精密塑性成形工艺

第一章精密下料1、生产中评价毛坯剪切质量的技术参数有哪些？棒料答：f、k静、动剪刀形成的压塌深度；b断面不平度；φ断面倾角；d、d1直径和毛坯最小直径；c断面光亮带宽度；L毛坯长度。

2、目前常用的精密下料工艺有：径向夹紧剪切和自动卧式带锯床锯切下料。

第二章钢料少无氧化加热1、目前钢料少无氧化加热方法有：敞焰少无氧化加热和感应加热。

2、根据用途不同，涂层可分为润滑、保护和保护—润滑三大类。

第三章精密模锻工艺及模具设计1、精密模锻主要主要应用在哪些方面？答：一是精化毛坯，及利用精锻工艺取代粗切削加工工序，将精锻件直接进行精加工而取得成品零件；二是精锻零件，即通过精密模锻直接获得成品零件。

2、精密模锻的分类有：饼盘类、法兰凸缘类、轴杆类、杯筒类、枝丫类、叉形类。

3、闭式精密模锻成形主要有镦粗、正挤、反挤、侧向挤压和镦粗兼压入等几种变形形式。

4、侧向挤压可分为分流式、汇集式和弯曲式三类。

5、毛坯和锻件氧化皮的清理方法有：酸洗、干法滚筒清理、湿法滚筒清理、喷砂、喷丸、车削、无心磨削、冷水浸、镦粗。

6、精密模锻模具的分类通常有：1）按模锻设备分类：如锤用锻模、螺旋压力机用锻模、机械压力机用锻模、液压机用锻模、高速锤用锻模；2）按凹模结构分类：整体凹模和可分凹模。

7、半闭式分流腔的设置原则是什么？答：分流腔的设置原则，即分流腔应设置在什么位置最合理，应遵循的原则就是多余金属分流腔应满足的要求，即1）当模膛中所有难于充满的部位在未充满之前，变形金属不应当被挤入到分流腔，这就是说分流腔的位置应选择在模膛最后充满的部位；2）多余金属挤入分流腔时不应当伴随变形阻力的提高，即多余金属分流时在模膛内所产生的压力比模膛刚充满时所产生的压力没有增加或增加很小，以免增加总的模锻力和加快模膛的磨损；此外，从便于切削所产生的小飞边的角度考虑，侧向分流腔应设置在锻件最大横向投影面积对应的模膛（沿分模面）周围。

具体设计时，一般依靠合适的尺寸关系来满足第一个要求；以合理的金属流动方向来满足第二个要求。

8、分流腔的结构型式有：孔式分流腔、轴向分流减压分流孔、环形缝隙式分流腔、热挤压带法兰实心锻件端部环形分流腔、端部轴向分流孔、端部角隙。

第四章挤压工艺及模具设计1、常见挤压的基本方法：正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压、镦挤复合法。

2、挤压特点即应用范围：答：1）冷挤压特点及应用范围：采用冷挤压加工可以降低原材料消耗，材料利用率高达70%--80%。

在冷挤压中，毛坯金属处于三向压应力状态，有利于提高金属材料的塑性且经挤压后金属材料的晶粒组织更加细小而密实；金属流线不被切断加上所产生的加工硬化特性，可使冷挤压件的强度大为提高；可以获得较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。

