第一篇：材料成形
一、选择题
1.750公斤空气锤是指（落下重量为750公斤）
2.蒸汽—空气锤选用工作介质时，除
压缩空气外，还可选择（干饱和蒸汽）3.锤的打击效率主要取决于（砧座退让性）
4.一台10吨蒸汽—空气模锻锤可以用（25吨米）对击锤代替。
5.蒸汽—空气自由锻锤工作活塞在连续打击时，活塞下部气体在活塞下行时的配汽关系为（排汽—压缩—提前进汽）6.一般锻锤打击速度变化范围（3~9米/秒）
7.螺旋压力机的公称压力Pn表示（设备的系列参数）
8.泵直接传动液压机活动横梁行程速度取决于（泵的供液量）9.泵—蓄势器传动的供液压力取决（蓄势器压力）
10.曲柄连杆机构结点负偏置，滑块具有（急回特性，适用于挤压机）11.提高锻锤打击能量最有效方法（提高落下部分重量）
12.蒸汽—空气模锻锤重打时，工作活塞上部气体在活塞下行时经过（进汽—膨胀—排汽）13.50吨米的无砧座锤是指（打击能量为50吨米）
14.自由锻锤砧座质量与落下部分质量之比m2/m1一般取为（15~20）15.一般模锻锤的打击力是落下重量的（1000）倍 16.一般自由锻锤的打击力是落下重量的（800）倍。
二、填空题
1.曲柄压力机工作机构一般由、、、等零件组成。
答案:曲柄,连杆,滑块
2.ＪＢ３１－３１５Ａ中各符号代表的意义分别为Ｊ－，Ｂ－，３１－，３１５－，Ａ－
。答案:机械压力机,第二次变型,闭式单点压力机,公称 压力为3150KN,第一次改进 3.当量力臂由
和
两部分组成。
答案:理想当量力臂,摩擦当量力臂
4.曲轴常用的三种型式为、、。
答案:纯曲轴,曲拐轴,偏心齿轮和芯轴
5.开式曲柄压力机机身的垂直线刚度是指，角刚度是指。
答案：垂直线刚度是指压力机的装模高度产生单位垂直变形时，角刚度是指压力机的滑块相对于工作台面产生单位角变形时，压力机所承受的变形力。
6.曲柄压力机的附属装置主要有、、、。答案:过载保护装置,拉伸垫,滑快平衡装置,顶料装置
7.曲柄压力机的主要技术参数有、、、。答案:公称压力,滑块行程,行程次数,最大装模高度
8.曲柄压力机连杆主要形式有、、。
答案:球头式,柱销式,柱面式
9.曲柄压力机按传动系统位置分为
传动和
传动；按传动系统安放形式分为
和。
答案:上,下;曲轴横放,曲轴纵放。
10.双点双动压力机是指具有
和的压力机。
答案:双连杆,双滑杆
11.曲柄压力机常用的离合器可分为
和
两大类；常用的制动器有、和。
答案:刚性离合器,摩擦离合器;带式,盘式,闸瓦式
12.摩擦离合器的摩擦材料主要有、、。答案:石棉铜,石棉树脂塑料,痛基粉末合金
13.曲柄压力机操纵系统主要由
和
组成。答案:离合器,制动器
14.曲柄压力机机身分为
和
两大类。
答案:开式,闭式
15.曲柄压力机过载保护装置可分为
和
两大类。答案:压塌块过载保护装置,液压过载保护装置
16.常用的专用曲柄压力机有、、、。答案:热模锻机,平锻机,挤压机,拉伸压力机
17.平锻机适用于
和
零件的大批量生产。答案:局部镦粗,带孔锻件
18.平锻机按夹紧凹模分模面的方向分为
和
。答案:垂直分模,水平分模
19.锻锤按驱动形式可分为、、、答案:空气锤,机械锤,液汽锤,蒸汽-空气锤
20.空气锤的工作循环有、、和
四种。答案:空行程,悬空,打击,压紧
21.蒸汽－空气自由锻锤的锤身结构形式可分为、、答案:单柱式,双柱桥式,双柱拱式
22.蒸汽－空气自由锻锤的落下部分主要由、、和
组成。答案:活塞,锤头,锤杆,上砧块
23.蒸汽－空气自由锻锤按锤身结构可分为、和
。答案:左右立柱,基础底版,导轨和导轨调节装置
24.常用的蒸汽－空气对击锤
式和 式。
答案:钢带联动,液压联动
25.螺旋压力机的吨位依据
和
两个参数来选择。答案:锻压工艺力,锻造变形力
26.液压机的一个工作循环包括、、、。答案:停止,充液形成,工作形成,回程
27.液压缸的主要形式有、、。答案:柱塞式,活塞式,差动柱塞式
28.液压缸的安装方式主要有
和
两种。答案:法蓝支承,缸底支承
29.液压机常用的密封件有、、、。
答案:O型橡胶,U型橡胶,Y型塑料,人字夹布橡胶
30.液压机常用的动力装置有
传动和
传动两种。答案:泵直接,泵-蓄势器
31.我国的公称液体压力定为
和。答案:200bar,320bar 32.液压机的主要技术参数有、、、。答案:公称压力,最大净高度H,最大行程h,立柱中心距
33.常用的塑料成型设备有、和。
答案:塑料挤出,塑料注射,塑料压延
三、简答题
1.说明锻锤与曲柄压力机工作原理、工作特性的主要差别。
原理的主别：压力机是靠静压力或准静压力使锻件变形，压力机压力必须大于锻件的变形力，且加压一次即可成型；锻锤是靠工作部分动能的瞬时释放使锻件变形，当锻锤每次打击的有效能量小于锻件变形所需能量时，可采用多次打击完成锻件变形任务，且变形速度快。
特性：锻锤---投资少，能耗大，振动、噪音大，基础庞大，不易实现自动化 ；压力机--易于实现自动化；工作无退让性，工件精度高.负载性质是短时间的高峰值。2.锻锤的工作原理。
锻锤的工作原理。锻锤是一种能量限定型锻压设备，其工作原理为：在锤头接触锻件的极短时间内（千分之几秒），落下部分将下行程积蓄的能量释放，以巨大的惯性力
打击锻件，完成塑性变形。3.锻锤打击效率的概念，影响打击效率的主要因素。
锻锤打击效率的概念：锻件塑性变形能E与打击开始时落下部分能量E之比
影响打击效率的主要因素：m2/m1越大，打击效率越高，但过大会使砧座体积、重量过于庞大，给加工、运输带来困难。自由锻锤 m2/m1 =15~20，模锻锤m2/m1=20~25，打击刚性，即打击过程中砧座退让性。4.锻锤为什么不允许冷击或空击？
全能量冷击是压力机最沉重的负荷，应严加防止。5.空气锤与蒸汽－空气锤工作原理的主要区别。（驱动形式不同）
空气锤工作原理：电动机带动曲柄连杆机构在压缩缸产生压缩空气，压缩空气在工作缸带动活塞和锤头上下运动。空气锤由工作部分、传动部分、配气操纵部分和机身部分组成 6.有砧座锤与无砧座锤结构和工作特性的主要区别。
(1)
用打击能量标志其工作能力；一般20~25KJ的对击锤相当于一吨的有砧座模锻锤。(2)
没有笨重的砧座；相当于1/2~1/3(3)
不需很大的基础；相当于1/8~1/3(4)
打击刚性好，效率高。提高5~10% 7.模锻锤摆动循环的作用？
摆动循环的作用：防止打击能量不足；方便调节打击能量调节 8.模锻锤如何调节打击能量？
打击能量通过脚踏板控制滑阀芯的位移来实现。9.蒸汽—空气锤配汽操纵机构中刀形杆的作用。手柄和锤头联合操纵式（刀形杆）。。10.有砧座锤基础上枕木的作用。
减震。。
11.对击锤的主要特点。
(1)用打击能量标志其工作能力；一般20~25KJ的对击锤相当于一吨的有砧座模锻锤。(2)没有笨重的砧座；相当于1/2~1/3
(3)不需很大的基础；相当于1/8~1/3
(4)打击刚性好，效率高。提高5~10%
13.空气锤的工作循环有哪几种？
工作循环：空行程、悬空、打击和压紧四种
14.液气锤和电液锤的工作原理及其特点。
液气锤的工作原理： 液气锤用气、液联合驱动，工作缸上腔充有高压气体（氮气或空气），当工作缸下腔通高压油时，锤头上升，压缩上腔气体蓄能，锤头悬空；当控制机构使锤头释放，上腔气体快速膨胀，推动锤头下行，下腔油液排出，下锤头在联动机构作用下，上行与锤头对击。
电液锤： 电液锤是一种新型节能锻锤，它利用液压动力头替代原有的汽缸，以提高能源利用率。15.锻锤基础的主要类型及特点。
锻锤基础的结构型式：
不隔振基础可分为大块式和薄壳式两种。
“三心合一”原则： 即打击中心（锤杆中心线）、机器与基础的总重心和基底形心处于同一直线上。16.螺旋压力机的工作特性及其适用范围。螺旋压力机的工作特性：（1）打击过程能量全部释放；（2）变形功大，打击力小；变形功小，打击力大；
（3）竖向打击力封闭于机身，不传给基础；扭矩传于基础；（4）没有固定下死点，实际行程可以控制； 17.螺旋压力机的优缺点。（范围）
优点：工艺万能性强；锻件竖向精度高；设备结构简单；模具寿命高；操作容易。
缺点：承受偏载能力差，只适于单模腔模锻；行程次数低；每次行程时间不固定，不易自动化生产。19.摩擦、电动和液压螺旋压力机的工作原理及各自主要特点。18.螺旋压力机的吨位根据什么选用。
