材料成形技术基础复习

材料成形技术基础讲授：陈丰邮箱：试题基本类型1、填空题：10分，10空，每空1分；2、简述题：40分，5题；3、结构分析题：20分，2大题，每题都有2个构件要分析；4、工艺方案设计题：20分，1大题；

5、创新设计题：10分，1大题；6、企业技术难题：10分，1大题知识回顾和问题知识回顾:1、知道了“学什么，为什么学，如何学”的问题；2、材料成型技术的应用背景；3、液态成型的定义及流程；4、液态成型的分类及优缺点。问题：1、本课程研究的主要内容是什么？2、什么是液态成型？3、按照工艺方法不同液态成型可以分为哪几种类型？知识回顾和问题知识回顾:1、几个概念：充型能力、金属流动性、凝固；2、影响金属流动性的因素；3、凝固的方式、影响金属凝固的因素；4、收缩、收缩的过程、收缩率、影响金属收缩的因素、缩松与缩孔。问题：1、什么是金属流动性？2、论述影响金属流动性的因素？3、缩孔与缩松有何区别？如何防止缩松缩孔？4、影响金属收缩的因素有哪些？知识回顾和问题知识回顾:1、铸件的收缩：铸造应力、变形、裂纹；2、金属的吸气性和偏析；3、常见铸件缺陷及特征；4、浇注位置的选择原则。问题：1、如何防止铸件热裂纹和冷裂纹的产生？2、防止或减小铸造应力的措施有哪些？3、常见铸件缺陷有哪些？4、浇注位置的一般选择原则是什么？知识回顾和问题知识回顾:1、分型面的选择原则、工艺参数的选择；2、浇注系统、冒口和冷铁的设计；3、铸造工艺图的绘制；4、铸件结构工艺性：最小壁厚、临界壁度、内壁厚度。问题：知识回顾和问题问题：1、如右图所示浇注位置如何选取？2、分型面如何选取？3、浇注系统如何设计？冒口、冷铁如何设置？4、如何绘制铸造工艺图？案例综合分析实例综合分析（讨论）A支架零件材料为HT200，单件，小批量生产，工作时承受中等静载荷，试进行铸造工艺设计。讨论内容：1）零件结构工艺性分析；2）选择铸造方法及造型方法；3）浇注位置的分析；4）分型面的选择；5）浇注系统的设计；6）工艺参数的确定。1）零件结构工艺分析：从铸造工艺性考虑，零件结构存在两个问题，一是筒壁过厚，易产生粗晶、缩孔等缺陷；二是凸缘至筒壁的转角处未采用圆角过渡，易产生应力集中，要作相应的修改。案例综合分析2）选择铸造方法及造型方法该支架为普通灰铸铁件，工作时承受中等静载荷，强度、精度和质量要求均不高，且为单件、小批生产。宜采用砂型铸造（手工造型）中的两箱造型。案例综合分析3）浇注位置和分型面讨论如下两种工艺方案方案I:采用分模两箱造型，浇注时铸件轴线处于水平位置，两凸缘端面侧立，质量较易保证。各圆柱面虽有一部分朝上，但多为非加工面，直径70mm内表面虽需加工但质量要求不高。该方案的分型面与模样的分模面重合，且芯头位于分型面上，便于下芯、型芯排气和尺寸检验。但该方案铸件分在两个砂箱，易产生错型缺陷，合型时需加强砂型定位。案例综合分析3）浇注位置和分型面讨论如下两种工艺方案方案II:

采用分模三箱造型，浇注时铸件轴线处于垂直为止，朝下的凸缘端面质量较好。分型面为两凸缘端面，铸件位于同一个砂箱中，不会产生错型缺陷。但需要加大加工质量以保证朝下的凸缘端面质量，金属损耗和切削工作量均较大，且三箱造型操作费工。案例综合分析2）选择铸造方法及造型方法

该支架为普通灰铸铁件，工作时承受中等静载荷，强度、精度和质量要求均不高，且为单件、小批生产。宜采用砂型铸造（手工造型）中的两箱造型。案例综合分析4）确定工艺参数铸件尺寸公差：因为精度要求不高，故取CT15.要求的机械加工余量：余量等级取H级，余量值取5mm，标注为GB/T6414-CT15-RAM5(H)铸件线收缩率：因是灰铸铁且为受阻收缩，取为0.8%起模斜度：因该铸件凸缘端面为需机械加工的表面，选增加壁厚形式，斜度值取为1度不铸出的孔：该铸件6个直径18孔均不铸出芯头形式:采用水平芯头案例综合分析5）设计浇注系统该铸件为灰铸铁件，铸造性能好，壁厚较均匀，故采用同时凝固原则，为均匀的引入金属液，且减少对型芯的冲击及便于造型操作，在分型面处的铸件两凸缘位置开设内浇道。6）绘制铸造工艺图案例综合分析B、支座方案Ⅰ

