材料加工工程习题及答案

材料加工工程习题及答案内容摘要：

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。 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第 10 页 共 43 页 答案参见我的新浪博客： 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 计A 与锻件各相应处横截面面积 锻A 和飞边横截面面积之和相等，即 飞锻计 ＋＝ A2A A。 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 均ddmax ，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 均计dL，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 杆拐－L d mindK ，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。 第 11 页 共 43 页 答案参见我的新浪博客： 若已知： 50max d ； 25min d ； 34＝均d ； 32d＝拐 ； 100L ＝杆 ； 160L ＝计 （单位为 mm），钢材密度 cmg＝。 代入计算得：  ；  ； k ； 锻件质量 kgG 0 0 00160344 2  。 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 A 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 0DD 得： 第 12 页 共 43 页 答案参见我的新浪博客：     ],[ 20220200 hDhHdDHD   毛坯高度：   hD hHdDD hDhHdDH  2022020202200 )(.)()( 断面收缩率： %100%100 20200  DdA AAA 挤压力： 24... dPCF  若 0D ＝ 50,d=40,H=50,h=5（单位为 mm），并有 p＝ 1500Mpa，代入上面的公式，得     mmH 5504050 2220  %64%1 0 05040 22 A KNF 45 04041 50 2   二、冲压工艺及冲模设计 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 b 与屈服极限 s 之比值称为屈强比 /bs。 （ ） 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、断裂带、毛刺组成。 （ √ ） 7）板料双角弯曲又可以称为 V 形弯曲。 （ ） 第 13 页 共 43 页 答案参见我的新浪博客： 8）板料相对弯曲半径越小，变 形程度越小。 （ ） 9）拉深毛坯筒壁部分可以称为已变形区或传力区。 （ √ ） 10）拉深件毛坯尺寸可按拉深前后毛坯与工件表面积相等的原则计算。 （ √ ） （ 2）名词解释 1）成形工序 指冲压过程中，使毛坯在不破坏的条件下，发生塑性变形，成为所要求的形状，同时冲压件应该满足尺寸精度方面的要求。 成形工序主要包括弯曲、拉深、胀形、翻边、扩口、旋压等工序。 2）最小相对弯曲半径 在保证弯曲毛坯外层纤维不发生破坏的条件下，弯曲的内表面所能达到的最小的圆角半径，称为最小弯曲半径 min ，最小弯曲半径与毛坯厚度之比称为最小相对弯曲半径 min/t。 3）应变中性层 在弯曲变形时，毛坯的外层受切向拉应力作用下产生伸长变形，内层受压应力作用产生压缩变形，而中间必然有一层金属长度不变，这层金属称为应变中性层。 4）连续模在压力机的一次冲程中，在模具的不同位置，同时完成两道以上的工序，称为连续模或级进模，也可以称为跳步模、步进模。 5）材料潜塑性 材料的潜塑性是指材料潜在的塑性变形能力，是材料常规模破坏之后没能充分利用的塑性。 （ 3）选择题（根据题目内容，将选择结果填在括号内） 1）根据模具零件的功用分类，凸模、凹模、凸凹模属于（ D）。 A、主要零件 B、导向零件 C、辅助结构零件 D、工作零件 2）普通冲裁时，材料分离区的应力特征为（ A） A、 []b B、 [ ] [ ]bs   第 14 页 共 43 页 答案参见我的新浪博客： C、 []sl D、 []s 3）冲模的（ D）是指模具在最低工作位置时，上模座上平面到下模座下平面间的距离。 A、工作高度 B、最小高度 C、装配高度 D、封闭高度 4）一次冲程中，在一付模具的不同位置，同时完成两道以上工序的模具叫（ D） A、简单模 B、连续模 C、复合模 D、组合模 5）拉深系数越小，则拉深变形程度越大，而材料拉深系数的减少有一个 客观界限值，这个界限值就称为（ D） A、拉探次数 B、拉深比 C、极限拉深比 D、极限拉深系数 问答题 （ 1）在制定拉深工艺过程中，如何确定零件的拉深系数和拉深次数。 