时回到原来位置；导柱与导套保证推出平稳、灵活；支撑钉的作用是使推杆推板与动模板之间形成间隙。
二、 计算题（本大题18分，每个计算尺寸2分）
如图所示硅钢片零件材料为D42硅钢板，料厚t=0.35mm，用配作法制造模具，试确定落料凸、凹模的刃口尺寸。
答：
a凹=（128-0.75×0.26）0+0.26×0.25 mm
b凹=（96-0.75×0.23）0+0.23×0.25 mm
c凹=（16-1×0.12）0+0.12×0.25 mm
d凹=（32+0.75×0.17）0-0.17×0.25 mm
e凹=（32-0.75×0.17）0+0.17×0.25 mm
f凹=（60±0.125×0.2 ）mm
落料凸模的基本尺寸与凹模相同，不必标准公差，但要注明以0.03-0.05mm的双面间隙与落料凹模配作。
——第页——
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三、 看图回答问题
1、（1根据模具结构图画出排样图和冲压零件图；
（2该模具是什么卸料方式，属于什么类型模具；
（3件5、件7的作用，要达到使用要求，选用什么
材料，进行什么处理，达到什么样的硬度。
答：（1、
（2.刚性卸料；级进模
（3.件5：导正销；可选择的材料有碳素工具钢、
合金工具钢；淬火处理；54～58HRC。
件7：始用档料销；可选择的材料有碳素工
具钢、合金工具钢；淬火处理；54～58HRC。
2、看懂下图所示的模具结构，回答下列问题。
（16分）
（1）、按工序性质和组合方式分类，该模
具属于哪种典型结构？模具结构中的两侧导柱
直径是否一致？为什么？该模具是如何在压力
机上安装的？搭边值是多少？
封 答：（1）单工序落料模。两侧导柱直径不一致，防止装错。上模通过模柄安装在压力机滑块上，下模通过下模座安装在压力机工作台的垫板上。搭边值是1。 （2） 在下表中填写指定零件的名称并简述其作用。
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3、看懂下图所示的模具结构，回答下列问题。（14分）
（1）
模具？
（2）在图中标明分型面的位置和开模方向。
答：（1）多型腔（单分型面）注射模。
（2）
（3）在下表中填写指定零件的名称并简述零件的作用。
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模具设计与制造复习题
第1章P20 1． 什么是冲压成型工艺？冲压成型加工有什么特点？
答：（1）利用冲模使板料分离或变形的加工方法。有冷冲压、热冲压（板料厚度大于8~10时）。
（2）获得质量轻、材料消耗少的零件；工艺过程简单；产量大时，零件成本低。 2． 冲压成型时，常用的板料力学性能指标有哪些？他们与冲压成型性能的关系怎样？
答：（1）具有良好的冲压成形性能。（2）材料厚度公差应符合国家标准。（3）具有较高的表面质量。
（1）屈服强度：抵抗塑性变形的能力。（2）抗拉强度：抵抗拉伸断裂的能力。
（3）断后伸长率。（4）屈强比：1和2的比值，与3项一起表示的是材料的塑性能力，3项越高，4项越低表示材料塑性越好。（5）n值，硬化指数表示材料塑性变形过程中，随着变形程度的增加导致的屈服强度变大这种现象的程度，数值越大，成形越稳定，起皱现象越少，拉深性能越好。（6）r值，厚向异性系数，表示板平面方向应变与厚度放向应变的比值，这个值越大表示板材在伸长时，厚度方向变薄的程度越低。越不易减薄开裂。
3． 冲压常用的材料有哪些？
答：（1）首先要满足冲压件的使用要求：强度、刚度、导电性等。（2）要具有良好的冲压成型性能。（3）满足冲压工艺条件应具有良好的塑性各表面质量、板料的厚度。
第2章P75
4． 什么是冲裁？冲裁包括哪些基本工序？
答：（1）是利用模具在压力机上使板料产生分离的冲压工艺。
（2）落料和冲孔
5． 冲裁件设计时其工艺性要求有哪些？
答：（1）冲裁件的形状和尺寸。(2)冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求。（3）冲裁件的尺寸基准。
6． 正常冲裁条件下，板料的变形过程及冲裁断面情况如何？
答：变形过程可分为三个阶段。
（1）弹性变形阶段：凸模与板料接触并压下板料，板料产生上翘，下拱。但板料内部应力小于屈服极限。在板料与凸模、凹模接触处出现微痕为止。卸载后，板料能恢复原状。
（2）塑性变形阶段：，板料内部应力达到并超过屈服极限，此时凸模挤入材料。材料挤入凹模洞口。直到应力达到强度极限，板料与凸、凹模接触处出现微裂为止。
