锻造工艺复习题

08级锻造工艺学复习资料

一选择题

1下列是自由锻造特点的是 (B) A 精度高 B 精度低 C生产效率高 D 大批量生产 2下列是锻造特点的是 (A)

A 省料 B生产效率低 C降低力学性能 D 适应性差 3下列是模锻特点的是 (D)

A成本低 B效率低 C 操作复杂 D 尺寸精度高 4锻造前对金属进行加热，目的是 (A)

A提高塑性 B 降低塑性 C 增加变形抗力 D 以上都不正确 5空气锤的动力是 (A)

A 空气 B电动机 C 活塞 D 曲轴连杆机构

6为防止坯料在镦粗时产生弯曲，坯料原始高度应小于其直径 A 1倍 B 2倍 C 2.5倍 D 3倍 7镦粗时，坯料端面、应平整并与轴线 (A)

A垂直 B平行 C 可歪斜 D 以上都不正确

8圆截面坯料拔长时，要先将坯料锻成 (C)

A圆形 B 八角形 C方形 D 圆锥形

9利用模具使坯料变形而获得锻件的方法 (C)

A机锻 B手工自由锻 C 模锻 D 胚模锻

10锻造前对金属毛坯进行加热温度太高，锻件 (C)

A质量好 B 质量不变 C 质量下降 D 易断裂

11使坯料高度缩小，横截面积增大的锻造工序是 (B) A冲孔 B 镦粗 C 拔长 D 弯曲

二判断题

1、钢锭内空洞类缺陷的内表面已经被氧化，不能通过锻造将这些空洞类缺陷锻合。（对） 2、为使锻件获得较高的力学性能，锻造应达到一定的锻造比。（对）

3、毛边槽仓部的容积应按上下模打靠后，尚未完全被多余金属充满的原则来设计。（对） 4、闭式模锻比开式模锻的金属利用率高。（对） 5、闭式模锻件没有毛边。（对）

6、闭式模锻时，当金属充满型槽各处，锻造结束。（错） 7、模锻工艺和模锻方法与锻件的外形密切相关。（对） 8、在保证锻件顺利取出的前提下，模锻斜度尽可能取小值。（对） 9、模锻斜度的大小与分模线位置有关。（对）

10、为了便于选择标准刀具，模锻斜度和模锻圆角半径应从标准系列数值中选择。（对） 11、锻件的内圆角半径对应模具型槽的外圆角半径，如果选的过小可导致锻模在热处理和模锻过程中因应力集中使其开裂。（错） 12、模锻过程中可以直接锻出通孔。（错）

13、有连皮的锻件，冷锻件图上不要绘出连皮的形状和尺寸，而在热锻件图上要绘出连皮的形状和尺寸。（对）

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14、任何锻件的模锻工艺过程都必须有终锻，都要用终锻模膛。模锻件的几何形状和尺寸靠终锻模膛保证，预锻模膛要根据具体情况决定否采用。

15、预锻型槽周边不设毛边槽，而是在型槽分模面转角处用较大的圆弧。√ 16、有些锻件的分模面虽无落差，为保证锻件精度和方便锻模安装、调整，仍应设置导向锁扣。√ 17、锻模的寿命与模块上纤维方向有密切关系。任何锤锻模的纤维方向都不允许与打击方向平行。√ 三、填空题

1、锻合钢锭内部空洞类缺陷的基本条件是：空洞表面未被氧化，不存在非金属夹杂，锻造温度足够高，处于较大的三向压应力状态，且要求一定的变形程度或局部锻造比。

2、空洞类缺陷分为两类：微观缺陷和宏观缺陷。微观缺陷由于尺寸很小，在足够的三向压应力下即可锻合。宏观缺陷尺寸较大，其锻合过程可分为两个阶段：首先使缺陷区金属产生塑性变形，使空洞变形直到两壁互相靠合，称为空洞闭合阶段，然后在三向压应力的作用下，加上高温条件，使空洞两壁焊合为一体。

3、锻造大型锻件时，拔长和鐓粗是两个最基本也是最重要的变形工步。

4、模锻下料的原则是宁大勿小，料小锻件充填不足，造成废品，料大则可让多余金属流入毛边槽仓部。

5对于金属容易充满型槽的锻件，锻模毛边槽桥部宽度与高度的比值应取得小一些。

6、锻件图分为冷锻件图和热锻件图，冷锻件图用于最终的锻件检验和热锻件图设计；热锻件图用于锻模设计加工制造。一般将冷锻件图称为锻件图。 7、锻件尺寸公差具有非对成性，即正公差大于负公差。

