1、上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页2007年材料及成形技术（二）年材料及成形技术（二）复复 习习考试时间考试时间 2007年年5月月18日日12：10答疑时间答疑时间 2007年年5月月17日日18：0021：00上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页第第2 2章章 铸造成形铸造成形2.1.12.1.1铸件形成理论基础铸件形成理论基础 1、金属的充型 影响充型能力的因素和原因（表22）2、金属的凝固 三种凝固方式 12.1 2.1 本章重点本章重点上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页2 3、影响凝固方式的因素：结晶温度范围、温度梯度 4、影
2、响温度梯度的因素：合金性质、铸型蓄热能力、浇注温度 5、合金的收缩：三种收缩方式，液态收缩、凝固收缩、固态收缩 影响收缩因素，化学成分、浇注温度，铸件结构和铸型条件 缩孔及缩松 产生缩孔的原因：液态和凝固收缩大、气体多 6、应力与变形：热应力和收缩应力、变形趋势上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页3上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页2.1.2 砂型铸造工艺分析4 1、浇注位置与分型面的确定 浇注位置选定原则：5点；分型面选定原则8点 P8889 2、工艺参数 不铸孔尺寸、加工余量、铸造收缩率、起模斜度 3、铸造工艺图制定上海大学SHANGHA UNIVER
3、SITY第第 页页5上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页 1、气动微震压实造型 2、高压造型 多触头高压造型，垂直分型无箱造型 3、消失模造型2.1.4 2.1.4 特种铸造特种铸造 1、离心铸造 铸造回转体铸件，可镶嵌金属 2、压力铸造 铸造薄壁大批生产铸件，可镶嵌金属 3、低压铸造 铸造致密性好的铸件 发动机缸体、活塞等 4、熔模铸造 精密铸造 刀具、叶片、高熔点金属的零件 5、陶瓷型铸造 精密铸造 模具为主 6、壳型铸造 常用于制芯2.1.5 2.1.5 铸造方法选择铸造方法选择 根据材料、形状、批量选择铸造方法2.1.3 2.1.3 砂型铸造方法砂型铸造方法6 上海大
4、学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页7第三章第三章 锻压锻压3.13.1金属的塑性变形金属的塑性变形3.1.13.1.1塑性变形概念塑性变形概念：滑移、位错、孪生变形上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页车削加工特点车削加工特点3 383.1.2 3.1.2 冷变形对金属性能的影响冷变形对金属性能的影响 加工硬化 硬度、强度上升，塑性韧性下降 加工硬化产生的原因：晶粒拉长、晶格扭曲、产生碎晶 纤维组织 各向异性3.1.3 3.1.3 回复和再结晶回复和再结晶 T回0.250.3T熔 T再0.4T熔3.1.4 3.1.4 冷变形和热变形冷变形和热变形3.1.5 3.1
5、.5 合金的锻造性合金的锻造性 塑性、变形抗力 金属本质 化学成分、组织结构 变形条件 变形温度、变形速度、应力状态3.2 3.2 锻造锻造3.2.2 3.2.2 锤上模锻锤上模锻 锻锤结构、分模面选择、模锻件图上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页9上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页10上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页3.2.3 3.2.3 曲柄压力机上模锻曲柄压力机上模锻 3.2.4 3.2.4 摩擦压力机上模锻摩擦压力机上模锻11上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页123.2.5 3.2.5 平锻机上模锻平锻机上
6、模锻 上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页3.2.6 3.2.6 胎模锻胎模锻13侧凹带孔的锻件如本图或双联齿轮，只有用胎模锻、平锻机上模锻或采用锻焊结合的方法锻造。上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页3.3 3.3 板料冲压板料冲压3.3.3.3.1板料冲压的基本工序板料冲压的基本工序 1、分离工序 将冲压件或毛坯沿一定的轮廓相互分离。剪切、冲孔、落料、切断、切边、剖切 2、变形工序 将冲压件或毛坯沿一定的轮廓相互分离。拉深、弯曲、涨型、翻边、收口、压筋等14上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页153、冲裁模尺寸计算式中：D D凹、D D