（3）剪裂阶段：板料内部应力大于强度极限后，第二阶段产生的微裂逐渐扩大，上、下裂纹重合，板料产生分离。
密封线内不答题
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7． 什么是冲裁间隙？什么是合理冲裁间隙？如何确定合理的冲裁间隙？如何选取模具初始
间隙？
答：（1）冲裁凸、凹模刃口部分尺寸之差称为冲裁间隙。
（2）在实际的冲压生产中，总是把间隙值选择在彼此比较接近在某一个区域内作为合理间隙。即在这个区域内（Zmin和Zmax之间）对于冲裁件的表面和断面质量要求可以同时得到满足。
（3）在合理的间隙下进行冲裁时，塑性变形阶段后期所出现的上、下裂纹应在同一条直线上。当料厚增加时，合理间隙应相应增加；反之应相应减小。 （4）⑴ 在冲裁件断面质量没有特殊要求时，在间隙允许范围内取较大间隙是有利的，这样可使冲裁力、卸料力、推料力都减少，可延长模具使用寿命。但过人间隙会使零件产生弯曲变形，因此在模具上，最好采用弹性卸料装置。
⑵ 对于零件断面质量要求较高的冲模，在间隙允许的范围内，应取较小的间隙。尽管模具具的使用寿命会因此降低，但所压制的零件断面光亮带较宽，断面与板面垂直度较好，毛刺与塌角及弯曲变形都很小，这样更容易满足零件的要求。
8． 冲孔工序与落料工序中，凸凹模的刃口尺寸计算应如何区别对待？
答：落料件的外径尺寸等于凹模的内径尺寸，冲孔件的内径尺寸等于凸模的外径尺寸。故落料应以凹模为设计基准，再按间隙值确定凸模尺寸：冲孔模应以凸模为设计基准，再按间隙值确定凹模尺寸。
第4章P157
9． 拉深件为什么会产生起皱与破裂？破裂发生在拉深件的何处？
10． 什么是拉深系数m?影响极限拉深系数的因素有哪些？
11． 压边装置的作用是什么，常用的压边装置有哪些？
答：（1）作用于防止凸缘变形区在拉深过程中起皱。
（2）有两大类分别为：弹性压边装置与刚性压边装置。
12． 宽凸缘拉深件拉深又那几种方法，与无凸缘的直壁圆简型件拉深相比有何不同？
第5章P197
13． 什么是级进冲压的排样设计？排样设计的作用有哪些？怎样画排样图？
14． 定位元件有哪些？模具设计时如何应用？
第7章P231
15． 塑料包括哪两类？常用的热塑性塑料有哪些？
16． 塑件上孔的种类有哪些？其成型的方法有哪些问题？
第8章P283
17． 注射成型工艺过程是怎样的？
18． 注射模浇注系统有那几部分组成？各部分的作用是什么？
19． 主流道设计时应注意哪些问题？
20． 常用的浇口形式有哪些？浇口位置选择时应注意哪些问题？
21． 推杆推出机构和推件板推出机构有何不同？
22． 斜导柱侧抽芯机构由哪几部件组成？各部件的作用是什么？
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一、 简答题
1.影响拉深时坯料起皱的主要因素是什么?防止起皱的方法有哪些?
答：拉伸时凸缘部分受切向压应力作用，如果材料较薄，凸缘部分刚度不够，当切向压应力足够大时，凸缘部分会产生受压失稳，在凸缘的整个周围产生波浪形的连续弯曲，这就是起皱。 方法：1、采用压边圈，用以限制凸缘部分波浪的产生；
2、板料厚度的增加，可以提高凸缘部分抵抗受压失稳的能力，起皱的可能性减小
2.弯曲变形有何特点？
1 ）弯曲变形主要集中在弯曲圆角部分
2 ）弯曲变形区存在一个变形中性层
3 ）形区材料厚度变薄的现象
4 ）变形区横断面的变形
3.大型覆盖件零件的成形有何特点？
（1）毛坯随冲压过程逐步贴模
（2）成形工序多（拉深、修边、翻边）
（3）覆盖件的拉深是拉深、胀形、弯曲等的复合（通常一次拉深成形）
（4）成形障碍主要是起皱和拉裂（增加工艺补充面和拉深筋）
（5）广泛采用双动压力机
（6）板材冲压性能良好、质量好、精度高
（7）制定工艺和模具设计以覆盖件样图和主模型为依据
4、普通冲裁件的断面具有怎样的特征？这些断面特征又是如何形成的？ （8分）
封 答：普通冲裁件的断面一般可以分成四个区域，既圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个部分。（4分） 圆角带的形成发生在冲裁过程的第一阶段（即弹性变形阶段）。主要是当凸模刃口刚压入板料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，使板料被带进模具间隙从而形成圆角带。 光亮带的形成发生在冲裁过程的第二阶段（即塑性变形阶段），当刃口切入板料后，板料与模具侧面发生挤压而形成光亮垂直的断面（冲裁件断面光亮带所占比例越大，冲裁件断面的质量越好）。 断裂带是由于在冲裁过程的第三阶段（即断裂阶段），刃口处产生的微裂纹在拉应力的作用下不断扩展而形成的撕裂面，这一区域断面粗糙并带有一定的斜度。 毛刺的形成是由于在塑性变形阶段的后期，凸模和凹模的刃口切入板料一定深度时，刃口正面材料被压缩，使微裂纹的起点不会发生在正对刃口的地方，而是在模具侧面距刃口很近的地方
