最新機械工程師資格考試模擬試題-壓力加工

1、1、簡述壓力加工的原理、特點和工藝分類答：壓力加工是利用金屬的塑性，使金屬在外力作用下成型或分離成一定現(xiàn)狀的一種塑性 加工方法。 按方法、 用途分類， 壓力加工可分為用于生產(chǎn)金屬型材和金屬制件兩大類。2、各種壓力加工工藝的優(yōu)點和應(yīng)用。答：金屬材料成型包括軋制、拉制和擠壓。（1）軋制：將大截面材料變成小截面材料，用于生產(chǎn)型材、板材和管材。（ 2）拉制：將大截面坯料通過特定形狀的?？?，用于生產(chǎn)線材、管 材和棒料。（3）擠壓：通過正反擠壓和復(fù)合擠壓等方法生產(chǎn)型材和管材。機械零件成型： （ 1）沖壓加工屬于板料成型，是利用專門的模具對板料進行塑性成型的加 工方法，主要通過改變坯料各部位面積的空間位置而

2、成型，其內(nèi)部不出現(xiàn)較大距離的塑性流動， 稱為板料沖壓，有沖裁、拉深等。 （ 2）鍛造加工屬于體積成型，利用鍛壓機械對坯料施加壓力， 使之產(chǎn)生明顯的塑性變形， 通過金屬體積的大量轉(zhuǎn)移， 從而獲得所需金屬的加工方法。 由于金屬 具有受外力產(chǎn)生塑性流動后體積不變和變形金屬總是向阻力最小的方向流動的特點， 在生產(chǎn)中根 據(jù)這一規(guī)律以控制工件現(xiàn)狀，實現(xiàn)各種成型。鍛造沖壓加工按照坯料在加工時的溫度，可分為熱鍛、冷鍛、溫鍛和等溫鍛。熱鍛：高于 再結(jié)晶溫度； 冷鍛常溫或低于再結(jié)晶溫度； 溫鍛常溫至再結(jié)晶溫度之間。3、模鍛和自由鍛的特點和適用場合。答：模鍛 利用模具使坯料變形而獲得鍛件所需形狀、尺寸的鍛造方法稱為

3、模鍛。優(yōu)點： 高生產(chǎn)率、高材料利用率，組織致密均勻，金屬流線連續(xù)、分布與成品零件形狀大致相同，提高 了零件的可靠性、使用壽命及強度、重量比。模鍛零件一般小于150Kg，適用于中小型鍛件的大批量生產(chǎn)，廣泛用于汽車、拖拉機、機床和動力機械等工業(yè)生產(chǎn)中。自由鍛 只用簡單的工具或在模造設(shè)備上，砧鐵間直接使坯料變形而獲得所需幾何形狀及 內(nèi)部質(zhì)量的鍛件加工方法稱為自由鍛。靈活性大、 生產(chǎn)準備周期短，但生產(chǎn)效率低， 工人技藝要 求高，適用于小批量及大型鍛件， 特別是在重型機械中占有重要地位， 如生產(chǎn)水輪機發(fā)電機機軸、 軋輥等。4、沖壓加工的特點、工藝分類和應(yīng)用場合？答：沖壓加工的特點：金屬及內(nèi)部組織得到改善

4、，機械強度提高；沖壓具有質(zhì)量輕、 剛度好、形狀和尺寸精度高、互換性好、外表光潔、美觀等特點。小的如儀表零件，大的如汽車 大梁、壓力容器封頭等。工藝分類：（1）沖裁 有落料、沖孔、切邊、沖缺、剖切和整修等。（2）成型 有彎曲、拉伸、脹形和翻邊等。5、影響壓力加工質(zhì)量的因素和提高加工質(zhì)量的措施？答：影響壓力加工質(zhì)量的因素很多，主要可以歸為工藝方案設(shè)計、模具設(shè)計和操作三個方面。工藝方案合理與否，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、 生產(chǎn)率和模具壽命， 也是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)。 對于體積成形的工件， 其質(zhì)量主要取決于模具設(shè)計水平。 而掌握金屬塑性成形的最佳路徑是保證 鍛壓加工質(zhì)量（充滿、折紋、金屬流線）的核心，具體體

