第一篇：塑性成形工艺及模具设计期末考试复习资料材型专业
一.填空题
伸长类变形:当作用于毛坯变形区的拉应力的绝对值最大时,在这个方向上的变形是伸长变形,这种冲压变形为伸长类变形。(胀形、圆孔翻边、扩口、拉形等)压缩类变形:当作用于毛坯变形区内的压应力的绝对值最大时,在这个方向上的变形是压缩变形,这种冲压变形为压缩类变形。(筒形件拉深、缩口等。)拉深系数及拉深比:拉深系数(反映切向变形程度的大小)是拉深后零件的直径与拉深前毛坯的直径之比。它反映了毛坯外边缘在拉伸后切向压缩变形的大小。拉深系数的倒数称为拉深比,也可作为拉深变形程度的参数。冲裁变形过程:弹性变形阶段;塑性变形阶段;断裂分离阶段。锻造温度范围:从始锻温度到终锻温度之间的温度区间。加热规范:指金属毛坯从装炉开始到出炉结束的整个过程中，炉温和料温随时间变化的规定。厚向异性指数:是评定板料压缩类成形性能的一个重要参数，r值是板料试件单向拉伸试验中宽度应变εb与厚度应变εt之比,即r=εb/εt平面方向性系数的定义、意义:板料由于冶炼、轧制的原因,在板平面不同方向上的板料性能有差别,板料的这种特性被称为板平面方向性。在圆筒形零件拉深中,由于板料的板平面方向性导致拉深件口部形成凸起的耳朵现象,因而,板平面方向性也称为凸耳参数。△r越小,板料的各向性能越均匀;△r越大,则板料的各向异性越严重。所以,在冲压生产中应尽量用低△r值的板料,以保证冲压成形的顺利实施,提高冲压产品质量。
计算毛坯的定义及做法:计算毛坯是指根据平面应变假设进行计算并修正所得的具有圆形截面的中间坯料。做法:一般根据冷锻件图作计算毛坯图,首先从锻件图上选取若干具有代表性的截面,计算出轴向各横截面积,然后在坐标纸上绘制计算毛坯截面图。详细见P33 排样、搭边的定义:冲裁件在条料,带料或板料上的布置方法叫排样;排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用：补偿了定位误差和剪板误差，确保冲出合格件；增加条料刚度，方便调料送进，提高劳动效率；避免冲裁时调料边缘的毛刺被拉入模具，从而提高模具的寿命。
锻模中心:锻模燕尾中心线与键槽中心线的交点,它位于锤杆的轴心线上。模膛中心:锻造时模膛承受锻件反作用力的合力作用点。模块中心:对角线的交点
压力中心:冲压力合力的作用点,应该通过压力机滑块的中心线。
飞边槽的作用:
1、造成足够大的横向金属流动阻力,促使模膛充满。
2、容纳坯料上的多余金属,起补偿与调节作用。
3、对锤类设备有缓冲作用。
锻造工步根据作用的分类及具体内容(第一类制坯工步,第二类制坯工步的内容):1.制坯工步与制坯模膛、其主要作用是重新分配坯料体积或改变坯料轴线形状,使坯料沿轴线的截面面积与锻件大致相适应。它包括镦粗、压扁、拔长、卡压、成形、弯曲等工步或模膛。2模锻工步与模锻模膛、其主要作用是使坯料按照所用模膛的形状形成锻件或基本形成锻件,这种工步称为模锻工步,所用模膛称为模锻模膛,有终锻、预锻两种。3切断工步与切断模膛、其作用是将锻件从棒料上切开分。
模锻斜度的定义及具体内容:为了便于从模膛中取出锻件,模锻上平行于锤击方向的表面必须具有斜度,称为模锻斜度;模锻斜度与模膛深度与宽度有关。模锻斜度分为外壁斜度和内壁斜度,外壁斜度用a表示,内壁斜度用β表示,一般外壁斜度比内壁斜度大2~5度。
冲孔连皮的定义及形式:由于锤上模锻不能靠上下模的突起部分把金属完全排挤掉,因此不能锻出通孔。终锻后留有的金属薄层,称为冲孔连皮。冲孔连皮通常有五种形式,分别是平底连皮、斜底连皮、带仓连皮、拱底、压凹。作用：造成必要的横向阻力，迫使金属填充模膛；补偿下料误差；具有缓冲作用。钳口的组成及作用:钳口是由夹钳口和钳口颈组成;作用:1锻件起模2在锻模制造时,钳口浇注模膛检验件的浇口。
二、简答题
简述冲裁件的断面特征及形成原因
冲裁件断面形成明显的区域性特征,即塌角、光亮带、剪裂带和毛刺,塌角是当凸模压入材料时,刃口附近的材料被牵拉变形的结果,在大间隙和软材料冲裁时,塌角尤为明显,光亮带是塑性变形阶段刃口切入板料后,材料被模具侧面挤压形成的,光亮带光滑、垂直、断面质量好。剪裂带是在断裂分离阶段造成的撕裂面剪裂带表面粗糙,不与板平面垂直,往往是后续变形时的裂纹源,毛刺是在出现微纹时形成的,冲头继续下行,使已形成的毛刺拉长,并残留在冲裁件上。
拉深变形的特点
1、变形区为毛坯的凸缘部分,与凸模端面接触的部分基本上不变形。
2、毛坯变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下,产生切向压缩和径向拉伸的“一拉一压”的变形。
3、极限变形参数主要受到毛坯传力区的承载能力的限制。
4、拉深件的口部有增厚、底部圆角处有减薄的现象称为“危险断面”(底部的厚度基本保持不变)
5、拉深工件的硬度也有所不同,愈靠近口部,硬度愈高(这是因为口部的塑性变形量最大,加工硬化现象最严重）
6、有起皱、拉裂两个主要缺陷。简述弯曲变形的特点
1、外层受拉应力发生拉应变,内层受压应力发生压应变。
2、外层拉裂与内层起皱是限制弯曲的主要因素
3、弯曲精度的主要影响因素为弹性恢复
4、窄板弯曲是平面应力,立体应变状态;宽板弯曲是立体应力,平面应变状态。影响板料弯曲回弹的主要因素是什么
1.材料的力学性能σs/E越大,回弹越大。2.相对弯曲半径r/t越大,回弹越。
3.弯曲中心角α,α越大,变形区的长度越长,回弹积累值也越大,故回弹角△α越大。4.弯曲方式及弯曲模。
5.工件的形状,一般而言,弯曲件越复杂次弯曲成形角的数量越多,回弹量就越小。简述螺旋压力机模锻工艺特点
1.工艺用途广,因为螺旋压力机具有锤和压力机的双重工作特性,因而能满足各种主要锻压工序的力能要求。能在螺旋压力机上实现的锻压工序有:普通模锻精密模锻、镦粗、挤压、精整、压印、弯曲、切边、冲孔和校正等。
2.锻件精度高。因螺旋压力机的行程不固定,锻件精度不受自身弹性变形的影响;同时,螺旋压力机上一般装有下顶出器,又可采用特殊结构的组合模,可减小或消除锻件上的模锻斜度和余块,尤其配上少无氧化加热设备,可得到净化毛坯甚至成品零件
其缺点是:1.螺旋压力机的螺杆和滑块间是非刚性联接,滑块承受偏心载荷的能力差,不适宜于多模膛模锻。2.螺旋压力机每分钟行程次数少、打击速度低,所以生产率不高,且不宜用拔长类制坯工序。
三段式加热规范,试用文字说明加热规范的内容
[V]金属允许的加热速度;[Vm]最大可能的加热速度。
第一段保温的目的:
1、减小温差,使内外温度相差不大,近似相等
2、缩短下阶段的保温时间使。
第二阶保温的目的:
1、消除前段温差,是内外温度近似相等
2、缩短下一阶段的保温时间。第三段保温的目的:消除前段温差,借助扩散作用使成分组织均匀。
试述减少闭式模锻模膛工作压力的设想,分流腔的设计原则及分流腔的基本形式
减小模腔工作压力的设想:通常,模锻时的工作压力主要包括材料的理想变形抗力和变形抗力和阻力。理想变形抗力可用下式表示;piymln(R),式中,ym为锻件材料的名义流动应力；1-RR为相对面积缩减率。工作压力随相对面积缩减率R的增加而增加，当R=1时,增至无限大。相对面积缩减率R也称为变形强度,它是工件与模膛接触面积与其总的表面积之比，挤压相对面积缩减率:R=(AO-A1)/AO,A0为试样截面积,A1为产品截面积。模锻相对面积缩减率:R=(A-F)/A,F为自由表面积,(A-F)为产品与模具接触面积,A为产品总的表面积。挤压时R值为常数。开式模锻时,由于工件自由表面的减小而使R值增大。因此,如果能控制R值的增加就可减小工作压力。
分流降压腔的设置原则:分流降压腔的位置应选择在模膛最后充满的部位,确保模膛完全充满后多余金属才分流多余金属分流时在模膛内所产生的压力应比模膛刚充满时所产生的压力略有增加,以免増加总的模锻力和加快模膛的磨损。