根据锻压工艺力及锻件变形功两个参数来选择 20.曲柄压力机的工作原理和主要构成。
原理是：通过传动系统把电动机的运动和能量传给曲柄滑块机构，再由曲柄滑块机构将旋转运动转化为滑块及模具的直线往复运动，从而使毛坯获得一定的变形，制成所需的工件。
结构：1.工作机构：包括曲轴、连杆和滑块等零件，称为曲柄滑块机构；2.传动系统：包括齿轮传动和皮带传动等机构；3.操纵系统：如离合器和制动器等；4.能源系统：包括电动机--飞轮拖动系统等；5.支承部件：如机身等； 6 辅助系统及装置：如润滑系统、过载保护装置、气垫，滑块平衡装置等。21.曲柄压力机的主要技术参数有哪些？说明其含义。(1)反映工艺能力的参数：a.公称压力（标称压力）Pg（KN，吨）
滑块在某一特定距离（公称压力行程Sp=13mm）或曲柄在某一特定角度（公称压力角αp=20~30）时，滑块所允许承受的最大作用力
b.工作能量Ag（J，Kgm）(2)运行参数：a.滑块行程S（S=2R，R—曲柄半径，mm）滑块从上死点到下死点经过的距离，反映压力机的工作范围。b.行程次数n（次/分钟）
滑块每分钟往复运动的次数，反映压力机的生产率。
(3)模具空间尺寸参数：a.最大装模高度Hmax（mm）滑块在下死点，连杆最短时，滑块底面与工作台面之间的距离。b.装模高度调节量 △Hmax（mm）
连杆长度的最大调节量。c.工作台尺寸A*B d.滑块底面积a*b 22.曲柄压力机装模高度调节机构的作用。
作用：装模高度大：产生废品
装模高度小：压力机过载或模具损坏 23.曲柄压力机整体芯轴与组合芯轴的优缺点。
整体芯轴：偏心部分和连杆大端的结构尺寸较大，刚性好，摩擦扭矩大，适用于行程较小的压力机。
组合芯轴：适用于行程较大的压力 机。
24.曲柄压力机平衡装置的作用。
平衡滑块重量，减少传动系统的撞击和噪音；消除连杆与滑块之间的间隙，减少受力零件的冲击和磨损；降低装模高度调节机构的功率消耗；防止制动器失灵或连杆折断时，滑块坠落。
25.离合器—制动器联锁装置的作用。
26.刚性离合器与摩擦离合器各有什么优缺点？
刚性：结构简单，制造容易，不需气源；冲击大，噪音高，只能在上死点附近脱开，不能紧急刹车，一般用在100吨以下的压力机上
27.曲柄压力机离合器和制动器的作用。
离合器脱开瞬时，制动器立即制动； 离合器结合前瞬时，制动器先松开。28.曲柄压机电动机与飞轮的设计原则。
电动机功率按一工作周期的平均功率计算；飞轮尺寸按工作行程所作功Ag确定
29.画出曲柄压力机滑块允许负荷图的示意图，指出各曲线的含义，并简述滑块允许负荷图的作用。C—C截面：
B—B截面:
滑块许用负荷图用途：（1）校核曲轴和齿轮强度，并进行修正；（2）提供正确选用和使用压力机的重要依据 32.曲柄压力机一个工作周期的能量损耗分组成？（1）工件变形功A1
（2）拉伸垫工作功A2
（3）工作行程时由于曲柄滑块机构的摩擦所消耗的能量A3
（4）工作行程时由于压力机受力系统的弹性变形所消耗的能量A4（5）压力机空程向下和空程向上时所消耗的能量A5（6）滑块停顿飞轮空转时所消耗的能量A（7）单次行程时离合器接合所消耗的能量A7 33.曲柄压力机飞轮的作用。
为减少电动机功率，在传动系统中设置了飞轮，飞轮起着存储和释放能量的作用。34.热模锻压力机解除“闷车”的主要方法。
电动机反转；楔形工作台；专用液压螺母预紧机身 35.液压机的工作原理和基本组成。
液压机是根据帕斯卡原理制成，是一种利用液体压力能来传递能量的设备 液压机一般由本体、操纵系统及泵站三大部分组成 36.液压机的工作循环包括哪几部分。停止、充液行程、工作行程及回程 37.液压机的工作特性。
(1)结构上容易得到大的总压力、大的行程和大的工作空间；(2)工作平稳，工作环境好；
3)本体结构简单，通用件多，制造容易；(4)工作速度慢，单位时间行程次数少。38.液压机泵直接传动的特点。
(1)液压机活动横梁的行程速度取决于泵的供液量，而与锻件变形阻力无关，液压机易于实现恒速运动；
(2)高压泵所消耗的功率（压力X流量）相当于液压机作功的功率（速度X力），即泵的供液压力和消耗功率取决于加工工件的变形阻力；
(3)易实现液压机的自动控制；
(4)占地面积小，投资省，维修简单。39.泵－蓄势器传动的特点。
(1)供液压力基本保持在蓄势器压力波动值的范围内，变化不大；(2)能量的消耗与液压机行程大小成正比，而与工件变形阻力无关；
(3)液压机的工作行程速度取决于工件变形阻力，阻力大速度慢，阻力小速度快； 40.三梁四柱式液压机的特点。
(1)供液压力基本保持在蓄势器压力波动值的范围内，变化不大；(2)能量的消耗与液压机行程大小成正比，而与工件变形阻力无关；
(3)液压机的工作行程速度取决于工件变形阻力阻力大速度慢阻力小速度快； 41.液压机泵—蓄势器传动泵站的主要组成装置。
高压泵、高压蓄势器、空气压缩机、水位指示器、最底液面阀、水箱、乳化搅拌装置等 42.液压缸的主要形式、各自特点及适用范围。
柱塞式：结构简单、制造精度要求低，但只能单向运动；
活塞式：可双向运动，但缸表面加工精度和光洁度要求高，结构复杂，一般用于中小设备；
差动活塞式：多用于回程缸，与活动横梁联接容易。43.液压缸的主要损坏形式及其原因。
液压缸损坏主要部位：法蓝与缸壁连接的圆弧部分，缸壁向缸底过渡圆弧部分，圆筒壁裂纹以及气蚀。主要原因：设计方面；加工方面；安装使用方面
44.液压机柱塞与活动横梁主要的连接形式及其特点。刚性连接：
球面支承连接： 双球面中间杆连接：
45.液压机立柱导套的主要形式。
圆柱面导套；球面导套；可调间隙导套
46.液压机立柱式机架的连接形式及其优缺点。双螺母式：加工、安装和维修方便，但螺母在反复工作时易松动；
锥台式（单、双）：
刚性好，加工及磨损后维修困难； 锥套式：结构复杂，受力及调整情况好，多用于大型设备 47.铸造横梁与焊接横梁的优缺点。
铸造结构：抗震性能好
焊接结构：重量轻，强度高，外形美观，加工周期短 48.液压机上传动与下传动的优缺点。
下拉式的特点：液压机重心低，操纵方便，厂房高度低；地下工程大，运动部分质量大，惯性大。中小型设备适宜。
49.蓄势器水罐的水位显示器的作用。
50.辗环机（扩孔机）的工作原理及主要构成。辗环机（扩孔机），主要用于环形件的扩孔艺。
它主要由主辊、芯辊、抱辊、抱辊液压缸、同步机构及传动系统组成。51.旋压机的工作原理及主要构成。
旋压是借助旋轮或杆棒等工具作进给运动，加压于随芯模沿同一轴线旋转的金属毛坯，使其产生连续的局部变形而成为所需薄壁空心回转零件的加工方法。
52.摆辗机工作原理及主要构成。
摆动辗压是利用一个带圆锥形的上模对毛坯局部加压，并绕中心连续滚动的加工方法。它一般由摆头、滑块、液压缸、机身及机械传动系统组成。53.楔形模横轧机工作原理及主要构成。
楔形模横轧是在两个作直线运动的平直楔形模间或两个作同向旋转的圆弧形楔形模间横轧毛坯，利用其模具上的楔形凸起的作用，楔尖咬入坯料，使毛坯转动，同时楔形模两侧边压缩和辗压毛坯使其变形的加工方法。54.数控塑性成型设备的特点。
（1）对加工对象的适应性强，适于多品种、小批量生产；（2）可缩短加工时间和辅助时间，提高生产率；
（3）可提高同批工件的重复加工精度，避免手工误差；（4）可加工手工控制无法或难于加工的复杂零件；（5）可组成柔性制造系统（FMS）
55.冲模回转头压力机的工作原理及主要特点。
冲模回转头压力机是用来对板材进行冲孔和步冲的压力机，在其滑块与工作台之间，有一对可以存放若干套模具的回转头（即转盘），把待加工的板材夹持在夹钳上，使板材在上、下转盘之间相对于滑块中心沿 x、y轴方向移动定位，按规定的程序选择所需的模具，冲出所需的尺寸和形状的孔。这些孔可以是圆孔、方孔、异形孔等。56.常用的塑料成型设备有哪些？各自的适用范围是什么？
塑料挤出成型设备
塑料注射成型设备
塑料压延成型设备 辗环机（扩孔机），主要用于环形件的扩孔艺。
旋压机
摆辗机
楔形模横轧机
57.简述常用的塑料制品加工方法及过程。
常见的塑料制品加工方法有挤出成型法、注射成型法、压延成型法 58.塑料挤出机的组成及工作原理。
