飛機(jī)鈑金成形工藝評分標(biāo)準(zhǔn)2013A

1、飛機(jī)鈑金成形工藝試題標(biāo)準(zhǔn)答案及評分標(biāo)準(zhǔn)（A）一、 簡述下列各題（每小題5分，共45分）1. 自由彎曲和校正彎曲。彎曲力的變化曲線自由彎曲：自由彎曲時(shí)，為了得到不同彎曲角度和半徑的的彎曲件，并不需要改變模具，因?yàn)閺澢嵌扔袥_頭行程決定。也就是說，彎曲變形程度取決于凸模進(jìn)入凹模的深度H。自由彎曲時(shí)，所需彎曲力相對較小，但為獲得要求的彎曲角，要準(zhǔn)確控制沖頭行程。校正彎曲：板料經(jīng)自由彎曲階段后，開始與凸、凹模表面全面接觸。此時(shí)，如果凸模繼續(xù)下行，零件受到模具擠壓繼續(xù)彎曲，彎曲力急劇增大，成為校正彎曲。彎曲變形程度取決于凸模進(jìn)入凹模的深度H及接觸后所施加的力。也可以從力能消耗、模具結(jié)構(gòu)、零件成形質(zhì)量方面

2、說明。2. 最小相對彎曲半徑及板料纖維方向?qū)ζ溆绊憽榱朔乐雇鈱永w維拉裂和保證彎曲質(zhì)量，相對彎曲半徑應(yīng)有一定的限制。防止外層纖維拉裂的極限相對彎曲半徑稱為最小相對彎曲半徑，用表示?；蛘弑硎鰹椋簭澢獗韺硬划a(chǎn)生裂紋條件下的最小值，即安全條件下的相對彎曲半徑最小值。生產(chǎn)用的板料，其機(jī)械性能在板面內(nèi)的各方向并不相同，表現(xiàn)出各向異性。生產(chǎn)中常用材料，順著纖維方向的塑性指標(biāo)、等大于垂直于纖維方向的指標(biāo)。因此彎曲件的彎曲線與板料纖維方向垂直時(shí)，最小相對彎曲半徑的數(shù)值最??；如果彎曲線與板料纖維方向平行，最小相對彎曲半徑最大。應(yīng)盡可能使彎曲件彎曲線垂直于板料的纖維方向，以提高變形程度，防止外層纖維拉裂。多向

3、彎曲的工件，可使彎曲線與板料纖維方向成一定的角度。3. 筒形件拉深系數(shù)和極限拉深系數(shù)在拉深工藝分析中有何用處？拉深系數(shù)拉深后筒形件直徑與拉深前毛坯直徑之比，即。拉深系數(shù)m反映了拉深時(shí)材料變形程度的大小，越小，表明拉深前后直徑差別越大，變形程度越大。拉深系數(shù)是拉深工藝中的一個(gè)重要參數(shù)，是拉深工藝計(jì)算和模具設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。極限拉深系數(shù)：在危險(xiǎn)斷面不被拉破的條件下所能采用的最小拉深系數(shù)。如果拉深件的拉深系數(shù)小于材料的極限拉深系數(shù)，則拉深過程中板料會破裂，需要多次拉深成形；反之，則可一次拉深成形。4. 反拉深的防皺原理。拉深時(shí)凸緣部分（或凸、凹模部分）的切向壓應(yīng)力大到超出材料的抗失穩(wěn)能力，凸緣部分（或

4、凸、凹模部分）材料會失穩(wěn)而發(fā)生隆起現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱起皺。起皺首先在切向壓應(yīng)力最大的外邊緣發(fā)生，起皺嚴(yán)重時(shí)會引起拉裂。由屈服條件：，有：凸緣上恒負(fù)，所以增大可減小的絕對值。反拉深是將首次拉深厚的半成品拉深件倒扣在凹模上進(jìn)行拉深。由于反拉深材料進(jìn)入凹模型腔前增加了彎曲、反彎曲變形和摩擦作用，從而使徑向拉應(yīng)力增大，切向壓應(yīng)力作用相應(yīng)減小，有效的防止起皺。5. 普通旋壓過程中材料的變形特點(diǎn)。1）材料的變形過程不連續(xù)：對于凸緣材料的任意質(zhì)點(diǎn)來說，它要經(jīng)過幾次“與旋輪接觸脫離旋輪接觸”的反復(fù)，其塑性變形過程也就經(jīng)歷了“加載卸載”的多次反復(fù)，因此，普通旋壓過程中材料是不連續(xù)的。2）材料的應(yīng)變狀態(tài)與拉深相似：

