机械制造基础第十一章锻压习题解答.docx

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机械制造基础第十一章锻压习题解答

第十一章锻压

习题解答

11-1多晶体塑性变形有何特点?

答：

多晶体塑性变形有的特点：

①变形分为晶内变形和晶间变形两种。

②多晶体塑性变形首先在那些最有利于变形位向的晶粒中进行。

③各晶粒变形不均匀，每个晶粒内变形也不一致。

11-2何谓冷变形强化?

冷变形强化对金属组织性能及加工过程有何影响?

答：

金属在低温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加，金属的硬度和强度升高，而塑性、韧性下降，这种现象称为金属的冷变形强化或加工硬化。

冷变形强化时，金属内对称面附近的晶格发生畸变，甚至产生晶粒破碎现象，金属的强度和硬度越来越高，而塑性和韧性越来越低，变形抗力越来越大，变形也越困难，需要更大的变形力。

11-3何谓金属的再结晶?

再结晶对金属组织和性能有何影响?

答：

将变形金属加热到该金属熔化温度的0.4倍时，金属原子具有更强的的扩散能力，以碎晶块或其它质点为晶核，成长出与变形前晶格结构相同的新的等细晶粒，这个过程称为再结晶。

再结晶可以完全消除塑性变形变形所引起的硬化现象，并使晶粒得到细化，力学性能甚至比塑性变形前更好。

11-4冷变形和热变形的区别是什么?

试述它们各自在生产中的应用。

答：

据变形温度和变形后的组织不同，通常把在再结晶温度以下进行的变形称为冷变形，在再结晶温度以上进行的变形称为热变形，冷变形的金属表现出加工硬化现象，热变形金属的加工硬化随即被再结晶所消除。

冷变形如冷轧、冷挤、冷拔、冷冲压。

冷变形后金属得到强化，并且获得的毛坯和零件尺寸精度、表面质量都很好。

热变形如热模锻、热轧、热挤压等。

热变形后获得的毛坯和零件的力学性能（特别是塑性和冲击韧度）很好。

11-5何谓金属的可锻性?

影响可锻性的因素有哪些?

答：

可锻性指金属材料在压力加工时，获得优质零件难易程度的性能。

可锻性受材料本身的性质（如化学成分、组织状态）和外界加工条件（如变形温度、变形速度、应力状态）等因素的影响。

11-6钢的锻造温度是如何确定的?

始锻温度和终锻温度过高或过低对锻件质量有何影响?

答：

1、始锻温度一般控制在固相线以下150～250℃。

亚共析钢的终锻温度一般控制在GS线以下两相区（A+F）；而过共析钢终锻温度控制在PSK线以上50～70℃，以便通过反复锻打击碎网状二次渗碳体。

2、始锻温度过高会出现过热、过烧等加热缺陷；始锻温度过低不利于提高金属可锻性。

终锻温度过高，停止锻造后金属的晶粒还会继续长大，锻件的力学性能也随之下降；终锻温度过低，金属再结晶进行得不充分，加工硬化现象严重，内应力增大，甚至导致锻件产生裂纹。

11-7自由锻造有哪些主要工序?

并说明其工艺要求及应用。

答：

自由锻造主要工序有镦粗、拨长和冲孔。

工序

工艺要求

应用

镦粗

1、圆坯料高与直径比<2.5，否则易镦弯；

2、坯料加热温度应在允许的最高温度范围内，以消除缺陷、减少变形抗力。

用于圆盘类工件或冲孔前的辅助工序。

拔长

1、坯料下料长度大于直径或边长；

2、拨长凹档或台阶前先压肩；

3、矩形坯料拨长时不断翻转。

用于轴类、杆类或改善锻件内部质量。

冲孔

1、孔径<450mm，用实心冲子；孔径>450mm，用空心冲子；孔径<30mm，不冲出；

2、冲孔前先镦粗。

有孔的锻件。

11-8自由锻造工艺规程的制定包括哪些内容?