分流腔的结构形式:
1、孔式分流腔
2、在毛坯上预留分流孔或形成减压轴
3、端部轴向分流孔热模锻压力机模锻工艺和模具设计有哪些特点
1、行程速度慢,一次行程打击中金属变形量大,且坯料中部变形大,金属沿水平方向流动剧烈。向高度方向流动较缓慢,充填模膛较困难,通常需要采用预锻。
2、热模锻压力机行程固定,不便于进行拔长、滚压等制坯工步。对于截面积变化较大的锻件,需配备其他设备进行制坯。
3、具有顶出装置,某些长轴类锻件可以竖立起来进行模锻或挤压,可以采用较小的模锻斜度进行模锻,可以提高锻件精度。
4、行程固定且变形力由机架本身承受,为了防止设备闷车,上模与下模不能压靠,期间必须留有间隙。
5、载荷是静压力,不便于制坯,坯料表面的氧化皮不易去除,因此,需配备氧化皮清除装置。
6、模具内金属变形剧烈,因此,模具寿命一般较低,所以需要采用较好的模具钢和模具润滑剂,为了提高终锻模膛的使用寿命,锻压机上模锻采用预锻是有必。
7、由于是静压力,模具可以采用镶块组合结构,它可以由上、下模板、各种垫板,上、下模块、导向装置、顶料装置等部件组成。它比整体结构的锤锻模要复杂和强大,初次投资费用较大。因此,锻压机的模具设计不仅仅是设计模膛和镶需要较为全面的考虑,设计结构合理的模架,做到适应性强,经济合理，可靠耐用。锤上模锻工艺特点是什么
（1）在模膛中是在一定速度下,经过多次连续锤击而逐步成形的。(2)锤头的行程、打击速度均可调节,能实现轻重缓急不同的打击,因而可进行制坯工作（3）由于惯性作用,金属在上模模膛中具有更好的充填效果。(4)锤上模锻适应性广,可生产多种类型的锻件,可以单膛模锻,也可以多膛模锻。锻前加热的目的
1提高金属的塑性2降低变形抗力,使金属易于流动成型并获得良好的锻后组织。制坯公工步：
1圆饼锻件制坯工步的选择:圆饼类锻件一般采用镦粗制坯,形状较为复杂的，易用成形镦粗制坯,其目的是避免终锻时产生折叠,兼有除去氧化皮,从而提高锻件表面质量和提高锻模寿命的作用。2长轴类锻件制坯工步的选择:长轴类锻件有直长轴线、弯曲轴线、带枝芽的和叉形件等四种。由于形状的需要,长轴类锻件的模锻工序由拔长、滚挤、弯曲、卡压、成形等制坯工步和预锻工步所组成
另外两个简答题
1给一个制坯工步的图形，填出各制坯的工步名称（如连杆）。一共8步。（毛坯、镦粗、拔长、滚挤、卡压、成型、弯曲、预断、终锻）2给一个凹模图，画出排样图和冲裁后的零件图。
三.问答题
简述冷锻件图和热锻件图的含义及其用途,锻件图有那些设计内容,锤锻模设计步骤是什么 冷锻件图:以零件图为基础,加上机械加工余量和锻造公差后绘制而成的。用途用于最终锻件检验是机械加工部门制订加工工艺、设计加工夹具的依据,简称为锻件图。
热锻件图:把冷锻件图上所有的尺寸加1~1.5%,为热锻件图。用途:用于锻模的设计和制造。设计内容:(1)选择分模面的位置和形状(2确定机械加工余量、余块和锻件公差3)确定模锻斜度:(4)确定圆角半径;(5)确定冲孔连皮的形式和尺寸;(6)制定锻件技术条件:(7)绘制锻件图。
锤模锻设计步骤:1.根据零件图制定锻件图2.计算锻件的主要参数,锻件在水平的投影面积、锻件的周边长度,体积和重量。3.决定设备吨位,为了能分析比较，需用两个以上不同的公式进行计算4.做热锻件图,确定终锻模膛5.决定飞边槽的形式和尺寸6.画计算毛坯图7.选择制坯工步8.决定坯料尺寸,计算下料长度9.设计预锻模膛10.设计制坯模膛11.模具结构设计,考虑是否采用锁扣模膛布置和模块尺寸,模具的安装和调整,模具的起重运输,模具材料,加工及热处理12.绘制锻模图,切边模图等。什么是冲裁间隙,为什么说冲裁间隙是重要的 凸模与凹模工作部分的尺寸之差称为间隙。冲裁模间隙都是指的双面间隙。间隙之所以重要,体现在以下几个方面
1）裁间隙对冲裁件质量的影响
（1）间隙对断面质量的影响,模具间隙合理时,凸模与凹模处的裂纹(上下裂纹)在冲压过程中相遇并重合,此时断面塌角较小,光面所占比例较宽,毛刺较,容易去除。断面质量较好;如果间隙过大,凸模刃口处的裂纹较合理间隙时向内错开一段距离,上下裂纹未重合部分的材料将受很大的拉伸作用而产生撕裂,使塌角增大,毛面增宽,光面减少,毛刺肥而长,难以去除,断面质量较差。
间隙过小时,凸模与凹模刃口处的裂纹较合理间隙时向外错开一段距离上下裂纹中间的一部分材料,随着冲裁的进行将进行二次剪切,从而使断面上产生二个光面,并且,由于间隙的减小而使材料受挤压的成分增大,毛面及塌角都减少,毛刺变少,断面质量最好。因此,对于普通冲裁来说,确定正确的冲裁间隙是控制断面质量的一个关键。
(2)冲裁间隙对尺寸精度的影响材料在冲裁过程中会产生各种变形,从而在冲裁结束后,会产生回弹,使制件的尺寸不同于凹模和凸模刃口尺寸。其结果,有的使制件尺寸变大,有的则减小。其一般规律是间隙小时,落料件尺寸大于凹模尺寸,冲出的孔径小于凸模尺寸;间隙大时,落料}件尺寸小于凹模尺寸,冲出的孔径大于凸模尺寸。2)冲裁间隙对冲压力的影响
一般来说,在正常冲裁情况下,间隙对冲裁力的影响并不大,但间隙对卸料力推件力的影响却较大。间隙较大时,卸料及推料时所需要克服的摩擦阻力小,从凸模上卸料或从凹模内推料都较为容易,当单边间隙大到15%~20%料厚时,卸料力几乎等于零。3)冲裁间隙对冲模寿命的影响
由于冲裁时,凸模与凹模之间,材料与模具之间都存在摩擦。而间隙的大小则直接影响到摩擦的大小。间隙越小,摩擦造成的磨损越严重,模具寿命就越短,而较大的间隙,可使摩擦造成的磨损减少,从而提高了模具的寿命。
第二篇：塑性成形工艺及模具设计课程教案
精编资料
自由锻工艺过程设计方法.2,模具形状对金属塑性变形和流动的影响.3,课堂进行一简单锻件的自由锻工艺过程设计.六,所需学时2学时第八次讲课...工艺
《塑性成形工艺及模具设计》课程教案之二《锻造工艺学》辅导教案
关 小 军
材料科学与工程学院 材料加工工程系
第一次讲课
一、讲授内容
第一章
绪论
一、锻造工艺学及其性质
二、锻造生产的特点及其在国民经济中的作用
三、我国锻造生产的历史，现状及发展趋势
四、锻造生产方法的分类及工艺流程
五、课程的任务。
第二章
锻造用原材料及下料方法 第一节
锻造用钢锭及型材
一、钢锭及其冶炼.二、钢锭的结构
三、钢锭的内部缺陷
四、型材及其常见缺陷
第二节
下料方法
一、剪切法
二、锯切法
三、砂轮片切割法
四、折断法
五、气割法
六、其它下料方法
二、难点
1、钢锭和型材的缺陷产生原因及其危害。
2、各种下料方法的原理。
三、基本概念
偏析、夹杂、缩孔、疏松、溅疤、划痕、折迭、粗晶环
四、思考题
1、试阐述镇静钢锭的结构及其主要缺陷的产生部位。
2、钢锭常见缺陷有哪些？它们产生的原因和危害性是什么？
3、常见的型材缺陷有哪些？它们产生的原因和危害性是什么？
4、锻造用型材常采用哪些方法下料？各自有何特点？
5、铸锭作为锻造坯料时如何下料？
五、要求重点掌握的知识点
1、钢锭结构及其常见内部缺陷。
2、型材及其常见缺陷。
3、常用下料方法及其选择原则。
六、所需学时
2小时
第二次讲课
一、讲授内容
第三章
锻造的热规范 第—节
金属的锻前加热
一、加热的目的二、加热方法
第二节
金属加热时产生的缺陷及防止措施
一、氧化
二、脱碳
三、过热
四、过烧
五、裂纹
第三节
锻造温度范围的确定
一、始锻温度的确定
二、终锻温度的确定
第四节
金属的加热规范
一、加热规范制定的原则及方法
二、钢锭的加热规范
三、中、小型钢坯的加热规范
二、难点
1、氧化和脱碳的共性和异性。
2、过热和过烧的相关性及其区别
3、加热过程温度应力、组织应力和残余应力的产生机理及其应力分析。
4、始锻温度和终锻温度正确选择的必要性。
5、加热速度的影响因素及其影响规律。
三、基本概念