7、凸落料凹模、凸模基本尺寸；d d凸、d d凹冲孔凸模、凹模基本尺寸；D Dmax 落料件的最大极限尺寸；d dmin 冲孔件的最小极限尺寸；冲裁件的公差；x x 磨损系数，与冲裁件的精度有关凹（凹0max)xDD0min)(凸凹凸ZDD0min)(凸凸 xdd凹凸凹0min)(Zdd落料：冲孔：上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页4、冲裁力的计算冲裁力的计算16F=KLtF冲裁力（N）；L冲裁件周长（mm）；t板料厚度（mm）；材料的抗剪强度（MPa）；K安全系数，通常取1.3。5、弯曲弯曲 弯曲问题 裂纹:拉b时产生。故变形程度不能过大，min=(0.251)t 纤维性:弯
8、曲线与材料的纤维线垂直时,允许的min较小；若弯曲线与纤维线平行(重合)时,则易开裂。回弹(弹复):克服方法：反变形法,模具角度设计应比所需制件角度小一点。上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页176 6、拉深、拉深 凸模与凹模和冲裁时不同,转角处为园角，且Zt(料厚)。一般Z=(1.11.2)t。拉深时的主要质量问题拉深时的主要质量问题 起皱、失稳 防止：防止：加压边圈(控制变形程度)。拉裂 在直壁底部（凸模传力处，变形程度大）易拉裂。防止：防止：控制变形程度。拉深系数拉深系数(0.5)0.5)与拉深次数与拉深次数 m=dn/(dn-1)mmin,否则采用多次拉深。dn 拉深
9、后筒形直径。dn-1拉深前筒形（毛坯）直径。上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页拉深模与冲裁模的区别 模具间隙较大。模具无刃口，呈圆角。18上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页 1、简单模193.3.2 3.3.2 冲压模具冲压模具 简单模是指在一次冲压行程中，只完成一个工序的冲模。简单模有落料模、冲孔模、切变模、弯曲模、拉深模、翻边模等。2 2、连续模、连续模（级进模、跳步模）压力机在一次行程中，依次在几个不同的位置上同时完成多道工序的冲模。3 3、复合模、复合模 复合模是指压力机在一次行程中，在同一中心位置上，同时完成几道工序的冲模。由于复合模在同一中心
10、位置上完成几道工序，因此它必须在同一中心位置上布置几套凸、凹模。上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页3.4 3.4 锻压新技术锻压新技术1、辊锻2、横轧3、纵轧4、斜轧0上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页6 6、挤压、挤压 环形毛坯在旋转的轧辊中受压变形而使厚度变薄直径扩大的锻压方法称为碾环。215、碾环、碾环 挤压的方式：正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压。热挤压：氧气瓶挤压：热挤压拔深收口上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页7 7、冷镦、冷镦 螺栓，冷镦加搓丝。8 8、超塑成形、超塑成形 金属及合金在特定的组织条件、温度条件及变形速度
11、下进行变形时，可呈现出异乎寻常的塑性（延伸率可超过100%，甚至1000%以上），而变形抗力则大大降低（常态的1/5左右，甚至更低），这种现象称为超塑性。超塑性分为细晶超塑性（又称恒温超塑性）和相变超塑性（又称动态超塑性）等。22上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页 1、焊接方法的分类和选择第4章 焊接23焊接方法材料尺寸mm批量说明手工电弧焊330单件小批可全方位焊接，3mm以下用直流反接法，6mm 以上开坡口细丝CO2焊0.84批量可全方位焊接、有飞溅氧化粗丝CO2焊530批量可全方位焊接、有飞溅氧化不熔化极氩弧焊4各种批量可全方位焊接、质量好、成本高熔化极氩弧焊1m电渣
12、焊30500单件和批量立焊，需焊后热处理点焊4单件和批量搭接，密封性差缝焊3单件和批量搭接，密封性好上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页焊接方法选择焊接方法选择24焊接方法材料尺寸mm批量说明电阻对焊20批量对接，表面清理要求高，15以下差闪光对焊各种批量对接，表面无需清理，15以下差摩擦焊各种批量不适合焊非圆截面工件搅拌摩擦焊长焊缝各种批量铝合金2、各种焊接方法的特点、各种焊接方法的特点重点：埋弧自动焊、钨极氩弧焊上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页25上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页26上海大学SHANGHA UNIVERSITY第
