1、擠壓工藝及模具習題庫參考答案1. 答：反擠壓進入穩定階段，坯料的變形情況可分為以下幾個區域：已變形區、變形區、過渡區、死區、待變形區。2. 答：三向應力之所以可以提高被擠壓材料的塑形，歸納起來主要原因是：第一：三向壓應力狀態能遏制晶間相對移動，阻止晶間變形。第二：三向壓應力狀態有利于消除由于塑性變形所引起的各種破壞。第三：三向壓應力狀態能使金屬內某些夾雜物的危害程度大為降低。第四：三向壓應力狀態可以抵消獲減小由于不均勻變形而引起的附加應力，從而減輕了附加應力所造成的破壞作用。3. 答：在塑形變形過程中，變形金屬內部除了存在著與外力相應的基本應力以外，還由于物體內各層的不均勻變形受到變形體整體性

2、的限制，而引起變形金屬內部各部分自相平衡的應力，稱為附加應力。4. 答：實心件正擠壓的金屬流動特點：坯料除了受凹模工作表面的接觸摩擦影響外，還受到芯棒表面接觸摩擦的影響，因而坯料上的橫向坐標線向后彎曲，不再有產生超前流動的中心區域，這說明正擠壓空心件的金屬流動比正擠壓實心件均勻一些。在進入穩定流動時，劇烈變形區也是集中在凹模錐孔附近高度很小的范圍之內，金屬在進入變形區以前或離開變形區以后幾乎不發生塑性變形，僅作剛性平移。5. 答：附加應力不是由外力引起的，而是為了自身得到平衡引起的。因此，當外力取消以后，附加應力并不消失而殘留在變形體內部，成為殘余應力。附加應力和殘余應力的危害：第一：縮短擠壓

3、件的使用壽命；第二：引起擠壓件尺寸及形狀的變化；第三：降低金屬的耐蝕性。6. 答：縮孔是指變形過程中變形體一些部位上產生較大的空洞或凹坑的缺陷。當正擠壓進行到待變形區厚度較小時、甚至只有變形區而無待變形區時，會產生縮孔。筒形件反擠壓時進行到待變形區厚度較小，甚至當坯料底厚小于壁厚時仍繼續反擠，則會因材料不足以形成較厚的壁部而產生角部縮孔缺陷。7. 答：擠壓對金屬組織和力學性能的影響有：擠壓時，在強烈的三向應力作用下金屬晶粒被破碎，原來較大的晶粒擠壓后變成為等軸細晶粒組織，因而提高了強度。8. 答：冷擠壓時常用材料的形態有：線材、棒材、管料、板料等。9. 答：冷擠壓坯料進行軟化處理的原因：為了改

4、善冷擠壓坯料的擠壓性能和提高模具的使用壽命，大部分材料在擠壓前和多道擠壓工序之間必須進行軟化處理，以降低材料的硬度，提高材料的塑形，得到良好的顯微組織，消除內應力。10. 答：碳鋼和合金鋼坯料冷擠壓前要進行磷化處理。磷化處理又叫磷酸鹽處理，也就是把鋼坯放在磷酸鹽溶液中進行處理。處理時金屬表面發生溶解和腐蝕。由于化學反應的結果，在金屬表面上形成一層很薄的磷酸鹽覆蓋層。11. 答：奧氏體不銹鋼因與磷酸鹽基本上不發生化學反應，所以不能用磷化處理，故用草酸鹽處理來代替。硬鋁坯料蘇醒差，在擠壓過程中，為了避免產生裂紋，應使硬鋁坯料表面形成一層氧化膜。可用氧化處理、磷化處理或氟硅化處理來獲得。12. 答：

5、冷擠壓力即冷擠壓變形前所需要的作用力。它是設計模具、選擇設備的依據，并可衡量冷擠壓變形前的難易程度。13. 答：影響冷擠壓力的因素主要有：冷擠壓用材料、變形程度、變形溫度、變形速度、毛坯的幾何形狀、變形方式、潤滑條件及模具結構等因素的影響。14. 答：冷擠壓時單位擠壓力很大，對擠壓件的精度要求高，因此對冷擠壓使用的壓力機提出了一些特殊要求：第一：能量要大；第二：剛性要好；第三：導向精度要求高；第四：要具備頂出機構；第五：要有過載保護裝置；第六：能提供合適的擠壓速度；第七：要對模具進行潤滑冷卻的裝置。15. 答：冷擠壓模具應具有以下特點：第一：模具應有足夠的強度和剛度，要在冷熱交變應力下正常工作