加热规范、氧化、脱碳、过热、过烧、过热温度、过烧温度、始锻温度、终锻温度、锻造温度范围、金属加热规范、最大可能的加热温度、允许的加热温度、温度头、均热保温、最小保温时间、最大保温时间
四、思考题
1、试说明锻前加热的目的和方法。
2、氧化和脱碳有哪些共性和异性？
3、氧化和脱碳可产生哪些危害？如何防止？
4、过烧和过热有哪些危害? 如何防止？
5、导致裂纹产生的内应力有几种？清阐述它们相应的应力状态。
6、通常圆柱形坯料产生加热裂纹的危险位置在何处？原因何在？如何防止？
7、锻造温度范围的确定原则和基本方法是什么？
8、怎样确定碳钢的始锻和终锻温度？它们受到哪些因素的影响？
9、为什么要制定合理的加热规范？加热规范包括哪些内容？其核心问题是什么？
10、两种不同概念的加热速度实质上反映了什么因素的影响？
11、选择加热速度的原则是什么？提高加热速度的措施有哪些？
12、均热保温的目的是什么？
13、冷锭和热锭的加热规范各有什么特点？为什么？、五、要求重点掌握的知识点
1、锻前加热的目的和方法。
2、加热金属的常见缺陷及其危害。
3、金属加热过程中缺陷的产生原因和防止措施。
4、加热规范的内容、制定原则和方法。
六、所需学时
2学时
第三次讲课
一、讲授内容
第三章
锻造的热规范 第五节
少无氧化加热
一、快速加热
二、介质保护加热
三、少无氧化火焰加热
第六节
金属的锻后冷却
一、锻后冷却常见缺陷产生的原因和防止措施
二、锻件的冷却方法
三、锻件的冷却规范
第七节
锻件的热处理
一、中、小锻件热处理
二、大型锻件热处理
二、难点
1、少无氧化火焰加热法的工作原理。
2、冷却过程温度应力、组织应力和残余应力的产生机理及其应力分析。
3、冷却速度的影响因素及其影响规律。
三、基本概念
冷却规范、白点、网状碳化物
四、思考题
1、少无氧化加热主要有哪几种方法？其中火焰加热法的基本工作原理是什么？
2、金属断后冷却常见缺陷有哪些？各自产生原因是什么？
3、为什么硬钢锻后冷却易产生表面纵向裂纹？
4、金属锻后冷却规范一般包括哪些内容？
5、锻件热处理的目的是什么？
6、中小锻件通常采用哪些热处理？各自作用是什么？
7、通常大锻件采用哪些热处理？各自作用是什么？
五、要求重点掌握的知识点
1、少无氧化加热方法及其工作原理。
2、金属锻后冷却常见缺陷及其危害。
3、金属锻后冷却中缺陷的产生原因和防止措施。
4、冷却规范的内容、制定原则和方法。
5、常用的锻件热处理方法。
六、所需学时
2学时
第四次讲课
一、讲授内容
第四章
自由锻主要工序分析 第—节
概述
一、影响金属塑性变形流动的几个基本因素
二、局部加载时沿加载方向的应力分布规律
三、金属塑性变形的不均匀性
四、塑性变形时金属的流动方向
第二节
镦粗
一、镦粗工序的主要质量问题和变形流动特点
二、镦粗时的注意事项
第三节
拔长
—、矩形截面坯料的拔长
二、圆截面坯料的拔长
三、空心件拔长
二、难点
1．金属塑性变形的基本规律和影响因素。2．在几种变形工序中金属流动规律的分析。
3．镦粗时金属流动特点及其缺陷产生机理（包括圆截面和矩形截面坯料）。4．拔长时金属流动特点及其缺陷产生机理（包括矩形截面、圆截面和空心截面坯料）。
三、基本概念
镦粗、拔长、镦粗比、锻造比、进料比（相对送进量）、相对压缩程度
四、思考题
1、导致金属塑性变形不均匀性的原因是什么？
2、镦粗和拔长各有哪些用途？
3、镦粗工序主要存在哪些质量问题？试分析它们产生的原因及其预防措施。
4、拔长工序主要存在哪些质量问题？试分析它们产生的原因及其预防措施。
5、为什么采用平砧小压缩量拔长圆截面坯料时效率低且质量差？应怎样解决？
6、空心件拔长时孔内壁和端面裂纹产生的原因是什么？应采取哪些措施加以解决？
五、要求重点掌握的知识点
1、金属塑性变形所遵循的基本规律和影响因素。
2、镦粗、拔长工序的金属受力分析。
2、镦粗、拔长工序的金属变形和流动特点。
3、镦粗、拔长时常见金属缺陷、产生机理及其预防措施。
六、所需学时
3学时
第五次讲课
一、讲授内容
第四章
自由锻主要工序分析
第四节
冲孔
一、冲孔的受力变形分析
二、冲孔的质量分析
第五节
扩孔
一、冲子
二、芯轴
三、辗压
第六节 弯曲
第七节 其它工序（补充内容）
一、错移
二、扭转
二、难点
1、冲孔时受力、变形和缺陷产生原因的分析。
2、扩孔时受力、变形和缺陷产生原因的分析。
3、弯曲时受力、变形和缺陷产生原因的分析。
三、基本概念
冲孔、走样、扩孔、弯曲
四、思考题
1、试阐述开式冲孔时金属变形和流动特点并画出相应的应力、应变图。
2、冲孔时易出现哪些质量问题？应采取什么措施解决？
3、试阐述冲子扩孔时金属变形和流动特点并画出相应的应力、应变图。
4、芯轴扩孔时金属主要沿切向流动的原因是什么？此时锻件尺寸变化特点是什么？应怎样防止壁厚不均？
5、辗压扩孔的工艺特点是什么？生产时易产生哪些质量缺陷？怎样防止？
6、弯曲时坯料易产生哪些缺陷？它们产生的原因是什么？
五、要求重点掌握的知识点
1、冲孔、扩孔、弯曲工序的应力、应变分析。
2、冲孔、扩孔、弯曲工序的金属变形和流动特点。
3、冲孔、扩孔、弯曲工序中常见的加工缺陷种类、产生原因及其预防措施。
六、所需学时
2学时
第六次讲课
一、讲授内容
第五章 自由锻工艺
第—节 自由锻件的分类
第二节 自由锻件变形方案的确定 第三节 自由锻工艺过程的制定
一、锻件图的制定
二、确定坯料的重量和尺寸
三、确定变形工艺和锻造比
四、确定锻造设备吨位
第四节
大型锻件锻造的特点（自学）—、钢锭冶金质量对锻件的影响
二、大型钢锭的加热特点
三、热锻变形对金属组织和性能的影响
四、大锻件变形工艺分析
二、难点
自由锻件变形方案的确定
三、基本概念
机械加工余量、锻造余块、试样余块、锻件工称尺寸、锻造比
四、思考题
1、自由锻工艺的特点及其主要用途是什么？不同材料自由锻面临的主要问题是什么？为什么？
2、试述自由锻件的分类及其采用的基本工序。
3、自由锻工艺过程的制定包括哪些内容？
4、锻造比对锻件组织和力学性能有哪些影响？其选择与锻件大小有何关系？
5、确定自由锻设备吨位有几种方法？为什么水压机锻造所依据的变形力能参数不同？
五、要求重点掌握的知识点
1、常见自由锻件的分类。
2、自由锻件变形方案的选择原则和实际应用。
3、考虑机械加工余量、锻造公差、锻造余块、试样余块等影响所绘制的锻件图。
4、坯料重量的计算方法。
5、变形工艺特别是工序顺序、工序尺寸、锻造比等的确定。
6、设备吨位的计算公式。
六、所需学时 1学时
第七次讲课与课堂练习
一、讲授内容
第五章 第三节
五、自由锻工艺过程制定举例 第六章
模锻成形工序分析
第一节 概述
二、难点
1、如何掌握自由锻工艺过程设计方法
3、所选择的自由锻过程中各工序尺寸的确定。
三、思考题
模具形状对金属变形和流动的主要影响表现在哪些方面？
五、要求重点掌握的知识点
1、自由锻工艺过程设计方法。
2、模具形状对金属塑性变形和流动的影响。
3、课堂进行一简单锻件的自由锻工艺过程设计。
六、所需学时
2学时
第八次讲课
一、讲授内容
第六章 模锻成形工序分析 第二节
开式模锻
一、开式模锻各阶段的应力应变分析
二、开式模锻时影响金属成形的主要因素 第三节
闭式模锻
一、闭式模锻的变形过程分析
二、坯料体积和模膛体积变化对锻件尺寸的影响
三、打击能量和模压力对成形质量的影响
四、各类锻压设备闭式模锻的特点
二、难点
1、开式模锻的应力应变分析。
2、闭式模锻的变形过程分析。
三、基本概念
开式模锻、闭式模锻、飞边槽
四、思考题
1、试分析开式模锻三变形阶段的应力应变状态及其成形特点。
2、开式模锻时影响金属成形主要有哪些因素？
3、飞边槽由几部分组成？它们各自的作用是什么？
4、桥口阻力与哪些因素有关？怎样依据模膛充满的难易程度或设备类型来确定桥口尺寸？