挤出机的组成：1.挤压系统：包括机筒、螺杆2.传动系统：3.加热冷却系统：风冷、水冷4.供料系统：鼓风上料、弹簧上料 5.辅助装置。原理：挤出成型是将热塑性塑料在相应设备中，经加热、剪切、压缩、混合、塑化、均化后，从给定的口模挤出，经固化后得到与口模尺寸相对应的条料制品的加工方法。59.塑料注射成型机的组成和工作原理。
1.注射装置2.合模装置3.液压传动和电气控制系统
原理：塑料注射成型是使热塑性塑料或热固性塑料在相应的设备中，经过输送、加热、剪切、压缩、混合、塑化熔融、均化等过程，用一定的压力注射入闭合的模腔，固化后形成塑料制品的加工方法。
60.塑料注射成型机的主要技术参数。
1.注射量：单次工作行程的最大注出量，单位为克或立方厘米 2.注射压力（Mpa）
3.注射速度、注射速率、注射时间 4.塑化能力 5.锁模力
6.合模装置的基本尺寸 7.开合模速度 8.空循环时间
61.柔性加工系统的概念及基本组成。
柔性加工系统（Flexible Manufacturing System,FMS）是一种微电子工程和机械工程结合的系统，以进行多品种小批量生产为目的，并有中央计算机集中管理和控制的一种灵活易变的加工系统。
一般柔性加工系统的组成：1.一台或一组具有一定柔性的数控成型设备。2.一条自动及柔性的物流系统，包括自动仓库、自动运输车、自动装卸设备和自动换模装置等。3.一条监控与管理的计算机网络，它能完成给出作业路线、发出加工命令、监控操作等任务。
62.板材加工FMS的主要构成。
1.数控板材加工设备：冲孔设备、剪切设备和折弯设备；
2.各种辅助设备和装置：吸盘式送料装置、夹钳式拖料装置、辊道式选装置、固定台式输送车、磁力分层装置、测厚装置等；
3.板材存储自动化立体仓库：货架、板料存取机；
4.感应式无人输送车5.板材加工FMS的控制装置及软件。
63.计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System, CIMS）的基本构成。1.控制系统：包括车间控制及单元控制、管理系统（含计划、调度）； 2.工程系统：包括CAD、CAPP、CAM的集成； 3.生产系统：即FMS。
四、综述题
1.减轻离合器—制动器发热磨损，提高持久工作能力的途径，并阐明理由。
a.合理选择离合器轴的转速n
一般离合器在转速为300~400转/分钟的轴上。转速高，磨损系数大；转速太小，会导致离合器传递扭矩增大。
b.最大限度地减小离合器轴从动零件及轴以后的传动零件的转动惯量 c.尽可能增加摩擦面积
d.改善离合器—制动器的散热条件
e.选用耐高温、耐磨损的摩擦材料，提高允许磨损系数[K] f.联锁正确可靠，不允许相互干涉
2.根据热模锻工艺，分析通用曲柄压力机与热模锻压力机结构上的主要区别有哪些？ a.连杆式：偏心式曲轴和短而粗的整体 连 杆；象鼻式滑块；楔形工作台 b.楔式：曲柄—楔块—滑块机构；铸钢 组合机身3.双滑块热模锻压力机
3.画出曲柄压力机滑块允许负荷图的示意图，指出各曲线的含义，并简述滑块允许负荷图的作用。==29 4.提高开式曲柄压力机机身刚度的主要途径，并阐明理由。
合理设计机身截面，如增大H/A比值到3~4； 采用高弹性模量材料，增大E；改进机身结构，如喉口内侧加拉杆等。5.泵直接传动液压机和泵—蓄势器传动液压机各有什么特点，简单说明原因。38/39 6.分析图示液压机原理图各主要元件的作用。
7.自由锻锤与模锻锤结构上和操纵上的主要区别。
结构特点：锻锤落下部分：活塞、锤杆、锤头和上砧块。汽缸部分：汽缸体、保险缸、滑阀箱、旋阀箱和密封装置
配汽机构：滑阀和旋阀
锤身部分：左右立柱、基础底板、导轨和导轨调
节装置
砧座和基础部分：砧座、砧座垫和基础
模锻锤结构特点：模锻过程要求上下模对准，模锻锤的立柱必须安装在砧座上；立柱与汽缸之间都用弹簧、螺栓联接；立柱与砧座之间的联接螺栓向内倾斜10~20度。操纵机构：手柄和锤头联合操纵式（刀形杆），手柄单独操纵式
滑阀和旋阀的动作由各自的手柄控制。
操纵特点：采用脚踏板操纵；脚踏板同时带动滑阀和旋阀；用摆动循环代替悬空。8.画出螺旋压力机力能关系曲线，并简述其调节打击能量的方法。
对某一确定的压力机而言，刚度及摩擦功系数基本已定，只有运动部分能是最活跃的因素。运动部分能量越大，冷击力越大。全能量冷击是压力机最沉重的负荷，应严加防止。9.锻锤基础振动的传播途径，主要减振方法。
a.打击动能=锻件塑性变形能+打击后锻件及锻锤机身的弹性变形能 +打击后系统的回跳动能 b.(1)砧下橡胶减振器直接隔振基础(2)板弹簧悬吊式直接隔振基础(3)浮动式隔振基础 10.谈谈你对塑性成型设备发展趋势的看法，写出所知道的新型塑性成型设备名称。
数控成型设备数量不断增加；高速精密成型设备设计制造技术日益完善；塑性成型柔性加工系统（FMS）逐步发展。串列闭式压力机生产线（SMX系列）T2D0110高精度定程定压液压机AC-255NT网络数控冲床 EM-2510NT双伺服马达驱动结构转塔式数控冲床
辗环机
旋压机
摆辗机
楔形模横轧机
第二篇：塑性成形实验报告
金属塑性成形原理实验报告
实验项目：Ansys软件分析平面问题和轴对称问题
材料参数：弹性模量E=210Gpa 泊松比：u=0.33 屈服强度σ
摩擦系数v=0.26
尺寸：15×25(mm)
s=350Mpa
实验步骤：
1、建模
1）问题的类型：设置单元类型、属性
(1).设置计算类型。ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK(2).选择单元类型。执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select（Solid # Quad 4node 42）
→OK
2）材料模型
执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →
Structural →Linear →Inelastic，在EX框中输入2.1e5，在PRXY框中输入0.3，选择OK并关闭对话框。
3）建立几何形状
选择Main Menu→Preprocessor →modeling →create→areas，如图所示：
4）划分网格
Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→Volumes Mesh→Tet→Mapped,.采用
Mapped网格划分单元。
执行Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh-Volume-Mapped：
5）建立接触
2、施加边界条件并求解
执行Main Menu-Solution-Apply-Structural-Displacement，拾取目标平面等，单击OK按钮。然后出现如图窗口，选择“UY”，再单击OK按钮。加载荷后结果：
1）定义求解参数
2）求解
执行Main Menu-Solution-Solve-Current LS，弹出一个提示框。执行file-close，单击OK按钮求解运算。
3、结果处理 1）读入结果数据
2）查看结果
轴对称问题：
平面应变问题
平面应力问题
结论：同一种材料，外形尺寸不变时，在不同的受力状态下，应力分布是不同的，且受到的最大应力也不一样。
第三篇：材料成形考点 同济大学
1凡囊括机械制造中零件成形的所有工艺技术都应该被称为材料成型技术。
2凝固成形基本问题凝固组织的形成与控制，铸造缺陷的避免与控制和铸件尺寸精度和表面粗糙度的控制 3塑性成形基本问题材料的塑性，塑性成形力的评价，加工材料内部场变量的确定和形状有关信息的准确输入4焊接成形的基本问题能量输入，清除表面污染，组织性能不均匀，残余应力和残余变形，焊接缺陷及检测，焊接结构的制造问题5表面成形问题针对材料的服役条件及损伤机理，并结合基体材料，设计出所希望表面组织及结构；其次是针对所希望的表面组织及结构，研究获得这一表面材料的方法 6材料凝固变化：体积改变，外形改变，产生凝固潜热，熵值改变，结构改变，发生溶质再分配
