模具设计知识点

练习题部分

判断题

1. 对于带孔的锻件，模锻时能够锻出通孔，因此锻后无需增设冲孔工序(×)
2. 为保证锻件表面质量，防止产生较深压痕和顶杆孔内毛刺，应尽可能使顶出未知避开锻件本身（√）
3. 折断下料只适用于高硬度的高碳或者高合金钢，可在普通压力机上完成，通常也需要将坯料加热至200-400°C（√）
4. 自由锻要求操作者具有一定的锻打技术，只能锻造形状简单尺寸要求不高的毛坯件，生产效率比模锻低得多（√）
5. 通常高度尺寸小，形状简单的零件容易脱模，考虑到节省锻件材料，减少机加工量，应尽量减小拔模斜度（√）
6. 锻造通过将皮料体积重新分配来获得所需的形状和尺寸，属于少、无切屑加工，可大幅度减少因制件形状所须切削加工的材料去除，降低草料浪费和切削加工量。（√）
7. 镦粗是金属塑性变形的主要方式（×）
8. 采用模锻获得带透孔的模锻件是可能的（×）

填空题

1. 在锻件图中，锻件的尺寸、公差标注在 ++尺寸线上面++，零件的公称尺寸加括号后标注在 ++相应尺寸线下面++
2. ++盐浴炉加热++ 是指用熔融盐液作为加热介质，将金属浸入盐液内部加热的方法
3. 金属材料之所以能转化为锻压件，首先是金属材料要有 ++能承受塑性变形而不破裂++ 的特性
4. ++自由锻++ 是坯料在锻击方向以外的变形基本不受外部限制，利用锤砧或简单通用性工具进行的锻造。
5. 胎膜结构种类较多，主要有扣模、++筒模++、摔模、垫模、++合模++等，其中扣模由 ++上扣++ 和下扣两部分组成
6. 高速锤是利用 ++高压气体++ ，高压液体蓄能，实现悬空对击的锻造设备
7. 用于拔长的型槽是指设于分型面上的一个凸台，通常称为 ++拔长台或拔长坎++
8. 将锻模燕尾中心线与键槽中心线的焦点称为 ++锻模中心++

多项选择

1. 如果考虑锻造时锻坯的温度，还可以把模锻分成（冷态模锻、温态模锻、热态模锻）
2. 常用的下料方法有（全选）
3. 模具制造工艺的主要经济指标有（全选）
4. Bezier曲线（面）在表达模具曲面时有如下性质（端点性质、对称性）
5. 末端工艺及所用模具与自由锻和胎膜锻不同，具有许多独到的工艺特点，表现在（成型质量、生产效率、成型精度）等多方面
6. 锻模设计时，要根据所定工步，计算每一工步相应的模腔的（形状、尺寸）
7. 电加热是将电能转化成热能，以辐射和对流的方式进行加热的方式，则电加热方式可以分为（盐浴炉假日、电阻炉加热、感应电加热）
8. 锻压加工的变形主要是指塑性变形，在生产中表示宏观变形量大小的指标有（压下量、锻比、断面收缩率）

名词解释

1. 脱碳：钢料在加热时，其表层的碳和炉气中的某些气体发生化学反应，使钢料表面的含碳量降低
2. 钳口：在锻工操作端的预锻和终锻型槽以外开出与锻模外相同的空腔，用来容纳料头和夹钳
3. 锻造公差：锻造生产中，由于各种因素的影响，如终锻温度的关异，锻压设备、工具的精度和工人操作技术水平的差异，锻件实际尺寸不可能达到公称尺寸，允许有一定的偏差。这种偏差被称为锻造公差
4. 错移：将坯料的一部分相对另一部分相互平行错移开的锻造工序称为错移。错移工序常用以锻造曲轴类锻件等
5. 承击面：分型面上除去型腔和飞边槽之外，锻模闭合时上下模相接触的表面。

简答题

1. 简述模锻工艺过程设计的主要依据是什么？

   产品图、锻件图、技术条件、生产条件和生产批量

2. 自由锻工艺过程有哪些特征？

   • 工具简单，通用性强，灵活性大，适合单件和小量锻件生产。
   • 工具与毛坯部分接，逐步变形，所需设备功率比模锻小得多。可造大型锻件，也可造多种多样、变程度相差很大的锻件。
   • 靠人工操作控制锻件的形状和尺寸，精度差、效率低、劳动强度大