5、闭式模锻的优点是什么？它的正常生产条件及其用途是怎样的？
6、试述闭式模锻三变形阶段的变形情况。
7、闭式模锻模壁受力情况与锻件尺寸关系有何关系？
8、闭式模锻时坯料和体积的变化反映在锻件的哪些尺寸上？影响它们变化的因素有哪些？
五、要求重点掌握的知识点
1、开式模锻各阶段的应力应变图及其分析。
2、模膛尺寸和形状对金属成形的影响。
3、飞边槽的作用、类型及其选择。
4、终锻前坯料尺寸和形状对金属成形的影响。
5、坯料自身性质不均对金属成形的影响。
6、设备工作速度对金属成形的影响。
7、闭式模锻的变形过程分析。
8、坯料体积、模膛体积、打击能量和模压力变化对闭式模锻成形质量的影响。
六、所需学时
2学时
第九次讲课
一、讲授内容
第六章
模锻成形工序分析 第四节 挤压
一、挤压的应力应变分析
二、挤压时筒内金属的变形流动
三、关于“死区”的应力应变分析
四、挤压时常见缺陷的分析
五、径向挤压 第五节
顶镦
一、顶镦
二、电热镦粗
三、在带有导向的模具中镦粗
二、难点
1、挤压的应力应变分析
2、挤压筒内金属的变形流动特点、规律及其影响因素。
3、关于“死区”的应力应变分析及其对成形质量的不良影响。
4、常见挤压缺陷及其预防措施。
5、径向挤压的变形分析及其张力计算。
6、两种顶镦情况模具设计原则。
三、基本概念
挤压、正挤压、反挤压、挤压比、径向挤压、张模力、顶镦
四、思考题
1、试进行挤压过程的应力-应变分析并阐明轴向应力突变的原因。
2、平底凹模正挤压时金属在挤压筒内的流动主要有哪三种情形？为什么？
3、平底凹模正挤压时Α区最小主应力σ3的数值受到哪三种因素的影响？它们的影响规律是怎样的？
4、试讨论在各种不同的具体条件下平底凹模内正挤时所出现的金属变形和流动情况。
5、“死区”产生的原因是什么？一般“死区”存在哪两种变形情况？
6、“死区”容易产生哪些缺陷？怎样防止？
7、挤压时常存在哪些缺陷？可采取什么措施防止？
8、径向挤压变形过程的主要特征是什么？张模力与何因素有关？
9、挤压缩孔产生的原因是什么？挤压制品裂纹的产生与哪些因素有关？
五、要求重点掌握的知识点
1、挤压的应力应变分析
2、挤压筒内金属的变形流动特点、规律及其影响因素。
3、“死区”产生原因、应力应变分析及其对成形质量的不良影响。
4、常见挤压缺陷的形成原因及其预防措施。
5、径向挤压的用途、变形分析及其张模力计算。
6、顶镦用途及其模具设计原则。
六、所需学时
2学时
第十次讲课
一、讲授内容
第七章 模锻工艺
第一节 常用模锻设备及其工艺特点（自学）
一、模锻锤
二、热模锻压力机
三、螺旋压力机
四、平锻机
第二节 模锻工艺及模锻件分类
一、长轴类锻件
二、短轴类(圆饼类)锻件
三、顶镦类锻件
四、复合类型锻件
第三节 模锻件图设计
一、锤上模锻锻件图设计
二、热模锻压力机上模锻件图设计特点
三、螺旋压力机上模锻件图设计特点
四、平锻机上模锻件图设计特点
二、难点
1、鉴于《塑性成形设备》课程的讲授在本课程之后，因此，“常用模锻设备及其工艺特点”的知识理解较为困难，建议作为一般了解的知识由学生自学。
2、不同模锻设备上模锻件图的设计特点比较。
3、分模面和冲孔连皮的确定。
4、顶镦的三规则。
三、基本概念
分模面、锻件形状复杂系数、模锻斜度、冲孔连皮
四、思考题
1、简述各类模锻件所采用的主要变形工布。
2、模锻件的冷、热锻件图的作用各是什么？其锻件图设计内容与自由锻件相比有何不同？
3、锤上模锻选择分模位置的最基本原则是什么？
4、为什么模锻件的正偏差大于负偏差？它的机械加工余量和公差怎样选择和确定？
5、模锻斜度和圆角半径的作用是什么？为什么它们应选择合适值？
6、锤上模锻时有几种形式的冲孔连皮？为什么要选择厚度合适的冲孔连皮？
7、试比较各类模锻设备上模锻件图设计特点。
五、要求重点掌握的知识点
1、模锻工艺和模锻件的分类原则及其主要类别。
2、模锻件图设计的主要内容和方法。
3、各类模锻设备上模锻件图设计特点，特别是分模面、机械加工和锻造公差、模锻斜度等的选择原则。
4、冲孔连皮的作用、类型及其选择。
5、顶镦三规则的正确应用。
六、所需学时
3学时
第十一次讲课
一、讲授内容
第七章 模锻工艺
第四节 模锻工艺过程制定的内容和模锻工艺方案选择
一、模锻工艺过程制定的内容
二、模锻工艺方案选择 第五节 模锻变形工步的确定
一、长轴类锻件制坯工步选择
二、难点
1、计算毛坯的设计、简化和计算毛坯图绘制。
2、金属流动繁重系数及其在制坯工步选择中的作用。
三、基本概念
模锻工艺过程、计算毛坯图、金属流动繁重系数
四、思考题
1、模锻工艺过程主要有哪些工序组成？它的制定包括哪些内容且较自由锻工艺过程相比有什么变化？
2、模锻工艺方案选择主要涉及哪些方面？基本原则是什么？
3、试述计算毛坯图的内容及其在制坯工步中的作用。
4、长轴类锻件通常采用的主要制坯工步有哪些？如何确定？
5、金属流动繁重系数是如何反映制坯工作量的大小？它在制坯工步选择中有何作用？
五、要求重点掌握的知识点
1、模锻工艺过程与自由锻工艺过程的异同点。
2、计算毛坯的有关计算及其相应图的绘制。
3、复杂计算毛坯的简化。
4、应用金属流动繁重系数选择长轴类锻件的制坯工步。
六、所需学时：
2学时
第十二次讲课
一、讲授内容
第七章 模锻工艺
第五节 模锻变形工步的确定
二、短轴类锻件制坯工步选择
三、顶镦类锻件变形工步确定
二、难点
1、短轴类锻件的制坯工步选择原则。
2、确定粗大部分杆类锻件变形工步的有关计算和原则。
3、在聚集工步设计时有关注意事项。
三、基本概念
成形镦粗（预成性）、滚压、局部镦粗（聚集）、顶镦规则
四、思考题
1、短轴类锻件通常采用的主要制坯工步有哪些？经坯料镦粗后的制坯尺寸确定原则是什么？
2、在热模锻压力机上可采用何种短轴类锻件制坯工步？原因何在？
3、顶镦类锻件通常采用的主要制坯工步有哪些？
4、试比较分别在凸模内或凹模内聚集的优缺点。
5、为什么要确定冲孔芯料的合理厚度？正确的设计原则是什么？
6、试比较在透孔和不透孔锻件中分别采用平冲头和尖冲头进行冲孔成形的优缺点。
五、要求重点掌握的知识点
1、短轴类锻件主要制坯工步。
2、短轴类锻件坯料镦粗后的制坯尺寸确定原则。
3、在热模锻压力机上和螺旋压力机上短轴类锻件制坯工步的特点。
4、顶镦类锻件主要制坯工步。
5、不同模式聚集工步的特点。
6、冲孔芯料的设计原则、冲孔成形工步以及冲头的选择。
7、几种不同情况的管类锻件局部顶镦变形。
六、所需学时：
2学时
第十三次讲课
一、讲授内容
第七章 模锻工艺
第六节 坯料尺寸的确定
一、长轴类锻件
二、短轴类锻件
三、顶镦类锻件
第七节 设备吨位的确定
一、模锻锤吨位的确定
二、热模锻压力机吨位的确定
三、螺旋压力机吨位的确定
四、平锻机吨位的确定
二、难点
1、不同类型锻件的坯料制定方法。
2、顶镦类锻件计算毛坯图及坯料直径确定原则。
三、思考题
1、试比较模锻坯料尺寸与自由锻坯料尺寸确定的异同点。
2、试阐述长轴类模锻件坯料尺寸确定的一般步骤。
3、试阐述短轴类模锻件坯料尺寸确定的一般步骤。
4、试阐述顶镦类锻件的坯料选择原则及其机理。
5、带孔锻件坯料直径确定的原则是什么？
6、模锻设备吨位有哪几种方法？
四、要求重点掌握的知识点
1、长轴类、短轴类和顶镦类模锻件坯料尺寸确定的一般步骤。
2、顶镦类锻件计算毛坯图。
3、带孔锻件坯料直径确定原则。
4、各类模锻设备吨位计算公式的正确使用。
五、所需学时：
2学时
第十四次讲课
一、讲授内容
第八章 锻模设计
第—节 锤用锻模
一、模锻模膛设计
二、制坯模膛设计
三、锻模结构设计
二、难点
1、预锻模膛、终锻模膛的结构及其设计。
2、终锻时锻件缺陷产生原因的分析。
三、基本概念
