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金属工艺学习题答案（选做）

1.确定下列铸件的分型面。

方案I:φ125两圆台凸起妨碍拔模，轴头孔型芯头复杂，安放有困难；
方案II:底部A处妨碍拔模，有错箱可能；
方案III:仅有错箱可能，方案可行；
方案IV:分型面处有圆弧，需要挖砂，顶部圆台妨碍拔模。

II
I

I
II

两方案均可行，但I方案存在错箱可能。该零件不算太高，故方案II稍好，从冒口安放来看，II方案容易安放（在中间）。

方案I： 分型面为曲面，不利于分型。
方案II：分型面在最大截面处，且为平面，方案可行。
I
II

两方案均可，但型芯头形状不同。中心孔应铸出，以防缩孔。但因孔较小，型芯较细，应采用油砂芯为好，干强度高且容易清理，内孔光滑。

2.下列铸件有哪几种分型面？大批量生产中应选哪一种？为什么？
I
II

应采用方案I，方案II型芯稳定，但φ40凸台妨碍拔模。
I
II

大批量生产条件中应采用II方案，在一个砂型中同时铸出偶数个铸件，两两相对安放，每两个件用一个型芯，可避免型芯处于悬臂状态。

4 什么是熔模铸造？试述其大致工艺过程。
熔模铸造：用易熔材料制作模样，生产铸件的工艺方法。
工艺过程：制作压型 熔化蜡料 压制单个蜡模 制作蜡模组
制作型壳（蜡模组浸涂料浆 撒石英砂 硬化 反复多次，再次撒石英砂时颗粒越来越粗） 脱蜡 烘干，焙烧 造型 浇注 落砂清理（为改善粗晶结构，可进行热处理）
1．什么是结构斜度？什么是拔模斜度？二者有何区别？（3分）
拔模斜度：铸件上垂直分型面的各个侧面应具有斜度，以便于把模样（或型芯）从型砂中（或从芯盒中）取出，并避免破坏型腔（或型芯）。此斜度称为拔模斜度。
结构斜度：凡垂直分型面的非加工表面都应设计出斜度，以利于造型时拔模，并确保型腔质量。
结构斜度是在零件图上非加工表面设计的斜度，一般斜度值比较大。
拔模斜度是在铸造工艺图上方便起模，在垂直分型面的各个侧面设计的工艺斜度，一般斜度比较小。有结构斜度的表面，不加工艺斜度
3．说明模锻件为什么要有斜度和圆角？（2分）
斜度：便于从模膛中取出锻件；
圆角：增大锻件强度，使锻造时金属易于充满模膛，避免锻模上的内尖角处产生裂纹，减缓锻模外尖角处的磨损，从而提高锻模的使用寿命。
4．比较落料和拉深工序的凸凹模结构及间隙有什么不同？（2分）
落料的凸凹模有刃口，拉深凸凹模为圆角；
落料的凸凹模间间隙小，拉深凸凹模间间隙大，普通拉深时，Z=（1.1~1.2）S
5．防止焊接变形应采取哪些工艺措施？（3分）
焊前措施：合理布置焊缝，合理的焊接次序，反变形法，刚性夹持法。
焊后措施：机械矫正法，火焰加热矫正法

14、说明结构斜度、拔模斜度及其区别。下面铸件结构是否合理？应如何改正？

在零件设计中所确定的非加工表面斜度为结构斜度。而在绘制铸造工艺图中加在垂直分型面的侧面所具有的斜度称为拔模斜度，以使工艺简化和保证铸件质量。图中铸件之孔和外圆面应具有斜度才合理。如果外表面加工则在加上加工余量后再加上部分金属使其具有斜度。

