锻压工艺设计和模具设计习题集解.docx

1、锻压工艺及模具设计作业1. 最小阻力定律在设计锻模时有何实际意义？答:在变形过程中，物体各质点将向着阻力最小的方向移动。在开式模锻中，在分模面上设 置毛边槽,可以造成足够大的水平阻力，阻止金属在水平方向流动，迫使金属充满型槽，很 好地提高金属的充型能力。对难以填充的型腔，必要时可在分模面上局部设阻力沟。2. 锻造加热的目的是什么？答：提高金属塑性,降低变形抗力。3. 碳钢锻造温度范围如何确定？为什么中碳钢的终锻温度位于奥氏体单相区，而低高碳钢 终锻温度处在双相区？答：确定始锻温度时，应保证坯料在加热过程中不产生过烧现象，同时也要尽力防止发生过 热。因此，碳钢的始锻温度那么应比铁一碳平衡图的固相

2、线低150 2500碳钢的始锻温 度随着含碳量的增加而降彳氐。合金钢通常随着含碳量的增加而降低得更多。在确定终锻温度 时，既要保证金属在终锻前具有足够的塑性，又要保证锻件能够获得良好的组织性能。所以 终锻温度不能过高,温度过高，会使锻件的晶粒粗大，锻后冷却时出明E正常组织。相反温 度过低，不仅导致锻造后期加工硬化,可能引起锻裂，而且会使锻件局部处于临界变形状态, 形成粗大的晶粒。因此，通常钢的终锻温度应稍高于其再结晶温度。按照以上原那么，碳钢 的终锻温度约在铁一碳平衡图A ,线以上2575U中碳钢的终锻温度位于奥氏体单相区， 组织均匀，塑性良好，完全满足终锻要求。低碳钢的终锻温度虽处在奥氏体和

3、铁素体的双相 区,但因两相塑性均较好，不会给锻造带来困难。高碳钢的终锻温度是处于奥氏体和渗碳体 的双相区，在此温度区间锻造时，可借助塑性变形，将析出的渗碳体破碎呈弥散状，而在高 于Acm线的温度下终锻将会使锻后沿晶界析出网状渗碳体。4. 自由锻工序如何分类？各工序变形有何特点?(2) F 下二 Fmax*0.8=1590*0.8=1272; d 下=1.13/1272 = 40.3按标准选用直径为40mm的棒料。假设不计火耗，L计= 7350 x 20 = 了71 -2兀 ad x4044Lt= L 计+ L <8=117+ L 钳解3、计算工艺过程繁重系数查147页，图7.25可知该锻

4、件制坯工步为拔长+开滚；拔长模膛的设计计算拔长局部的厚度Cl = 0.75 X 4均=().75 X 2= 18.4知8拔长局部的宽度 B=(l . 32 . 0)do=1.5*40=60坎部的长度 C=K* do=1.4*40=56滚压模膛设计计算滚压模膛的高度h头=1.15* d计；h杆=0.8* d计；h拐=1* d计；按d计乂均为头部,d计<d均为杆部，计算结果列于上表中，作图；滚压模膛的宽度应满足1 . 7d坯>B>l.ldmax 取60答:自由锻主要工序包才舌敏粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲等。使坯料高度减小而横截 面增大的锻造工序称为辙粗。使坯料的横截面减小而长度增

5、加的锻造工序称为拔长。采用冲 子将坯料冲出通孔或盲孔的锻造工序称为冲孑.减小空心毛坯壁厚而使其外径和内径均增大 的锻造工序称为扩孔。将坯料弯成规定外形的锻造工序称为弯曲。5. 锻件纤维组织是如何形成的？它对锻件性能有何影响答:在锻造时，晶界过剩相的形态也要发生改变,其中硅酸盐、氧化物等质硬而脆,很难变 形，只能击碎，沿着主变形方向呈链状分布,硫化物有较好的塑性,可随晶粒一同变形,沿 着主变形方向拉长连续分布。使金属组织具有一定方向性，通常称为“纤维组织,其宏观 痕迹即“流线。金属纤维方向对锻件性能有较大影响。合理的锻件设计应使最大载荷方向 与金属纤维方向一致。假设锻件的主要工作应力是多向的，那

6、么应设法造成与其相应的多向 金属纤维。为此，必须将锻件材料的各向异性与零件卜形联系起来考虑，选择恰当的分模面， 保证锻件内部的金属纤维方向与主要工作应力一致。6. 金属在模膛内的变形过程分为哪三个阶段？变形力与行程的关系如何？答：(1)锻粗阶段；(2)形成毛边充满模膛阶段；(3)打靠阶段。在澈粗阶段模腔内阻力 小，变形力较小，行程aHI较大;在形成毛边充满模膛阶段，模腔内阻力增大金属处于较 强的三向压应力状态,变形力增大，行程乙142较小;在锻足打靠阶段，将多余金属经毛边 挤入仓部,变形力急剧增大,行程aH3最小。7. 合理的模锻过程与哪些设计参数有关？怎样选择设计参数才能使变型过程趋于合理？