7过冷度□T=Tm-T 金属凝固的驱动力主要由过冷度决定。过冷度越大，凝固驱动力越大。金属不可能在T=Tm处凝固8非自发形核指在不均匀熔体中，依靠外来杂质界面或各种衬底形核的过程；自发形核是在不借助任何外来界面的均匀熔体中形核过程9形核剂提高金属业的形核能力，以细化金属晶粒，改善材料性能。特点：失配度小，粗糙度值大，分散性好，稳定性好10金属凝固过程中发生化学成分不均匀现象成为偏析。微观偏析指树枝晶或胞状晶心部与晶间成分的差异。宏观偏析指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度大范围内产生成分不均匀现象；原因：液相在枝间或枝晶外流动，及游离或熔断固相的沉浮引起。分为正常偏析逆偏析，密度偏析11铸造过程凝固控制包括工艺控制，设备控制，质量控制。工艺控制中的充型能力控制，收缩控制，应力控制，凝固组织控制。
12充型能力：液态金属充满型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力。影响因素：金属性质，铸型性质，浇注条件，铸件结构13铸件在凝固和冷却到室温过程中，其体积和尺寸都将减小，成为收缩。液态收缩：液态合金从浇注温度降低到凝固开始的温度时，所发生的体积收缩。表现为液面降低 凝固收缩：合金在凝固阶段的体积收缩。取决于状态改变和凝固温度范围大小。凝固温度范围增加，凝固收缩也相应增大。固态收缩：固态合金因温度就降低发生的体积收缩。对铸件的尺寸精度影响大 液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔，缩松原因。固态收缩是铸件产生铸造应力，变形，裂纹的原因 防止缩孔，缩松可利用冒口，冷铁和补贴等工艺措施，并结合运用顺序凝固和同时凝固的工艺原则实现 14铸造应力分为：热应力，相变应力，机械阻碍应力。热应力：因散热条件和冷却速度不同形成的铸造应力。相变应力：具有固态相变的合金铸件冷却过程中各部分发生相变时间不一致，以及相变时比体积变化，导致各部分体积和长度变化时间也不一致，由此引发的应力成为…。铸件收缩时，首铸件浇注系统，冒口和本身机械阻碍而产生的应力成为机械阻碍应力。铸件的壁厚差别越大，合金的线收缩率越高，弹性模量越大，热应力越大要避免铸件发生变形和裂纹，最根本的方法是减小残余应力
15凝固组织控制获得等轴晶的工艺措施适当降低浇注温度，合理运用铸型对液态合金的强烈激冷作用，孕育处理，动态晶粒细化。16焊接过程改善凝固组织，防止粗晶体产生的措施：变质处理，振动结晶，优化焊接工艺参。17冲天炉：预热区，熔化区，过热区，炉缸区。预热区：对流传热方式为主，传递热量大，温度变化大。熔化区：对流传热方式为主，呈凹形分布，高度波动大。过热区：铁水的受热以与焦炭接触传导热为主，传热强度大，炉气最高温度与区域高度起决定作用
18焊接分为熔焊，固相焊，钎焊。特点1热源热量比较集中，功率密度比较大，相对加热面积较小。2在高度集中热源作用下，瞬时可将大量热能传给焊件。3一般焊接过程中热源是移动的，焊接的受热区域不断变化19焊接温度场指在焊接集中热源作用下，被焊工件上（包括内部）各点在某一瞬时的温度分布。影响焊接温度场的因素：1热源性质，2焊速与能量，3被焊金属的物理性质（热导率表示金属导热能力，体积热容，热扩散率，比焓，表面传热系数）4焊件的板厚及形状。20焊接热循环：在焊接过程中热源沿焊件的某一方向移动，焊件上任一点的温度都经历由低到高的升温阶段，当温度达到最大值后又经历由高到低的降温阶段。焊接时的加热速度特别快，冷却速度也相当快，这是造成焊接接头组织不均匀性和性能不均匀性的重要原因。参数：加热速度，峰值温度，高温停留时间，冷却速度
影响因素：焊件尺寸形状，接头形式，焊道长度，焊接线能量，预热温度，焊接时冷却条件
21多晶体的塑性变形包括晶内变形（主要）和晶界变形。晶内变形的方式滑移，孪生。滑移指晶体在力的作用下，晶体中的一部分沿一定的晶面和晶向相对晶体的另一部分发生相对移动。孪生指在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面和一定的晶向发生均匀切变。原因：晶界强度高于晶内，各晶粒相互接触形成犬牙交错状态，造成对晶界滑移的机械阻碍作用。如果发生晶界变形，容易引起晶界结构的破坏和产生裂纹，晶界变形量很小。特点：各晶粒变形的不同时性，各晶粒变形的协调性，晶粒与晶粒之间和晶粒内部与晶界附近区域之间变形的不均匀性。22金属在再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷变形。组织变化：晶粒形状变化，晶粒内部产生亚结构，晶粒位向改变。由于上述组织的变化，必然导致金属性能的变化，其中变化最显著的是金属的力学性能，随着变形程度的增加，金属的强度，硬度增加，而塑性任性降低，称为加工硬化。原因：随着塑性变形的进行，位错密度不断增加，位错反应和相互交割加剧，结果产生固定割阶，位错缠结等障碍，以致形成胞状亚结构，使位错难以越过这些障碍而被限制在一定范围内运动。23金属在再结晶温度以上进行的塑性变形成为热塑性加工。软化过程分为：动态回复，动态再结晶，静态回复，静态再结晶，亚动态再结晶。金属热塑性变形的机理主要有晶内滑移（最常见），晶内孪生，晶界滑移，扩散蠕变。影响：改善晶粒组织，锻合内部缺陷，破碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中分布，形成纤维组织。24凝固俗称铸造，是将金属材料熔化成液态后浇注入拟成形的零件形状及尺寸相适应的模型空腔中，待液态金属冷却凝固后将铸型打开，取出所形成的铸件毛胚，然后清理掉由于工艺需要而添加的部分后，即可得到所需的铸件。分为砂型铸造，金属型铸造，压力铸造，低压铸造，熔模铸造，离心铸造 25砂型铸造浇注位置选择原则：1铸件的重要加工面或工作面应朝下或位于侧面，以避免产生气孔，夹渣等铸造缺陷。2铸件的大平面应尽量朝下，这是由于在浇注过程中金属液对型腔上表面有强烈的热辐射，铸型因急剧热膨胀和强度下降和拱起开裂，从而形成夹沙缺陷。3铸件的大部分薄壁部分应位于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置，以防止产生浇不足或冷隔缺陷。4铸件较厚的部位应尽量放在分型福建的上部或侧面，以便在该处安置冒口进行补缩。铸型分型面的选择原则：1应便于起模，是造型工艺简化2应尽量使铸件的全不或大部分置于同于铸型内，以保证铸件温度。应尽量使型腔及主要型芯位于下箱 26砂型铸造特点：1适用面最广的一中凝固成形方法2适合单个，小批量生产，也可用于大批量生产，成本低。砂型铸造的以上特点是金属型铸造等所不及的，其适用于不同大小，结构的零件，成本低，在凝固成形中占有较大比例。27金属型铸造特点：1一型多铸，简化了许多砂型铸造的工序，生产率大大提高，并便于实现机械化自动化生产2铸件尺寸精度高，可达到CT5-9，且表面光洁，表面粗糙度值达到Ra6.3-12.5um。由于铸件的凝固冷却速度快，晶粒细密，使铸件的力学性能较砂型铸造高。3节省生产场地，改善了劳动条件，节省造型材料。缺点：由于金属型的制造成本高，周期长，不适合于单件，小批量生产，内腔不能过于复杂，铸件不宜过薄，否则会产生浇不足等缺陷。当用于铸造高熔点合金时，金属型寿命较低。主要用于铝镁铜等有色和金铸件的大批量生产
27压力铸造：生产率高，便于实现自动化半自动化生产；铸件尺寸精度高，表面光洁。并可铸出形状复杂的极薄件或带有小孔、螺纹的铸件，压力铸造是生产近净零件的效方法；铸件晶粒细小，合金的强度和硬度较高，便于采用镶嵌法铸造，不仅可使一些复杂的零件经多次压铸而是压铸模及制造过程简化，还适合于将不同材料镶嵌到一起，实现一件多材质，改善铸件某些部位的性能。缺点：压铸设备投资大，压铸的制造费用高周期长，只要在大量生产的条件下，经济上才合算；压铸合金的种类有局限性，高熔点合金的压铸室材料寿命很低，难以适应；由于凝固速度过快，壁厚处难以补缩，容易出现缩松缺陷；由于压铸的速度极高，型腔内的空气很难排除，致使铸件内部有大量弥散分布的微气泡，使压铸件无法进行热处理 28低压铸造：浇注时压力和速度便于调节，故可适应各种不同的铸型，同时充型平稳，对铸型的冲刷力小，气体较易排除；便于实现顺序凝固，以防止缩孔缩松，尤其能有效克服铝合金的针孔缺陷；铸件表面质量高于金属型，可生产出壁厚为1.5-2mm的薄壁铸件；由于不用冒口，金属的利用率可提高到90-98%，设备费用远较压铸低。主要用于铝合金铸件的大批量生产，气体缸、缸盖、曲轴箱、壳体、粗砂绽翼等，也可用于球墨铸铁，铜合金等较大铸件