终锻模膛、预锻模膛、钳口、折迭
四、思考题
1、锻模设计包括哪些内容？常用的模锻工步有哪些？
2、终锻模膛设计包括哪些主要内容？
3、热锻件图与锻件图有何差异？绘制时应注意哪些问题？
4、试述飞边槽的组成及其常见结构型式。
5、试述钳口的作用及其常见结构型式。
6、预锻模膛的采用原因及其作用什么？它所引起的不利影响是什么？
7、终锻时产生折迭和充不满的原因分别是什么？应采取什么措施加以抑制？
8、为什么锤上模锻高肋件时要采用预锻？设计该模膛的主要出发点是什么？通常在设计中应采取哪些方法？
9、什么情况下终锻和预锻模膛的设计基本相同？此时两者之间还存在哪些差异？
五、要求重点掌握的知识点
1、锻模设计的内容和常用的模锻工步。
2、终锻模膛和预锻模膛设计的内容和方法。
3、热锻件图绘制。
4、飞边槽和钳口的选择。
5、终锻时锻件缺陷产生的原因和防止措施。
6、采用预锻模膛的必要性及其设计原则。
六、所需学时：
2学时
第十五次讲课
一、讲授内容
第八章 锻模设计
第—节 锤用锻模
二、制坯模膛设计
三、锻模结构设计
二、难点
1、滚压模膛的设计原则和公式。
2、拔长模膛的设计原则和公式。
3、模膛的布排要点。
4、平衡锁扣及其对应的模膛中心位置确定。
5、错移力的平衡和导向。
三、基本概念
滚压工步、成形工步、锁扣、锻模中心、模膛中心、模块中心、错移力
四、思考题
1、制坯工步主要采用哪几种模膛？这些模膛的作用是什么？
2、滚压模膛有几种结构形式？它们的设计原则如何？
3、拔长模膛有几种分类原则？其设计内容及其相应方法是什么？
4、弯曲模膛和成形模膛的设计要点分别是什么？
5、试述镦粗台和压扁台的作用、设计方法及其在模块上的位置。
6、试述切断模膛在模块上的位置和设计方法。
7、锻模结构设计应着重解决哪些问题？什么情况下锻模中心和模膛中心重合？
8、终锻和预锻模膛布排设计的中心任务是什么？
9、锻模中心和模膛中心不重合时会产生哪些不良后果？
10、为什么要确定带平衡锁扣模膛的中心位置？一般中心位置有几种情况？
11、错移力产生的原因是什么？应从哪两方面考虑减小它的不良影响？
12、欲减小错移力的影响模具结构设计中主要采用哪些方法？
13、模具的主要破坏形式有哪些？各自产生的原因是怎样的？
14、试比较平衡锁扣和导向锁扣的异同点。
五、要求重点掌握的知识点
1、模锻时常用的制坯工步及其确定原则。
2、制坯工步采用的模膛及其作用。
3、各种制坯模膛的结构类型、设计内容、设计原则和相关公式。
4、锻模结构设计的目的和任务。
5、终锻和预锻模膛布排设计的中心任务。
7、各种制坯模膛在模快上的位置选择。
8、锻模中心和模膛中心的重合问题。
9、平衡锁扣的类型及其在锻模结构中的作用。
10、错移力产生的原因、危害及其消除措施。
11、模具破坏的主要形式及其产生原因。
12、基于强度考虑的锻模有关尺寸设计。
13、模块尺寸设计。
六、所需学时
3学时
第十六次讲课
一、讲授内容
第八章 锻模设计
第二节 热模锻压力机用锻模
一、模膛设计特点
二、锻模结构特点
第三节 螺旋压力机用锻模
一、锻模设计特点
二、锻模结构特点
第四节平锻机用锻模（自学）
一、平锻模的固定及固定空间
二、平锻模结构设计特点
三、模膛设计
二、难点
1、热模锻压力机预锻模膛的设计要点。
2、热模锻压力机的锻模闭合高度。
3、螺旋压力机锻模设计特点。
三、基本概念
模具闭合高度、压力机最小闭合高度
四、思考题
1、热模锻压力机要采用哪些变形工步？其预锻和终端模膛设计与锤上模锻相比有哪些特点？
2、热模锻压力机的锻模结构有什么特点？
3、螺旋压力机的锻模设计与锤上模锻相比有哪些特点？其锻模模块有哪几种紧固形式？
4、螺旋压力机锻模的导向装置有几种类型？各自用途如何？
5、平锻机模具分为哪三个部分？它由几个分模面？其结构设计特点如何？
6、平锻机模具固定空间最重要的参数是什么？依据何在？
五、要求重点掌握的知识点
1、热模锻压力机采用的变形工步及其锻模设计特点。
2、热模锻压力机的锻模结构特点。
3、螺旋压力机采用的变形工步及其锻模设计特点。
4、螺旋压力机的锻模结构特点。
六、所需学时
2学时
第十七次讲课
一、讲授内容
第八章 锻模设计
第五节 自由锻锤上模锻与胎模锻锻模
一、胎模锻锻模
二、固定模模锻锻模 第六节 锻模材料
一、锤锻模用材料
二、摩擦压力机锻模用材料
三、热模锻压力机锻模用材料
四、平锻机锻模用材料 五，液压机锻模用材料 第七节 锻模设计实例
一、锻件图设计
二、计算锻件的主要参数
三、锻锤吨位的确定
四、确定飞边槽的型式和尺寸 五，终锻模膛设计
六、预锻模膛设计
七、绘制计算毛坯图
八、制坯工步选择
九、确定坯料尺寸
十、制坯模膛设计
十一、锻模结构设计
十二、连杆模锻工艺流程
二、难点
1、热锻模具材料的基本性能。
2、模膛设计时考虑实际生产经验对有关设计计算尺寸的修改和形状的简化。
三、思考题
1、胎模锻与自由镦相比有哪些优点？其锻模按用途分为哪三大类？
2、固定胎模锻在模锻时上、下模块为什么易错移？应采取哪些措施加以防止？
3、热锻模具材料应具备哪些基本性能？
4、各类锻压设备可共同采用哪两种热锻模具材料？其道理是什么？
四、要求重点掌握的知识点
1、胎模锻特点、种类及其用途。
2、固定胎模结构及其安装。
3、热锻模具材料的基本性能。
4、常用热锻模具材料及其选用原则。
5、初步了解和掌握锻模及其工艺设计的全过程。
五、所需学时
2学时
第十八次讲课
一、讲授内容
第九章 模锻的后续工序
第一节 切边、冲孔及其模具设计
一、切边和冲孔的基本方式及模具类型
二、切边模
三、冲孔模和切边冲孔复合模 四，切边力和冲孔力的计算
第二节 精压和校正的应用及模具设计
一、精压
二、校正
第三节 模锻件的表面清理
二、难点
1、切边模和冲孔模中凸凹模的作用特点。
2、切边模模具闭合高度及其与凸模高度的关系。
3、切边冲孔复合模设计。
三、基本概念
简单模、连续模、复合模、精压、切边模具闭合高度、压力机最大封闭高度、压力机最小封闭高度
四、思考题
1、试比较切边模和冲孔模中凸、凹模的作用。
2、试比较热切（冲）和冷切（冲）两种工作方式的特点。
3、切边模有哪几部分组成？它有几种类型？
4、切边凹模有哪几种刃口？它们各自用途是怎样的？
5、为什么要合理确定切边模凸、凹模之间的间隙？
6、切边模具闭合高度及其凸模高度怎样确定？
7、精压工序的目的是什么？试阐述它的分类和变形特点。
8、校正工序的目的是什么？试阐述它的分类和用途。
9、试阐述表面清理工序的目的和方法。
五、要求重点掌握的知识点
1、切边模和冲孔模的组成部分及其作用和设计方法。
2、精压工序的目的、分类和变形特点。
3、校正工序的目的、分类和确定原则。
4、表面清理工序的目的和方法。
六、所需学时
2学时
参考资料：
1、吕 炎.《锻造工艺学》.机械工业出版社, 1995年
2、张志文.《锻造工艺学》.机械工业出版社, 1983年
3、汪大年.《塑性成性原理》.机械工业出版社, 1987年
4、李培武, 杨文成.《塑性成形设备》.机械工业出版社, 1994年
5、崔忠圻.《金属学与热处理》.机械工业出版社, 1994年 所需总学时： 38学时
所授课程的重点、难点、要点、基本概念、基本要求和有关教学参考资料、辅助资料，课程进度和学时分配等等。
第三篇：为铁路货车装货口盖成形工艺及模具设计
为铁路货车装货口盖成形工艺及模具设计
作者：齐齐哈尔铁路车辆集团 高
广军
摘要：分析了装货口盖成形
工艺性，并进行了理论计算和模拟验证，由此制定了该工件的成形工艺、模具设计方案。
关键词：工艺分析；起伏成形；数值模拟；模具设计前言
我公司作为铁路货车出口基地，在出口车市场上占有相当大的份额，澳大利亚粮食漏斗车是我公司继2000年以后又一次向西方发达国家出口的铁路货车。装货口盖(图1)是该车的重要外覆盖件，生产数量多、质量要求高。