6、；第二：模具工作部分零件材料應具有高強度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韌性；第三：凸、凹模幾何形狀應合理；第四：模具易損壞部分應更換方便；第五：為提高工作部分強度，凹模一般采用預應力組合形式，凸模有時也采用組合形式；第六：模具工作部分零件與上下模板之間要設置厚實的淬硬壓力墊板；第七：上下模板采用中碳鋼經鍛造或直接用鋼板制成，應有足夠的厚度，以保證模板具有較高的強度和剛度。16. 答：為了提高冷擠壓凹模的強度，確保凹模在較大的單位擠壓力下有較長的使用壽命，一般采用預應力組合凹模結構形式。17. 答：組合凹模的壓合工藝主要有以下三種：第一：熱壓配合法；第二：冷壓配合法；第三：常溫強力壓合法。18.

7、 答：對冷擠壓工作零件材料的要求有：第一：必須具有高強度和高硬度；第二：應具有相當高的韌性，可以避免由于沖擊、偏心載荷，疲勞應力集中而引起的折斷和開裂破壞；第三：應具有較高的耐磨性；第四：具有足夠的耐熱性能；第五：材料必須有良好的加工性能。19. 答：熱擠壓時鋼的加熱缺陷有：氧化、脫碳、過熱、過燒、開裂等。氧化皮大大降低了擠壓件的表面質量，增加了模具的磨損；當鋼中含有鎢、鋁、鈦、硼等合金元素時，特別容易引起脫碳；對于過熱不太嚴重的鋼，通過大變形量的鍛造可以得到改善；坯料一旦過燒，鍛造時一擊便碎，工件只能報廢；高合金鋼的導熱性能差，開裂傾向也大，必須緩慢加熱，嚴防開裂。20. 答：感應加熱是交變

8、電流通過感應線圈產生感應交變磁場，進而感應出交變電場。將金屬坯料置于電場中，因其導電而產生感應電動勢，形成閉合回路，在棒料（坯料）內產生感應電流而達到加熱的目的。21. 答：冷擠壓件圖是在零件圖基礎上加上了機械加工余量、成形公差和工藝余料等而繪制的，主要勇于最終擠壓件的檢驗、后續機械加工工藝的編制和工夾具的設計等。熱擠壓件圖則是在冷擠壓件圖的基礎上加上收縮量，主要用于擠壓模具的設計與制造、擠壓過程的質量控制等。22. 答：溫擠壓模具在連續生產過程中溫度迅速上升，當模具的溫度達到其回火軟化溫度時，在很高的擠壓應力的作用下會發生變形，表面硬度下降，使模具迅速失效。因此，必須對模具進行充分的冷卻，使

9、其維持在200攝氏度左右，保證其性能的發揮；在擠壓溫度在250攝氏度以上時，采用冷擠壓時的潤滑方法，會使磷化層和皂化劑燒損，使潤滑條件惡化，因此，在溫擠壓時，潤滑劑的選取很重要，是溫擠壓成敗的關鍵因素。23. 答：如果零件最終熱處理前對組織狀態有要求時，特別是要求過共析鋼為球狀珠光體時，則要求其溫擠壓溫度在相變溫度前。當原球狀珠光體經相變為奧氏體組織，再經擠壓后冷卻為片狀珠光體組織的溫擠壓件，不僅不利于切削加工，而且經最終熱處理淬火后的馬氏體組織粗大，容易產生淬火變形，影響零件的力學性能。因此，其擠壓后的組織應為球狀珠光體。24. 答：溫擠壓對潤滑劑的要求：第一：對摩擦表面具有最大活性和足夠的