29熔模铸造特点：1由于铸型精密，没有分型面，型腔表面极为光洁，故铸件的精度及表面质量均优，同时铸型在预热后浇注，因此可生产出形状复杂的薄铸件2由于型壳用高级耐火材料制成，故能适应各种合金的铸造3生产批量不受限制，除适于成批大量生产外，也可用于单件生产。缺点：材料较贵，工艺过程繁杂，生产周期长，铸件成本高，难以实现全盘机械化和自动化生产，且铸件不能太大。主要适用于高熔点合金精密铸件的成批，大量生产，适用于形状复杂、难以切削加工的小零件。30离心铸造：将液态金属浇入高度旋转的铸型中，使金属液在离心力作用下重填铸型并凝固的铸造方法。优点：1利用自由表面产生圆筒件时，可省去型芯和浇注系统，因而省工省料，降低了铸造成本2可生产出组织致密，基本上没有缩孔和夹渣的圆筒件3可用于薄壁圆筒件生产和双金属层铸件
31铸造工艺对铸件结构的要求：铸件外形应便于取出外部型芯，铸件内腔结构应使型芯数量少，并有利于型芯的固定和排气，铸件应有结构斜度
合金的铸造性能对铸件结构的要求：合理设计铸件壁厚，铸件壁厚应尽可能均匀，铸件的转角应采用圆角连接，设防裂筋，注意缓解收缩应力
31塑形成性分为板料成形和体积成形。板料成形指使用成型设备通过模具对金属板在室温下加压以获得所需形状尺寸的成型方法；分为分离工序和成形工序；分离工序俗称冲裁，包括落料，冲孔，修边；成形工序包括弯曲，拉伸，胀形，翻边。体积成形指金属块料，棒料或厚板在高温或室温下进行成形加工的方法，包括锻造，轧制，挤压，拉拔。
32冲裁主要工艺参数凹、凸模间隙c；弯曲参数：相对边境r/t反映了弯曲的变形程度 拉伸系数m=d/D（d为凸模直径，D为毛胚直径）翻边系数Kt=d0/d（d0为毛胚底孔直径）
33锻造：在加压设备及工（模）具作用下，通过金属体积的转移和分配来获得机器零件或毛胚的塑形成形方法；分为自由锻和模锻。自由锻工序：镦粗，拔长，其他（芯轴拔长，马架扩孔，错移，冲孔）34挤压：坯料在封闭模腔内受三向不均匀压应力作用，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减小，形成所需制品的加工方法
35手工电弧焊是用手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊方法。优点：简便灵活，适应性强；设备简单，易于移动；成本低。缺点：手工电弧焊对焊工的操作技术要求高，焊接质量在较大程度上决定于焊工的操作技术，劳动条件差，生产率低。
焊条（焊芯和药皮）药皮作用：保护作用（在电弧热作用下，药皮熔化形成熔渣并产生某些气体。熔渣和这些气体联合熔滴、熔池和焊接区与空气隔绝，起到防止氮气等有害气体侵入的保护作用），冶金作用（焊接过程中，焊渣与熔池金属相互作用进行冶金反应，其结果是去除有害杂质，并向焊缝中添加有益的合金元素，使焊缝具有较为理想的化学成分，较高的力学性能和良好的抗气孔及抗裂性能），使焊条具有良好的工艺性能
36埋弧自动焊优点：生产率高，焊缝质量高，劳动条件好；缺点：1由于采用颗粒状焊剂堆积形成保护条件，故一般只适用于平焊和平角焊位置2设备复杂，灵活性差，短焊缝显示不出生产效率高特点 37钨极氩弧焊：在惰性气体—氩气保护下，利用钨电极与焊件之间产生电弧热熔化母材和填充焊丝的一种气体保护的方法，焊接时氩气从焊枪的喷嘴连续喷出，在电弧周围形成惰性气体保护层隔绝空气，防止对钨极，熔池以及临近热影响区的有害影响，获得优质接头
优点：1氩气本身不和金属产生化学反应，又不溶于金属，且比空气重25%，能有效地隔绝电弧和周围空气，因为可成功地焊接易氧化、氮化及化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。稳定燃烧，特别适用于薄板，超薄板的焊接2明弧无渣，熔池可见度好，便于控制，易于实现机械化自动化和全位置焊接3直流正接电弧稳定，即使在很小的焊接电流下仍可稳定燃烧，特别适用于薄板，超薄板的焊接4电弧热源与填充焊丝分别控制，易于实现单面焊双面成形，并由于填充焊丝不通过电流，故不会产生飞溅，焊缝成形美观。
缺点：1由于钨电极承受电流能力有限，故熔池浅，熔敷率小，生存率低2焊接所用惰性气体较贵，与其他电弧焊方法相比，生产成本高3由于焊接方法依靠氩气机械排开空气进行保护，故焊前对焊件表面的清理工作要求严格
38减少焊接残余应力措施：1设计措施（1改进接头设计2避免焊缝集中，不要有交叉焊缝3尽量减少焊缝数量及尺寸，尤其是角焊缝的焊脚尺寸4在焊接拉应力区应避免存在几何不连续5焊缝尽量不要布置在工作应力最集中区）2工艺措施（采用合理的焊接顺序和方向；采用反变形和加热减应区法；采用小线能量焊接；焊后锤击焊缝）
消除焊接残余应力：1热处理（主要是高温回火）2温差拉伸法3拉力载荷法4爆炸冲击法5振动法 预防焊接残余变形：减少焊接线能量，必要的约束，自由收缩 消除：火焰加热矫正法，机械加压变形法
39表面成型技术：以表面工程技术为挤出，在不改变基体组织结构和成分、不降低基体所具备的各种性能的条件下，通过表面涂层技术、表面改性技术及二者的符合技术来设计零件表面，从而赋予表面具有基体材料本身所不具备的特殊性能和功能。
表面涂层技术：在材料表面制备与其性能不同的，且能满足使用要求的材料覆盖层技术 表面改性技术：通过改变材料表面的成分及结构来改变材料表面性能的技术
40涂层包括物理气相沉淀法，化学气象沉淀法，电镀，电刷镀，化学镀，热喷涂，化学粘涂，激光熔敷，堆焊
热喷涂原理：将涂层材料加热融化，以高速气流将其雾化成极细的颗粒，并以极高的速度喷射到事先准备好的零件表面上，形成所需性能的涂层 分为火焰喷涂，等离子喷涂和电弧喷涂
41电镀是一种在电镀槽中的电沉积过程，指电解液中的金属离子在直流电的作用下，在阴极表面上还原成金属或合金的过程
42表面改性技术：固态表面强化，液态表面强化
固态：表面形变强化（在工件表面通过机械的作用使其产生塑性变形实现表面强化，方法：抛丸处理，滚压加工，内孔挤压），表面相变强化，化学热处理强化
液态：激光表面熔化—凝固处理，激光表面合金化，熔覆处理，铸渗
43粉末合金特点是材料利用率高，节约能源，其优越性表现为：能制造出传统成形方法无法获得的材料和制品；制得的材料具有高强度和禅意的特种性能；高的经济效益
分为制备原材料粉末，成形过程（分为模压成形，特殊成形），烧结过程（成形后的粉末毛胚必须在适当的温度和气氛中加热、保温，使其发生一系列的物理和化学变化，使粉末颗粒的聚集体变成晶粒的聚集体，以达到所需的物理，力学性能，成为可用的制品材料）
44高质量原材料粉末具备：粒度分布范围合理，平均粒度小；颗粒外形圆整；颗粒聚集倾向小，凝聚强度低；化学纯度和化学组成均匀性易于控制
粉末制备方法：物理方法（雾化法）；机械方法；化学方法（电解法；化学反应及还原法：气相沉淀法，液相沉淀法，机械方法，化学反应固相还原法）
45粉末成形是将松散的粉末制成具有一定形状尺寸、密度和强度的坯块的一个工艺过程
分压力成形（模压成形，等静压成形，高能率成形，锻造成形，挤压成形，振动模压成形，注射浆料成形，连续挤压成形）；无压成形（粉浆浇注成形，无压充型，浆料涂覆）模压成形是最广泛的粉末成型技术 46烧结是使成形的粉末坯件达到强化和致密化的高温处理工艺
分4个阶段：颗粒间的初步粘结，烧结颈长大，空隙通道闭合，空隙球化
47塑料是以人工合成树脂为主要成分，添加一定数量的稳定剂，填充剂，增塑剂，润滑剂，着色剂，固化剂等助剂的高分子混合物
制造（聚合树脂塑料，缩聚树脂塑料）成形性能（热塑性塑料，热固性塑料）用途（通用塑料，工程塑料，特殊用途塑料）