沿底版中心分型。轴孔下芯方便，但底版上四个凸台必须采用活块且铸件在上、下箱各半。方案Ⅱ沿底面分型，铸件全部在下箱，不会产生错箱，铸件易清理。但轴孔内凸台必须采用活块或下芯且轴孔难以铸出。案例综合分析知识回顾和问题知识回顾:1、讨论了金属液态成型相关知识（典型案例）；2、金属塑性成形定义、类型、方法及优缺点；3、冷变形和热变形的过程和特点；4、液态成型的分类及优缺点。问题：1、你对金属液态成型技术有了哪些了解？2、什么是金属塑性成形？金属塑性成形有哪些主要方法？3、金属热变形过程的特征是什么？知识回顾和问题知识回顾:1、可锻性的定义及影响金属可锻性的因素，二个基本定律；2、自由锻的定义及自由锻工艺过程；3、自由锻件结构设计；4、模锻的定义及特点。问题：1、影响金属可锻性的因素是什么？什么是最小阻力定律？2、请初步设计图示大型轴类零件的自由锻工序？3、模锻的定义及主要特点是什么？案例分析：一汽车变速箱主动齿轮，材料为45钢，产量为3000件/月，选用模锻来加工毛坯，请你绘制模锻件图。案例综合分析该件直径25的孔不锻出（因放在机加工余量后孔径<25），外径的加工余量放4mm（半径上放2mm），高度上加工余量放2.5mm。分模面如图所示，凡垂直分模面的立壁均放模锻斜度5°。案例综合分析知识回顾和问题知识回顾:1、绘制模锻件图应考虑的因素；2、模型锻造分模面选择原则；3、模锻过程中影响金属充满模堂的因素；4、胎模锻造及其特点。问题：1、绘制模锻件图时应考虑的因素有哪些？2、模型锻造分模面选择原则是什么？3、模锻过程中影响金属充满模堂的因素有哪些？应用题：1.连杆和齿轮，若由模锻改为自由锻，零件结构应如何改变？2.下图齿轮采用模锻制坯，设计上有哪些不合理的地方？为什么？知识回顾和问题知识回顾:1、板料分离过程：落料，冲孔，切断，修整；2、板料成形过程：拉深、弯曲、翻边、成形、收口；3、冲模的分类及构造；4、板料冲压件的结构特征。问题：1、落料模和冲孔模刃口尺寸设计原则是什么？2、为了防止拉深缺陷（拉裂和起皱）应该如何确定拉深工艺？3、板料冲压件结构设计应遵循哪些原则？4、拉深道次的确定方法是什么？黄铜弹壳的冲压过程：1—落料2—拉深3—第二次拉深4—多次拉深5—成形6—收口工件壁厚要经过多次减薄拉深，由于变形程度较大，工序间要进行多次退火。冲压工艺过程分析案例分析滤清器壳体冲压工艺及模具设计方案一：落料→第一次拉延→第二次拉延→局部成形→整形→切边→冲孔→翻边。方案二：落料和第一次拉延→第二次拉延和局部成形→整形→切边和冲孔→翻边。方案三：落料和第一次拉延→第二次拉延和局部成形→整形→切边→翻边和冲孔。一、冲压工艺方案分析案例分析若采用方案一，则生产率低，所需模具太多，造成工件尺寸的积累误差大，而且成本很高。若采用方案二，虽然合并了一些可以合并的工序，但是先冲孔后翻边，可能会影响孔的形位尺寸。在方案三中既保证了前后工序的互不影响，又使一些工序得到合并，节省了人力物力，是比较好的一种方案。一、冲压工艺方案分析案例分析知识回顾和问题知识回顾:1、讨论了板料塑性成形工艺方案设计（典型案例）；2、挤压成形工艺特点、分类及与拉深成形的区别；3、焊接的分类及特点；4、焊接接头金属组织和性能。问题：1、离合器壳体冲压成形工艺方案设计。2、焊接成形有何特点？3、焊缝金属的组织及性能特点是什么？焊接接头金属组织有哪几部分组成，其性能如何？离合器壳体冲压成型工艺设计问题方案1.