7、 答：合理的模锻过程应保证在充满的前提下把变形力，变形功，飞边的损耗，减少到最彳氐 限度，为此，要采取相应的工艺措施，合理设计毛边槽的宽高比，从而加大AH、缩小AH2 , 尽量减小湘3。8. 开式模锻与闭式模锻的应力应变状态一样吗？答：不一样，两者在模锻时都是处于三向压应力状态，但闭式模锻没有毛边槽，三向压应力 更强，金属塑性更好。且闭式模锻中金属的纤维组织按零件轮廓分布，流线连续不会被切断。9. 锻件公差为何不对称分布？答：高度方向影响尺寸发生偏差的根本原因是锻缺乏，而型槽底部磨损及分模面压陷引 起的尺寸变化是次要的，即正公差是主要的，水平方向锻槽磨损，锻件错移难以防止，且引 起尺寸增大,正

8、公差占主导地位，负公差是锻件尺寸的下限,不宜过大，而正公差的大小不 会导致锻件报废。正公差偏大有利于稳定工艺，提高锻模使用寿命，因而正公差有所放宽。 综上所叙,锻件的公差正公差大于负公差。10. 锻件为何要设高度公差？答：受到各种工艺因素的影响，锻件的实际尺寸不可能与名义尺寸完全相等，高度方向 影响尺寸发生偏差的根本原因是锻缺乏,在高度方向会有偏差，设高度公差,规定高度方向 允许的尺寸偏差范围，对控制锻模工作寿命和锻件检验都是必要的。11. 锻件内圆角半径和外圆角半径大小对锻件成形和锻模有何影响？答：锻件的外圆角对应模具的内圆角，其作用是防止锻模在热处理和模锻过程中因应力集中 而导致模具开裂，

9、并保证金属充满型槽。假设外圆角半径过小,金属充填模具型槽相应处十 分困难,而且易在该处引起应力集中使其开裂；假设外圆角半径过大，将增加机械加工余量 和金属损耗。锻件上内圆角对应模具的外圆角，其作用是使金属易于流动充满型槽,防止产 生折叠和型槽过早被压塌。如锻件内圆角半径过小，那么金属流动时产生的纤维容易被割断, 导致力学性能下降，还容易产生回流最后形成折叠导致锻件报废，或使模具上凸出局部压塌 而影响锻件出模。假设内圆角半径过大，将增加机械加工余量和金属损耗，对某些复杂锻件， 内圆角半径过大，使金属过早流失，造成局部充不满。12. 为什么锻件内拔模斜度要大于夕曝模斜度?答：外模锻斜度上的金属由于

10、收缩而有助于锻件出模，内模锻斜度的金属由于收缩反而 将模膛的突起局部夹得更紧。所以，在同一锻件上内模锻斜度比外模锻斜度大。13. 为何锤上模锻时上模型槽比下模型槽易充型?答：锤上模锻是靠锤头冲击坯料使坯料变形，因为锤头运动速度很快，由于惯性作用，金属相对上模有很大的向上运动的速度，很易于在上模型槽内充型。14. 何为计算毛坯图？修正计算毛坯截面图和计算毛坯直径图的依据是什么?答：计算毛坯图：长轴类锻件终锻前，常须要把原本等截面的材料沿轴向预制成近似终锻件 的各截面面积不等的中间毛坯，使中间毛坯上每一横截面面积等于带毛边锻件的相应截面 积，该毛坯称计算毛坯,计算毛坯图可用计算毛坯截面图和计算毛坯

11、直径图表示。由于锻件 形状差异大,对于具有孔腔或凹部的锻件，沿轴向截面积发生突变处，将不利于金属充型， 也不利于型槽加工，因而应根据终锻时金属流动情况和体积不变原那么，把初算得到的计算 毛坯截面图与直径图进展修正。15. 设计终锻模膛应以什么为依据？答：以热锻件图为依据，热锻件图以冷锻件图为依据但有所区别，热锻件图的尺寸标注， 高度方向以分模面为基准，考虑金属材料和模具的冷缩现象并计算收缩率，为保证锻件成型 质量，允许热锻件图上个别部位与冷锻件图有所差异并根据具体情况处理。16. 预锻的目的是什么?设计预锻型槽应以什么为依据?应根据什么原那么来设计?答预锻的主要目的是为了在终锻前进一步分配金属

12、，分配金属是为了确保金属无缺陷流动， 易于充满型槽，减少材料流向毛边的损失，减少终锻型槽磨损减少金属流动量，取得所 希望的流线和便于控制锻件的力学性能。设计预锻型槽以终锻型槽或热锻件图为依据。设计 原那么是经预锻型槽成型的坯料，在终锻型槽中最终成型时,金属变形均匀，充填性能好， 产生的毛边最小。坯状态指原型材和已经拔长的坯料。假设型槽宽度太小易带生毛边，翻转90。再滚挤那么易 产生折叠。假设宽度过大，聚料效率下降。加工原型材时，须要将大量金属从杆部挤到头部, 型槽宽度可设置适宜而经拔长的坯料杆部直径已经接近要求值，杆部型槽宽度可设置小些。21. 锤上模锻常须要设置锁扣，而不用导柱导套的原因？答