答：

自由锻造工艺规程包括：

①绘制锻件图；②计算坯料质量和尺寸；③确定锻造工序；④选用锻造设备及吨位；⑤确定锻造温度范围；⑥填写工艺卡片。

11-9模膛分几类?

各起什么作用?

答：

1、模膛可分为单模膛和多模膛。

2、单模膛一次成形，用于形状较简单的锻件；多模膛分拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻模膛。

拔长模膛用于减小某部分横截面积，增大长度；滚压模膛用于减小坯料某部分的横截面积，增大另一部分的横截面积；弯曲模膛用于弯曲坯料；预锻模膛用于将坯料变形到接近于锻件形状及尺寸；终锻模膛使坯料最后变形到锻件要求的尺寸及形状。

11-10哪一类模膛设飞边槽?

其作用是什么?

答：

在单模膛的四周设有飞边槽。

飞边槽的作用有三个：

①容纳多余的金属；②有利于金属充满模膛；③缓和上、下模间的冲击，延长模具的寿命。

11-11摩擦压力机、平锻机、曲柄压力机上模锻有何特点?

答：

1、摩擦压力机模锻的特点：

①工艺适应性强，可满足不同变形要求的锻件；②滑块速度低，锻击频率低，易于锻造低塑性材料，有利于金属再结晶的充分进行，但生产效率低，适用于单模膛模锻；③摩擦压力机结构简单，造价低，维护方便，劳动条件好。

2、平锻机模锻的特点是：

①平锻机具有两个分型面，可锻出其它设备难以完成的两个方向上带有凹孔或凹槽的锻件；②可锻出长杆类锻件和进行深冲孔及深穿孔，也可用长棒进行连续锻造多个锻件；③生产效率高，锻件尺寸精确，表面光洁，节约金属（模锻斜度小或没有斜度）；④平锻机可完成切边、剪料、弯曲、热精压等联合工序不需另外配压力机。

3、曲柄压力机模锻的特点：

①金属坯料是在静压力下变形的，无振动，噪声小，劳动条件好；②锻造时滑块行程固定不变，锻件一次成形，易实现机械化和自动化，生产效率高；③压力机上有推杆装置能把锻件推出模镗，因此减小了模膛斜度；④设备的刚度大，导轨与滑块间隙小，装配精度高，保证上下模面精确对准，故锻件精度高；⑤由于滑块行程固定不变，因此不能进行拔长、滚挤等工序操作。

11-12简述胎模锻的特点和应用范围。

答：

胎模锻与自由锻相比可获得形状较为复杂、尺寸较为精确的锻件，可节约金属，提高生产效率。

与其它模锻相比，胎模锻具有模具简单、便于制造、不需要昂贵的模锻设备等优点。

胎膜锻生产效率低，锻件质量也不如其它的模锻，工人劳动强度大，锻模的寿命低，因此这种模锻方法适用于中、小批量生产，它在没有模锻设备的工厂中应用较为普遍。

11-13模锻与自由锻相比有哪些特点?

为什么不能取代自由锻造?

答：

1、模锻的特点：

①生产效率高，—般比自由锻高数倍；②锻件尺寸精度高，加工余量小，从而节约金属材料和切削加工的工时；③能锻造形状复杂的锻件；④热加工流线较合理，大大提高了零件的力学性能和使用寿命；⑤操作过程简单，易于实现机械化，工人劳动强度低。