工件材质09CuPCrNi，是铁路货车常用的耐侯钢，具有良好的抗腐蚀性和较高的强度，但它的成形性能比08-F或Q235要差一些。从产品结构上看，零件中部加
强筋是典型起伏成形，而两侧则是弯曲成形。从近年来我厂生产实践验证，该类
材料屈服强度较高、塑性较差，成形时容易出现破裂、翘曲等质量问题。成形工艺分析及工艺计算
起伏成形是一种使材料局部区域发生变形、拉薄，造成局部凹进或突起，来改变毛坯形状的冲压加工方法。这种方法提高了工件自身的刚度，而且使工件的外形美观，同时工件在组装焊接时，抗热应力变形的强度也得到提高。
装货口盖成形的难点就在于中部加强筋的成形，主要有两个方面的问题：其一是由于板料变形产生拉薄，加上塑性较差，极易导致成形部位破裂；其二是成形时，材料流动的速度和方向不一样，工件内部应力分布不均匀，造成板料失稳起皱、翘曲。而且后者靠增加工序等手段是很难修复的。
2.1 成形极限判断
首先，根据加强筋的形状和材料性能，计算材料在一次成形工序中的极限伸长率(图2)即：
由此可确定，装货口盖加强筋可以一次成形。
2.2 压边力的计算
装货口盖加强筋起伏成形时，在筋端头处，板料要向凸筋流动，以补充材料的不足。这样在筋端头部分的材料应力状态与椭圆形件拉深相似，径向产生拉应力，切向产生压应力。如果不用压边，该处将会失稳起皱。其压边力：
从计算结果看，所需的压边力较大，应该采用设备驱动压边。
2.3 成形数值模拟及工艺方案的确定
我厂自2000年初开始实施“铁路货车产品开发并行工程”以来，现已装备了数值模拟软件--Dy-naform。它是由ETA公司研制的基于LS-DANA的饭金冲压仿真分析系统的专业软件，是专门处理板材成形有限元分析的数值模拟系统。基于工艺计算结果，在计算机上利用冲压成形数值模拟系统Dynaform进行了成形模拟分析。分析结果的应力云图见图3。
从数值模拟分析结果看，在压边力的作用下，加强筋端头的褶皱基本消除，但在工件长边的两侧出现较大的波浪翘曲现象。主要是由于在压筋时，每个加强筋端头成形致使板料产生的内应力相互作用，从而出现波浪翘曲现象，直接影响后序侧边弯曲。
通过数值模拟分析，可以预知，采用先压加强筋，再进行两侧长边折弯的工艺方法会产生难以修复的质量问题。
考虑到工件两侧是弯曲成形，可以采用复合工序的手段，利用双动压力机，先完成工件两侧的弯，然后再压加强筋(图4所示)。这样第一个动作完成了工件的弯曲成形，又负责压筋时的压边，尤其是在完成弯曲成形后，工件的弯曲部位起到了拉延坎的作用，两道拉延坎的阻力再加上第一个动作设备自身的压力，完全阻止了工件长边两侧材料的流动，使加强筋两端成形完全处于胀形状态。另外由于弯曲成形在先，增加了工件的自身刚度，阻止了压筋时导致的翘曲现象。模具设计
前文已经确定了装货口盖冲压成形的工艺方案。下面将介绍复合成形模具的结构设计。在模具设计时，适当减小压筋凹模的圆角r,r=2t(t为板厚)，第一是考虑压筋凹模的圆角较易磨损，减小凹模圆角可以预留磨损量，第二是使筋在不破裂的前提下，使加强筋的轮廓更加清晰、美观。另外压筋是靠凸模和凹模圆角成形，所以在压筋凸模下方的凹模部分采用镂空方式，以避免成形时出现干涉现象。
实践证明，压筋同样存在回弹现象，这里的回弹是指压形后加强筋的实际高度值，要比设计凸模高度值小。为了保证筋的尺寸，压筋凸模高度取16mm。
在第一个动作弯曲成形时，为了提高成形平面度、减小弯曲回弹，采用弹性压料，弹性压料装置在全部成形终了时，兼作卸件器。压筋凹模镶在压料板上。
模具主要结构见图5。模具工作过程如下：
弯曲上模下行，接触板料，并在压料板的作用下压紧板料，弯曲七模继续下行，完成弯曲成形后负责压紧坯件。压筋上模下行，压筋凸模接触坯件，压筋上模继续下行，完成加强筋胀形。压筋上模上行，弯曲上模上行，压料板在弹簧力的作用下将工件顶出弯曲凹模。至此，完成工件的全部成形。结束语
通过对装货口盖成形工艺分析，对可能出现的质量问题作了预测，找到了较为可靠的复合工艺方法，利用弯曲成形来抑制或改善压筋的质量缺陷，同时也简化了工艺过程，提高了生产效率。
模具投人使用后，顺利完成了澳大利亚粮食漏斗车装货口盖的压制工作，工件外观光滑、棱线清晰，无开裂、无翘曲。可以认为，装货口盖冲压成形工艺分析及模具结构设计，对铁路货车生产中的类似覆盖件成形，都有借鉴价值。
第四篇：工程材料及成形工艺基础试题
工程材料及热成型工艺复习题习题一 填空题 1．工程材料按成分特点可分为金属材料、、；金属材料又可分为和两类；非金属材料主要有、；复合材料是指。
2．炼铁的主要设备是炉，炼钢炉主要有转炉和，转炉主要用于冶炼钢。3．钢材的主要品种有钢板、、、等，钢板是采用方法生产的，其种类有厚板、中板、薄板，它们的厚度分别为、、。
4．金属材料的力学性能主要包括强度、、、等；强度的主要判据有和，强度和可以用拉伸试验来测定；测量方法简便、不破坏试样，并且能综合反映其它性能，在生产中最常用。5．铜、铝、铁、铅、钨、锡这六个金属，按密度由高至低排列为，按熔点由高至低排列为。6．晶体是指，晶体结构可用晶格来描述，常见金属晶格有、和；金属Cu、Al、γ-Fe等金属的晶格类型为，α-Fe、β-Ti、Cr、W等金属的晶格类型为。
7．合金是的物质，合金相结构主要有和；其中常作为合金的基体相，少量、弥散分布时可强化合金，常作为强化相。
8．实际金属的结晶温度总是低于结晶温度，这种现象称为过冷现象，一般情况下金属的冷却速度越快，过冷度越，结晶后的晶粒越，金属的强度越，塑性和韧性越。选择题
1．三种材料的硬度如下，其中硬度最高的是（C），硬度最低的是（B）
(a)40HRC
(b)250HBS（c）800HV
2．在设计机械零件时，一般用（AB）作为设计的主要依据。（a）σb
(b)σs
(c)σ-1
(d)δ
3．硬度在235~255HBS的成品轴，抽检性能时应采用（B）。（a）HBS
(b)HRC
(c)HRB
4．高温下的铁冷却过程中，在1394℃由γ-Fe转变为α-Fe时，其体积会（A）。（a）膨胀
(b)缩小
(c)不变
金属的晶粒大小对力学性能有何影响？生产中有哪些细化晶粒的措施？
答：在室温下，一般情况是晶粒越细，其强度、硬度越高，韧性、塑性越好，这种现象称为细化晶粒。措施：（1）.增加过冷度；（2）.变质处理；（3）.附加振动。习题二
一、填空题
1、铁碳合金的主要力学性能与碳的质量分数之间的关系规律是：当wc﹤0.9%时，随着碳质量分数的增加，其、增加，而、降低；当wc>0.9%时，其、、降低，而增加。
2、铁碳合金在室温下平衡组织组成物的基本相是和，随着碳的质量分数的增加，相的相对量增多，相的相对量却减少。
3、珠光体是一种复相组织，它由和按一定比例组成。珠光体用符号表示。
4、铁碳合金中，共析钢的wc=
%,室温平衡组织为；亚共析钢的wc=
%，室温平衡组织为；过共析钢的wc=
%,室温平衡组织为。
5、铁碳合金结晶过程中，从液体中析出的渗碳体称为渗碳体；从奥氏体中析出的渗碳体称为渗碳体；从铁素体中析出的渗碳体称为渗碳体。
二、选择题
1、下面所的列组织中，脆性最大的是（d）；塑性最好的是（a）。(a)F
(b)P
(c)A
(d)Fe3C
2、在平衡状态下，下列钢的牌号中强度最高的是（c）,塑性最好的是（c）。(a)45 钢
(b)65钢
(c)08F钢
(d)T10钢。
3、钢牌号Q235A中的235表示的是（b）
（a）抗拉强度值
(b)屈服点最低值
(c)疲劳强度值
(d)布氏硬度值。
4、下列叙述错误的是（b）。
（a）碳在γ-Fe中的间隙式固溶体称为奥氏体
(b)铁素体在室温下的最大溶解度是0.0218%
(c)奥氏体在727℃以上具有良好的塑性