5、現(xiàn)在工序數(shù)目的確定和模具設(shè)計，尤其 是預(yù)鍛形狀設(shè)計是生產(chǎn)合格鍛件的關(guān)鍵。到目前為止，在預(yù)成形設(shè)計和工藝設(shè)計中所依據(jù)的知識和采用的手段主要有三種：基于以 往的經(jīng)驗、物理模擬技術(shù)和基于數(shù)值模擬的計算機輔助技術(shù)。前兩種僅起先期指民和輔助作用， 其宣準則主要基于體積的計算和圓角半徑的修正。 而基于數(shù)值模擬的計算機輔助設(shè)計， 由于利用 數(shù)值模擬方法， 隨著軟件技術(shù)的發(fā)展， 可方便確定塑性成形過程各階段所需的變形功和載荷， 獲 得工件內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變、溫度分布和金屬流動規(guī)律：獲得模具的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度頒布和合理形 狀；并預(yù)測工件的成形狀態(tài)、殘余應(yīng)力、缺陷、晶粒的粒度和取向分布，因此，它將成為工藝設(shè) 計和模具

6、設(shè)計有力工具為提高警惕鍛壓加工質(zhì)量提供有力保障。6、試述壓力加工模具設(shè)計的要點。答：壓力加工模具分為沖壓模和熱鍛模兩類。1）沖壓模具設(shè)計分為總體設(shè)計，總圖、工作零件設(shè)計以及其他零部件設(shè)計及標準化選用和 審查等。在總體設(shè)計中首先要確定模具的總體結(jié)構(gòu)形式；模具類型的選定應(yīng)以沖壓過程為基礎(chǔ)， 結(jié)合考慮沖壓件的要求、材料性能、生產(chǎn)方式、設(shè)備、模具加工等諸多因素，綜合分析確定。需 要明確：模具的類型；操作方式；進出料方式；壓料和鼻子料方式；模具的精度。其實，要結(jié)合 模具的類型進行壓力中心的計算和確定模具的閉合高度。2） 鍛模設(shè)計的主要內(nèi)容和步驟為：a 根據(jù)零件圖制定冷鍛件圖；b 計算鍛件的主要技術(shù)參數(shù)；

7、c 決定設(shè)備噸位；d 做熱鍛件圖，確定終鍛型槽；e 決定飛邊槽形式和尺寸；f 做計算毛坯圖；g 選擇制坯工步；h 決定坯料尺寸和計算下料長度；i 設(shè)計預(yù)鍛型槽和制坯型槽；j 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。7、鍛造按坯料加工時的溫度可分為幾中形式？簡述它們的區(qū)分方法。答：鑄造沖壓加工按照坯料在加工時的溫度，可分為冷鍛、熱鍛、溫鍛或溫熱鍛和等溫鍛 等。冷鍛是指坯料在低于金屬再結(jié)晶溫度下，通常多指在常溫下進行的加工。這種狀態(tài)下 冷若冰霜鍛成形的工件，開關(guān)和尺寸精度較高，表面光潔，加工工序少，便于自動化生產(chǎn)。許多 冷鍛件或沖壓件可直接用做結(jié)構(gòu)零件或制品，而不再需要進行切削或其他加工。但冷鍛加工時， 因金屬塑性低， 變