5、普通旋壓過程中，與旋輪接觸的局部塑性變形區(qū)材料變形狀態(tài)十分復(fù)雜。在經(jīng)過不連續(xù)的塑性變形過程后，工件宏觀效果上表現(xiàn)出毛坯直徑縮小，厚度基本不變，即材料在周向發(fā)生了壓縮變形，而在軸向發(fā)生了伸長變形。變形性質(zhì)類似于拉深時(shí)凸緣變形區(qū)的變形性質(zhì)。3）起皺是普通旋壓過程的主要障礙：普通旋壓過程和拉深相似，同樣存在有毛坯凸緣起皺和零件底部圓角部位拉裂兩種限制因素。只是在普通旋壓中，筒壁底部所受拉應(yīng)力小，正常操作中破裂的危險(xiǎn)性較小；而毛坯凸緣完全懸空，失穩(wěn)起皺的危險(xiǎn)性更大。6. 蒙皮拉形時(shí)通常在什么部位破裂，為什么？蒙皮拉形時(shí)通常破裂部位位于夾鉗夾緊部分的毛料。原因：在拉形過程中，拉形模和夾鉗之間的毛料屬于傳

6、力區(qū)，起著傳遞拉力的作用。由于該處材料不和模胎接觸，所以容易變薄。而在夾緊部分還可能出現(xiàn)應(yīng)力集中，材料易在該處破裂。7. 落壓成形的主要思想是什么？由于用落壓方式成形的零件多為復(fù)雜的立體空殼，而落壓模又無壓邊裝置，所以防止集中變薄和失穩(wěn)起皺就變得十分突出。收料易使板材失穩(wěn)而起皺，阻礙板材的進(jìn)一步變形；放料易使板材局部集中變薄，以致破裂。因此，放料和收料位置的選擇以及收、放料程度的控制，對成形過程起著決定性的作用。8. 噴丸成形原理。原理是利用高速的球形彈丸噴射工件表面層，使之產(chǎn)生塑性變形。彈丸打擊到工件表面，表面層出現(xiàn)許多凹坑，凹坑周圍金屬向四周排擠，其結(jié)果是上表面的面積增加，引起壁板拱起。上

7、表層由于金屬互相排擠，出現(xiàn)殘余壓應(yīng)力；下表層由于拱起彎曲，也出現(xiàn)殘余壓應(yīng)力。因?yàn)闅堄鄳?yīng)力自相平衡，故在工件中心層出現(xiàn)殘余拉應(yīng)力。表層殘余應(yīng)力有利于抗疲勞和抗腐蝕。9. 超塑性成形和擴(kuò)散連接組合工藝。超塑性是指材料在一定的內(nèi)部（組織）條件（如晶粒形狀及尺寸，相變等）和外部（環(huán)境）條件下（如溫度、應(yīng)變速率等），呈現(xiàn)出異常低的流變抗力、異常高的流變性能（例如大的延伸率）的現(xiàn)象。充氣成形是一種以壓縮氣體為工作介質(zhì)，使處于超塑性狀態(tài)下的坯料依靠用脹形來貼模的工藝方法。擴(kuò)散連接：鈦板在最佳超塑性成形時(shí)的溫度約為。在這一工作溫度和一定的工作壓力下，兩塊以上的鈦板零件如疊合在一起，則接觸面上的分子和原子相互滲

