东北大学材料成型工艺学中锻压部分复习题

本科复习思考题（锻压部分）

1 锻压加工主要有那些方法？

2 锻压与其它加工方法（铸造、轧制、挤压、拉伸）相比有什么特点？锻压指向品种多而复杂的坯料或零件。轧制、挤压、拉伸等指向板、带、条、箔、管、棒、型、线的一次加工产品，该产品尚需二次加工（锻、冲、铆、焊）。例如：纯铝的保温瓶盖与医学用瓶盖，其工艺为：冶炼→铸锭→热轧→冷轧→卷取→冲压

3 试述锻造发展趋势。 1）设备向巨型化发展 2）设备专门化、精密化和程控化 3）锻件形状、尺寸精度和表面质量最大限度地与零件接近，以达到少或无切削加工的目的，为此发展精密成形新技术 4）为提高锻压件的精度和模具寿命，适应大批量生产的要求，实现锻压件的标准化、实现整机制造中零件的系列化和通用化。 5）大力发展柔性制造技术和 CAD/CAM 技术，适应新产品开发，缩短研制周期 6）模锻的比例加大，自由锻的比例减少 7）发展锻压新工艺。如精锻、等温成形、精密碾压、电墩、旋锻、辊锻、摆动碾压、超塑性成形等；如软模成形、差温拉深法、爆炸成形、电水成形、电磁成形、旋压

4 锻造在冶金厂和机械类厂有何应用？锻造在冶金厂应用：高速钢、钛等高温合金的锻造开坯，之后才进行轧制或挤压成板材和棒材锻造在机械厂应用：主要为重要零件准备毛坯。例如圆饼→锻造成齿轮毛坯→…

5 模锻工艺一般由那些工序组成？下料→加热→模锻→（切边、冲孔）→酸洗与清理→热处理→去氧化皮（打磨或刮削） →涂漆→检验等

6 合金钢加热过程要注意那四个现象？锻造加热温度如何确定？氧化：钢与氧化性气体（O2、 CO2、水蒸气、SO2 等）发生反应脱碳：化学反应导致钢表面碳含量减少的现象过热：加热温度过高导致晶粒粗大的现象过烧：加热温度接近熔化温度（Tm），并长时间保温，导致晶粒粗大和晶界熔化的现象锻造温度范围：指开始锻造温度（始锻温度）和结束锻造温度（终锻温度）之间的温度区间锻造温度确定原则：锻造温度范围内，金属具有良好的热塑性和低的变形抗力；有利于优化微观组织，改善锻件质量；锻造温度范围尽可能宽，减少加热次数，提高生产率锻造温度确定方法：以合金平衡相图为基础、结合塑性图、变形抗力图和再结晶图等

7 锻件冷却有几种方法？各适用什么情况？冷却方式：分为空冷、坑（箱）冷、炉冷 1）空冷：出模后空气中冷却。适用于有色金属（Al、Mg、Ti 等）锻件，还适用于无相变钢（如奥氏体钢、铁素体钢） 2）坑（箱）冷：在地坑或铁箱中封砂冷却。适用于中碳钢、碳素工具钢、大多数低合金钢的中型锻件 3）炉冷：冷却速度慢，生产率低。一般锻件装炉温度不低于 600~650℃，适用于大型锻件和高合金钢重要锻件

8 试述锻件表面清理各种方法。表面清理:实质是去除锻件的表面氧化铁皮，改善锻件表面质量锻造前坯料氧化铁皮的清理方法：钢丝刷、刮板等清理；用高压水喷射冲刷（对大坯料）、砂轮打磨、火焰清理锻造后或热处理后清理: 1）滚筒清理 2）喷丸（砂）清理 3）抛丸清理 4）酸洗清理

9 自由锻包括那些基本工序？其锻件分几类？镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、切割、锻造焊接

10 为减少镦粗鼓形，提高均匀变形应当采取那些措施？ 1）使用润滑剂和预热工具 2）采用凹形坯料 3）采用软金属垫 4）使用叠镦和套环内镦粗 5）采用反复镦粗拔长工艺