13、第 页页27上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页28上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页（1）焊接方法 用埋弧自动焊焊筒身及封头，输入和输出管用手工电弧焊焊接。焊环缝时焊件转动，焊接小车不动。焊接接头用对接，不开坡口。（2）焊缝位置 为了避免应力集中，对容器的圆弧部分或焊件壁厚相差大于3mm的地方，需要作相应的过渡措施，同时要避免焊缝密集。29上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页第第7 7章章 零件的毛坯选择零件的毛坯选择7.1 7.1 毛坯选择原则毛坯选择原则 1、工艺性原则 2、适应性原则 3、生产条件兼顾原则 4、经济性原则7.2 7
14、.2 毛坯成形方法的比较毛坯成形方法的比较 1、铸造 2、锻造 3、焊接7.3 7.3 常用零件的成形方法常用零件的成形方法 1、轴杆类零件 2、盘套类零件 3、机架箱体类零件30上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页7.4 7.4 单级齿轮减速器组件成形方法选择单级齿轮减速器组件成形方法选择31上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页1、改错题（将下表不合适结构改为合适结构，并写出改进理由；每题、改错题（将下表不合适结构改为合适结构，并写出改进理由；每题2分，分，共共20分。）分。）不合适结构改进后结构改进理由1.铸件凸台仿碍起模，将凸台延长避免交叉及收缩受阻3
15、.铸件侧凹铸件不利于大批生产2.铸件32上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页不合适结构改进后结构改进理由4.自由锻件相贯线无法锻出，避免两圆柱体垂直相交中心孔未垂直于分型面，孔无法锻出 6.拉深件底部圆角半径必须大于2t，凸缘圆角半径必须大于（34）t 7.手弧焊手弧焊焊接结构必须能运条 锤上模锻件33上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页不合适结构改进后结构改进理由8.点焊点焊焊接结构必须能放入电极 焊缝处尽量远离加工表面 10.拼焊顺序拼板焊接要避免收缩受阻 9.手弧焊34上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页2、工艺填空题：根据下表已给的
16、条件，在指定的空格中填入合适的毛工艺填空题：根据下表已给的条件，在指定的空格中填入合适的毛坯成形或连接方法。坯成形或连接方法。(每空每空1分分)1、剃齿刀10件2、气罐3、冲压管接头4、拖拉机轮壳材料：ZGW18Cr4V材料：ZG400 1000件材料：08钢 10万件材料：HT250 10万件成形方法：熔模铸造成形方法：机器砂型铸造成形方法：涨型成形方法：机器砂型铸造 5、螺栓 6、阀体 7、包角块 8、加强筋焊接材料：Q235材料：KTH330-08 1万件材料：08钢 10万件材料：15钢 100件成形方法：冷镦搓丝成形方法：机器砂型铸造成形方法：冲孔、落料、翻边焊接方法：手工电弧焊9、
17、大口径管焊接10、轿车车壳焊接11、隔套12、双联齿轮材料：15钢 1万件材料：轿车车壳板材材料：20钢 1000件材料：45钢、孔径40 1万件焊接方法：埋弧自动焊焊接方法：细丝CO2焊成形方法：正挤压成形方法：平锻机上模锻35上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页三、单项选择题（每题三、单项选择题（每题1 1分，共分，共1010分）分）361.今有青铜仿古铜像须按普通人尺寸的十分之一大小进行仿形铸造，应采用（3）(1)金属型铸造 (2)压力铸造 (3)熔模铸造 (4)普通砂型铸造 2.对于高熔点合金精密铸件的成批生产,常采用 （3 ）(1)压力铸造 (2)低压铸造 (3)熔
18、模铸造 (4)金属型铸造 3.助动车发动机缸体，材料ZL202，100万件，其毛坯成形工艺为 （1 ）(1)低压铸造 (2)压力铸造 (3)离心铸造 (4)熔模铸造4.下列模锻设备中最适宜进行拔长工步的是 （1 ）(1)模锻锤 (2)机械锻压机 (3)摩擦压力机 (4)平锻机 5.模锻时，当要求坯料某部分横截面减少，以增加该部分的长度时一般选用 （2）(1)滚压模膛 (2)拔长模膛 (3)弯曲模膛 (4)切断模膛 上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页376.当凸模和凹模之间间隙大于板料厚度,凸模又有圆角时,此冲压模为 （4 ）(1)冲孔模 (2)落料模 (3)切断模 (4)拉
