《成型工艺》作业及部分答案

第一次作业
第1章
作业1、缩孔和缩松是怎样产生的？生产中采取什么措施来避免在铸件上产生缩孔？
答：缩孔缩松产生原因：铸件设计不合理，壁厚不均匀；浇口、冒口开设的位置不对或冒口太小；浇注铁水温度太高或铁水成分不对，收缩率大等。

主要原因是液态收缩和凝固态收缩所致。

防止措施：(1)浇道要短
而粗；(2)采用定向凝固原则；(3)铸造压力要大；(4)铸造时间要适当的
延长；（5)合理确定铸件的浇注位置、内浇口位置及浇注工艺。

作业2、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造有何优、缺点？
压力铸造工艺有何优缺点：优点：a.生产率高，便于实现自动化、半自动化b.
铸件的尺寸精度高、表面粗糙度低，并可直接铸出极薄件或带有小孔、
螺纹的铸件。

c.铸件冷却快，晶粒细小，表层紧实，铸件的强度高、
硬度高 d.便于采用嵌铸法(又称镶铸法) 压力铸造的缺点:1.压铸机费
用高，压铸型制造成本极高，工艺准备时间长，不适宜单件、小批生
产。

2.由于压铸型寿命原因，目前压铸尚不适合于铸钢、铸铁等高熔点，
合金的铸造3压铸件内部常存在气孔，縮孔和縮松。

作业3、合金的充型能力不好时，易产生哪些缺陷？设计铸件时应如何考虑充型能力？
答：合金的充型能力不好时(1)在浇注过程中铸件内部易存在气体和非金属夹杂物；（2)容易造成铸件尺寸不精确，轮廓不清晰；(3)流动性不好，金属
液得不到及时补充，易产生缩孔和缩松缺陷。

设计铸件时应考
虑每种合金所允许的最小铸出壁厚，铸件的结构尽量均匀对称。

以保
证合金的充型能力
作业4、如图1零件，采用砂型铸造方法成型，试标注出分型面位置、脱模斜度圆角过渡处、留加工余量的面。

图1 零件图
作业5、如图2所示零件，采用铸造方法成形，在结构设计上存在哪些问题？并将修改后正确的图形画出来。

（a）（b）
（c）（d）
第二次作业
第2章
作业1、什么是加工硬化？试举例说明加工硬化现象在生产中的利弊。

回复、再结晶对冷变形工件性能有何影响？
作业2、锤上模锻能否直接锻出通孔？如何锻出通孔？
答：不能直接锻出通孔，要留冲孔连皮，锻造后用切边压力机切除。

作业3、板料冲压生产有何特点？应用范围如何？基本工序的分类、特点如何？
板料冲压：利用冲模在压力机上使板料分离或变形，从而获得冲压件的加工方法称为板料冲压。

板料冲压的坯料厚度一般小于4mm，通常在常温下冲压，故又称为冷冲压。

板料冲压的特点：
（1）冲压生产操作简单，生产率高，易于实现机械化和自动化。

（2）冲压件的尺寸精确，表面光洁，质量稳定，互换性好，一般不再进行机械加工，即可作为零件使用。

（3）金属薄板经过冲压塑性变形获得一定几何形状，并产生冷变形强化，使冲压件具有质量轻、强度高和刚性好的优点。

（4）冲模是冲压生产的主要工艺装备，其结构复杂，精度要求高，制造费用相对较高，故冲压适合在大批量生产条件下采用。

冲压基本工序可分为落料、冲孔、切断等分离工序，和拉深、弯曲等变形工序两大类。

作业4、自由锻与模锻相比有何特点？制定锻件图时应考虑哪些因素？
模型锻造是金属在外力作用下产生塑性变形并充满模膛而获得锻件的方法。

常用模锻设备有模锻锤、热模锻压力机、平锻机和摩擦压力机等。

与自由锻相比，模锻件尺寸精度高，机械加工余量小，锻件的纤维组织分布更为合理，可进一步提高零件的使用寿命。

模锻生产率高，操作简单，容易实现机械化和自动化。

但设备投资大，锻模成本高，
生产准备周期长，且模锻件的质量受到模锻设备吨位的限制，因而适用于中、小型锻件
(一般＜150 kg)的成批和大量生产。

制定锻件图时应考虑的因素：
(1)加工余量：为机加工预留量。

（2）锻件公差：锻造工艺允许误差。

（3）锻造余块：为简化外形轮廓，附加的金属。

作业5、如图所示各模锻件的分型面选择是否合理？并简述理由。

作业6、指出如图所示自由锻件结构工艺性不合理之处，并提出修改意见。

自由锻应避免锥体结构
自由锻应避免加强筋结构。

辐板处应该加厚。

模锻件应避免高筋和凸起结构
第三次作业
第4章 焊接
作业1、如图1所示焊缝布置是否合理？若不合理，请说明原因并加以改正。

（a ） （b ） (c)
（d ） （e ） (f) (g)
图1 焊缝布置图
作业2、焊接方法分为哪几类？各有什么特点及应用？ 熔焊：适合于各种金属和合金的焊接加工；
压焊：适合于各种金属材料和部分非金属材料的焊接加工；
钎焊：不仅适合于同种材料的焊接加工，也适合与不同金属或异类材料的焊接加工。

