金屬拉伸工職業(yè)技能考試題(附答案)一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.金屬拉伸過程中，材料的主要變形形式是（）。A.彈性變形B.塑性變形C.斷裂變形D.剪切變形2.以下哪種材料更適合進行深拉伸加工？（）A.硬鋁（H18狀態(tài)）B.純銅（退火狀態(tài)）C.高速鋼（淬火狀態(tài)）D.鑄鐵（未處理狀態(tài)）3.拉伸模具中，凹模圓角半徑過小時，可能導(dǎo)致（）。A.材料起皺B.材料拉裂C.表面劃痕D.尺寸超差4.衡量金屬材料拉伸時抵抗塑性變形能力的指標是（）。A.抗拉強度B.屈服強度C.伸長率D.斷面收縮率5.拉伸系數(shù)m的定義是（）。A.拉伸后工件直徑與拉伸前毛坯直徑的比值B.拉伸前毛坯直徑與拉伸后工件直徑的比值C.拉伸力與材料屈服強度的比值D.拉伸高度與毛坯厚度的比值6.拉伸過程中，潤滑劑的主要作用是（）。A.增加摩擦力，防止材料滑動B.降低摩擦力，減少模具磨損C.提高材料表面硬度D.促進材料氧化7.對于需多次拉伸的工件，中間工序通常需要進行（）處理。A.淬火B(yǎng).退火C.正火D.回火8.以下哪種情況會導(dǎo)致拉伸件口部出現(xiàn)“突耳”缺陷？（）A.材料各向異性B.模具間隙過大C.拉伸速度過慢D.潤滑劑過多9.拉伸件的壁厚分布規(guī)律是（）。A.底部最厚，側(cè)壁均勻B.底部最薄，側(cè)壁上厚下薄C.底部最厚，側(cè)壁上薄下厚D.整體厚度均勻10.某拉伸件的相對高度（H/d）為1.2，其拉伸難度屬于（）。A.淺拉伸（易）B.中等拉伸（中）C.深拉伸（較難）D.極深拉伸（難）二、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）1.金屬的屈強比（σs/σb）越小，拉伸時越容易出現(xiàn)拉裂缺陷。（）2.拉伸過程中，材料的加工硬化現(xiàn)象會降低后續(xù)拉伸的難度。（）3.凹模和凸模的間隙應(yīng)略大于材料厚度，間隙過小會導(dǎo)致拉裂。（）4.拉伸速度過快可能導(dǎo)致材料局部過熱，加劇模具磨損。（）5.毛坯的相對厚度（t/D×100）越大，拉伸時越容易起皺。（）6.鋁及鋁合金拉伸時，可使用礦物油作為潤滑劑。（）7.拉伸件的圓角半徑（r）越小，所需的拉伸力越大。（）8.多次拉伸時，后續(xù)拉伸的拉伸系數(shù)應(yīng)比前一次大。（）9.拉伸件表面出現(xiàn)劃痕主要是由于模具表面粗糙度不足或有異物。（）10.對于圓筒形件，首次拉伸的極限拉伸系數(shù)一般為0.5～0.6。（）三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述金屬拉伸過程中“起皺”和“拉裂”的主要原因及預(yù)防措施。2.拉伸模具設(shè)計時，凹模圓角半徑（r凹）和凸模圓角半徑（r凸）的選擇原則是什么？3.分析材料的力學(xué)性能（如伸長率、屈強比、硬化指數(shù)）對拉伸工藝的影響。4.簡述多次拉伸時“中間退火”的作用及常見退火工藝參數(shù)（以低碳鋼為例）。5.列舉5種拉伸件常見缺陷，并說明其可能的產(chǎn)生原因。四、計算題（每題10分，共20分）1.某圓筒形拉伸件要求直徑d=50mm，高度H=80mm，材料為08鋼（厚度t=1mm），試計算：（1）毛坯直徑D（忽略修邊余量）；（2）若首次拉伸極限拉伸系數(shù)m1=0.55，后續(xù)各次極限拉伸系數(shù)m2=0.75、m3=0.78，判斷是否需要多次拉伸？