b) 修改方案
17 确定下图铸件的热节部位，在保证尺寸H和孔径的前提下，如何使铸件的壁厚尽量均匀？
a) 热节示意

图a)所示是该铸件热节部位，图b)所示是在保证尺寸H和孔径的前提下，为使铸件的壁厚尽量均匀而进行的修改。

1． 绘制锻件图应考虑的几个主要因素是什么？
答：对自由锻件而言，应考虑：①敷料；②锻件余量；③锻件公差。
对模锻件而言，应考虑：①分模面；②余量、公差和敷料；③模锻斜度；④模锻圆角半径。
2． 与自由锻相比，模锻具有哪些优点？
答：模锻具有锻件精度高、结构更复杂、表面粗糙度低、生产效率以及要求操作者技术水平低等优点。但是模锻不能锻造巨型锻件，而且模具成本高，不适应单件小批量生产。
58．用φ50冲孔模具来生产φ50落料件能否保证冲压件的精度？为什么？
答：不能保证冲压件的精度，落料件的直径大于50mm。
因为凹模的尺寸决定落料件尺寸，此题中使用的凸模直径为50mm，而凹模的直径为50+Z mm（Z为凸凹模之间的间隙），所以落料件的直径大于50mm。
59．用φ250×1.5板料能否一次拉深直径为φ50的拉深件？应采取哪些措施才能保证正常生产？
答：因为：（m为拉深系数）
所以此件不能一次拉深成形。
应采取的措施是：①多次拉深（可安排4~5次）；②多次拉深后，对工件进行退火处理，保证足够的塑性；③加润滑剂，来减少摩擦阻力。
3． 翻边件的凸缘高度尺寸较大而一次翻边实现不了时，应采取什么措施？
措施1：首先将坯料拉深成形，然后将底部冲孔，最后将底部内缘金属翻边形成凸缘。
措施2：首先将坯料拉深成形，然后切掉底部金属。
63．写出下面零件的成形工序并排序。

答：
（1） 落料；
（2） 冲底板的二孔；
（3） 弯曲；
（4） 。冲立壁的二孔

热处理工序位置的安排
根据热处理目的和工序位置的不同，热处理可分为预先热处理和最终热处理
1. 预习热处理的工序位置安排
预习热处理包括退火、正火和调质等，其工序位置一般在毛坯生产之后，切削加工之前或粗加工之后，精加工之前。
1) 退火的工序位置 一般经锻造、铸造、冲压、焊接后的毛坯都要进行退火或正火处理，以消除毛坯中中内应力，细化晶粒，均匀组织，改善机械切削性能，或为最终热处理作组织上的准备。
工艺路线为：毛坯生产（锻造、铸造、冲压、焊接等）→退火或正火→机械加工
2) 调质的工序位置 调质主要是提高综合机械性能，或为以后表面淬火，或为易变形的精密零件作淬火准备。调质一般应安排在粗加工之后，半精加工或精加工之前，工艺路线安排：下料→锻造→正火（或退火）→机械粗加工→调质→机械精加工
2. 最终热处理
这类热处理包括各种淬火、回火和化学热处理。零件经这类热处理后硬度较高，除磨削处理外不宜进行其他切削加工，一般均安排在半精加工之后，精加工之前。
1) 淬火的工序位置 整体淬火和表面淬火的工序安排基本相同。
a) 整体淬火：下料→锻造→退火（或正火）→机械粗加工→半精加工→淬火、低温回火（或高温回火）→磨削
b) 表面淬火：下料→锻造→正火→机械粗加工→调质→半精加工→表面淬火、低温回火→磨削
2) 渗碳的工序位置 下料→锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火、低温回火→磨削
3) 渗氮的工序位置 渗氮的温度低，热变形小，渗氮层硬而薄吗，因而其工序应尽量靠后。为防止因切削加工而产生的残余内应力引起是渗氮件变形，在渗氮之前要进行去应力退火。因为渗氮层薄而脆，心部必须有较高的强度才能承受荷载，故渗氮前应安排调质处理。调质后形成细密、均匀的回火索氏体，可提高心部力学性能，并便于获得均匀的渗氮层。工艺路线：
下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→去应力退火→粗磨→渗氮→精磨
对于精密零件，可进行去应力退火，以稳定尺寸和减小变形，去应力退火一般安排在粗磨和精磨之间。
注意：正火和退火的区别：正火和退火都用于毛坯件的预先热处理，都可细化晶粒均匀组织，为最终热处理作组织上的准备。但正火是在炉外冷却，占有设备时间短，生产率高，故应尽量用正火取代退火(如低碳钢和含碳量较低的中碳钢)。必须看到，含碳量较高的钢，正火后硬度过高（因为正火后获得的索氏体组织比退火获得的珠光体的硬度、强度稍高），使切削加工性能变差，且正火难以消除内应力。因此，中碳合金钢、高碳钢及复杂件仍以退火为宜。对于过共析钢，应进行球化退火。