金属成形加工基础 王英杰 习题答案教学文案Word格式文档下载.docx

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1．铸造

铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入与零件形状相适应的铸型中，待凝固后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法。

2．砂型铸造

在砂型中生产铸件的铸造方法，称为砂型铸造。

3．造型

用型砂及模样等工艺装备制造砂型的方法和过程，称为造型。

4．造芯

制造型芯的过程称为造芯。

5．浇注系统

为了填充型腔和冒口而开设在铸型中的一系列通道，称为浇注系统。

6．流动性

流动性是指熔融金属的流动能力。

7．收缩性

金属在液态凝固和冷却至室温过程中，产生体积和尺寸减小的现象称为收缩。

8．特种铸造

与砂型铸造不同的其它铸造方法称为特种铸造。

9．压力铸造

压力铸造是将熔融金属在高压下高速充填金属型腔，并在压力下凝固的铸造方法。

二、填空题

1．特种铸造包括金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造等。

2．型砂和芯砂主要由原砂、粘结剂和附加物等组成。

3．造型材料应具备的性能有一定的强度、可塑性、耐火性、透气性、退让性和溃散性等。

4．手工造型方法有：

整体模造型、分开模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、三箱造型和刮板造型。

5．浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。

6．造型方法通常分为手工造型和机器造型两大类。

7．金属液从浇注温度冷却到室温要经过液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。

8．铸造应力分为收缩应力、热应力和相变应力。

9．所谓顺序凝固是指铸件按“薄壁→厚壁→冒口”的顺序进行凝固的过程。

三、简答题

1．铸造生产有哪些特点?

答：

（1）铸造成形适应性广。

铸造成形可制造形状复杂且不受工件尺寸、质量和生产批量限制的铸件。

（2）铸造成形具有良好的经济性。

（3）铸件力学性能较低。

2．绘制铸造工艺图时应确定哪些主要的工艺参数?

绘制铸造工艺图时应考虑的主要工艺参数是加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率和芯头等。

3．铸件上产生缩孔的根本原因是什么?

定向凝固为什么能避免缩孔缺陷?

液态金属在铸型内凝固过程中，由于补缩不良，在铸件最后凝固的部分将形成孔洞。

定向凝固可以使铸件各个部位的凝固收缩均能得到液态金属的充分补缩，从而将缩孔转移到冒口之中。

冒口为铸件的多余部分，在铸件清理时切除，即可得到无缩孔的铸件。

4．按内浇道在铸件上的位置，浇注系统分为哪几个类型？

浇注系统的类型按内浇口在铸件上的位置，浇注系统可设计成顶注式浇注系统、中注式浇注系统、底注式浇注系统、阶梯式浇注系统等形式。

5．影响金属流动性的因素有哪些？

金属流动性的大小与浇注温度、化学成分和铸型的充填条件等因素有关。

浇注温度高，液态金属所含的热量多，在同样冷却条件下，保持液态的时间长。

同时，在液态金属停止流动前传给铸型的热量也多，导致铸型的温度升高，使金属的冷却速度降低，从而使液态金属的流动性增强。

化学成分不同的金属具有不同的结晶特点，其流动性也不同。

其中纯金属和共晶成分的合金流动性最好。

铸型中凡能增加金属液流动阻力和提高冷却速度的因素均使流动性降低。

6．图1—42中的铸件结构是否合理?

应如何修改?

不合理。

上端的小孔直径改成上小、下大，或者是改成上下一样的直径，但要设立起模斜度。

7．采用砂型铸造方法制造图1—43所示的哑铃20件，问应采用何种造型方法?

为什么?

因为哑铃制造数量20件，数量较少，而且哑铃的结构上下对称，中间的截面又是最大之处，所以可以采用分开模造型。

8．图1—44中的铸件结构有何缺点?

如何改进?

结构上的两圆柱凸出需要进行活块造型，在造型时容易错型。

可以将两支承部分加宽，增加强度，并去掉活块部分；

或者是将圆柱凸出部分往下拉，与水平结构相连，取消活块，方便造型。

四、课外研讨

观察“马踏飞燕”青铜器的外形，分析此青铜器的铸造工艺，并分析这种设计思想的内涵是什么?

如果感兴趣，请撰写一篇关于对“马踏飞燕”青铜器制造方法的研究论文。

（1）形容马奔跑得快和高；

（2）飞燕用于增加马的稳定性。

第二单元锻压成形

1．冷变形强化

随着金属冷变形程度的增加，金属材料的所有强度指标和硬度都有所提高，但塑性有所下降，这种现象称为冷变形强化。

2．再结晶

当加热温度较高时，塑性变形后的晶粒及被拉长了的晶粒会重新生核，转变为均匀的等轴晶粒，并且金属的锻造性能得到恢复，这个过程称为再结晶。

3．余块

余块是指在锻件的某些难以锻出的部位加添一些大于余量的金属体积，以简化锻件的外形及锻件的锻造工艺过程，在零件的某些地方增添的金属。

4．热加工

在再结晶温度以上进行的塑性变形称为热加工。

5．可锻性

可锻性是指金属材料在锻压加工过程中经受塑性变形而不开裂的能力。

6．锻造流线

塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布，且在再结晶过程中不会消除，这样热锻后的金属组织具有一定的方向性，通常将这种组织称为锻造流线。