11 试述拔长操作技术要领或注意事项？ 1）对于塑性产品，一般碳素钢和低合金结构钢，采用平砧甚至凸型砧拔长。采用方-方系统；方圆系统及方-圆-方维系统均可 2）对于低塑性材料，应采用凹形砧。先在限制宽展的弧形砧中拔长，达到一定变形程度后，再用平砧按方-八角-方（圆）的方案锻造 3）对于一些高合金钢，为打碎锻态组织和碳化物，采用大锻造比使变形深入，以保证锻造质量。当送进量较大时，易发生对角线方向过热和开裂；当送进量较小时，中心锻不透而受拉应力作用，易产生横向裂；常先在 V 型砧上锻造，再用方-扁-方方案拔长，可获得组织性能均匀的锻件 4）塑性极低金属与合金不能直接锤锻，先经过锥形容器挤压变形后进行锤锻

12 名词解释：锻件图、余量、余块、公差锻件图：以零件图为基础，加上机械加工余量和公差之后（当锻件形状复杂时，还必须加上余块以简化形状）绘制而成的图叫锻件图机械加工余量：当锻造锻件不能达到零件的尺寸精度和粗糙度要求时，零件表面需增加一层供切削加工用的金属机械加工余量，简称余量公差：锻件的实际尺寸与基本尺寸之差允许有一定限度的误差范围，叫锻造公差，通常锻造公差为加工余量的 1/4~1/3 余块：在锻造的某些地方需要添加一些大于余量的金属，以简化锻件的外形。这种加添的金属部分叫余块。另外，为物理实验和热处理用试样（卡头）而增加的金属也叫余块。

13 自由锻工艺规程包含那些内容？ 1）根据零件图绘制锻件图 2）确定坯料的重量和尺寸 3）制定变形工艺和锻比 4）选择锻造设备 5）确定锻造温度范围、加热和冷却规范 6）确定热处理规范 7）提出锻件的技术条件和检验要求 8）填写锻造工艺卡片

14 与自由锻相比，模锻有何特点？模锻如何分类？各生产何种形状的产品？ 1）生产效率高，比自由锻高 3-4 倍，甚至几十倍 2）尺寸精度和表面光洁度高。锻造公差只有自由锻的 1/3-1/4 3）锻件形状复杂 4）锻件机加工余量小，材料利用率高，精锻能取代切削加工 5）流线更加合理，零件寿命提高 6）操作简便，劳动强度比自由锻小 7）锻件成本低，由于大批量生产造成据飞边分类，分开式模锻和闭式模锻 1）开式模锻：具有模膛和飞边两部分。带飞边，适于锻造形状复杂的锻件 2）闭式模锻：即无飞边模锻。锻造过程中，上、下模间隙不变，坯料在四周封闭的模膛中成型，不产生横向飞边，少量的多余材料将形成纵向飞刺。不带飞边，适于锻件形状简单的锻件

15 模锻分模面的确定遵循什么原则？分模面即上下模在锻件上的分界面，应按以下原则来选择： 1）便于脱模。分模面选在锻件的最大尺寸的界面上 2）便于错位检查。使分模面上下模的模膛外形一致 3）最好选择在模膛深度最浅的部位，便于金属快速充满模膛 4）应使零件上增加的敷料最少 5）便于模具制造。分模面最好为一平面，如无可能时选折面，尽量避免曲面，以便于锻模和切边模的加工制造

16 模锻锻件图设计要考虑那些内容？ A 确定模锻方案 B 确定分模面的位置 C 确定余量、公差和敷料 D 确定模锻斜度 E 确定圆角半径 F 冲孔连皮

17 模锻为什么留圆角？为了使金属在模膛内易于流动和保持金属流线的连续性，提高锻模使用寿命而把锻件上所有棱角做成圆弧。

18 有孔件模锻为什么留冲孔连皮？有几种形式？减轻并缓冲锻模的刚性接触，避免其损坏。有平底连皮、拱底连皮、斜底连皮、带仓连皮四种形式。

19 飞边槽有什么作用？有几种形式？ ① 增加金属流出模膛的阻力，迫使金属充满模膛的各个部分；②容纳多余金属；③缓冲作用，减弱上下模的打击

20 列出可能的锻造新工艺？等温锻造、超塑性锻造、粉末锻造、半固态模锻、液态模锻

21 试述冲压的特点、分类与发展方向？特点： 1）生产率高。几件~几十件/min 2）操作简便，易于实现机械化和自动化 3）产品尺寸精度高，互换性好不需要机械加工而直接使用 4）同切削加工相比节约金属，冲压过程中不破坏材料表面分类：冲压的分为分离工序和成形工序两大类发展方向： 1）工艺分析计算方法的现代化 2）模具设计制造技术现代化 3）冲压生产的机械化和自动化（单工位压力机发展到多工位压力机生产） 4）开发一些新的成形工艺，简易模具，通用组合模具，数控冲压设备和冲压柔性制造系统等 5）不断改进板料性能，提高成形性和使用效果