8、形時易產(chǎn)生開裂， 變形抗力大， 需要大噸位的鍛壓機械。熱鍛是指坯料在金屬再結(jié)晶溫度以上進行的加工，提高坯料加熱溫度能改善金屬的塑 性，有利于提高工件的內(nèi)在質(zhì)量，使之不易開裂。 調(diào)溫還能減小金屬的變形抗力，降低所需鍛壓 機械的噸位。但熱鍛工序多，工件精度差，不表面不光潔，鍛件容易產(chǎn)生氧化、脫碳、熱膨脹或 燒損等工藝缺陷。 因此， 熱鍛成形的工件， 都需要經(jīng)過大量的再加工之后才能為制品。表面溫鍛是讓被加工坯料溫度在高于常溫，但又不超過再結(jié)晶溫度下進行的加工。坯料在 相對軟化的狀態(tài)下進行塑性成型菜， 成形時要比冷鍛加工容易， 所需成形設(shè)備的噸位也可以減小 由于是在較低溫度范圍內(nèi)加熱，氧化、 脫碳的可

9、能性小或大大減輕，成形制件的精度較高， 較光潔而變形抗力不大， 其機械性能也比退火件要高。 特別是對于變形抗菌素力較大及在室溫下 加工困難的材料，加溫后變成可加工或容易加工。8、簡要說明什么是自由鍛生產(chǎn)中的基本工序，列舉三種基本工序的名稱， 并簡要說明它們的加工目的。答：自由鍛工序一般可分為基本工序、輔助工序和修整工序。為了增大鍛件變形量和改善 材質(zhì)而高的工序， 稱為基本工序。 基本工序是鍛件成形過程中必須完成的變形工序， 便如鐓粗 使坯料高度減小，橫截面積增加；拔長使坯料橫截面積減小， 長度增加； 沖孔在坯料上 沖出通孔或盲孔； 擴孔擴大空心坯料內(nèi)、 外徑并減小孔壁厚度； 芯棒拔長將空心坯料

10、套 在芯棒上進行拔長， 以減小外徑或厚度并增加其長度； 切斷將坯料切斷為幾部分， 或從內(nèi)部 或從外部割出一部分； 彎曲用工模具將坯料彎成一定角度； 錯移將坯料的一部分錯移開 并保持軸心平行；扭轉(zhuǎn)將坯料的一部分相對于另一部分繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)成一定角度；鐓擠 使毛坯在鐓粗變形的同時還有局部擠壓變形； 鍛接將坯料加熱后用錘快擊， 使兩者在固 相狀態(tài)下結(jié)合。為了保證基本工序的順利進行而設(shè)的一些變形工序稱為輔助工序。而為了提高鍛件尺寸精度、表面光潔度、形狀準確度而采用變形量很小的一些工序稱為修 整工序。9、簡述熱模具鍛加工的主要工藝流程。答：通常模鍛工藝流程由以下的工序組成：備料工序一般只是按變形工序要求

11、的規(guī)格 尺寸（或重量），將 4-6m 長的原材料切割成單件的原毛坯。特殊情況下，還包括原毛坯表面的 除銹、 防氧化和潤滑處理等； 加熱工序按變形工序要求的加熱溫度和生產(chǎn)節(jié)拍， 加熱原毛坯 或中間坯料； 變形工序即鍛造工序， 可分為制坯工步和模鍛工步兩種。 制坯的方法比較繁多， 模鍛工步只分為預(yù)鍛和終鍛； 鍛后工序是補充完成的模鍛工序和其他前期工序的不足， 是鍛 件能正電子后完全符合鍛件圖（包括技術(shù)條件）的要求。這類工序包括有：切邊、沖孔、彎曲、 扭轉(zhuǎn)、熱處理、校正、表面清理、磨毛刺、精壓等；檢驗工序分為工序間檢驗（又稱中間檢 驗）和最終檢驗。檢驗項目包括：幾何形狀尺寸、表面質(zhì)量、金屬組織和機械