备料——大凸台拉延——小凸台拉延——整形——切边——冲5孔及边孔，翻2孔——冲侧大方孔——冲侧小方孔及冲、翻M6底孔——压筋——冲11孔——翻中心孔；方案2.备料——大凸台拉延——小凸台拉延——整形——切边冲中心孔——压筋冲边孔——冲15孔翻2孔——翻中心孔——冲侧大孔——冲侧小方孔及冲、翻M6底孔；方案3.备料——大凸台拉延——小凸台拉延——整形——切边冲中心孔——翻中心孔——冲侧大孔——冲侧小方孔及冲、翻M6底孔——冲15孔翻2孔——压筋冲边孔问题知识回顾和问题知识回顾:1、焊接应力与变形：原因、采取的措施；2、焊接缺陷及防护措施；3、焊接件结构设计。问题：1、为了防止焊接产生应力与变形，应该采取哪些措施？2、焊接的主要缺陷有哪些？采取哪些措施来减少缺陷？3、焊接件结构设计应该注意哪些问题？知识回顾和问题知识回顾:1、人工电弧焊的原理、特点、焊条组成、药皮作用等；2、埋弧焊原理、特点及应用；3、气体保护焊、电渣焊、真空电子束焊的原理、特点及应用；4、激光焊接的原理、特点及应用。问题：1、手工电弧焊焊条的选择原则是什么？2、气体保护焊分为哪些类型？各有何特点？3、激光焊接在汽车领域有哪些应用？知识回顾和问题知识回顾:1、酸性焊条和碱性焊条的区别；2、气焊的原理、特点及应用；3、压焊中电阻焊（点焊、缝焊和对焊）和摩擦焊原理及应用；4、钎焊的原理、特点及应用。问题：1、酸性焊条和碱性焊条有哪些区别？2、压焊中的电阻焊有哪些类型？3、钎焊的特点是什么？典型焊接工艺设计实例结构名称：液化气钢瓶组成：瓶体、瓶嘴材料：20钢（或16Mn)壁厚：3mm生产类型：大量生产设计要点：瓶体要耐压，必须绝对安全。材料的焊接性不存在问题。关键技术是结构的成形和焊接。1、确定焊缝位置2、焊接接头设计焊缝多，工作量大，轴向焊缝处于拉应力最高位置合理瓶体与瓶嘴的焊缝：角焊缝（不开坡口）瓶体主环缝：衬环对接或缩口对接（V型坡口）典型焊接工艺设计实例3、焊接方法和焊接材料的选择瓶体环缝：埋弧自动焊（生产率高、焊接质量稳定）焊接材料采用H08A、H08MnA,配合HJ431瓶嘴焊缝：手工电弧焊焊条采用E4303(20钢)，E5015(16Mn)4、主要工艺过程落料拉深再结晶退火冲孔除锈装焊衬环、瓶嘴装配上、下封头焊主环缝正火水压试验气密试验典型焊接工艺设计实例5、瓶体焊接结构工艺图焊接结构工艺图内容：构成件的形状及其相互关系；各构成件的装配尺寸及板厚、型材规格；焊缝的符号和尺寸；焊接工艺的要求。典型焊接工艺设计实例知识回顾和问题知识回顾:1、金属材料的焊接性：定义、碳当量法和裂纹敏感系数法；2、低碳钢、中高碳钢的焊接性；3、不锈钢、铝合金及铜合金的焊接性；4、非金属材料的性能特点及应用。问题：1、什么是金属材料的焊接性2、中碳钢焊接过程中存在哪些问题？3、不锈钢焊接接头会发生晶界腐蚀，如何防止？知识回顾和问题知识回顾:1、塑料的成型性能：流动性及流动性的表征，影响流动性的主要因素；2、塑料的成型性能：收缩性及收缩的类别，影响收缩性的主要因素；3、注射成型过程及主要工艺参数设计；4、注射成型模具主要结构组成。问题：1、影响塑料流动性的主要因素有哪些2、影响塑料收缩性的因素有哪些？模具设计中如何考虑收缩？3、注射成型主要工艺参数有哪些？如何选择？知识回顾和问题知识回顾:1、注射模具浇注系统设计；2、注射模具分型面选择原则；3、注射模具的抽芯及顶出机构。问题：1、确定浇口位置的基本