华科大材料加工工程试题库含答案02固态金属塑性成形

《材料加工工程》试题库第二部分：固态金属塑性成形一、模锻工艺及锻模设计１、填空与名词解释（１）金属坯料锻前加热的目的：提高金属的塑性，降低变形抗力，使之易于在锻模模膛内流动成形，并具有一定的力学性能。（２）常用的下料方法：剪床下料、冲床剪切下料、锯床下料。（３）开式模锻：沿锻件分模面周围形成横向飞边的模锻。（４）闭式模锻：不形成横向飞边，仅形成纵向毛刺（小飞边）的模锻。（５）锻模中心：锻模燕尾中心线和键槽中心线的交点。（６）模膛中心：模锻时上模模膛承受反作用力的合力作用点。（７）精密模锻：在锻件表面仅留少量的机加工余量或不留余量的模锻。（8）正挤压：挤压时金属的流动方向与凸模的运动方向一致。（9）反挤压：挤压时金属的流动方向与凸模的运动方向相反。２、问答题（１）试分析锤上模锻和热模锻压力机上模锻飞边槽的作用？答：锤上模锻时，飞边槽的作用是，产生足够大的横向阻力，促使金属充满锻模模膛；对毛坯金属起调节和补偿作用；对于锤模锻还能起到缓冲作用。而热模锻压力机上模锻由于采用于较为完备的制坯工步，金属在终锻模膛内主要是以镦粗的方式变形，飞边槽的阻力作用不像锤上显得那么重要，而较多地起着排泄和容纳毛坯上多余金属的作用，即热模锻压力机上模锻，其飞边槽的主要作用是对毛坯金属起调节和补偿作用；其次才是起横向阻力作用；并因热模锻压力滑块行程固定且打击速度慢，模锻时上下模不接触，故不存在起缓冲作用的问题。（2）试分析归纳选用预锻模膛的作用和带枝芽类锻件的预锻模膛的设计方法？答：预锻模膛的正面作用，一是经预锻后的坯件，保证终锻时获得成形饱满、无缺陷的优质镀件；二是减少流入飞边槽的金属横耗；三是减少终锻模膛的磨损，提高使用寿命。其负面作用，增大了锻模尺寸，降低了生产率，对于锤和螺旋压力机上模锻导致了偏心打击，降低了尺寸精度，锤杆（螺杆）受力恶化。带枝芽类锻件预锻模膛总的设计思路是要造成有利于坯料金属流向枝芽模膛。其设计方法是：简化枝芽部分的形状；增大与枝芽连接处的圆角半径；必要时可在分模面上开设阻力尼沟，加大预锻时金属流向飞边槽的横向阻力。（3）试述闭式模锻锻模设置分流降压腔的原则及作用，并利用教材上相对平均工作压力Pm/2k—相对面积缩减率R曲线图解释减小模膛工作压力的依据及方法？答：设置原则：分流腔的位置应选择在模膛最后充满的部位；多余金属分流时在模膛内所产生的压力比刚充满时所产生的压力没有增加或增加很小。作用：减少模膛工作压力，有利于提高模具寿命；对工艺的稳定性起补偿作用，降低对下料精度的苛刻要求。由Pm/2k—R曲线图可以看出：工作压力Pm随面积缩减率R的增加而增加，在闭式模锻行程未了，其R=1时，Pm增至无穷大，不仅变形金属不能完全充满模膛（如齿轮的齿尖处），而且还会损害模具，如果在与锻件非重要部位对应的模膛设置一溢（分）流口，使R＜1，当模膛完全充满时，就可避免工作压力急剧增高。3、综合题（1）：试述计算毛坯的依据和作用，根据下面的计算毛坯直径图，写出各项繁重系数的表达式并说明各自的含义，根据给出的数据计算出各繁重系数的具体数据，并由教材上“长轴类锻件制坯工步选用图表”查找出所需的制坯工步？答：依据是，假定长轴类锻件在模锻时为平面应变状态，因而计算毛坯的长度与锻件长度相等，而轴向各横截面面积与锻件各相应处横截面面积和飞边横截面面积之和相等，即。作用是，选择制坯工步和制坯模膛设计的依据；确定坯料体积和尺寸的依据。繁重系数的表达式分别为：①金属流入头部的繁重系数，其含义是值越大，表示头部所需要的金属越多；②金属沿轴向流动的繁重系数，其含义是值越大，则金属沿轴向流动的距离越长；③杆部斜率，其含义是K值越大，表明杆部锥度越大，小头或杆部的金属越过剩；④锻件的质量G，G越大，表明制坯更难。若已知：；；；；；（单位为mm），钢材密度。代入计算得：；；；锻件质量。由图查得宜选用拔长＋闭式滚挤制坯工步。（2）:简要说明冷挤压工艺的主要优点与缺点，指出由图2a所示圆饼毛坯（20号钢）成形为图2b所示圆筒形零件应采用那种挤压工艺？试推导写出毛坯高度H0、毛坯成形为零件的断面收缩率和所需要的挤压力F的计算公式？答：冷挤压工艺的主要优点是：挤压件尺寸精度高，表面粗糙度低；材料利用率高；由于在三向压应力状态下成形，有利于提高金属材料的塑性，加上冷作硬化效应，可提高挤压件的力学性能。其缺点是：变形抗力大，所需要的设备吨位大；挤压变形工序前需对毛坯进行退火和表面处理，因而不能连续生产。由图2a示圆饼毛坯成形为图2b所示杯筒件应采用反挤压工艺。由体积相等原理并假设得：毛坯高度：断面收缩率：挤压力：若＝50,d=40,H=50,h=5（单位为mm），并有p＝1500Mpa，代入上面的公式，得二、冲压工艺及冲模设计1、填空、判断与名词解释（下列命题中，你认为正确的在题后括内号内打“√”，错误的打“×”。）（1）判断题：1）冲压加工只能用于加工金属板材。（×）2）冲压产品的尺度精度主要是由模具保证的。（√）3）材料强度极限与屈服极限之比值称为屈强比。（×）4）材料变形时，随着变形程度增加，材料的塑性指标上升，强度指标下降的特性叫硬化效应。（×）5）冲压工序可以分为成形工序与分离工序两大类。（√）6）冲裁件正常的断面主要是由圆角带、光亮带、断裂