热塑性塑料：聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚甲醛。热固性塑料：酚醛，月尿醛，三聚氰胺甲醛，环氧 48塑料成形方法：注射成形（主要），挤出成形，压缩成型，压铸成型，吹塑成形
49注射工艺包括成型前的准备、注射过程和制品的后处理。成型前的准备包括对塑料原料进行外观检测；注射机的料筒进行清洗或拆换。
注射模具分类：单分型面注射模具，双分型面注射模具，带活动镶件的注射模具，带侧向分型抽芯的注射模具，自动卸螺纹的注射模具，推出机构设在定模的注射模具，无流道凝料注射模具
第四篇：材料成形设备复习题
填空题
按曲柄形式，曲柄滑块机构主要有曲轴式和偏心齿轮式两种。在曲柄压力机的核心部分是曲柄滑块机构。曲柄压力机刚性离合器常见的是转键式。
曲柄压力机制动器多为摩擦式，有盘式和带式之分。
曲柄压力机带式制动器常见的有偏心带式制动器、凸轮带式制动器和气动带式制动器。曲柄滑块机构内摩擦为单面受力的是滑块与导轨面处，摩擦离合器使用铜基粉末冶金材料，在工作时摩擦面之间的间隙为0.5mm，能实现寸进。
压力机传动级数一般不超过四级，工作时实际能量取自飞轮，飞轮的转速一般为300~400r/min。
曲柄压力机单纯对冲裁而言，最大冲裁力发生行程接近终点，对落料拉伸复合冲压而言，最大冲裁力发生在距下死点前较远处。
曲柄压力机对闭合高度计算时应注意上下极限位置处留余量为5mm。通用曲柄压力机常用的过载保护装置有压塌块式和液压式两类。曲柄压力机离合器可分为刚性离合器和摩擦式离合器两大类。； 压力机移动工作台有侧移式前移式和侧移加分道式。压力机润滑按润滑油种类可分为稀油润滑和稠油润滑。压力机润滑按润滑方式可分为分散润滑和集中润滑。
选用液压机主机时考虑因素很多，其中最主要的是工艺要求。液压机传统的结构形式是梁柱组合式，框架式液压机最显著的优点是刚性好，单臂式液压机最显著的优点是操作方便。
立柱与横梁的连接形式中，多用于大型液压机的是锥套式。液压机中，模具应安装在活动横梁下表面。
液压元件中，溢流阀属于压力控制阀，液压缸属于执行元件。液压机的工作介质有乳化液和油两种。
液压机一般由本体和液压系统组成，液压机本体一般由机架部件、液压缸部件、运动部分及其导向装置组成。；
液压机本体结构形式从机架形式看有立式、卧式。
液压机立柱与横梁的连接形式有双螺母式、锥台式和锥套式三类。； 液压机立柱预紧方式主要有加热预紧和超压预紧两种。
液压机液压缸通常可以分为柱塞式、活塞式和差动柱塞式三种结构。液压元件由动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件组成。
挤出成型设备最关键的部分是螺杆，挤出成型固体输送区的动力主要消耗在螺杆。挤出机应用最广泛的加热方法是电阻加热，挤出机冷却水槽一般分2~4段。
国内外注射机最基本的形式是卧式注射成型机，注射装置采用得最多的形式是往复螺杆式，连接料筒与模具的部件是喷嘴，适用于厚壁制件生产的喷嘴是延伸式，适用于形状复杂的薄壁制件生产的喷嘴是远射程式。
在大型注射机上多采用稳压式合模装置，注射机的心脏是指塑化装置，排气式注射机与普通注射机的主要区别在塑化装置。
目前多用于低熔点合金铸件生产的压铸机是热压室压铸机，目前多用于黑色金属生产的压铸机是卧式冷压室压铸机。一台挤出成型设备一般由主机（挤出机）、辅机和控制系统组成。挤出成型设备主机由挤压系统传动系统和加热冷却系统组成。挤出成型设备挤压系统主要由螺杆和料筒组成。
挤出成型设备控制系统主要由电器、仪表和执行机构组成。；
塑料在挤出机中的三个历程分别是加料区的固态、过渡区的高弹态和挤出区的粘流态。普通全螺纹三段螺杆分为渐变型螺杆和突变型螺杆。
注射剂工作过程的基本程序：1）合模与锁紧；2）注射装置前移；3）注射与保压；4）制件冷却与预塑化；5）注射装置后退；6）开模与定出制件 普通螺杆一般分为加料段、压缩段和均化段。；
物料在螺杆中的挤出过程实际上都经历了固体输送、熔融和均化的过程。塑料挤出机料筒结构形式可分为整体式、分段式和双金属料筒等。塑料挤出机加料方法分为重力加料和强制加料两种。
挤出机的传动系统一般由原动机、调速装置和减速装置所组成。挤出机目前常用的牵引装置有滚轮式、履带式和橡胶带式三种。
注射成型机通常由注射装置、合模装置、液压传动系统和电器控制系统等组成。注射机型号规格的表示方法主要有注射量、合模力和注射量和合模力同时表示三种。根据料筒的不同部位作用的不同，可将料筒分为加料室和塑化室。螺杆式注射装置部件，主要由螺杆、料筒和喷嘴组成。
注射机的动作过程可按预塑加料的先后顺序分为固定加料、退回加料和加料退回三种。注射机的安全措施一般包括人身、机器、模具、电气及液压元件的保护四个方面。
压铸机的具体类型有热压室压铸机、卧式冷压室压铸机、立式冷压室压铸机、全立式冷压室压铸机四种。
压铸机的型号主要反映压铸机类型和锁模力大小等基本参数。冷压室压铸机气压注料装置有真空型和低压型两种。
取料机械手常见的形式有“潜水鸭”式、直线滑道式和转臂式等。
电动螺旋压力机按其传动特征，分为直接传动式电动机和机械传动式电动机。
液压螺旋压力机可分为液压马达式液压螺旋压力机和缸推式液压螺旋压力机两大类。空气锤的工作循环有空行程、悬空、压紧、打击四种动作。剪板机按其工艺用途和结构类型可以分为平刃剪板机、斜刃剪板机、多用途剪板机和专用剪板机四类。
高速压力机的操作系统主要包括离合器和制动器。
二、名词解释题
曲柄压力机标称压力——是指滑块距下死点某一特定距离（此距离称压力行程）时滑块上所容许承受的最大作用力。
曲柄压力机标称压力角——与标称压力行程对应的曲柄转角。
曲柄压力机滑块行程——指滑块从上死点至下死点所经过的距离，其值是曲柄半径的两倍，它随设备的标称压力值增加而增加。
曲柄压力机最大装模高度——指将装模高度调节装置将滑块调节至最上位置时的装模高度值。
曲柄压力机封闭高度——指滑块处于下死点时，滑块下表面与压力机工作台上表面的距离。液压机标称压力——指设备名义上能产生的最大压力，单位为KN。
液压机最大净空距——指活动横梁停在上限位置时从工作台上表面到活动横梁下表面的距离。
液压机最大行程——指活动横梁能够移动的最大距离。液压机工作台尺寸——指工作台上可利用的有效尺寸。注射机注射量——指对空注射的条件下，注射螺杆或柱塞一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。
注射机注射压力——注射时为了克服熔料流经喷嘴、流道和型腔时的流动阻力，螺杆（或柱塞）对熔料必须施加足够的压力，此压力称为注射压力。
注射机注射速率——是将公称注射量的熔料在注射时间内注射出去在单位时间内所能达到的体积流率。
注射机塑化能力——是指单位时间内所能塑化的物料量。
压铸机合模力——是指压铸机的合模装置对模具所能施加的最大夹紧力，单位为KN。压铸机压射力——是指压射冲头作用于金属液的最大力，单位常用KN。
压铸机压射比压——是压射冲头作用于单位面积金属液表面上的压力，单位常用MPa。压铸机压室容量——指压铸机的压室每次浇注能够容纳金属液的最大质量，单位常用kg。
三、简答题
1．液压机的特点有哪些？
答： 易于得到较大的总压力及较大的工作空间。易于得到较大的工作行程，便于压制大尺寸工件，并可在行程的任何位置上产生额定的最大压力，可以进行长时间保压。工作平稳，冲击和振动很小，噪声小。调压、调速方便。本体结构比较简单，操作方便，制造容易。2．液压机密封材料的特点有哪些？
答： 在一定温度范围内，化学稳定性好，不溶于工作液体，与金属接触不互相腐蚀、粘着。在一定时间范围内，不软化或硬化。弹性好，不易变形。耐磨性好，摩擦系数小。易于制造，成本低。
3．对液压机液压系统的要求有哪些？
答： 在操作特点上，要求能实现对模时的调整动作，手动操作和半自动操作。在行程速度上，要求能实现空程快速运动和回程快速运动，以节省辅助时间。在工作液体压力上，一般为20~32MPa。
在工艺特点上，对于小型液压机一般不进行压力分级，对于中型以上的液压机，一般要求具有分级的标称压力，以满足不同工艺的需要。
在工作行程结束，回程将开始之前，一般要求对圭缸预卸压，以减少回程时的冲击振动。4．成形设备的发展趋势怎样？