13、：锤头运动速度快，冲击和震动很大，且工作时承受的冲击和行程不固定,故采用锁扣装 置而不采用导柱导套。22. 曲柄压力机和模锻锤比拟各有什么特点?应用范围有何不同？答：曲柄压力机：锻件精度高，机架具有封闭性，整个系统形成封闭的受力系统，刚性大、 变形小、震动小；锻件内部变形深透均匀，流线分布良好，力学性能一致；易产生大毛边； 具有静压力特性，金属流动慢，充型能力较低。常用于挤压、局部澈粗操作，不适用拔长、 滚挤等操作。（2睡上模锻:工艺灵活，适用性广，锤头行程和打击速度均可调节，能实现轻 重缓急的不同程度打击，可实现傲粗、拔长、滚挤、弯曲、预锻、终锻等各类工艺，锤上模 锻锤头运动速度快，金属流动

14、有惯性，充型能力强；生产效率高，震动很大。23. 简叙锤上模锻和曲柄压力机上模锻毛边的主要作用及区别？答：锤上模锻:开式模锻才设置毛边槽,其作用为：造成足够大的水平方向的阻力,迫使 金属充满型槽，保证锻件尺寸准确；缓冲锤击；容纳多余金属。曲柄压力机:金属充型均 匀，近似于静压成型，而且上下模不靠合,毛边槽的阻力作用相对减小，毛边槽主要起排泄 和容纳多余金属的作用。24. 设计终锻模膛应以什么为依据?答：以热锻件图为依据，热锻件图以冷锻件图为依据但有所区别：热锻件图的尺寸标注, 高度方向以分模面为基准；考虑金属材料和模具的冷缩现象并计算收缩率；为保证锻件成型 质量，允许热锻件图上个别部位与冷锻件

15、图有所差异并根据具体情况处理。25, 为何曲柄压力机上模锻多采用模座加镶嵌式构造？答：曲柄压力机滑块运动速度低，打击力较小，工作平稳，装有顶出装置，上下模不打靠, 打击过程中锻模承受过剩能量少，不须考虑锻模的承击面，采用模座加镶嵌式构造不须担忧 模具强度问题，而且采用镶嵌式构造，节约了大量模具钢，降低了模具制造本钱；只需更换 工步镶块，即可完成工步或终锻成型。26, 简叙螺旋压力机的工作特点。答：具有模锻锤和曲柄压力机双重工作特性，单位时间打击次数少，打击速度较模锻锤氐, 有顶出装置。27. 试叙平锻工艺的特点和应用范围。答：工艺特点:锻造过程中坯料水平放置,其长度不受工作空间的限制,适用于锻

16、造长杆 类锻件和长棒类锻件的连续锻造；有两个分模面，可以锻造出一般锻压设备难易锻成的在 两个方向有型槽或孔的锻件；导向性好，行程固定，锻件长度方向尺寸稳定性比锤上模锻 高。应用范围：可进展开式和闭式模锻，可进展终锻成型和制坯，也可进展弯曲、压扁、切 料、穿孔、切边等工步，不适宜模锻非对称锻件。28. 试叙顶敏规那么,顶澈规那么说明了什么工艺条件?答：顶澈第一规那么：当长径比（p<3且端部较平时,可在平锻机上一次行程中自由撤 粗到任意大的直径而不发生弯曲；顶澈第二规那么:在凹模内顶澈时，假设Dm<1.5dO 时，外露的坯料长度f<dO或当Dm<1.25d0 , f<

17、1.5dO时，（p><P允），可进展局部辙粗 而不发生折叠。顶辙第三规那么：在凸模内顶锻时，假设当Dm<1.5dO时，澈粗长度 f<2d0或当Dm<1.25dO , f<3d0时（p>（p允，可进展局部澈粗而不产生折叠。顶敏第 T!那么说明了细长杆局部敏粗时，不产生纵向弯曲的工艺条件，顶敏第二、第三规那么说 明了细长杆局部饿粗时，虽产生纵向弯曲，但不至于引起折叠的工艺条件。29.下列图是f 传动杆锻件的截面线图，每一截面的总面积F锻+ F飞列于下表中：截面号12345678910截面积mm2226600680600415530125615901256226如在坐标上作图，x轴的比例为1:1, y轴的比例为1 :20，得到曲线下的面积为7350mm2。1、计算并作出计算毛坯直径图和平均直径图。2、计算锻件重量和下料毛坯尺寸。3、确定锻件制坯工步，并设计计算相应