3. 全属塑性成形问题有限元分析的流程图是什么？
   

4. 采用闭式模锻工艺过程的必要条件是什么？

   • 坯的体积准确。
   • 坯料形状合理并且能够在模腔内准确定位。
   • 设备的打击力可以控制。
   • 设备上有顶出装置（闭式模最终件和模具挤压的特别紧密，必须依靠顶出装置才能取出锻件）

知识点总结

发展趋势：优先质量化 大型整体化 功能梯度化 精度净型化 高效低成本化 多学科复合化

锻前准备：选择材料 准备毛坯

钢的晶粒度：取决于热锻温度和加工工艺过程，决定成型的难易

本质晶粒度：钢加热到930°C时的晶粒度

实质晶粒度：主要指奥氏体晶粒度

锻材主要有：棒材、管材、板材

宏观缺陷：划痕、发裂、折叠、结疤

微观缺陷：碳化物偏析、白点、非金属夹杂、粗晶环

锻造加热规范：

• 燃料加热：利用固体、液体、气体燃料燃烧加热金属坯料的方法。
• 电加热：电加热分为盐浴炉加热、电阻炉加热、感应电加热

加热过程的缺陷：氧化、过热(尚可用)、过烧(完全失效)

加工硬化：加工过程中，越来越难变形的现象

回复：长晶粒回复成小晶粒，易变形

锻适温度范围：指开始和结束锻造的温度差

冷锻 常温、热锻 800°C以上、温锻 300~800°C

热锻加工目的：减小变形抗性，提高塑性

加热准则：保证加热质量的条件下，越快越好

加热规范：从装入炉子到完成的整个过程，其中主要的几个控制参数为：炉温、加热速度、保温时间、总体加热时间

自由锻定义：利用简单的通用工具，或上下砧块之间使被加热的金属产生塑性变形，从而获得所需形状、尺寸和性能的锻件的一种加工方法。

金属件成为锻压件的主要条件：能承受塑性变形而不开裂

自由锻的特点：模具简单，手工操作

自由锻分为：人工操作和机械操作、锻造设备有水压机，锤锻

零件图画锻件图

模锻和自由锻的区别：自由锻不用模具,靠工人或机械操作成型，适合小批量或单件生产，模锻靠上下模合模成形，适合大批量生产

自由锻的三个工序：辅助工序、修整工序、基本工序

正反挤压：金属挤压时型材流出方向与挤压轴运动方向相反，称为反向挤压或简称反挤压。

开闭式模锻的区别：开式有飞边槽，体积多于坯件所需的金属在不受限制的模腔中流动，多余金属形成横向飞边。闭式没有飞边槽，上下模间隙不变，坯料在封闭的腔体内成形，少量多余金属产生纵向飞边

影响开式模锻的主要因素

• 内因：终锻前坯料的形状和尺寸，以及坯料自身性质的不均匀性
• 外因：模腔的尺寸和形状，飞边槽桥口的尺寸和飞边槽的位置，以及设备工作速度。

闭式模锻的条件：体积准确，有挤出器，控制打击力，自动控制系统，能精确定位。

模锻模具对金属的几个影响：控制锻件最终形状尺寸、控制金属流动方向、控制塑性变形区、提高金属塑性、控制坯料失稳

拉拔，挤压和镦粗的区别：

仿真的条件：体积不变、各向异性、列为米塞斯准则、大于剪切力、忽略体积力

锻件图：选分模面、确定加工余量和公差、添加拔模斜度1°~10°、复杂的部分安排在上模、不允许出现锐角

分模面的选择原理：投影面积最大、尽可能选择平面、选择打击力垂直方向

钢塑性：忽略体积变形、不计体积力、材料均质、材料体积不变、材料的变形流动列为米塞斯流动理论

模锻设计步骤：工艺分析、工艺过程、计算每个工步、编写工艺卡和工艺过程

模锻压力机的特点：压力机上有顶料器

常见的DEFORM-3D可以导入的几何文件类型包括哪些？ STL,PDA,UNV,AMG

塑性成形工艺物体的常见运动包含哪些？ 平移、旋转

如何减少模拟运算的时间，并获得合理的结果？ 选择合适的网格数量、合适的计算步长、采用对称技术

坯料在热成形的时候都和哪些物体进行交换？ 上模、下模、炉气

进行对称分析的物体哪些面是热交换面？：上下表面、外圆柱面

如果热交换面设置错误怎么修改？：在选择节点对话框中，删除错误的面，然后选择正确的面点add boundary condition