8、厚度公差与高度公差的区别在于，高度公差是分模线一侧沿高度方向的尺寸公差，

9、连皮的厚度应适当，若过薄，锻件容易发生锻不足和要求较大的打击力，而且容易导致模膛凸起部分打塌；过厚虽可以避免或减轻上下锻模刚性接触损坏，但切除连皮困难，而且浪费金属。一般情况下，当锻件内孔直径小于30 mm，孔可不锻出。

10、常用连皮的形状有：平底连皮、斜底连皮、带仓连皮、拱底连皮。

11、一张完整的计算毛坯图包含锻件图的一个主视图截面图和直径图三部分。 12、模锻用原材料的体积应包括锻件本体、毛边、连皮、夹钳料头和加热引起的氧化皮之总和。原材料的断面尺寸及长度是以计算毛坯为基础，再根据热锻件特点及所选定的制坯工步、模锻方法(单件锻、调头锻、逐件连续锻)确定。 13、圆饼类锻件一般用鐓粗制坯。

14、终锻型槽按照热锻件图加工制造和检验，所以设计终锻型槽，需先设计热锻件图。

15、热锻件图的尺寸标注，高度方向尺寸以分模面为基准，以便于锻模机械加工和准备检验样板。

16、热锻件图不标注公差和技术条件，也不绘制零件轮廓线；如有内孔，必须绘出连皮形式。

16、毛边槽的主要尺寸是桥部高度h、宽度b及人口圆角半径R。 17、毛边槽尺寸确定方法有吨位法和计算法。 18、钳口主要用来容纳夹持坯料的钳夹头和便于从型槽中取出锻件；钳口还可作为浇铸金属盐溶液的浇口，浇铸件用作检验模膛加工品质和合模状况。 19、预锻型槽是以终锻型槽或热锻件图为基础进行设计的，设计的原则是经预锻型槽成形的坯料，在终锻型槽中最终成形时，金属变形均匀，充填性好，产生的毛边最小。

20、拔长型槽的主要作用是使坯料局部截面积减小，拔长型槽位置设置在模块边缘，由坎部、仓部和钳口三部分组成。

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17、开式拔长型槽拔长平台截面呈矩形，边缘敞开；闭式拔长型槽拔长平台截面呈椭圆形，边缘封闭。

18、拔长型槽是以计算毛坯为依据进行设计的，主要是确定拔长坎高度a，宽度B，校长台长度c等尺寸。

18、滚挤型槽用来减小毛坯局部横截而积，增大另另一部分的横截面积。使坯料体积沿轴向分配符合计算毛坯的要求，它对毛坯有少量的拔长作用，兼有滚光和去除氧化皮的功能。

19、开式滚挤型槽截面为矩形，侧面沿模具边缘分模线开通；闭式滚挤型槽横截面呈椭圆形，整个侧面封闭。

20、滚挤型槽可认为是由钳口、本体、毛刺槽三部分组成，钳口用来容纳夹钳并卡细坯料，毛刺槽是用来容纳滚挤时产生的端部毛刺，本体使坯料变形。

21、滚挤型槽是以计算毛坯为依据进行设计的，主要是确定型槽高度h，宽度B及其它一些有关尺寸。 22、锤锻模结构设汁任务，主要是解决生产一种锻件所采用的各工步型槽在模块上的合理布排、型槽之间和型槽至模块边缘的壁厚，模块尺寸、质量、纤维方向要求，以及平衡错移力的锁扣形式。

23锻模分模平面上的型槽布置要根据型槽数、各型槽的作用以及操作是否方便来确定、原则上应使型槽中心(型槽承受反作用力的合力点)与理论的打击中心(燕尾中心线与键槽中心线的交点)重合，

24、锻模上检验角的作用，—是为了锻模安装调整时，检验上下模型槽对准的情况；二是作为锻模机械加工时划线的基准面。 四、问答题

1、在开式模锻中，影响变形金属流动的因素主要有那些？

1）型槽的具体尺寸和形状；2）毛边槽桥口尺寸和锻件分模位置；3）设备的工作速度、运动特征。

2、简述毛边槽的作用？

1）造成足够大的水平方向阻力，迫使金属充满型槽，保证锻件尺寸准确。2）缓冲捶击。3）容纳多余金属。

闭式模锻的优缺点？ （p89）

优点:1.省去了毛边材料的消耗和毛边的变形功。2.坯料处于更强的三项压应力状态，提高了金属的塑性，有利于低塑性合金的锻造成型。3.锻造纤维组织按零件轮廓连续分布，流线不会被切割外露，提高短剑的力学性能和抗腐蚀性能。缺点：1.要求坯料体积精确，是坯料体积和型槽容积相等。2.要求坯料形状和尺寸比例适合，并在型槽内准确定位，否则锻造是一边已产生毛刺而另一边尚未充满型槽，从而是锻件报废，同时还影响到模具寿命。3.锻件出模困难，、需要顶件装置，使锻模结构复杂化。4.应应用范围窄。 确定分模位置的原则和应考虑的问题有那些？（p93）