12、性能等方面，具體 檢驗項目根據(jù)鍛件的要求確定。為了保證基本工序的順利進行而設(shè)的下結(jié)變形工序稱為輔助工序。而為了提高警惕鍛件尺寸精度、表面光潔度、形狀準確度，而采用變形量很小的一些工序 稱為修整工序。10、簡要說明什么是冷鍛件圖？什么是熱鍛件圖？它們的作用分別是什么？答：冷、熱鍛件圖是鍛模設(shè)計中的二個重要步驟。首先要求根據(jù)加工零件圖制定冷鍛件圖，以計算鍛件的主要技術(shù)參數(shù)，即決定坯料重量和 尺寸，確定變形工序和鍛造比，同時決定設(shè)備的選擇和設(shè)備噸位。然后以以上基礎(chǔ)上再做熱鍛件圖，以確定終鍛型槽，決定飛邊槽形式和尺寸，并據(jù)此計算 毛坯圖，選擇制坯工序，決定坯料尺寸和計算下料長度， 設(shè)計預(yù)鍛型槽和和制坯

13、型槽， 再進行模 具結(jié)構(gòu)設(shè)計， 這對合理考慮錯移的平衡， 保證鍛件尺寸精度和延長鍛模、 設(shè)備壽命都是致關(guān)重要 的。4.8 焊接1、三大類焊接方法的焊接原理和適用范圍。答：根據(jù)金屬材料在焊接過程中所處的狀態(tài)，焊接方法可分為三類：熔焊，壓焊，釬焊。熔焊是將焊件接頭回執(zhí)至熔化狀態(tài)，冷凝后形成焊縫，使兩塊材料焊接在一起，如電弧焊、 埋弧焊、氣焊等，用于機械制造中所有同種金屬、部分異種金屬及某些非金屬材料的焊接。壓焊是焊接時可加熱或不加熱，但必須加壓，使兩個結(jié)合面緊密接觸，從而將兩個材料焊 接在一起，如電阻焊、磨擦焊、冷壓焊、高頻焊等，主要用于汽車等薄板結(jié)構(gòu)件的裝配、焊接。釬焊是利用熔點比焊件低的釬料與

14、焊件共同加熱至釬料熔化（但焊件不溶化），借助毛細 現(xiàn)象填入焊件連接處的縫隙中，釬料冷凝后使工件焊合，如烙鐵釬料、火焰釬料、電阻釬料、感 應(yīng)釬料等，適用于金屬、非金屬、異種材料之間的釬焊。2、熔焊的冶金原理和改善焊縫冶金質(zhì)量的措施。答：熔焊的冶金原理：在熔焊過程中，金屬母材和焊條被加熱熔化形成溶池，當金屬自高 溫冷卻，必然要發(fā)生冶金化學(xué)反應(yīng)，這將影響焊縫的化學(xué)成分、 金相組織和力學(xué)性能， 如金屬中 鐵、碳、錳、硅諸元素的大量燒損、增加了焊縫的含氧量，降低了焊縫的韌性、增加了冷脆等； 又如氮和氫入高溫金屬液，冷卻后氮與鐵形成的Fe4N 在焊縫組織中將形成片狀夾雜物，氫則形成氣孔，同樣增加焊縫的脆性

15、和冷裂的傾向。改善焊縫的冶金質(zhì)量可采?。海?）制造保護氣氛使池與空氣隔離，防止空氣進入高溫區(qū)。（2 ）添加合金元素以補充被燒損的元素及清除深池內(nèi)的夾渣及有害元素。如利用藥皮或焊劑，加入錳鐵或其他需用合金或配入造渣劑等。又如對熔融金屬進行脫氧、脫硫、脫磷、去氫以 及滲入合金等。3、熔焊焊接的基本方法有哪些？電弧焊和氣焊各有何特點？答：熔焊焊接的基本方法有：氣焊、電弧焊、鋁熱焊、氣體保護焊、等離子焊、電子束焊、 激光焊等。電弧焊是在電弧調(diào)溫的作用下，焊條和被焊金屬（母材）被熔化，在母材焊接處形成 金屬熔池； 焊條表面有藥皮， 焊接時焊條一方面作為電極同時本身被熔化， 作為填充金屬熔入熔 池中。藥皮