8、透而使界面消失，幾個(gè)零件最后連成整體。這就是擴(kuò)散連接。鈦板超塑性成形和擴(kuò)散連接組合工藝是在同一溫度下同時(shí)完成成形和連接工藝，先完成擴(kuò)散連接，然后充氣完成超塑性成形。二、 問答題（共28分）1. 簡述曲柄壓力機(jī)的工作原理，并描述其與摩擦壓力機(jī)的區(qū)別。（6分）曲柄壓力機(jī)的工作原理：曲柄壓力機(jī)是采用機(jī)械傳動的鍛壓機(jī)器，利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。通過傳動系統(tǒng)（皮帶輪、連桿）把電動機(jī)的運(yùn)動和能量傳給工作機(jī)構(gòu)（曲柄和滑塊），從而使坯料獲得確定的變形，制成所需的工件。（3分）與摩擦壓力機(jī)的區(qū)別：1、動力的傳動原理不同。曲柄壓力機(jī)通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳遞動力，摩擦壓力機(jī)通過摩擦盤和飛輪之間的相互接觸傳遞動力；2、

9、連桿工作原理不同。曲柄壓力機(jī)的連桿通過曲柄的轉(zhuǎn)動帶動滑塊往復(fù)運(yùn)動，摩擦壓力機(jī)通過螺桿和螺母的相對運(yùn)動帶動滑塊往復(fù)運(yùn)動。（3分）2. 結(jié)合普通沖裁過程塑性變形階段特征點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)（單元體表示），分析說明沖裁時(shí)裂紋首先出現(xiàn)在板料的什么位置？（7分）普通沖裁過程塑性變形階段特征點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的單元體表示。（4分）凸模與凹模端面的靜水壓力高于側(cè)面的靜水壓力；凸模刃口附近材料的靜水壓力比凹模刃口附近高。（2分）凸模下行壓入材料至一定深度時(shí)，首先在靜水壓力最低的凹模刃口側(cè)壁達(dá)到破壞應(yīng)力，從而出現(xiàn)裂紋。（1分）3. 結(jié)合沖裁模具刃口尺寸計(jì)算原則，寫出凸、凹模分別加工時(shí)沖孔模具刃口尺寸計(jì)算公式。（7分）²

10、; 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算原則：（3分）1）基準(zhǔn)件工件尺寸接近原則² 基準(zhǔn)件選擇問題 設(shè)計(jì)落料模時(shí)，應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)，靠縮小凸模尺寸獲得間隙；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)，靠擴(kuò)大凹模尺寸獲得間隙。² 尺寸確定 根據(jù)沖裁模在使用過程中的磨損規(guī)律：凹模的磨損使落料件輪廓尺寸增大，故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，必須使凹模內(nèi)徑的基本尺寸接近或等于工件的最小極限尺寸；凸模的磨損使沖孔件孔徑尺寸減小，故設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，必須使凸模外徑接近或等于工件的最大極限尺寸。2）初始設(shè)計(jì)取最小合理間隙原則無論是落料或沖孔，模具經(jīng)磨損后間隙總是增大的，為了使模具在合理間隙范圍內(nèi)有較大的磨損量，新模具應(yīng)取最小合理

11、間隙值。3）公差原則：凸、凹模精度比工件高（24）級。² 結(jié)合原則寫出公式（2分）² 沖孔模具刃口尺寸計(jì)算公式（2分） 4. 分析說明寬板在立體純塑性彎曲階段變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)變狀態(tài)（用單元體表示）。（8分）設(shè)板料彎曲變形區(qū)的主應(yīng)力和主應(yīng)變的方向?yàn)榍邢颍ǎ?、徑向（、）和寬度方向（，），用單元體表示的寬板在立體純塑性彎曲階段變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)變狀態(tài)如圖所示。(4分)結(jié)合塑性體積不變條件和具體變形趨勢進(jìn)行分析。(4分)三、 分析題（共27分）1. 分析滑塊許用負(fù)荷圖的安全控制原理。（6分）滑塊許用負(fù)荷安全控制是指保證滑塊在工作的全過程始終處于安全狀態(tài)。（1分）1）壓力機(jī)工