答： 数控技术正在成为设备改造和提高成形设备自动化程度和控制精度的主要方向和手段，正在全面改造成形设备和成形生产过程。
成形设备的加工精度正在逐步提高，高精设备的比重逐步增长。高速度、高效率、多功能也是成形设备追求的目标之一。
在设备的规格上，微型与大型并重，成形设备的规格正在向两极发展。
在成形设备中注重安全生产与环境保护，强调可持续发展的倾向也表现得更加明显。5．挤出机的发展趋势怎样？
答： 数控技术正在成为设备改造和提高成形设备自动化程度和控制精度的主要方向和手段，正在全面改造成形设备和成形生产过程。
成形设备的加工精度正在逐步提高，高精设备的比重逐步增长。高速度、高效率、多功能也是成形设备追求的目标之一。
在设备的规格上，微型与大型并重，成形设备的规格正在向两极发展。
在成形设备中注重安全生产与环境保护，强调可持续发展的倾向也表现得更加明显。6．分析比较立式注射成型机卧式注射成型机的优缺点。答：立式注射成型机的优点：1占地面积小，模具拆装方便；缺点：制件顶出后需要用手或其他方法取出，不易实现自动化；因机身较高，机器的稳定性差，加料及维修不便。
卧式注射成型机的优点：机身低，利于操作和维修；重心低，稳定性好；成型后的制件可自动落下，容易实现全自动化操作。7．喷嘴的主要功能有哪些？
答：喷嘴的主要功能：预塑时，建立背压，排除气体，防止熔料流涎，提高塑化质量；注射时，使喷嘴与模具主浇套良好接触保证熔料在高压下不外溢；保压时，便于向模腔补料；冷却定型时，可增加回流阻力，防止模腔中的熔料回流；喷嘴还承担着调温、保温和断料的功能。
8．注射机定期检查的内容包括哪些？
答：注射机定期检查的内容包括：工作油液的质量；螺杆、料筒的磨损情况；电气元件的工作情况，电源箱内所有电线接头，是否漏电，接地是否可靠。吸油、滤油及油冷却器的工作情况；液压泵、电动机、液压马达等的工作情况，清理其外壳上的尘埃，以利于散热。9．注射机定期检查的内容包括哪些？
答：螺旋压力机的特点：工艺适应性好；螺旋压力机的滑块位移不受运动学上的限制；模具容易安装调整，不需要调整封闭高度或者导轨间隙；螺旋压力机滑块最大线速度为 0.6~1.5m/s，最适合各种钢和合金的模锻；模具所受应力小。10．机械板料折弯机有哪些特点？
答：机械板料折弯机的优点：滑块与工作台的平行精度高，能承受偏载。缺点：行程和速度不能调整；压力不能控制，设备在滑块行程周期中大部分时间达不到额定压力；操作难度大，运行前需要对机器的运行高度进行仔细调整；机器的结构布局难以实现数控化和自动化操作。
六、识图分析题，P9、P84、P**、P**
第五篇：材料成形原理 部分答案
材料成形理论基础习题
1、纯金属和实际合金的液态结构有何不同？举例说明
答：纯金属的液态结构式由原子集团、游离原子和空穴组成的，液态金属的结构是不稳定的，而是出于瞬息万变是的状态，即原子集团、空穴等的大小、形态、分布及热运动都出于无时无刻不在变化的状态，这种现象叫做“结构起伏”。而实际合金的液态结构是极其复杂的，其中包含各种化学成分的原子集团、游离原子、空穴、夹杂物及气泡等，是一种“混浊”的液体。实验实际液态金属中还存在成分起伏。例如Al和Al-Si合金相比较，Al-Si合金中由于成分起伏Al与Si的浓度也是出于不断变化中的。
2、液态金属表面张力和界面张力有何不同？表面张力和附加压力有何关系？
答：液体金属的表面张力是质点（分子、原子）间作用力不平衡引起的。而任意两相（固-固、固-液、固-气）的交界面称为界面，由界面间相互作用而产生的力叫界面张力，表面张力可说是界面张力的一个特例。界面张力与两个表面张力之间的关系为：
σAB=σA+σB –wAB，其中σA、σB分别是A、B两物体的表面张力，wAB为两个单位面积界面向外做的功。表面张力与附加压力的关系有拉普拉斯方程描述：P径。
3、液态合金的流动性和充型能力有何不同？如何提高液态金属的充型能力？
答：液态金属本身的流动能力称为“流动性”，是由液态金属的成分、温度、杂质含量等决定的，而与外界因素无关。液态金属的充型性能是一种基本性能。充型能力好，零件的形状就完整，轮廓清晰，否则就会产生“浇不足”的缺陷。液态金属的充型能力首先取决于其金属本身的流动能力，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关，是各种因素的综合反映。
提高金属的充型能力措施：（1）金属性质方面：改善合金成分；结晶潜热L要大；比热、密度大，导热率小；粘度、表面张力小。（2）铸型性质方面：蓄热系数小；适当提高铸型温度；提高透气性。（3）浇注条件方面：适当提高浇注温度；提高浇注压力。（4）铸件结构方面：在保证质量的前提下尽可能减小铸件厚度；降低结构复杂程度。
（1R11R2），其中R1、R2为曲面的曲率半
4、钢液对铸型不浸润，180，铸型砂粒间的间隙为0.1cm，钢液在1520℃时的表面张力σ=1.5N/m,密度ρ液=7500㎏/m3。求产生绩效粘砂的临界压力；欲使钢液不粘入铸型而产生机械粘砂，所允许的压头H值是多少？
P2R21.50.1210-2610Pa
023H2cosgr21.5cos18075009.80.12100.082m
5、根据Stokes公式计算钢液中非金属夹杂物MnO的上浮速度，已知钢液温度为1500℃，0.0049Ns/m,液7500kg/m,MnO5400kg/m, MnO呈球形，其半径r=0.1mm。
2r(液MnO)g92333V20.11026(75004500)9.8190.00490.0071m/s
6、设想液体在凝固时形成的临界核心是边长为a﹡的立方体形状；①求均质形核是的a﹡和△G的关系式。②证明在相同过冷度下均质形核时，球形晶核较立方形晶核更易形成。解：（1）对于立方形晶核 △G方＝－a3△Gv+6a2σ①
令d△G方/da＝0 即 －3a△Gv+12aσ＝0，则 临界晶核尺寸a*＝4σ/△Gv，得σ＝
a*
42△Gv，代入①
△G方＝－a△Gv＋6 a**3*2
a*4△Gv＝a△Gv
*2均质形核时a*和△G方*关系式为：△G方*＝a*3△Gv（2）对于球形晶核△G球*＝－
43πr*3△Gv+4πr*2σ
临界晶核半径r＝2σ/△Gv，则△G球＝**
23πr△Gv
*3所以△G球*/△G方*＝
23πr*3△Gv/(a*3△Gv)将r*＝2σ/△Gv，a*＝4σ/△Gv代入上式，得
△G球/△G方＝π/6<1，即△G球<△G方 所以球形晶核较立方形晶核更易形成
7、设Ni的最大过冷度为319℃，求△G﹡均和r﹡均，已知，Tm=1453℃，L=-1870J／mol，σLC=2.25×10ˉ5J／cm ²，摩尔体积为6.6cm ²。r均*****
2*2.25*10*（1453＋273）＝(2σLC/L)*(Tm/△T)＝cm＝8.59*10－9m
1870*3196.6*
－5△G均＝16316πσLC*Tm/（L*△T）
－5432322(2.25*10*10）*（1453＋273）＝π*＝6.95*10－17J 1870362(*10)*3196.68、什么样的界面才能成为异质结晶核心的基底？
从理论上来说，如果界面与金属液是润湿得，则这样的界面就可以成为异质形核的基底，否则就不行。但润湿角难于测定，可根据夹杂物的晶体结构来确定。当界面两侧夹杂和晶核的原子排列方式相似，原子间距离相近，或在一定范围内成比例，就可以实现界面共格相应。安全共格或部分共格的界面就可以成为异质形核的基底，完全不共格的界面就不能成为异质形核的基底。
9、阐述影响晶体生长的因素。
晶核生长的方式由固液界面前方的温度剃度GL决定，当GL>0时，晶体生长以平面方式生长；如果GL<0，晶体以树枝晶方式生长。
10、用Chvorinov公式计算凝固时间时，误差来源于哪几个方面？半径相同的圆柱和球体哪个误差大？大铸型和小铸型哪个误差大？金属型和砂型哪个误差大？
用Chvorinov公式计算凝固时间时，误差来源于铸件的形状、铸件结构、热物理参数浇注条件等方面。
半径相同的圆柱和球体比较，前者的误差大；大铸件和小铸件比较，后者误差大；金属型和砂型比较，后者误差大，因为后者的热物性参数随温度变化较快。