目前，冷挤压已在机械、汽车、仪表、电器、轻工、宇航、船舶、军工等工业部门得到较为广泛的应用。

2）温挤压特点及应用范围：温挤压与冷挤压相比，挤压力大为减小；与热挤压相比，加热时的氧化、脱碳都比较少，产品的尺寸精度高，且力学性能基本上接近冷挤压件。

可见，温挤压综合体现了冷、热挤压的优点，避免了它们的缺点，因此，正在得到迅速发展。

3）热挤压特点及应用范围：热挤压时，由于毛坯加热至一般的始锻温度，材料的变形抗力大为降低。

因此，它不仅适用于有色金属及其合金铜、低碳钢、中碳钢，而且也可以成形高碳钢、高合金结构钢、不锈钢、工模具钢、耐热钢等。

但由于加热时产生氧化、脱碳和热胀冷缩大灯缺陷，必会降低产品的尺寸精度和表面质量。

所以它一般用于锻造毛坯精化和预成型。

当然，冷、热挤压也均有一些缺点。

冷挤压单位压力大，热挤压单位压力较小，但因毛坯表面的氧化皮增大了接触面上的摩擦阻力，导致模具使用寿命不高。

3、影响冷挤压力的因素：金属的化学成分及力学性能；变形方式；变形程度；模具几何形状；毛坯高度；润滑条件；变形速度。

4、冷挤压成形对零件形状的要求有：a、断面形状对称：冷挤压件的形状对称所需的挤压力较小，模具使用寿命较长。

非对称形零件挤压时，对模具作用有不平衡的侧向力，易使下模的中心移动而降低产品精度，或易使凸模折断；b、断面面积差较小：相邻横断面积之差过大时，在断面变化的过渡部位，不均匀变形的程度加剧，就可能引起模具局部过载、局部磨损和早期破坏。

断面积相差愈大，变形程度也就愈大；就可能超出模具的许用单位压力，同样会招致模具早期失效。

因此，对于断面积差较大的零件，必须进行改进设计，改变成形方法或增加工序；c、断面过渡平缓：零件的断面变化应平缓进行，因为断面急剧过渡，就会造成变形不均，应力分布也不均，因此，该处就易产生裂纹。

相对应的模腔部位，就是热处理和挤压时应力集中的区域，这样就会招致模具早期破坏。

5、适用于冷挤压成形的最佳形状有：a、底部带孔的杯形件；b、带有深孔的双杯形件；c、带有较大法兰的轴类件；d、多台阶的阶梯轴类零件；e、小型花键轴和齿轮轴；f、截面为正方形、六边形、八边形等多边形薄壁件；g、深孔杯形件。

6、影响许用变形程度的因素：模具许用单位压力、材料种类、挤压方式、模具工作部分的形状、润滑条件。

7、从毛坯到冷挤压加工全过程应包含下料工序、预成型工序、辅助工序、冷挤压工序以及后续加工工序等。

8、冷挤压工序数目主要取决于：1）冷挤压件的复杂程度；2）冷挤压件材料的成形性能；3）变形程度的大小；4）金属的流动情况；5）挤压件的尺寸参数；6）挤压件的精度；7）挤压件的批量。

9、冷挤压中间半成品工序设计应注意的问题：1）最大限度的满足挤压件的质量要求；2）应保证充满难以挤压到位的冷挤压件的局部形状；3）当成品挤压毛坯呈悬空状态时，应增设中间半成品工序；4）中间工序半成品锥形形状应大于冷挤压件相对应处的锥角。

10、挤压模具设计应注意的因素：1）模具应具有足够的动态强度和刚度；2）合理的设计工作部分的几何形状及其参数，选择合适材料；3）模具的易损件拆换方便；4）有利于机械化，自动化及安全生产；5）制造容易，成本低。

11、挤压模具一般由工作部分、传力部分、顶卸件部分、导向部分和紧固部分所组成。

第五章粉末锻造工艺及模具设计1、粉末锻造工艺，通常可分为粉末锻造、烧结锻造、锻造烧结和粉末冷锻。

2、粉锻工艺的特点：1）粉末锻造属于无飞边闭式精密成型，材料利用率高，显著较少后续加工工作量；2）粉末制品零件几何形状准确，表面光洁，尺寸精度高，且在大批量生产中零件的一致性好；3）制件可以由不同粉料混合制成，也可使制件的不同层面具有不同的金属成分，甚至可以制造钻石级硬度的零件；4）工模具磨损减小，使用寿命长；5）噪声低，热辐射减少，改善劳动条件。

粉末冶金锻造工艺虽然有许多优点，但也有一些不足之处，如零件的大小和形状还受到一些限制，粉末价格还比较高，零件的韧性较差等。

3、粉锻原料有：纯金属粉末、混合粉、预合金粉末。

4、粉锻件图的制定与钢锻件相比，其特殊性为：1）预成形坯的几何形状及重量准确，利于闭式锻造成形；2）粉锻为精锻成形，某些表面可直接达到成品零件的最终要求，而且锻件易锻出内孔；3）粉末预制坯的抗拉强度和塑性低，锻造时易出现裂纹。