19、深模 7.结构钢焊接时焊条选择的主要原则是焊缝与母材在下列哪一方面应相等（3 ）(1)化学成份 (2)结晶组织 (3)强度等级 (4)抗腐蚀性能 8.轿车油箱生产时既经济合理又生产效率高的焊接方法是 （3 ）(1)二氧化碳焊 (2)点焊 (3)缝焊 (4)埋弧焊 9.大批生产ABS小齿轮的成形方法应是 （3 ）(1)粉末冶金 (2)压力铸造 (3)注塑 (4)机械切削10.最便宜的快速成形方法是 （3）(1)FDM (2)SLA (3)LOM (4)SLS上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页四、多项选择题（每题四、多项选择题（每题2 2分，共分，共2020分）分）381.可采
20、用金属铸型的铸造方法有：（1）（2）（3）（）（）(1)压力铸造 (2)离心铸造 (3)低压铸造 (4)机器造型 (5)熔模铸造 2.为提高铸铁件的强度，尽量选用：（）（2）（3）（）（5）(1)增大壁厚 (2)改进结构 (3)增设加强筋 (4)增设补缩冒口 (5)改善结晶条件3.铸造生产中金属的凝固方式有：（1）（）（3）（）（5）(1)逐层凝固 (2)定向凝固 (3)中间凝固 (4)同时凝固 (5)糊状凝固 4.适当锻造后钢锭的变化有:（）（2）（3）（4）（）(1)碎晶产生 (2)晶粒细化 (3)各向异性 (4)气孔焊合 (5)硬度下降上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页
21、页395.对于低塑性合金和有色金属合金,常采用的锻造方法为（）（2）（3）（）（5）(1)锤上模锻 (2)高速锤模锻 (3)摩擦压力机上模锻 (4)平锻机上模锻 (5)曲柄压力机上模锻6.选择锻造温度应考虑的问题有：（1）（2）（3）（4）（5）(1)提高塑性 (2)减小变形抗力 (3)减少锻打火次 (4)避免过热 (5)消除加工硬化 7.熔化焊常见如下几种方法：（1）（2）（3）（4）（5）(1)电弧焊 (2)电渣焊 (3)激光焊 (4)电子束焊 (5)等离子弧焊 8.电弧焊焊接特点为：（1）（2）（3）（4）（5）(1)金属强烈蒸发 (2)金属烧损 (3)气体不易排出 (4)夹渣 (5)冷
22、脆 上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页五、综合题（共五、综合题（共34分）分）409.焊条药皮的作用有：（1）（2）（3）（4）（5）(1)渗合金 (2)气体保护 (3)造渣 (4)脱氧 (5)脱硫脱磷 10.常见的快速成形方法有：（1）（2）（3）（4）（）(1)SLS (2)FDM (3)SLA (4)LOM (5)FDT 1、下图为一托脚铸件，材料为HT200，大批生产，请选择造型方案；画出铸造工艺图。（8分）上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页2、下图为一联轴套零件图，材料45钢，请若生产批量为300件，请选择锻造方法，并画出相应的模具示意简图；若
23、大批生产，请选择锻造方法，并画出相应的模具示意简图。（8分）41上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页3、在成批大量生产外径为40mm，内径为20mm，板厚为4mm，精度为IT9的垫圈时，请示意画出（1）连续模，（2）复合模简图，请计算凸凹模尺寸并标在简图上。已知：冲裁件公差为0.02mm,凹模公差为0.01mm，凸模公差为0.01mm。Dmax=40mm,dmin=20mm,Zmin=46%=0.24=0.02mm,x=1,凹0.01mm,凸0.01mm落料：D凹（Dmax-x）+凹(40-10.02)0.0139.980.01 mmD凸（D凹Zmin)凸（39.98-0.2
24、4)-0.0139.74-0.01 mm冲孔：d凸=(dmin+x)凸（20+0.02)-0.01 20.02-0.01mmd凹=(d凸+Zmin)+凹(20.02+0.24)0.0120.260.01 mm42上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页动画39 冲压垫圈连续模43上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页动画40 冲压垫圈复合模44上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页4、有一冷轧横梁，熔点为1620,b=720MP,4%,长1000mm，自重P,在室温20时在梁中点A处施加堆焊。焊接时A点平均温度为900，此时A点处b=420MP，=34%。温度分布如图b)所示，试分别在图c、d上画出沿梁长方向b及的变化曲线，并说明变化原因。45上海大学SHANGHA UNIVERSITY第第 页页动画焊接接头处的力学性能解：T再0.4T熔0.4（1620273）273484.2 T回0.3T熔0.3（1620273）273294.946