7．锻造比

金属变形前后的截面比、长度比或高度比称为锻造比。

二、填空题

1.塑性与变形抗力是衡量可锻性优劣的两个主要指标，塑性愈高，变形抗力愈小，金属的可锻性愈好。

2.随着金属冷变形程度的增加，金属的强度和硬度提高，塑性和韧性降低，使金属的可锻性变差。

3.金属加热的目的是提高金属的塑性和降低变形抗力，以改善金属的可锻性和获得良好的锻后组织。

4.金属塑性变形过程的实质是位错沿着滑移面的运动过程。

5.锻件图是在零件图的基础上，考虑加工余量、锻件工差、工艺余块等因素后绘制而成的。

6.弯曲件的弯边直线高度应大于板厚的两倍，否则，应先压槽后弯曲，或加高弯曲后再将多余的高度切除。

7.弯曲件的弯曲半径应大于材料许可的最小弯曲半径，以免弯裂。

8.弯曲件弯曲后，由于有回弹现象，所以，弯曲模具的角度应比成品零件的角度小一个回弹角α。

9．冲压的基本工序可分为分离工序和变形工序两大类。

三、判断题

1.细晶组织的可锻性优于粗晶组织。

（对）

2.非合金钢中碳的质量分数愈低，可锻性愈差。

（错）

3.零件工作时的拉应力应与锻造流线方向一致。

4.金属在常温下进行的变形为冷变形，加热后进行的变形为热变形。

5.因锻前进行了加热，所以，任何金属材料均可进行锻造。

6.纯金属组织和未饱和的单相固溶体组织具有良好的可锻性。

7.冲压件材料应具有良好塑性。

8.弯曲模的角度必须与冲压弯曲件的弯曲角度一致。

9.落料与冲孔的工序方法相同，只是工序目的不同。

四、简答题

1.确定锻造温度范围的原则是什么?

确定始锻温度的原则是在不出现过热与过烧的前提下，应尽量提高始锻温度，以增加金属的塑性，降低变形抗力，有利于金属锻造成形加工。

确定终锻温度的原则是在保证锻造结束前金属还具有足够的塑性，以及锻造后能获得再结晶组织的前提下，终锻温度应稍低一些。

2.冷变形强化对锻压加工有何影响？

如何消除冷变形强化现象?

强度与硬度随变形程度的增大而提高，塑性与韧性则明显下降。

所以，冷变形强化使金属的可锻性能恶化。

消除冷变形强化现象的方法是进行再结晶退火处理。

3.自由锻有哪些主要工序？

说明其主要应用?

自由锻是通过局部锻打逐步成形的，它的基本工序包括：

镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、错移及扭转等。

镦粗是指使毛坯高度减小，横截面积增大的锻造工序，常用于锻造齿轮坯、圆盘、凸缘等锻件。

拔长是指使毛坯横断面积减小，长度增加的锻造工序，常用于锻造拉杆类、轴类、曲轴等锻件。

冲孔是指在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序，常用于锻造齿轮坯、套筒、圆环类等空心锻件。

切割是指将坯料分成几部分或部分地割开或从坯料的外部割掉一部分或从内部割掉一部分的锻造工序，常用于下料、切除锻件的料头、钢锭的冒口等。

弯曲是指采用一定的工模具将毛坯弯成所规定的外形的锻造工序，常用于锻造角尺、弯板、吊钩、链环等一类轴线弯曲的零件。

错移是指将坯料的一部分相对另一部分错开一段距离，但仍保持这两部分轴线平行的锻造工序，常用于锻造曲轴类零件。

扭转是将坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序。

该工序多用于锻造多拐曲轴、麻花钻和校正某些锻件。

4.自由锻件结构工艺性有哪些基本要求?

（1）避免圆锥面过渡、斜面过渡，改为圆柱面过渡、平面过渡；

（2）避免曲面截交，改为曲面与平面截交；

（3）避免内侧凸台，改为整体实心；

（4）避免加强筋结构，采用其他措施加固零件。

5.对拉深件如何防止皱折和拉裂?

为防止折皱的产生，必须用压边圈将坯料压住。

压力的大小以工件不起皱为宜，压力过大会导致拉裂。

五、分析题

1.试确定图2-33中自由锻件的主要变形工序（其中d0=2d1，d0为坯料直径）：

坯料拔长（尺寸到d1）→压肩，测取

1→局部拔长（尺寸到d2）→压肩，测取

2→局部拔长（尺寸到d3）→切头，保证锻件总长

→校正→热处理。

2.试确定图2-34中自由锻件的主要变形工序（其中d0=2d1=4d2，d0为坯料直径）：

坯料冲孔→穿棒拔长（孔径尺寸保证d2），并使锻件外径尺寸达d1→→切头，保证锻件总长→校正→热处理。

3.判断图2-35中锻压结构设计是否合理，提出不合理的之处?

不合理，图2-35a中的锻压结构中的侧肋板结构难以锻出；

不合理，图2-35b中的锻压结构中的圆锥面和右端的外圆凸台难以锻出；

不合理，图2-35c中的锻压结构中的凸台和斜面难以锻出；

不合理，图2-35d中的锻压结构中的分模面深度不是最小，分模面宽度不是最大；

不合理，图2-35e中的锻压结构中的内孔没有拔模斜度难以锻出；

不合理，图2-35f中的锻压结构中的分模面深度不是最小，分模面宽度不是最大；

不合理，图2-35g中的弯曲件中的孔离弯边太近，难以保证孔的精度；

图2-35h中的落料件中的两个尖角难以冲出；

图2-35i中的模锻件中的内腔没有拔模斜度，内外交角处没有过渡圆角，难以锻出。

4.画出图2-36中零件的自由锻图（不需具体确定尺寸）：

略。

六、课外调研

观察小金匠锻制金银手饰的操作过程，分析整个操作过程中的各个工序的作用或目的，并编制其制作工艺流程。

参考答案：

以制作戒子为例，其制作过程是：

熔化→拔长→再结晶退火→拔长→再结晶退火→局部造型→修饰→再结晶退火。

第三单元焊接成形

一、名词解释

1．焊接

焊接是指通过加热或加压或同时加热