材料成型工艺-作业

. . 作业一 1、试说明材料成形工艺的作用。 答：在现代，人们利用各种材料成型工艺，制造各种工业生产用到的原材料、各种机器机械的零件毛坯，甚至直接成型各种产品的零件。因此，在汽车、拖拉机与农用机械、工程机械、动力机械、起重机械、石油化工机械、桥梁、冶金、机床、航空航天、兵器、仪器仪表、轻工和家用电器等制造业中，得到了广泛的应用。

2、分析材料成形工艺特点，并分析不同材料成形工艺中的共性技术有哪些？ 答：材料成型工艺作为生产制造工艺，和机械切削工艺、热处理工艺及表面工艺一起，可以完成各类机械、机器的制造。与切削加工工艺相比，材料成形工艺的特点可归纳如下：

（1） 材料一般在热态成形。 铸造是金属的液态成形，钢的锻造是毛坯加热到800°C 以上的成形，注塑是塑料加热到熔融状态（一般200°C~300°C）来成形。

（2） 材料利用率高。 铸、锻、焊、注塑均属于等材制造，不像切削加工（属于减材制造）有大量切削，材料利用率高，如果采用精密成形工艺生产，材料利用率可达80%~90%以上。

（3） 产品性能好。材料一般在压力下成形（如压铸、锻造、冲压、注塑），有利于提高材料成形性能和材料的“结实”程度，其综合效果是有利于提高零件的内在质量，主要是力学性能如强度、疲劳寿命等。

（4） 产品尺寸规格一致。因为采用模具成形，产品一模一样，产品一致性好，尺寸较准确。可以互换。这点特别适合于大批量生产的汽车和家电、消费电子产品，能获得价廉物美的效果。

（5） 劳动生产率高。 对于成形工艺，普遍可采用机械化、自动化流水作业来实现大批量生产。如汽车螺母采用镦锻成形，比切削加工提高生产率2-3倍。

（6） 一般材料成型加工件的尺寸精度比切削加工低，而表面粗糙度值比切削加工高。材料成型一般使用模具间接成形，模具有一个制造精度的问题，材料成型大多在热态下成形，有热变形的问题。另外，即使在室温下成形（如冲压），由于模具的磨损和弹性变形等因素，必将影响加工件的尺寸精度和表面粗糙度。

3、论述材料成形工艺的发展趋势。 答：材料成形工艺虽然历史悠久，但长期处于手工和作坊的落后状态，随着科学技术的发展和人类的进步，特别是计算机和模拟技术的发展，材料成形技术焕发了新的青春，各种新材料、新工艺、新成形设备不断出现，传统的材料成形工艺也向精密化、自动化、智能化、绿色化、定制化、节能省材化、可持续化方向发展。

作业二 1.浇注系统的基本类型有哪些？各有何特点？ . . 答：封闭式浇注系统，开放式浇注系统封闭式浇注系统的特点：优点；较好的阻渣能力，防止金属卷入气体，消耗金属少清理方便。主要缺点：进入型腔的金属液高速，产生喷溅和冲砂使金属氧化，使型内金属发生扰动涡流和不平静 开放式浇注系统：优点：进入型腔流速小充型平稳，冲刷力小，金属氧化轻，主要缺点：阻渣效果稍差内浇道较大，金属消耗略多。 按内浇道在铸件上的位置分类，可分为四类：顶柱式浇注系统，底柱式浇注系统，中间式浇注系统，台阶式浇注系统顶柱式浇注系统特点优点：容易充满，可减少薄壁件浇不到，冷隔方面的缺陷，充型后上部温度高于底部，有利于铸件自下而上的顺序凝固和冒口补缩冒口尺寸小节约金属；内浇道附近受热较轻；结构简单，易于清理缺点：易造成冲砂缺陷；金属液下落过程中接触空气，出现激溅，氧化，卷入空气等现象，使充型不平稳，易产生砂孔，铁豆，气孔和氧化夹杂物缺陷；大部分浇铸时间，内浇道工作在非淹没状态，相对地说，横浇道阻渣条件较差 底柱式浇注系统的特点：优点：内浇道基本上在淹没状态下工作，充型平稳；可避免金属液发生激溅氧化及由此而形成的铸件缺陷；无论浇口比是多大，横浇道基本工作在充满状态下，有利于阻渣；型腔内的气体容易顺序排出。缺点是：充型后金属的温度分布不利于顺序凝固和冒口补缩；内浇道附近容易过热，导致缩孔缩松和结晶粗大等缺陷；金属液面在上升中容易结皮，难于保证高大的薄壁铸件充满，易形成浇不到冷隔等缺陷；金属消耗较大。 中间式浇注系统特点：兼有顶柱式和底柱式湿型浇铸系统的优缺点。 阶梯式浇注系统特点：优点：金属液首先由最底层内浇道充型，随着型内液面上升，自下而上地顺序地流经各层内浇道。因而充型平稳，型腔内气体排出顺利。充型后上部金属液温度高于下部，有利顺序凝固和冒口的补缩，铸件组织致密。易避免缩孔，缩松，冷隔，及浇不到等铸件缺陷缺点：造型复杂，有时要求几个水平分型面，要求正确的计算和结构设计，否则容易出现上下各层内浇道同时进入金属液的“乱浇”现象，或底层进入金属液过多，形成下部湿度高的不理想的温度分布。