(d)奥氏体的溶碳能力比铁素体强
5、将下列组织按其所能达到的最高碳的质量分数从大到小排列，正确的顺序是（c）（1）P（2）F（3）Fe3C（4）Ld'
(5)A（a）1、2、3、4、5（b)3、4、1、5、2（c）3、4、5、1、2(d)2、3、4、5、1
三、简答题
1、何谓纯铁的同素异晶转变，它有什么重要意义？ 答：同一种金属在固态下随温度的变化由一种晶格类型转变为另外一种晶格类型的转变过程称为金属的同素异构转变。它是钢和铸铁进行热处理，从而改变其组织和性能的依据，也是钢铁材料性能多样、用途广泛的主要原因之一。
3、试画出简化的Fe-Fe3C相图，并说明图中点，线的意义，并填出各相区的相和组织组成物。
4、简述非合金钢含碳量、显微组织与力学性能的关系。
5、何谓共析反应和共晶反应？分别写出转变表达式。
答：由特定成分的单相固态合金，在恒定温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相反应。共晶反应是指在一定的温度下，一定成分的液体同时结晶出两种一定成分的固相的反应。6习题三
一、填空题
1、钢的整体热处理主要有、、和。
2、马氏体的硬度主要取决于。
3、常用的退火工艺方法有、和。
4、常用的淬火冷却介质有、、。
5、常用的淬火方法有、、和。
6、常见的热处理缺陷有、、和。
7、常用回火方法有、和；其回火温度范围分别是、和。
8、化学热处理通常都由、和三个基本过程组成。
9、常用的热喷涂方法有、、和等。
10、工业上常采用的加工硬化方法有、、和 等。
二、选择填空：
1、在实际加热时，45钢完全奥氏体化的温度在 B
以上。A、Ac1
B、Ac3
C、AcCm
2、在实际加热时，T12钢中珠光体向奥氏体转变的开始温度是
A
。A、Ac1
B、Ac3
C、AcCm
4、奥氏体形成以后，随着加热温度的升高，则其晶粒
A
。A、自发长大
B、基本保持不变
C、越来越细小
5、我们把在A1温度以下暂时存在的奥氏体称为
B
奥氏体。A、残余
B、过冷
C、过热
10、为了改善T12钢的切削加工性能，一般应采用
B
。A、完全退火
B、球化退火
C、正火
11、亚共析钢的淬火加热温度一般确定为
B
以上30℃~50℃。
A、Ac1
B、Ac3
C、AcCm
13、淬火钢回火时，温度越高，则其硬度
B
。A、越高
B、越低
C、保持不变
14、感应淬火时，电流频率越高，则获得的硬化层深度
B
。A、越深
B、越浅
C、基本相同
三、问答题
1、何谓热处理？热处理加热保温的主要目的是什么？
答：就是采用适当的方式对金属材料或工件按一定工艺进行加热、保温盒冷却，以获得预期的组织结构和性能的工艺。热处理的种类很多，根据目的、加热和冷却方法的不同，可以分为整体热处理、表面热处理、化学热处理以及其他热处理方法。何为退火，退火的目的？常用的退火工艺方法有哪些、2、何谓退火？退火的目的是什么？常用退火工艺方法有哪些？
答：退火是将工件加热到某一适当温度，保温一定时间后再缓慢冷却的工艺过程，称退火。退火的目的是：降低硬度，改善钢的成形和切削加工的性能，均匀钢的化学成分和组织，消除内应力。方法：完全退火、球化退火、去应力退火、不完全退火、扩散退火。
5、何谓正火？正火与退火如何选用? 答：正火是将工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。见p52.6、何谓淬火？淬火的主要目的是什么? 答：是将工件加热答A3或A1点以上某一温度保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。淬火目的就是为了获得马氏体或下贝氏体组织，以便在随后不同温度回火获得我们所需要的性能。
7、何谓钢的淬透性？影响淬透性的主要因素是什么？
答：淬透性是规定条件下，钢试样淬硬深度和硬度分布表征的材料特性。.因素：1钢的含碳量;
2.钢中Cr,Si,B等能提高淬透性的合金元素的含量.9、何谓回火？回火的主要目的是什么？
答:回火是将淬火后的工件加热到Ac1以下的某一温度，保温后冷却到室温的热处理工艺。目的：减少或消除淬火应力，稳定组织，稳定尺寸，降低淬火钢的脆性，获得所需要的力学性能。
10、简述感应淬火的目的、特点及其应用范围。习题四
1．什么叫合金钢？常加入的合金元素有哪些？ 答：合金钢指合金元素的种类和含量高于国标规定范围的钢。合金钢里经常加入的合金元素有 Mo、Si、Ni、Cr、Mn、W、V、Ti、Al 等 2．说明合金钢的牌号表示的基本方法。习题五
什么叫铸铁的石墨化?影响铸铁石墨化的因素有那些，如何影响？ 答：铸铁中碳以石墨形态析出的过程叫做铸铁的石墨化；化学成分的影响、冷却速度的影响；C和Si对铸铁的石墨化起决定性作用，C是形成石墨化的基础，增大铸铁的C的浓度有利于形成石墨；Si含量越高，石墨化进行的越充分；S是强烈阻碍石墨化的元素；Mn也是阻碍石墨化的元素；P是微弱促进石墨化的元素；（2）冷却速度越慢，越有利于石墨化，冷速越大，则容易形成白口。
12.球墨铸铁是如何获得的？常用的球化剂有哪些？与灰铸铁及钢相比，球墨铸铁在 性能上有哪些特点？
答：球墨铸铁是通过铁液的球化获得的；常用的球化剂有镁、稀土元素和稀土镁合金三种；球墨铸铁的强度、塑性与韧性大大优于灰铸铁，具有良好的减震性、减摩性、切屑加工性及低的缺口敏感性等。习题九 填空题
1．铸造可分为和两大类；铸造具有和成本低廉等优点，但铸件的组织，性能；因此，铸造常用于制造形状或在应力下工作的零件或毛坯。
2．金属液的流动性，收缩率，则铸造性能好，若金属的流动性差，铸件易出现等的铸造缺陷，若收缩率大，则易出现的铸造缺陷。常用铸造合金中，灰铸铁的铸造性能，而铸钢的铸造性能。
3．铸型的型腔用于形成铸件的外形，而主要形成铸件的内腔和孔，4．一般铸件浇注时，其上部质量较，而下部的质量较，因此在确定浇注位置时，应尽量将铸件的朝下、朝上。
5．冒口的主要作用是，一般冒口应设置在铸件的部位。
6．设计铸件时，铸件的壁厚应尽量，并且壁厚不宜太厚或太薄，若壁厚太小，则铸件易出现的缺陷，若壁厚太大，则铸件的。选择题
1．在型腔的表面涮一层石墨涂料可提高其耐火性，从而防止铸件产生（c）。(a)气孔
(b)缩孔
(c)粘砂（d）裂纹
2．单件或小批生产的灰铸铁件直径小于（c）mm的孔通常不必铸出。(a)10
(b20
(c)30
（d）50 3．制造双金属滑动轴承时，内衬轴承合金通常是采用（c）铸造方法镶铸在钢制轴瓦上的。
(a)压力铸造
(b)熔模铸造
(c)离心铸造（d）砂型铸造 4．在工艺参数相同的情况下，（b）的铸件，内部晶粒细小，力学性能好。(a)陶瓷型铸造
(b)金属型铸造
(c)砂型铸造（d）实型铸造 5．铸造中的CAE指的是（c）。
(a)计算机辅助设计
(b)计算机辅助制造
(c)计算机辅助工程（数值模拟）型砂的种类有哪些？目前铸造生产线上造型主要采用哪些型砂？ 按题图9-39中所标的次序填出各部分的名称。名词解释
①强度：材料在力的作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。
②硬度：硬度是材料抵抗局部变型，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量金属软硬的依据。
③组元：组成合金最基本的、独立的单元称为组元。④相：合金中成分、结构、性能相同的区域称为合金的一种“相”。