确定分模位置最基本原则是：保证锻件形状尽可能与零件形状相同，容易从锻模型槽中取出；此外，应争取获得锻粗充形成型。在满足分模原则的基础上，确定开式模锻件的分模位置还应考虑下列要求：1.为了便于发现上下模在锻模过程中发生的错移，分模位置应选在锻件侧面的中部。2.为使鍛模结构尽量简单，并防止上下模错移，分模平面尽可能采取直线状。3.头部尺寸较大的长轴类锻件，应以折线分模。4.为了便于切边模和鍛模加工制造，同时节约金属材料，当圆饼类锻件的H≤（2.5-3）D时，考虑径向分模。5.对金属流线方向有要求的锻件，应沿锻件截面外形分模，还应考虑锻件工作时的受力情况，应使纤维组织与剪应力方向垂直。 为什么锻件尺寸公差正公差大于负公差？（p94）

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锻件尺寸公差具有非对称性，即正公差比负公差大一些。这是由于高度方向影响尺寸发生偏差的根本原因是锻不足，而型槽底部磨损及分模面压陷引起的尺寸变化确实次要的。水平方向的公差也是正公差大于负公差，这是考虑到型槽磨损，锻件错移是难以避免的现象，而且均属于增大尺寸的影响因素。再者负公差的尺寸不一过大，而正公差的大小不会导致锻件报废；正公差偏大对工艺稳定，提高鍛模使用寿命也有好处，因而有所放宽。 影响模锻件余量和公差的因素有那些？（p95）

1.锻件的形状复杂系数2.锻件的质量和公称尺寸大小3.锻件材料系数4.模锻件的精度等级5.锻压设备类型6.分模形式和模具情况。

什么是计算毛坯？简述计算毛坯截面图和直径图的做法步骤？ 长轴类锻件终锻前，最好先将等截面的原材料沿轴向预制成近似锻件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，以保证终锻时，锻件各处充填饱满，毛边均匀，从而节约金属，减轻鍛模型槽磨损。按上述要求计算的坯料，通常称为计算毛坯。步骤：1.按名义尺寸绘制冷锻件图。2.计算锻件截面积。3.选择适当的缩尺比M，求出代表各截面积Fi计的高度hi计，即hi计lFi计?。4.计算毛坯体积计算：V计?MF计?M?Fi计。

i?0M5.确定计算毛坯直径di计，公式di计?1.13Fi计。6.修正Fi计和di计。

8、热锻件图与冷锻件图的区别？

冷锻件图用于最终锻件检验和热锻件图设计，冷锻件图是在零件图的基础上，加上机械加工余量、余块或其他特殊留量后绘制的图。图中锻件外形用粗实线表示，零件外形用双点画线表示。以便了解各处的加工余量。标注锻件的公称尺寸及其公差，不绘出连皮及其尺寸。还需要写出技术要求。

热锻件图用于锻模设计和加工制造，热锻件图的尺寸标注，高度方向尺寸以分模面为基础，以便于锻模机械加工和准备检验样板。其次，考虑到金属冷缩现象，锻件图上所有尺寸应计入收缩率。热锻件图不标注公差和技术要求，也不绘制；零件轮廓曲线；如有内孔，必须绘出冲孔连皮。

9、锤上模锻时，为什么将锻件难以充填的复杂形状一侧放在上模？

这是由于上模高速向下运动至与坯料接触，尽管速度减至零，但金属仍存在向上运动的惯性；而下模没有运动，是静止的，金属向下充填型槽主要靠上模打击力的传递。锤上模锻金属充填上模效果好于下模。

10、锤锻模结构设汁任务？

主要是解决生产一种锻件所采用的各工步型槽在模块上的合理布排、型槽之间和型槽至模块边缘的壁厚，模块尺寸、质量、纤维方向要求，以及平衡错移力的锁扣形式。 11、锤锻模的失效形式？ 破裂（冲击破裂，疲劳破裂）；热裂纹；磨损；塑性变形。 第一章、第二章 一、填空题