12、作時(shí)，必須保證壓力機(jī)的曲軸和齒輪均不超過許用載荷。2）使用壓力機(jī)時(shí)，要嚴(yán)格注意工作角度，必須保證工件的變形力始終落在圖示的安全區(qū)內(nèi)。3）工作機(jī)構(gòu)的最大工作力在公稱壓力角處，此時(shí)為滑塊所能承受的最大壓力。4）在保證工件的最大變形力滿足曲軸許用載荷極限的基礎(chǔ)上，尚需保證在不同的工作角度下工件變形力落在曲軸許用載荷內(nèi)。（5分）2. 說明圖示橡皮彎邊成形過程。（6分）圖示橡皮彎邊成形為凸曲線彎邊成形（凸彎邊）。凸彎邊是沿凸曲線輪廓彎邊，又稱壓縮彎邊，凸曲線彎邊成形時(shí)毛坯外形比零件的輪廓長度大。成形過程中彎邊區(qū)毛料可能因壓縮變形太大而起皺，情況和無壓邊圈的拉深成形相似。（2分）凸彎邊橡皮成形過程是：“先

13、允許起皺，然后再壓平”。具體分為三個(gè)變形階段：1）壓縮失穩(wěn)和首次皺的形成階段：成形時(shí)橡皮首先壓倒壓型模的上表面并向壓型模的四周壓下，使板料懸空部分受壓而折彎，板料沿凸曲線輪廓向下折彎時(shí)，板料在切向受到擠壓。于是產(chǎn)生周向壓應(yīng)力與周向周向壓應(yīng)變。當(dāng)超過板料壓縮起皺的極限應(yīng)力時(shí)，彎邊變形區(qū)將起皺。起皺后，彎邊上各區(qū)的彎曲剛性發(fā)生變化：皺峰部分剛度大，折彎難；皺谷部分剛度小，折彎較易。隨著橡皮繼續(xù)施壓，皺谷加深先于壓型模接觸，并不斷增加接觸寬度，同時(shí)，皺峰不斷增高和變窄。2）二次皺的形成階段：當(dāng)皺谷出現(xiàn)較寬的平臺區(qū)之后，橡皮壓力不斷增大時(shí)，皺峰在逐漸壓平和縮小過程中，使平臺區(qū)又承受到愈來愈大的周向壓應(yīng)

14、力，當(dāng)超過板料的起皺極限后，于是發(fā)生第二次起皺現(xiàn)象。3）皺的壓平階段：隨著橡皮壓力的不斷增大，皺褶被逐步壓平。橡皮成形的消皺能力除與橡皮壓力有關(guān)外，還取決于皺紋形狀和大小，以及橡皮的硬度。（4分）3. 什么是沖壓件工藝性分析？并結(jié)合下圖說明其包括哪些方面？（7分）工件材料為08F，批量為 20000件/年。沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性。沖壓件的工藝性對沖壓件質(zhì)量、材料經(jīng)濟(jì)利用率、生產(chǎn)率、模具制造及使用壽命等都有很大影響。對沖壓件的工藝分析，主要討論在不影響零件使用性能的前提下，結(jié)合本單位的生產(chǎn)條件，能否以最簡單、最經(jīng)濟(jì)的方法制造出來。若能做到，表示該沖壓件的工藝性好；反之則差。沖

15、壓件的工藝性分析包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性兩方面的內(nèi)容。(2分)結(jié)合圖說明其包括以下方面（涉及到?jīng)_裁和彎曲兩方面內(nèi)容）：1）沖裁工藝性分析內(nèi)容 (2.5分)ü 形狀與尺寸n 沖裁件的形狀簡單、對稱n 沖裁件的圓角n 沖孔極限尺寸、n 沖裁件孔邊之間的距離沖裁件的孔與孔或孔與邊緣的距離n 在彎曲件的沖孔彎曲件的沖孔時(shí)，其孔邊與工件直壁之間的距離有要求。ü 精度和粗糙度、ü 尺寸標(biāo)注 ü 其它沖裁件的厚度、板料性能、以及沖裁工序和其它工序（如彎曲、拉深等）之間的關(guān)系和相互影響。2）彎曲工藝性分析內(nèi)容 (2.5分)ü 彎曲半徑ü 彎曲件的形狀對稱，彎曲件的高度一致ü 彎曲件孔的位置ü 彎曲件的直邊高度ü 彎曲件的精度彎曲件長度和角度的公差有一定的要求。4. 說明下圖大批量生產(chǎn)的成形方法，并說明成形時(shí)主