⑤共晶转变：在一定的温度下,一定成分的液体同时结晶出两种一定成分的固相的反应 ⑥奥氏体：奥氏体是碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，用符号“A”表示，呈面心立方晶格。⑦铁素体：铁素体是碳溶于α-Fe中的间隙固溶体，用符号“F”表示，呈体心立方晶格。⑧珠光体：珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，“P”.⑨莱氏体：莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物，“Ld”。⑩同素异构转变：金属在固态下晶格随温度发生改变的现象。
⑾贝氏体：在含碳量过饱和α的基体上弥散分布着细小的碳化物亚稳组织。
⑿马氏体：马氏体（M）是碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。
⒀过冷奥氏体：在A1温度一下暂时存在的奥氏体称为过冷奥氏体。
⒁残余奥氏体：奥氏体在冷却过程中发生相变后在环境温度下残存的奥氏体。⒂VC（马氏体临界转变速率）：
⒃淬透性：在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。⒄碳化物形成原素：
⒅回火稳定性：淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性。⒆红硬性：是指材料在经过一定温度下保持一定时间后所能保持其硬度的能力。⒇二次硬化：淬火钢在回火的某个阶段硬度不下降反而升高的现象。
21.第一类回火脆性：淬火钢在250度到350度回火是，冲击韧度明显下降，出现脆性。22.石墨化：铸铁中碳以石墨形态析出的过程叫做铸铁的石墨化。
23.变质处理：在浇注前向铁液中加入少量孕育剂，形成大量高度弥散的难溶质点，成为石墨的结晶核心，以促进石墨的形核从而得到细珠光体基体和细小均匀分布的片状石墨。24.流动性：是指金属液本身的流动能力。
25.收缩性：收缩是铸造合金从液态凝固和冷却至室温过程中产生的体积和尺寸的缩减，包括液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。26.造型：制造砂型的过程称为造型。27.造芯：
28.特种铸造：特种铸造师与砂型铸造不同的其他铸造方法的总称。
29.冷变形强化：在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的强度和硬度都有所提高，但塑性有所下降，这个现象称为冷变形强化。
30.再结晶：当加热温度进一步提高时，塑性变形后的金属将以某些质点为核心，变形前的晶格结构，重新生核长大，变为细小、均匀的等轴晶粒。
31.可段性：材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力叫金属的可段性。
32.锻造流线：锻造流线也称流纹，在锻造时,金属的脆性杂质被打碎 ,顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布 , 这样热锻后的金属组织就具有一定的方向性。
33.锻造比：造时变形程度的一种表示方法。通常用变形前后的截面比、长度比或高度比来表示。
34.合金：合金，是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质
35.塑性：塑性是材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。36.韧性：韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。制作人：过儿
考试期间请不要直呼我的名字——潮潮，请叫我过儿
第五篇：工程材料及成形工艺基础教学大纲
第1章 材料的种类与性能 1.材料的种类 2.材料的性能
本章重点：金属材料的力学性能 本章难点：应力应变曲线 第2章 材料的组织与结构 1.金属的晶体结构与结晶 2.实际金属组织及其缺陷 3.匀晶 共晶及其它相图 4.铁碳合金相图 5.相图与性能的关系 本章重点：铁碳合金相图；
本章难点：铁碳合金结晶过程；铁碳合金相图的应用； 第3章 铁合金材料的金属热处理及材料改性 1.钢的热处理原理 2.钢在加热时组织的变化 3.钢在冷却时组织的变化 4.钢的普通热处理 5.钢的表面热处理 6.铸铁的热处理
本章重点：钢的热处理原理及普通热处理工艺 本章难点：钢在加热、冷却时的组织转变与规律 第4章 铁合金材料 1.碳钢 2.合金钢 3.铸铁
本章重点：常用钢铁材料的牌号、化学成分及合金元素的作用、性能及应用 本章难点：合金元素在钢中的作用及各类钢铁材料的热处理特点及应用范围。第5章 非铁合金材料
1.铝及铝合金 2.钛及钛合金 3.镁及其合金 4.铜及铝合金 3.镍及其合金
本章重点：常用有色金属及其合金牌号、性能及应用 本章难点：合金元素对非铁合金材料的影响 第6章 非金属材料及其改进 1.非金属材料分类和特点 2.非金属材料改性及其强化 3.非金属材料在航空航天上应用 本章重点：常用非金属材料
本章重点：常用非金属材料及复合材料性能 第7章 复合材料 1.常用复合材料 2.复合材料的特点和性能 3.复合材料在航空航天上应用 本章重点：常用复合材料性能 本章难点：复合材料性能 第8章 功能材料 1.功能材料分类和特点 2.常用功能材料 本章重点：常用功能材料 本章难点：功能材料的应用 第9章 机械零件失效及选材原则 1.机械零件失效及分析 2.选材的一般原则 3.选材的实际过程
本章重点：机械零件选材一般原则 本章难点：选材的实际过程
第10章 铸造工艺基础 1． 铸造生理论基础
铸造的工艺原理、特点、分类和应用等。2． 铸造成形工艺
砂型铸造（手工造型，机器造型）；
特种铸造（熔模铸造，金属型铸造，压力铸造，离心铸造，其他特种铸造方法）；铸铁件的生产，铸钢件与非铁合金铸件的生产； 3． 现代铸造技术简介
本章重点：砂型铸造和特种铸造，铸件的结构工艺性
本章难点：分型面与浇注位置选择及相互关系，合金性能对铸件结构工艺性的影响 第11章 锻压工艺基础 1． 压力加工理论基础
塑性成形加工的原理、特点、分类和应用等； 2．锻造及其工艺基础
自由锻（自由锻的特点及应用，自由锻工序等）；
模锻与胎模锻（模锻的特点及应用，锤上模锻，压力机上模锻简述，胎模锻）； 自由锻工艺设计，模锻工艺设计； 3.冲压及其工艺基础
板料冲压（冲裁，弯曲，拉深，其他板料成形工艺）； 4． 现代压力加工技术的发展动向
本章重点：锻造方法与工艺，锻压件的结构工艺性 本章难点：自由锻和模锻工艺设计 第12章 焊接工艺基础 1． 焊接生产概论
2． 焊接的工艺原理、特点、分类和应用等
熔焊（焊条电弧焊，埋弧焊，气体保护电弧焊，电渣焊等）；压焊（电阻焊，摩擦焊，扩散焊等）；钎焊（软钎焊，硬钎焊）； 3.常用金属的焊接
金属的焊接性（金属焊接性的概念，金属焊接性的评定）； 钢的焊接（碳素钢的焊接，低合金结构钢的焊接，不锈钢的焊接）；
铸铁及非铁金属的焊接； 4.现代焊接技术与发展趋势 焊接结构与工艺设计实例；
本章重点：熔焊方法，焊接结构工艺设计 本章难点：焊接应力与变形
第13章 非金属材料及复合材料成形方法简介 1． 高分子材料的成形
高分子材料成形工艺原理与特点；
塑料制品成形工艺（注射成形，挤出成形，压制成形等）； 2． 陶瓷材料的成形
陶瓷材料成形工艺原理与特点； 陶瓷材料成形方法； 陶瓷制品的烧结； 3．复合材料的成形
复合材料成形工艺原理与特点； 复合材料成形工艺
本章重点：塑料成形,陶瓷成形，复合材料成形基本原理 本章难点：复合材料成形工艺
三、实践环节
实验一 钢的热处理及硬度测定
1、碳钢的热处理操作；
2、碳钢热处理后的组织观察、热处理前、后硬度对照测试 实验二 金属材料的硬度测定
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