锻前材料准备，主要包含两项内容：一是选择材料；二是按锻件大小切成一定长度的毛坯。 钢锭的常见缺陷有：偏析、夹杂、气体、气泡、缩孔、疏松、裂纹和溅疤等。 型材的常见缺陷有：划痕（划伤）；折叠；发裂；结疤；碳化物偏析；白点；非金属夹杂流线；粗晶环。

常用的下料方法有：剪切法，锯切法砂轮片切割法，气割法，其他下料法（电机械据割；电火花切割）。

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冷折法下料的主要任务是选择适当的缺口尺寸，才能获得满意的断口质量。 在精锻工艺中，常用的下料方法是：激光技术；高压水射切割。

金属坯料锻前加热的目的是：提高金属塑性，降低变形抗力，即增加金属的可锻性，从而使金属易于流动成形，并使锻件获得良好的锻后组织和力学性能。

金属坯料的加热方法，按所采用的热源不同，可分为燃料加热和电加热两大类。

常用的电加热的方法有：燃料（火焰）加热；电加热包括电阻加热（电阻炉加热；接触电加热；盐浴炉加热），感应加热。

加热时，影响金属氧化的因素有：炉气性质；加热温度；加热时间；钢的种类。

制定加热规范就是要确定加热过程不同阶段的炉温，升温速度和加热（保温）时间。预热阶段主要是合理规定装料的炉温，加热阶段，正确选择升温速度；均热阶段则应保证钢料温度均匀，确定保温时间。

通常称烧损量在0．5％以下的锻造加热为少氧化加热，挠损星在0．1％以下的加热称为无氧化加热。

实现少无氧化加热的方法很多，常用的方法有：快速加热、介质保护加热和少无氧化火焰加热等。

二、简答题

金属加热时会发生那些变化？

在组织结构方面，大多数金属不但发生组织转变，期其晶粒还会长大，严重时会造成过热、过烧。在力学性能方面，总的趋势是金属塑性提高，变形抗力降低，残余应力逐渐消失，但也可能产生新的内应力，过大时会引起金属开裂。在物理性能方面，金属的导热系数、导温系数、膨胀系数、密度等均随温度的升高而变化。在化学变化方面金属表层与炉气或其他周围介质发生氧化、脱碳、吸氢等化学反应，生成氧化皮、脱碳层。 什么是脱碳？什么是过热？什么是过烧？

钢在加热时其表层的碳和炉气中的某些气体发生化学反应，使钢料表层的含碳量降低，这种现象叫脱碳。金属由于加热温度过高、加热时间过长而引起的晶粒过分长大的现象称为过热。当金属加热到接近其熔化温度（称过烧温度），并在此温度下停留时间过长时，将会出现过烧现象。金属过烧后，其显微组织除晶粒粗大外，晶界发生氧化、熔化，出现氧化物和熔化物，有时出现裂纹，金属表面粗糙，有时呈桔皮状，并出现网状裂纹。 锻造温度范围的确定原则？

应能保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力，并使锻件获得所希望的组织和性能。在此前提下，锻造温度范围应尽可能取得宽一些，以便减少锻造火次，降低消耗，提高生产效率并方便操作等。 何谓加热规范?

加热规范（加热制度）是指金属坯料从装炉开始到加热完了整个过程，对炉子温度和坯料温度随时间变化的规定。 什么是温度头？

所谓温度头，是指设定的炉温高出始锻温度的数值。 金属锻前加热的主要缺陷有哪几种？

金属加热过程中的氧化与脱碳、过热与过烧，温度不均匀，加工硬化，产生组织应力裂纹 第三章 一、填空题

1、自由锻工艺所研究的内容是：锻件的成形规律和提高锻件质量的方法两个方面。 2、自由锻工序一般可分为：基本工序、辅助工序和修正工序三类。

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主要工步：拔长、滚压、弯曲、（镦粗、压扁）预锻、 终锻、冲孔、切边等。

17.预锻模膛有哪些作用？模锻时一般在什么场合下采用预锻模膛？采取什么措施可防止工字型锻件和具有较深孔的锻件在终锻时产生折迭？（用预锻模膛）

预锻模膛作用：使坯料的尺寸接近最终锻件所要求的尺寸，避免产生折迭和型腔充不满的现

象发生。

预锻模膛的采用：⑴带有工字形截面的锻件;⑵具有较深孔的锻件;

⑶需要劈开叉形锻件; ⑷具有枝芽的锻件;