由于锻模成本高，加工工艺复杂，生产周期长，设备吨位大，锻件≤150kg，只适用于中、小锻件的大批生产。

2、自由锻造的特点：

①改善组织结构，提高力学性能。

②自由锻成本低，经济性合理。

其所用设备、工具通用性好，生产准备周期短，便于更换产品。

③自由锻工艺灵活，适用性强。

锻件质量可以从1kg～300t不等，是锻造大型锻件的唯一方法。

④自由锻件的形状、尺寸精度取决于技术工人的水平。

所以模锻不能取代自由锻造。

11-14图11-53所示为三种形状不同的连杆，试选择锤上模锻时分模面的位置。

答：

上面三种连杆用锤上模锻时的分模面位置及锻件图见下：

11-15改正图11-54所示模锻零件结构的不合理之处，并说明理由。

答：

模锻制坯，要求锻件的结构最好为沿分模面均匀对称,原设计恰好违反此原则。

该图在结构设计上存在的错误有四：

1、分模面应为250水平平面中心，因此其轮毂应设计成沿分模面对称结构。

2、且轮毂与轮辐的转接处应为圆角过渡（例如R5或R10）。

3、辐板厚度6mm过于单薄，此处应加厚。

4、为便于金属充满模膛及从模膛中取出锻件，锻件上与分模面垂直的表面均应增设一定斜度，此斜度称为模锻斜度。

据此，该零件的改进图见下（红色表示改进部位）：

增加模锻斜度！

11-16图11-55所示的零件分别在单件、小批量及大批量生产时应选择何种锻造方法?

并定性地绘出锻件图。

答：

a）图：

双联齿轮在单件、小批量生产时，采用自由锻工艺。

由于径向和两齿圈和轮毂尺寸差别不大，轴向齿宽和轮毂宽度差别也不大。

为简化锻造工艺，采用整体制坯方式。

其锻件图见下：

双联齿轮单件、小批量生产时的自由锻工序安排：

双联齿轮大批量生产采用平锻机锻造，其锻件图见下：

b）图：

该齿轮单件、小批量生产时，采用自由锻工艺，轮辐凹腔作余块处理以简化锻造工艺，其锻件图见下：

该齿轮单件生产时的自由锻工序安排：

该齿轮大批量生产时，采用锤上模锻方式，分型面取在最大平面，模锻工序为：

下料、墩粗、预锻、终缎、切边、冲孔、修整。

锻件图见下：

c）图：

套圈单件、小批量生产时，采用自由锻工艺。

锻件图见下：

套圈单件、小批量生产时的自由锻工艺安排：

套圈大量生产时，采用模锻工艺，模锻工艺安排为镦粗—预锻—终锻—修正。

锻件图见下：

11-17冲孔和落料有何异同?

保证冲裁件质量的措施有哪些?

答：

1、二者的变形过程和模具结构都是相同的。

不同的是，对于冲孔来讲，板料上冲出的孔是产品，冲下来的部分是废料，而落料工序冲下来的部分为产品，剩余板料或周边板料是废料。

2、保证冲裁件质量的措施是设计合理的冲裁间隙。

11-18冲裁模的间隙对冲裁件质量和模具寿命有何影响?

答：

间隙过大，上下裂纹错开形成双层断裂层，光亮带变小，断面粗糙，毛刺增大；间隙过小，上下裂纹边不重合，光亮带较大，毛刺也较大，断面质量差，同时模具刃口易磨损，使用寿命大大降低。

11-19何为拉深系数?

其大小对拉深件质量有何影响?

答：

拉深后直径d与坯料直径D0的比值称为拉深系数。

拉深系数反映拉深件变形程度，值越小，表明拉深件直径小，变形程度大，坯料拉入凹模越困难，越容易拉裂。

11-20轧制零件的方法有哪几种?

各有何特点?

答：

轧制包括：

纵轧、横轧、斜轧。

纵轧轧制时轧件通过辊面间缝隙（或孔型）向前运动，其运动方向与轧辊轴线垂直。

横轧是轧辊轴线与轧件轴线互相平行，轧件在两轧辊摩擦力带动下作反向旋转的轧制方法。

斜轧是轧辊轴线与坯料的轴线相互交成一定角度的轧制方法，亦称螺旋斜轧。

轧件在轧制过程中作旋转前进运动。

11-21挤压生产具有哪些特点?

在挤压工艺中进行润滑处理的目的是什么?

答：

1、挤压生产的特点：

①零件尺寸精度高，表面粗糙度低；②零件流线完整合理，力学性能高；③可用于生产深孔、薄壁、异形断面的零件；④可节省材料，生产效率高；⑤需要的设备吨位大，模具易磨损。

2、为了降低挤压力，减少模具的磨损，提高零件质量，要在挤压时进行润滑处理。