10、粘度，不易流失，較好地粘附摩擦表面；第二：潤滑劑應具有一定的熱穩定、耐熱性和絕熱性；第三：潤滑劑的化學穩定性要高；第四：在溫擠壓溫度下能均勻地粘附在坯料表面或模具表面上，形成均勻的潤滑膜；第五：具有良好的懸浮分散和可噴涂性能。25. 答：與冷熱擠壓相比，溫擠壓模具的結構特點：第一：具有抗室溫及中溫破壞的足夠的硬度、強度與韌性；第二：在反復變形力與熱的作用下，必須具有高的抗磨損、耐疲勞性能；第三：模具工作部分易損零件應裝拆方便，固定可靠；第四：在模具上應設計循環冷卻系統，使凸膜、凹模等模具工作零件充分冷卻；第五：所選用的模具材料應具有良好的加工性能。26. 答：擠壓實心型材采用兩種基本方法，即金

11、屬正向流動的擠壓、金屬反向流動的擠壓；空心型材的擠壓可采用兩種基本的方法，即擠壓針管材擠壓法、組合模焊合擠壓。27. 答：確定工藝參數時，應綜合考察金屬與合金加工時的可擠壓性和對制品質量的要求（尺寸與形狀的允許偏差，表面質量，組織與性能等），以滿足提高成品率與生產率的需要。28. 答：選擇鑄坯直徑時，應在滿足制品斷面力學性能要求和均勻性要求的前提下盡可能采用較小的擠壓比。但是，在擠壓外接圓大的復雜形狀斷面型材時，要考慮模孔輪廓不能太靠近擠壓筒壁，以免制品出現分層缺陷。擠壓管、棒、型、線材的錠坯一般為實心圓錠坯，但在生產有些特殊要求的管材時最好使用空心鑄坯，包括錠坯直徑計算和錠坯長度計算。29.

12、 答：擠壓模按模孔軸向斷面形狀可分為平模、錐形模、平錐模、流線形模和雙錐模等。按模具結構可分為整體模、分瓣模、可卸模、活動模、舌型組合模、平面分流組合模、嵌合模、叉架模、前置模、保護模等。30. 答：在實心型材模的設計中減少金屬流動不均勻的措施有第一：采用不等長的工作帶；第二：采用阻礙角或促流角；第三：采用平衡模孔；考慮模孔的配置、模孔制造尺寸的確定和選擇，保證型材斷面各個部分的流動速度均勻，并且要選擇有足夠強度的模具結構。31. 答：在布置多孔模的模孔時，不僅需要考慮型材斷面各部分流動的均勻性，有時還需要考慮模子的強度問題。為了保證模具的強度，多孔模各個模孔之間的距離應當合適，不能過小。在實

13、際生產中模孔之間的間距大體在15-50mm范圍內，對于19.6MN以下的擠壓機取20-30mm；49MN左右的擠壓機取35-50mm；對于78.4MN以上的大型擠壓機，可取60mm以上。同時，模孔間距應系列化，以便模墊可互相交換使用。32. 答：實心型材擠壓模具設計時要考慮模孔的合理布置、模孔幾何尺寸的確定、減少金屬流動不均勻性的措施、型材模子的強度校核等。33. 答：舌形模又稱橋式模，在空心鋁合金型材的擠壓生產中，舌形模是應用最早的一種，與其他組合模相比，舌形模具有最小的擠壓力，型材各個部分金屬流動均勻，可以采用較高的擠壓速度等一系列優點，因此舌形模在硬鋁合金空心型材的擠壓生產中應用得比較普

14、遍。舌形模的主要缺點是擠壓壓余大，強度較差，且制造加工困難。舌形模的結構類型有四種結構形式：突出橋式，半突出橋式，埋入橋式，平面橋式。34. 答：舌形模的設計結構要素比較復雜，常對其主要結構要素進行分析。主要包括：模橋、焊合室、模芯（舌頭）、模孔工作帶。35. 答：平面分流模一般由上模和下模組合而成。平面分流模擠壓型材的特點：第一：可適于用舌形模很難生產，甚至無法生產的雙孔、多孔或內腔復雜的空心型材；第二：可以生產懸臂梁較大、用平模很難生產的半空心型材的擠壓；第三：可以生產斷面形狀復雜、壁厚相差大或多齒的實心型材；第四：平面分流模較舌形模容易加工，擠壓殘料較舌形模的短且分離殘料容易。36. 答