答：每次拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯直径之比称为拉深系数 m, m=d/D, 每种材料都存在极限拉深系数，当成形零件拉深系数小于第一次极限拉伸系数时，应采用多次拉深，由以上基本定义、零件的拉深系数为 ndm D零件 ，nd 为零件直径， D 为坯直径， 1 2 3, , , ,n ndm m m m mD零件 通过该式，查表查出，12, , , nm m m 值可以求出拉深次数。 （ 2）冲裁模具的凸凹模之间的间隙值大小对冲裁件 剪切断面质量有何影响。 答：冲裁模的凸凹模之间的间隙值对断面的质量有很大的影响，当间隙过小时，由于分离面上下裂纹向材料中间扩展时不能互相重合，将被第二次剪切才完成分离，因而出现二次挤压而形成二次光亮带，毛刺也有所增长，但冲裁件容易清洗，断面较垂直。 当间隙过大时，材料受到很大的拉深的弯曲应力作用，冲裁第 15 页 共 43 页 答案参见我的新浪博客： 件光亮带小，圆角和斜度加大，毛刺大而厚，难以去除。 3. 综合题 （ 1）试分析影响弯曲件回弹值的主要因素，并简要叙述提高弯曲件精度的方法。 答：影响弯曲回弹的主要因素有： ① 材料的力学性能，弯曲件的回弹角与 s 成正比 ，与弹性模数 E 正成反比。 ② 相对弯曲半径 r/t。 r/t 越大，回弹量越大。 ③ 弯曲角，弯曲角  越大，弯曲变形区越长，即  越大，弯曲件回弹积累 值越大，使弯曲件回弹  增大；但对弯曲曲率半径的回弹无影响。 ④ 弯曲方式对回弹也有直径的影响，自由弯曲时，弯曲件的约束小，回弹 量大；当采用校正接触弯曲时，弯曲回弹量减小。 ⑤ 弯曲件的形状，如 U 形弯曲件由于两边受模具限制，其回弹角小于 V 形 形弯曲件。 提高弯曲的精度的方法： ① 改进弯曲件局部结构和选用合适的材料 ② 采用补偿法进行修正 ③ 采用校正法，对变形区整形，使变曲件校正。 ④ 拉弯法可 减少回弹。 （ 2）写出冲裁力的计算方法，叙述并分析降低冲裁力的几种主要方法。 冲裁力的计算方法如下： 平刀冲模的冲裁力： F=KLt bbKA 可取： k=,  则 F bbLt A 式中： F— 冲裁力， L— 冲裁件周边轮廓长度； t— 材料厚度； k— 系数 b — 材料抗剪强度； b — 材料抗拉强度； A— 冲裁件周边轮廓面面积 降低冲裁力的主要方法为： ① 材料加热冲裁（红冲）：通过对毛坏加热之后进行冲裁，降低材料的抗剪强度 b 或抗拉强度 b 值，从而降低冲裁力。 第 16 页 共 43 页 答案参见我的新浪博客： ② 多凸模阶梯布置冲裁。 当冲裁模有多个凸模时，可将凸模刃口底平面呈阶梯形布置。 总冲 裁力是每个凸模冲裁力的叠加，而将凸模作阶梯布置后，可避免各个凸模冲裁力的最大值同时出现，减少了任意冲裁瞬时的剪切面面积，从而降低了冲裁力锋值。 ③ 斜刃口模具冲裁：将凸模刃口平面设计成与轴线倾斜一定角度，刃口逐步冲切材料，减少了每一瞬时的剪切面积 A，从而降低了冲裁力。 《材料加工工程》试题库 第三部分：金属连接成形工艺 一、判断题： （请判断下列概念或说法是否正确，对的在题后括号内打“√”，错的打“”） 弧压反馈式埋弧焊机调节电流实际是调节电源外特性曲线 （ √ ） 电 阻焊工艺的焊接性比熔焊工艺的焊接性差。 （ ） 电弧焊机的输出端绝对不能短路，否则会烧坏焊机。 （ ） 细丝 CO2 焊应该采用等速送丝调节系统。 （ √ ） 负载持续率是负载工作时间与整个周期之比值的百分数。 （ ） 面向腐蚀介质的奥氏体不锈钢焊缝，必须最先施焊。 （ ） 低氢焊条应采用直流电源。 （ √ ） 多层焊工艺对防止焊缝出现冷裂纹是有益处的。 （ √ ） TIG 焊是熔化极气体保护焊的英文缩写。 （ ） 转移型等离子弧，电极接电源正极，焊件接电源负极。 （ ） 1粗丝埋弧焊应采用变速送丝调节系统。 （ √ ） 1钨极氩弧焊焊接铝合金时宜采用交流电源。 （ √ ） 二、单项选择题： （从下列各题备选答案中选出一个正确答案，将其代号填写在相应的横线上。 ） 焊接电弧是一种气体放电现象，其维持放电电压为 V 左右。 （ A ） A 10 B 20 C 30 D 40 电弧能有效地把电能转化为。 （ D ） A．热能 B．光能 C．机械能 D．以上全部 焊条药皮中含有钾、钠、钙等时，会使电弧。 （ A ） A．稳定性提高 B．稳定性降低 C．温度提高 D．温度降低 电弧三个区域的电流密度分布关系是：（ B） A 阳极最高，阴极次之，弧柱最低 B 阴极最高，阳极次之，弧柱最低 C 弧柱最高，阴极次之，阳极最低 D 弧柱最高，阳极次之，阴极最低 第 17 页 共 43 页 答案参见我的新浪博客： 被。