22 冲压工艺性实验有几种方法？弯曲试验，拉伸性能试验、胀形试验、福井拉一胀试验和扩孔成形性能试验

23 名词解释：冲压变形趋向性、最小弯曲半径、拉深系数、弯曲中性层冲压变形趋向性：冲压坯料的各部分在同一模具的作用下，有可能发生不同形式的变形最小弯曲半径：在保证材料外表面纤维不发生破坏的条件下，工件能够弯成的内表面的最小圆周半径，用 rmin 表示拉深系数：拉深系数 m：m=dp/D0。dp为凸模直径，D0为变形前坯料的初始直径弯曲中性层包括应变中性层和应力中性层：应变中性层：板料弯曲时，在外层拉伸和内层压缩之间存在着一个既不伸长，也不缩短的纤维层，称之为应变中性层应力中性层：坯料断面上的应力，由外层拉应力过渡到内层压应力时，必定存在有一层金属切向应力为零，成为应力中性层

24 冲裁间隙对断面质量、模具寿命和冲裁力有何影响？间隙 C 对断面质量的影响：间隙 C 合理时，裂缝在一条线上相互重合冲出件的断面平直，光洁，毛刺小间隙 C 对模具寿命的影响：间隙 C 减小时，模具与板料间磨损加重，模具寿命减小间隙 C 对冲裁力 P 的影响：间隙 C 在坯料厚度的 5~20%时，间隙对冲裁力的影响不显著

25 冲裁凸凹模刃口确定遵循什么原则？为什么？设计冲孔件时，以凸模作为设计基准，间隙取在凹模上；设计落料件时，以凹模作为设计基准，间隙取在凸模上。来源于生产实践。

26 影响回弹的因素有那些？减少弹复的措施有那些？影响因素： 1）材料的力学性能：弹复角的大小与屈服强度成正比，与弹性模量成反比 2）相对弯曲半径 r/t。相对弯曲半径越小，弯曲件的塑性变形程度越大，塑性变形部分在总变形中所占的比例增大，弹性变形部分所占的比例则相应减小，弹复值减小；反之，相对弯曲半径越大，弹复值越大 3）弯曲角α。弯曲角越大，变形区长度越大，累积弹性变形越大，弹复角越大 4）弯曲方式：校正弯曲的弹复角比自由弯曲的弹复角小 5）工件形状：U 型件的弹复小于 V 型件，复杂件弹复小于简单件减少弹复的措施 1）改进弯曲件的局部结构。在弯曲区压制加强筋，提高弯曲件的刚度，进而减少弹复 2）选择弹性模量大，屈服强度小的材料 3）工具尺寸的补偿：单角弯曲时，降低凸模的中心角和圆角半径；双角弯曲时，可在凸模两侧做出弹复角或在模具底部做成圆弧形 4）校正法：弯曲终了时，对板料施加校正压力，校正压缩量为坯料厚度的 2~3% 5）拉弯法：给坯料施加拉力，使中性层内侧的压应力变为拉应力，进而减少弹复

27 从力学角度解释起皱现象的本质？在无压边力时， σ2 =0，ε2 远大于有压边力时的ε2，在该区域面积较大，且坯料较薄时，在切向应力σ3 的作用下会发生拱起，产生起皱现象，这是起皱力学性能的本质。

28 影响起皱的因素有那些？如何防止起皱？影响因素： 1）板料相对厚度 t/D0：材料相对厚度越小，变形区抗失稳能力越差，越容易起皱 2）拉深系数 m=dp/D0：拉深系数越小，拉深变形程度越大。即σsm 越大， σ3 正比于 σsm，因此σ3 越大，越容易起皱 3）凹模工作部分的几何形状：平端面凹模拉深较锥形凹模更容易起皱防止起皱的方法： 1）加压边圈防止起皱，防止在σ3 压应力下起皱，防止起皱的主要方法 2）减小拉深变形程度，可采取多次拉深 3）采用锥形凹模拉深代替平端面凹模拉深

29 推导拉深次数 n=1+[1gdn-1g（mlD0）]/1gm 式中 m-平均拉深系数， n-拉深道次，ml-第一道次拉深系数，dn-工件直径，D0-拉深坯料直径。 30 列出可能的冲压新工艺？软模成形、差温拉深法、加径向压力拉深法、高速成形、旋压成形、热冲压

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