特点：优点：1.连接性能好；2.节省材料，成本低，质量好； 3.简化制造工艺； 4.适应性强； 缺点缺点缺点缺点：1.焊接结构是不可拆卸的，不便更换，修理部分零部件； 2.不同焊接方法的焊接性有较大差别，焊接接头的组织不均匀； 3.存在一定的焊接残余应力和焊接变形，有可能影响焊接结构件的形状，尺寸，增加结构件工作时的应力，降低承载能力； 4.存在诸如裂纹，夹渣，气孔，未焊透等焊机缺陷，这会引起应力集中，降低承载能力，缩短使用寿命。

应用:1.制造金属结构件； 2.制造机器零件； 3.制造电子产品； 4.修复零部件。

作业3、试述焊接接头的组成、组织与性能。

答：焊接接头由焊缝区和热影响区组成焊缝 晶粒以垂直熔合线的方向熔池中心生长为柱状树枝晶。

低熔点物将被推向焊缝最后结晶部位 形成成分便枂区 热影响区:熔合区 成分丌均 组织为粗大的过热组织戒淬硬组织 是焊接热影响区中性能徆差的部分 过热区 晶粒粗大 塑性差 易产生过热组织 是热影响区中性能最差的部位 正火区 正火区因况却时奥氏体发生重结晶而转变为珠光体和铁素铁 所以晶粒细小 性能好 部
分变相区 存在铁素体和奥氏体两相 晶粒大小丌均 性能较差 焊接热影响区是影响焊接接头性能的关键部位。

焊接接头的断裂往往出现在热影响区 尤其是熔合区及过热区。

作业4、什么是酸性焊条和碱性焊条？从焊条的药皮组成、焊缝力学性能及焊接
工艺等方面比较其差异及适用性。

答：酸性焊条是指焊条药皮熔渣中的主要成分是酸性氧化物，氧化性较强，易
烧损合金元素，对焊件上的油污、铁锈不敏感，焊接工艺性能好，熔渣熔点低，流动性好，易脱渣，焊缝成形好，但难以有效清除熔池中S 、P 杂质，热裂倾向大；常用于一般钢结构的焊接。

碱性焊条是指焊条药皮熔渣中的主要成分是碱性氧化物和铁合金，氧化性弱，脱S 、P 能力强，抗裂性好，对油污、水锈等的敏感性较大，易产生气孔，焊条的焊接工艺性差，一般要求直流反接，主要用于重要构件的焊接（如压力容器）。

作业5、直流电弧的极性指的是什么？了解直流电弧极性有什么实用意义？ 答：直流电弧的极性是指工件与电弧阴极或阳极的接法，正接是将工件接阳极，
焊条接阴极，这时电弧的热量主要集中在焊件上，有利于加快焊件熔化，保证足够几的熔深，适用于焊接较厚的工件；反接是将工件接阴极，焊条接阳极，适用于焊接有色金属及薄钢板。

第四次作业
作业1、根据要求选择材料和成型工艺方法，并简述理由。

（1）受力不大，重量较轻、比强度大、导热性好、形状复杂、大批量生产的摩托车发动机箱体。

选用材料：铝合金（ZL104、ZL101等）
成型方法：压力铸造
热处理：时效
（2）高速、重载、冲击大、结构尺寸不大、批量很大的汽车变速齿轮。

选用材料：渗碳钢（20CrMoTi）
毛坯准备形式：锻造
热处理：调质、渗碳+淬火+低温回火。

性能要求：心部：28～32HRC
表面：56～62HRC。

加工工艺路线：下棒料→锻造→正火→粗加工→调质处理→半精加工→渗碳+表面淬火+低温回火→精加工。

（3）受力很小、质量很轻、形状复杂、大批量生产的洗衣机外壳。

选用材料：塑料（ABS、有机玻璃等）
成型方法：注射成形
（4）要求足够的强度、刚度、塑性、韧性，所受载荷中等、冲击不大、小批量生产的机床主轴。

机床主轴是典型的受扭转—弯曲复合作用的轴件，它受的应力不大（中等载荷）：选用材料：45钢、40Cr
毛坯准备形式：锻造
热处理：整体调质，轴颈及锥孔表面淬火。

性能要求：整体硬度HB220～HB240；轴颈及锥孔处硬度HRC52。

加工工艺路线：下棒料→锻造→正火或退火→粗加工→调质处理→半精加工→表面淬火+低温回火→精加工。

（5）受力小、主要承受静压力、不受冲击、具有良好减震性、形状复杂的机床床身。

选用材料：灰铸铁（HT200等）成型方法：铸造
热处理：退火
（6）大批量生产的子弹弹壳。