5、粉锻预成形坯设计的基本原则：在锻造时有利于致密和充满模膛；在充满模膛时应尽可能使预成形坯有较大的横向塑性流动，因为塑性变形有利于致密和改善性能。

但过大的塑性变形可能在锻件表面或心部产生裂纹，因此其塑性变形量不能大于预成形坯塑性变形所允许的极限值。

另外还需考虑预成形坯在充满型腔时，各部分尽可能处于三向压应力状态下成形，避免或减少拉应力状态。

6、预成形坯的几何形状大体上可分为哪几类？各有什么特点？答：1）近似形状。

即预成形坯与终锻件形状近似。

这有利于锻造时以镦粗方式成形，且因塑性变形量小，可以避免产生裂纹。

适于制造连杆和直齿轮类零件。

2）简单形状。

预成形坯形状较简单，与锻件形状差别较大。

这一般是锻件形状的一种简化，经简化的预成形坯锻造时，不仅是高度方向的镦粗变形或压实，而且通过较大的塑性流动充满模具型腔。

相应的预成形坯模具易于制造且寿命长，在热锻过程中塑性变形量较大，有利于提高粉锻件的力学性能。

7、预成形坯的烧结的定义与目的：金属粉末压坯在低于基本金属熔点的温度下加热、保温，粉末颗粒间产生扩散、固溶、化合和熔接，致使压坯收缩并强化，这一过程称为烧结。

其目的是为了合金化或使成分更均匀，增加预成形坯的密度和塑性。

另一方面还可进一步降低锻件内的氧含量，以利提高锻件密度和性能。

8、预成形坯锻造成形方法：热复压法、无飞边闭式锻造、开式小飞边模锻。

9、粉末锻造致密方式：复压致密、塑性变形致密。

10、粉末烧结体锻造时产生的缺陷有哪些？如何解决？答：缺陷：闭式镦粗初期烧结体自由镦粗时，鼓形表面存在切向拉应力，易出现裂纹，当塑性较好时，开裂呈正裂形式；塑性较差时，开裂呈剪裂形式；由于断面滑移可能产生断面开裂，环形件镦粗成形可能产生纵向开裂。

压入成形时，由于金属的不均匀流动，可能产生挤入端开裂、剪切裂纹以及挤压裂纹等多种形式。

避免途径：1）合理确定烧结体的密度以及控制密度的均匀分布，以保证烧结体有足够的塑性；2）正确设计预成形坯的几何尺寸，即控制烧结体锻造时的塑性变形程度；3）正确设计模具工艺参数，减少不均匀变形。

11、我国目前进行粉末锻造的设备有：机械压力机和高精度摩擦压力机。

第六章精冲工艺及模具设计1、精冲工艺的特点：1）精虫复合工艺有了很大的发展；2）精冲由薄板向厚板方向发展；3）多工位精冲工艺有了很大发展；4）精冲的材料范围不断扩大；5）实现铸、锻、焊件的精冲化；6）精冲设备性能改善并实现了单机自动化。

2、精冲工艺措施有：V形环压边圈、小间隙、反压力、凹（凸）模刃口处加小圆角等。

3、影响精冲件工艺性能的因素有：零件的几何形状，零件的尺寸公差和形位公差，剪切面质量，材质及厚度。

4、精冲复合工艺有：半冲孔、精冲挤压、精冲体积成形、精冲压印、压扁精冲、精冲弯曲、压沉孔、三维精冲件精冲复合工艺。

5、常用钢材球化退火工艺有：普通球化退火、等温球化退火、循环球化退火。

6、精冲模具结构种类及适用场合：1）活动凸模式精冲模：适用于中、小尺寸的零件；2）固定凸模式精冲模：适用于大型或窄长的零件；不对称的复杂零件；内孔较多的零件；冲压力较大的厚零件；需要连续模精冲的零件等。