16、在調(diào)溫下分解并熔化產(chǎn)生大量保護性氣體，保護粉池及焊縫免受空氣的有害作用。氣焊是利用可烯氣可氧氣混合燃燒的熱量熔化金屬進行焊接的方法。 可燃氣體主要是乙炔、 氫氣和天然氣。使用最多提是氧 - 乙炔焊（一般說的氣焊即指此種方法）。根據(jù)氧和乙炔不同的 混合比，火焰可分三類：氧化焰，用于黃負和鍍鋅薄板焊接；中性焰，用途很廣，主要用于中、 低碳鋼，低合金鋼、不銹鋼，紫銅、青銅，鋁及鋁合金，鉛、錫、鎂合金以及灰鑄鐵焊接；碳化 焰，多用于高碳鋼，各種鑄鐵、高速鋼、硬質(zhì)合金、蒙耐爾合金、碳化鎢及鋁青銅等焊接。4、什么是焊接熱影響區(qū)？低碳鋼的焊接熱影響區(qū)的組織和性能。答：焊接熱影響區(qū)是指焊縫兩側(cè)金屬因焊接熱作用

17、而發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。由于焊 縫附近各點受熱情況不同， 熱影響區(qū)可分為熔合區(qū)、 過熱區(qū)、 正火區(qū)和部分相變區(qū)。（1）熔合區(qū)：是焊縫和基本金屬的交界區(qū)。此區(qū)溫度處于固相線和液相線之間，由于焊接 過程中母材部分熔化，所以也稱為半熔化區(qū)。此時， 溶化的金屬凝固成鑄態(tài)組織，未溶化金屬因 回執(zhí)溫度過高而成為過熱粗晶。在低碳鋼焊接接頭中，熔合區(qū)雖然很窄（ 0.1-1mm ），但因其強 度、塑性和韌性都下降，而且此處接頭斷面變化，易引起應(yīng)力集中，所以熔合區(qū)在很大程度上決 定著焊接接頭的性能。（2）過熱區(qū)：被回執(zhí)到 AC3以上 100- 200°C至固相線溫度區(qū)間。由于奧氏體晶粒急劇長 大，形

18、成過熱組織， 固塑性及韌性降低。 對于易淬火硬化鋼材， 此區(qū)脆性更大。（3）正火區(qū)：被加熱到 AC1到 AC3以上 100- 200°C 區(qū)間，回執(zhí)俚金屬發(fā)生重結(jié)晶，墨跡 為細小的奧氏體晶粒。冷卻后等到均勻而細小的鐵素體和珠光體組織，其力學(xué)性能優(yōu)于母材。（4 ）部分相變區(qū)：相當于加熱到 AC1-AC3溫度區(qū)間。珠光體和部分珠光體發(fā)生重結(jié)晶，轉(zhuǎn) 變?yōu)榧毿〉膴W氏體晶粒。部分鐵素體不發(fā)生相變，但其晶粒有長大趨勢。冷卻后晶粒大小不均， 因而力學(xué)性能比正火區(qū)稍差。5、減小焊接應(yīng)力的工藝措施和消除焊接殘余內(nèi)應(yīng)力的方法。答：焊接應(yīng)力的存在將影響焊接構(gòu)件的使用性能，其承載能力大為降低，甚至在外載荷改 變時出現(xiàn)脆斷的危險后果。對于接觸腐蝕性介質(zhì)的焊件（如容器），由于應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象加劇，將 減少焊件使用期限，甚至產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋而報廢。對于承受重載的重要結(jié)構(gòu)件、壓力容器等，焊接應(yīng)力必須加以防止和消除首先，在結(jié)構(gòu)設(shè) 計時應(yīng)選用塑性好的材料，要避免使焊縫密集交叉，避免使焊縫截面過大和焊縫過長。其次， 在施焊中應(yīng)確定正確的焊接次序。 焊前對焊件預(yù)熱是較為有效的工藝措施， 這樣可減弱焊件各部位 間的溫差， 從而顯著減小焊接應(yīng)力。 焊接中采用小能量焊接方法或錘擊焊縫可減小焊接應(yīng)力。 第 三，當需較徹底地消除焊接應(yīng)力時，可采用焊