⑸具有高筋的锻件; ⑹形状复杂难充满的锻件; ⑺为了提高模具使用寿命。

18.何谓计算毛坯？计算毛坯图是根据什么作出的（冷锻件图）它包括哪些内容？

计算毛坯：其长度与锻件相等，轴向各断面积等于锻件上相应截面积与飞边截面积之和的不

等断面的圆坯料。

包括内容：锻件图、截面图和直径图。

19.制坯模膛有哪几种？有何作用?直长轴类锻件和顶镦类锻件应如何选择变形工步？

制坯模膛有：滚压模膛，⑴改变坯料截面积与形状，使坯料的形状和尺寸接近计算毛坯图；

⑵清除氧化皮

拔长模膛

弯曲模膛，将坯料在弯曲模膛内压弯，使其符合终锻模膛在分模面上的形状。 成形模膛

镦粗台和压扁台，⑴防止折迭与充不满；⑵清除坯料氧化皮

⑶减少模膛磨损

切断模膛

直长轴类锻件常用制坯工步: 拔长、滚压等 顶镦类锻件变形工步：

⑴具有粗大部分杆类锻件，常用工步: 聚料、预锻、终锻、切边等； 基本变形工步：聚料。

⑵透孔和不透孔锻件，常用工步: 聚料、预锻-冲孔 、终锻、穿孔等。 基本变形工步： 聚料和冲孔。

20.锻模中心和模膛中心的含义是什么？模锻和制坯模膛有哪些布排原则？模块和锤头靠什么固定？

锻模中心：锻模燕尾中心线与键槽中心线的交点。

锻模中心：位于锤杆轴心线上是锻锤打击力的作用中心。 制坯模膛的布排原则： ⑴尽可能按工步顺序排列；

⑵应与加热炉、切边压力机的位置相适应。 模块采用螺钉紧固，也可采用斜楔紧固。

21.闭式和开式滚压模膛有何优缺点？在什么情况下采用闭式滚压模膛？

开式模膛：模膛横截面为矩形制造方便,但聚料作用较小，适用于各截面变化较小的锻件。 闭式模膛：模膛横截面为椭圆形，聚料效果好,坯料表面光滑,但模膛制造较复杂。 适用于各截面变化较大的锻件。

22.模锻时为什么会产生错移力？锻件分模面不在同一平面时以及模膛中心和锤杆中心不一致时，错移力应如何平衡？

产生错移力原因： ⑴分模线为折线 ；

⑵模膛中心与锤杆中心不一致模锻时会产生偏心力矩，造成上下模膛的

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错移；

⑶上下砧面不平行。

错移力的平衡措施：⑴分模面不在同一平面的错移力平衡

①小锻件可成对进行锻造;

②锻件较大可将锻件倾斜一定角度γ；

③锻件落差较大用第二种方法不宜解决时，可采用平衡锁扣；

④锻件落差 H 很大，可联合采用②、③两种方法。

⑵模膛中心和锤杆中心不一致时错移力的平衡常采用导向锁扣来平衡错移力。

23.在冲击载荷作用下，锤锻模膛的哪些部位容易产生裂纹和破坏，分析其断裂或破坏的原因？ 容易产生裂纹和破坏的部位：⑴在燕尾根部转角处产生裂纹；

⑵沿模膛深处产生的纵向裂纹； ⑶模壁被打断； ⑷承击面s被打塌。

产生破坏的原因： ⑴应力值超过模具强度极限； ⑵模具疲劳破裂(热疲劳）。

锻件图：锻件图根据零件图设计，分为冷锻件图和热锻件图两种。冷锻件图用于最终锻件检验和热锻件图设计；热锻件图用于模锻设计和加工制造。一般将冷锻件图称为锻件图。 开式模锻：是变形金属的流动不完全受模腔限制的一种锻造方式

闭式模锻：闭式模锻也称无毛边模锻。在变形过程中，金属始终被封闭在型腔内不能排出，迫使金属充满型槽而不形成毛边的一种锻造方式。

模锻斜度：为便于模锻件从型槽中取出，必须将型槽壁部做成一定的斜度，称为模锻斜度或模角。模锻斜度可以是锻件侧壁附加的斜度，也可以是侧壁的自然斜度。模锻斜度有内斜度β和外斜度α之分，当热锻件冷缩时，锻件外侧趋向于离开模壁，而内侧包住模具型槽中凸出部分不易取出，因此β应取大于α一级。

圆角半径：为了使金属易于流动和充满型槽，提高锻件质量并延长锻模的寿命，模锻件上所有的转接处都要用圆弧连接，使尖角、尖边呈圆弧过渡，此过渡处称为锻件的圆角。 锻件上的凸圆角半径称为圆角半径，用r表示，凹圆角半径称内圆角半径，用R表示。 锻件上外圆角半径R应该比内圆角半径r大，一般去R=（2—3）r。 锤上模锻工序包括：模锻工步、制坯工步、切断工步

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