11、何谓凝固过程的溶质再分配？它受哪些因素的影响？
溶质再分配：合金凝固时液相内的溶质一部分进入固相，另一部分进入液相，溶质传输使溶质在固－液界面两侧的固相和液相中进行再分配。
影响溶质再分配的因素有热力学条件和动力学条件。
12、设状态图中液相线和固相线为直线，证明平衡常数k。=Const。
设液相线和固相线的斜率分别为mL和mS，如上图：
液相线：T*－Tm＝mL(Cl*-0)① 固相线：T*－Tm＝mS(Cs*-0)② ②÷①得：T－TmT－Tm**＝
mSCSmLCL**＝1 即 CSCL**＝
mLmS＝k0 由于mL、mS均为常数，故k0＝Const.13、Al-Cu相图的主要参数为CE=33%Cu，Csm=5.65%，Tm=660℃，TE=548℃。用Al-1%Cu合金浇注一细长试样，使其从左至右单向凝固，冷却速度足以保持固-液界面为平界面，当固相无Cu扩散，液相中Cu充
分混合时，求：
①凝固10%时，固液界面的Cs﹡和Cl﹡。②共晶体所占比例。
③画出沿试棒长度方向Cu的分布曲线，并标明各特征值。
CSCLCsmCE6.65%33%（1）溶质分配系数 k0＝===0.171 当fs＝10％时，有
0.171－1Cs＝k0C0(1－fs)*k0－1＝0.171*1％*（1－10％）
0.001870.171＝0.187％
CL*＝C0fLk0－1＝
CSk0*＝＝1.09％
（2）设共晶体所占的比例为fL，则
CL＝C0fLk－1＝CE 0*则fL＝（CEC01k0－1＝（）33%5.65%1)0.171－1＝0.12(3)沿试棒的长度方向Cu的分布曲线图如下：
14、何谓热过冷和成分过冷？成分过冷的本质是什么？
金属凝固时，完全由热扩散控制，这样的过冷称为热过冷； 由固液界面前方溶质再分配引起的过冷称为成分过冷.成分过冷的本质：由于固液界面前方溶质富集而引起溶质再分配，界面处溶质含量最高，离界面越远，溶质含量越低。由结晶相图可知，固液界面前方理论凝固温度降低，实际温度和理论凝固温度之间就产生了一个附加温度差△T，即成分过冷度，这也是凝固的动力。
15、影响成分过冷的因素有哪些？哪些是属于可控制的工艺因素？成分过冷对晶体的生长方式有何影响？晶体的生长方式只受成分过冷的影响么？
影响成分过冷的因素有G、v、DL、m、k0、C0，可控制的工艺因素为DL。
过冷对晶体的生长方式的影响：当稍有成分过冷时为胞状生长，随着成分过冷的增大，晶体由胞状晶变为柱状晶、柱状树枝晶和自由树枝晶，无成分过冷时，以平面方式或树枝晶方式生长。
晶体的生长方式除受成分过冷影响外，还受热过冷的影响。
16、影响成分过冷的因素有哪些？它对材质或成型产品（铸件）的质量有何影响？
影响成分过冷范围的因素有：
成分过冷的条件 GL vDLk0DLk0v成分过冷的范围为 △＝mLC0(1－k0)－GL，上式中，mL、C0、k0为不变量，所以影响成分过冷范围的因素只有DL、GL和v。 对于纯金属和一部分单相合金的凝固，凝固的动力主要是热过冷，成分过冷范围对成形产品没什么大的影响；对于大部分合金的凝固来说，成分过冷范围越宽，得到成型产品性能越好。 17、铸件典型宏观凝固组织是由哪几部分构成的，它们的形成机理如何？ 铸件的典型凝固组织为：表面细等轴晶区、中间柱状晶区、内部等轴晶区。 表面细等轴晶的形成机理：非均质形核和大量游离晶粒提供了表面细等轴晶区的晶核，型 壁附近产生较大过冷而大量生核，这些晶核迅速长大并且互相接触，从而形成无方向性的表面细等轴晶区。 中间柱状晶的形成机理：柱状晶主要从表面细等轴晶区形成并发展而来，稳定的凝固壳层一旦形成处在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的单向热流的作用下，便转而以枝晶状延伸生长。由于择优生长，在逐渐淘汰掉取向不利的晶体过程中发展成柱状晶组织。 内部等轴晶的形成是由于剩余熔体内部晶核自由生长的结果。 18、常用生核剂有哪些种类，其作用条件和机理如何？ 常用生核剂有以下几类： 1、直接作为外加晶核的生核剂。 2、通过与液态金属中的某元素形成较高熔点的稳定化合物。 3、通过在液相中造成很大的微区富集而造成结晶相通过非均质形核而提前弥散析出的生核剂。 4、通过在液相中造成很大的微区富集而造成结晶相通过非均质形核而提前弥散析出的生核剂。含强成份过冷的生核剂 作用条件和机理： 1类：这种生核剂通常是与欲细化相具有界面共格对应的高熔点物质或同类金属、非金属碎粒，他们与欲细化相间具有较小的界面能，润湿角小，直接作为衬底促进自发形核。 2类：生核剂中的元素能与液态金属中的某元素形成较高熔点的稳定化合物，这些化合物与欲细化相间界面共格关系和较小的界面能，而促进非均质形核。 3类: 如分类时所述。 4类：强成分过冷生核剂通过增加生核率和晶粒数量，降低生长速度而使组织细化。 19、试分析影响铸件宏观凝固组织的因素，列举获得细等轴的常用方法。 影响铸件宏观凝固组织的因素：液态金属的成分、铸型的性质、浇注条件、冷却条件。获得细等轴晶的常用方法： （1）向熔体中加入强生核剂。 （2）控制浇注条件：a、采用较低的浇注温度；b、采用合适的浇注 （3）铸型性质和铸件结构：a、采用金属型铸造；b、减小液态金属与铸型表面的润湿角；c、提高铸型表面粗糙度。 （4）动态下结晶细化等轴晶：振动、搅拌、铸型旋转等方法。20、何谓“孕育衰退”，如何防止？ 孕育衰退：大多数孕育剂有效性均与其在液态金属中的存在时间有关，即存在着随着时间的延长，孕育效果减弱甚至消失。 解决办法：在保证孕育剂均匀溶解的前提下，应采用较低的孕育处理温度。 21、影响铸件的缩孔和缩松的因素有哪些？请叙述集中防止铸件缩孔和缩松的方法。 影响缩孔和缩松的因素： （1）影响缩松缩孔大小的因素：金属的性质、铸型条件、浇注条件、铸件尺寸、补缩压力（2）影响灰铸铁和球墨铸铁缩孔和缩松的因素：铸铁成分、铸型刚度 防止缩松、缩孔的方法：顺序凝固、同时凝固 控制缩孔和缩松的工艺措施：使用冒口、补贴、冷铁是防止缩松缩孔的最有效的工艺措施。加压补缩法是防止产生显微缩松的有效方法。 22、铸件的偏析有几种类型，请分类叙述之。微观偏析 （1）晶内偏析：在一个晶粒内出现的成分不均匀现象，常产生于有一定结晶温度范围、能够形成固溶体的合金中。 （2）晶界偏析：溶质元素和非金属夹杂物富集与晶界，使晶界和晶内的化学成分出现差异。它会降低合金的塑性和高温性能，又会增加热裂倾向。宏观偏析： （1）正常偏析：当合金溶质分配系数k<1时，凝固界面的液相中将有一部分被排出，随着温度的降低，溶质的浓度将逐渐增加，越是后来结晶的固相，溶质浓度越高，当k>1时相反。正常偏析存在使铸件的性能不均匀，在随后的加工中难以消除。 （2）逆偏析：即k<1时，铸件表面或底部含溶质元素较多，而中心部分或上部分含溶质较少。（3）V形偏析和逆V形偏析：常出现在大型铸锭中，一般呈锥形，偏析中含有较高的碳以及硫和磷等杂质。 （4）带状偏析：它总是和凝固的固-液界面相平行。 （5）重力偏析：由于重力的作用而出现化学成分不均匀的现象，常产生于金属凝固前和刚刚开始凝固之际。 23、铸件凝固过程的应力有哪些？ 按产生的原因可以分为：热应力、相变应力、机械阻碍应力。 24、铸件冷裂和热裂的影响因素有哪些，如何防止其发生？ 铸件冷裂的影响因素： （1）大型复杂铸件由于冷却不均匀，应力状态复杂，铸造应力大而易产生冷裂（2）铸件冷裂倾向与材料的塑性和韧性有密切关系 附:冷裂是铸件处于弹性状态、铸造应力超过材料的抗拉强度时产生的裂纹。冷裂的预防与消除： （1）、铸造应力的防止与消除：使铸件冷却均匀，减小各部分的温差，改善铸型及型芯退让性，减小铸件收缩时的阻力。 （2）、生产实际的工艺措施：反变形、设置防变形的“拉肋”、早开箱并立即入炉内暖冷、用浇注系统调整铸件的温度场。 影响铸件热裂的因素： 合金性质、铸型性质、浇注条件、铸型结构 (1)热裂的防止措施： (2)改善铸型和型芯的退让性，减少铸件收缩时的各种阻力（3）减小铸件各部位温差，建立同时凝固的冷却条件（4）改善铸件结构的设计
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