2.什么是缩孔和缩松？形成条件有何异同？ 答：1、缩孔 外部和铸件内部两种，分别称为外缩孔和内缩孔。 外缩孔是指因金属液的凝固收缩而在铸件的外部或顶部形成的缩孔，一般在铸件上部呈漏斗状。当铸件壁厚很厚时，有时出现在侧面或凹角处。根据铸件的形状有所不同，漏斗状的下端有的较浅，有的一直深到铸件的内部。一般来说，产生外缩孔的铸件其内部是致密的。 内缩孔是铸件凝固收缩时，在铸件内部产生的缩孔。内缩孔呈不规则的粗糙孔壁，并且有凝固时产生的树枝状晶，一般为暗黑色或褐色。内缩孔不限于铸件内部，有时在壁厚急变的拐弯处产生内缩孔，与表面相近，这时，内缩孔与外缩孔就难以区别了。 2、缩松 答：缩松是铸件断面上出现的分散而细小的缩孔，有时借助放大镜才能发现。铸件有缩松缺陷的部位，在气密性试验时，可能产生渗漏。 缩松的孔洞多而小，似海绵状，常出现在铸件最后凝固的部位，如在缩孔的下方或铸件截面的中央（轴线缩松）。 当铸件呈同时凝固时，特别是糊状凝固的金属（如球墨铸铁等），容易生成分散的孔洞，即缩松。 . . 3.冒口和冷铁的作用是什么？ 答：设置冒口和冷铁是常用的铸造工艺措施，以实现铸件的“顺序凝固”或“同时凝固”，用于防止缩孔、缩松、裂纹和变形等铸件缺陷。冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用。 [1] 通用冒口补缩原理 基本条件 通用冒口适用于所有合金铸件，它遵守顺序凝固的基本条件。 (1) 冒口凝固时间应大于或等于铸件(被补缩部分)的凝固时间。 (2) 有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩，补偿浇注后型腔扩大的体积。 (3) 在凝固期间,冒口和被补缩部位之间存在补缩通道,扩张角向着冒口。为实现顺序凝固，要注意冒口位置的选择，冒口有效补缩距离是否足够，并充分利用补贴和冷铁的作用。

作业三 1.简单介绍常用的特种铸造 答：常用的特种铸造方法有熔模精密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、真空吸铸、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、半连续铸造、壳型铸造、石墨型铸造、电渣熔铸等。

2.铸造工艺设计有哪些内容？ 答：铸造工艺设计涉及零件本身工艺设计，浇注系统的设计，补缩系统的设计，出气孔的设计，激冷系统的设计，特种铸造工艺设计等内容。 零件本身工艺设计涉及到零件的加工余量，浇注位置、分型面的选择，铸造工艺参数的选择，尺寸公差，收缩率，起模斜度，补正量，分型负数等的设计 。 浇注系统是引导金属液进入铸型型腔的通道，浇注系统设计得合理与否，对铸件的质量影响非常大，容易引起各种类型的铸造缺陷，比如：浇不足、冷隔、冲砂、夹渣、夹杂、夹砂等等铸造缺陷。浇注系统的设计包括浇注系统类型的选择、内浇口位置的选择及浇注系统各组元截面尺寸的确定。此外，浇注系统的选择也非常重要，那么怎样才能选择正确的浇注系统呢？ 对于机械化流水线、大批量生产，为了方便生产并有利于保证铸件的质量，内浇道一般设置在铸型的分型面处，根据该铸件毛坯的浇注位置及分型面的选择，将内浇道开设在铸型的分型面处是属于“中间注入式”浇注系统。液态金属在浇注过程中难免会包含有一定的“熔渣”，为了提高浇注系统的挡渣能力，适合于采用“封闭式”浇注系统。 在铸造工艺中，铸造工艺的设计对铸造产品的质量影响很大，但是浇注系统的选择方法的选择也不容忽视。 补缩系统的设计是合理的设计冒口和补贴，以补偿铸件在凝固过程中产生的液态和凝固态的. . 体收缩，以获得健全的铸件的一项工程技术 。 出气孔用于排出型腔内的气体，改善金属液填充能力，排除先填充到型腔的过冷金属液和浮渣，还可作为观察型腔是否浇满的的标志 。

3为什么要设分型面？基本原则是什么？ 答：制造铸型时，为方便取出模样，将铸型做成几部分，其结合面称为分型面。选择时尽量做到既保证铸件质量，又简化操作工艺。通常考虑以下几个方面： 1、尽可能将铸件的全部或大部分置于同一砂型内，以避免错箱和产生较大的缝隙与毛刺。 2、分型面的数目应少且为平面。 3、尽量减少型芯和活块的数目。 4、分型面的选择应有利于下芯、合箱，使型芯安放稳固，便于检查型腔尺寸。 5、分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处 6、使塑件留在动模一边，利于脱模 7、将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧，以保征同心度 8、轴芯机构要考虑轴芯距离 9、分型面作为主要排气面时，分型面设于料流的末端。 10、一般在分型面凹模一侧开设一条深0.025~0.1mm宽1.5~6mm的排气槽。亦可以利用顶杆，型腔，型芯镶块排气

作业四 1.冷、热锻件图的作用及两者的关系？ 答：冷、热锻件图是锻模设计中的二个重要步骤。 首先要求根据加工零件图制定冷锻件图，以计算锻件的主要技术参数，即决定坯料重量和尺寸，确定变形工序和锻造比，同时决定设备的选择和设备吨位。 然后以以上基础上再做热锻件图，以确定终锻型槽，决定飞边槽形式和尺寸，并据此计算毛坯图，选择制坯工序，决定坯料尺寸和计算下料长度，设计预锻型槽和和制坯型槽，再进行模具结构设计，这对合理考虑错移的平衡，保证锻件尺寸精度和延长锻模、设备寿命都是致关重要的。

2开式模锻的飞边槽的作用？ 答：主要作用：阻止金属外流，迫使金属充满模膛使飞边厚度减薄，以便于切除仓部 ，容纳多余的金属，以免金属流到分模面上，影响上、下模打靠。