发生。随着冲压过程的深入，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而形成毛刺。对普通冲裁来说，毛刺是不可避免的。
5、下图所示模具是什么模具？其工作原理和工作过程是怎样的？（6分） ——第页共 页—— 3
答：是V形弯曲模。（2分）
其工作原理是：板料首先在模具上定位，凸模下压，将板料压紧
在凹模中，使板料发生变形而得到弯曲形状的。（2分）
工作过程是：在弯曲开始阶段，凸模与板料接触，板料发生自由
弯曲。随着凸模的下压，板料与凹模V形表面接触并逐渐靠紧，曲率
半径逐渐变小，然后，板料与凸模三点接触，板料受到凸模的作用力
向外变形。凸模继续下压，直到弯曲变形过程终结，这时，凸模和凹
模对弯曲件进行校正施压，使弯曲件的直边、圆角与模具完全贴合。
（2分）
6、简述注射成型原理（4分）
答：将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒，经加热熔化呈流动状态后，由柱塞或螺杆的推动，使其通过料筒前端的喷嘴注入闭合塑模中，充满塑模的熔料在受压的情况下，经冷却（热塑性塑料）或加热（热固性塑料）固化后，即可保持注塑模型腔所赋予的形状。松开模具取得制品，这样就完成了一次注射工作循环。
7、塑件的脱模斜度有什么作用？如何取值？（4分）
答：为了便于塑件脱模，并防止脱模时擦伤塑件表面，设计时必须考虑塑件内外表面沿脱模方向均具有合理的脱模斜度。脱模斜度的大小主要取决于塑料的收缩率、塑件的形状、壁厚以及塑件的部位等。通常情况下，脱模斜度为30′～1°30′。
8、简述推出机构的组成和作用。（8分）
答：推出机构主要由以下零件组成：复位杆、推杆固定板、推杆推板、推杆、支撑钉、浇道推杆、导套、导柱等。
推杆与塑件接触，将塑件推出模外；推杆固定板与推杆推板由螺钉连接，用来固定推出零件；复位杆保证推杆推出塑件后在合模时回到原来位置；导柱与导套保证推出平稳、灵活；支撑钉的作用是使推杆推板与动模板之间形成间隙。
二、 计算题（本大题18分，每个计算尺寸2分）
如图所示硅钢片零件材料为D42硅钢板，料厚t=0.35mm，用配作法制造模具，试确定落料凸、凹模的刃口尺寸。
答：
a凹=（128-0.75×0.26）0+0.26×0.25 mm
b凹=（96-0.75×0.23）0+0.23×0.25 mm
c凹=（16-1×0.12）0+0.12×0.25 mm
d凹=（32+0.75×0.17）0-0.17×0.25 mm
e凹=（32-0.75×0.17）0+0.17×0.25 mm
f凹=（60±0.125×0.2 ）mm
落料凸模的基本尺寸与凹模相同，不必标准公差，但要注明以0.03-0.05mm的双面间隙与落料凹模配作。
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三、 看图回答问题
1、（1根据模具结构图画出排样图和冲压零件图；
（2该模具是什么卸料方式，属于什么类型模具；
（3件5、件7的作用，要达到使用要求，选用什么
材料，进行什么处理，达到什么样的硬度。
答：（1、
（2.刚性卸料；级进模
（3.件5：导正销；可选择的材料有碳素工具钢、
合金工具钢；淬火处理；54～58HRC。
件7：始用档料销；可选择的材料有碳素工
具钢、合金工具钢；淬火处理；54～58HRC。
2、看懂下图所示的模具结构，回答下列问题。
（16分）
（1）、按工序性质和组合方式分类，该模
具属于哪种典型结构？模具结构中的两侧导柱
直径是否一致？为什么？该模具是如何在压力
机上安装的？搭边值是多少？
封 答：（1）单工序落料模。两侧导柱直径不一致，防止装错。上模通过模柄安装在压力机滑块上，下模通过下模座安装在压力机工作台的垫板上。搭边值是1。 （2） 在下表中填写指定零件的名称并简述其作用。
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3、看懂下图所示的模具结构，回答下列问题。（14分）
（1）
模具？
（2）在图中标明分型面的位置和开模方向。
答：（1）多型腔（单分型面）注射模。
（2）
（3）在下表中填写指定零件的名称并简述零件的作用。
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