15、：分流孔個數的選擇要根據制品外形尺寸、斷面形狀和模孔排列位置來確定，一般有二孔、三孔、四孔和多孔。分流孔的形狀要根據制品的外形來確定，一般有圓形、扁橢形、腰子形、扇形和異形；模芯又稱舌頭，根據模芯工作帶部分的結構不同，模芯可以分為凸臺式、錐臺式、錐式三種基本結構形式；焊合室常見的有圓形和蝶形兩種；平面分流模的孔空刀結構一般說來，當型材壁厚t>2mm時，可采用加工容易的真空刀和斜空刀結構；當t<2或帶有懸臂處可用組合空刀結構；對于危險斷面處（如帶有小燕尾槽的型材等）可用兩種空刀結構。37. 答：型材擠壓工藝，包括確定擠壓工藝參數、選擇合適的潤滑條件、擠壓比的確定及合理錠坯尺寸的計算，

16、它們與合金種類、制品規格和設備能力有關。38. 答：擠壓是鋁合金型材成形加工中的主要工序，其它工序及其連續性取決于型材的供應狀態，而供應狀態又首先取決于用戶所提出的要求。不同的熱處理所得到的型材狀態不同。39. 答：型材擠壓模進行滲氮處理，主要目的是通過滲氮使模具表面改變性能，提高模具的硬度和防腐蝕性。40. 答：熱擠壓型材模具應具備的性能條件有：第一：高的強度和硬度；第二：高導熱性和穩定性；第三:搞的耐蝕性；第四：良好的淬透性；第五：抗激冷、激熱的適應能力；第六：良好的工藝性能。41. 答：依題意可知：公式計算法：正擠單位壓力：正擠壓力：其中：材料的斷面減縮率： 根據教材表4-2知材料加工硬

17、化系數：08鋼的抗拉強度取摩擦因數： ，凹模工作帶長度：，擠出件的壁厚：所以：單位擠壓力：因為采用的是錐形凹模擠壓，故總擠壓力：圖算法：1），根據毛坯直徑，和擠壓后直徑，查教材圖4-17中圖中的交點a分別向上、下投影，得到擠壓比G=3.0斷面減縮率：。2）根據圖中擠壓比G=3.0和材料硬度120HBS的斜線的交點b，投影到縱坐標軸上得到未修正的單位冷擠壓力。3）根據中和得到交點才，由c點向上投影，查得時，部分修正的單位擠壓力。4)將圖中的點投影到斜線上，得d點，由d點向右投影到縱坐標軸上，則得到已修正的單位擠壓力。5）將圖中求得的的點，向毛坯直徑的斜線上投影得e點，再由e點向下投影到橫坐標軸上

18、，則得總擠壓力為比較：單位擠壓力的相對誤差總擠壓力的相對誤差經過比較發現公式計算法和圖解法計算結果誤差較大，導致這情況的出現可能原因教材所給圖解表坯料直徑范圍太小，造成本題所給坯料直徑不能在圖解表中準確定位。42 答：公式計算法：依題意可知：正擠單位壓力：正擠壓力：其中：材料的斷面減縮率： 根據教材表4-3知材料加工硬化系數：凸模凹模工作部分幾何形狀系數取08鋼的抗拉強度取摩擦因數 ，取毛坯長徑比為0.6 ，凹模工作帶長度，擠出件的壁厚所以，單位擠壓力：總擠壓力：圖算法：1），根據毛坯直徑，和擠壓后直徑，查教材圖4-18中圖中的交點a分別向上、下投影，得到擠壓比斷面減縮率；。2）根據圖中擠壓比，材料硬度140HBS和的斜線的交點b，投影到縱坐標軸上得到未修正的單位冷擠壓力。3）由和，從圖查得高度修正系數4)根據和得到交點c，由c點向上投影，查圖得已修正的單位擠壓力。5）根據和，查圖中得到總擠壓力為比較：單位擠壓力的相對誤差總擠壓力的相對誤差經過比較發現公式計算法和圖解法計算結果存在一定的誤差，但在實際工程允許的情況下，這種誤差是可以接受的，即公式計算法和圖解法計算結果均可作為實際工程情況參考。43. 答： a)圖工件：方案一：采用杯-杯復合擠壓一次成形