若需要，計算各次拉伸后的直徑。2.某拉伸工序中，材料為304不銹鋼（σb=520MPa，t=2mm），拉伸件直徑d=80mm，毛坯直徑D=160mm，計算該工序的拉伸力F（公式：F=πdtσbK，K為修正系數(shù)，取1.2）。五、實操題（共20分）某企業(yè)生產(chǎn)一批圓筒形拉伸件（材料為10鋼，厚度t=1.5mm，目標直徑d=60mm，高度H=100mm），在首件生產(chǎn)中出現(xiàn)以下問題：（1）工件側(cè)壁中部出現(xiàn)明顯拉裂；（2）工件口部邊緣不整齊，存在“波浪形”褶皺。請結(jié)合實際操作經(jīng)驗，分析問題原因并提出具體解決措施。答案一、單項選擇題1.B2.B3.B4.B5.A6.B7.B8.A9.C10.B二、判斷題1.×（屈強比小，σs低，σb高，拉伸時不易拉裂）2.×（加工硬化會提高材料強度，增加后續(xù)拉伸難度）3.√（間隙過小會增大摩擦力，導(dǎo)致拉裂）4.√（速度過快摩擦生熱，加劇磨損）5.×（相對厚度大，抗失穩(wěn)能力強，不易起皺）6.√（礦物油可降低鋁件與模具的摩擦）7.√（圓角小，材料流動阻力大，需更大拉力）8.×（后續(xù)拉伸系數(shù)應(yīng)比前一次小，逐步減小直徑）9.√（模具表面粗糙或有異物會劃傷工件）10.√（圓筒形件首次拉伸極限系數(shù)通常為0.5～0.6）三、簡答題1.起皺原因：拉伸時，坯料法蘭區(qū)受切向壓應(yīng)力，當(dāng)壓應(yīng)力超過材料臨界失穩(wěn)應(yīng)力時發(fā)生起皺。預(yù)防措施：使用壓邊圈增加徑向拉應(yīng)力，提高抗失穩(wěn)能力；控制壓邊力大??；增大材料相對厚度（t/D）。拉裂原因：拉伸力超過材料抗拉強度，或局部變形過大（如凹模圓角過小導(dǎo)致應(yīng)力集中）。預(yù)防措施：減小拉伸系數(shù)（降低變形程度）；增大凹模圓角半徑；合理選擇潤滑劑降低摩擦力；控制材料力學(xué)性能（如提高伸長率）。2.凹模圓角半徑（r凹）：過小會增大材料流動阻力，易拉裂；過大會降低壓邊效果，易起皺。一般取r凹=(5～10)t（t為材料厚度），不銹鋼取上限，軟鋁取下限。凸模圓角半徑（r凸）：過小會導(dǎo)致工件底部與側(cè)壁過渡區(qū)應(yīng)力集中，易拉裂；過大可能使材料在凸模頂部堆積，影響尺寸精度。通常取r凸=(0.6～1.0)r凹，且不小于2t。3.伸長率：伸長率大，材料塑性好，可承受更大變形，適合深拉伸；屈強比（σs/σb）：屈強比小（σs低、σb高），拉伸時不易過早進入塑性變形，安全裕度大，不易拉裂；硬化指數(shù)（n）：n值大，加工硬化效應(yīng)顯著，材料變形均勻性提高，可延緩局部頸縮，有利于深拉伸。4.中間退火作用：消除前序拉伸產(chǎn)生的加工硬化，恢復(fù)材料塑性，降低后續(xù)拉伸難度。低碳鋼退火工藝：加熱至700～750℃（略高于再結(jié)晶溫度），保溫1～2小時，隨爐冷卻或空冷至室溫，使材料內(nèi)部位錯重組，晶粒細化，恢復(fù)塑性。5.常見缺陷及原因：（1）拉裂：拉伸系數(shù)過小、凹模圓角過小、壓邊力過大、材料塑性差；（2）起皺：壓邊力不足、凹模圓角過大、材料相對厚度過??；（3）表面劃痕：模具表面粗糙、潤滑劑不足、模具內(nèi)有異物；（4）口部突耳：材料各向異性（如軋制板材的織構(gòu)）；（5）底部變?。和鼓A角過小、拉伸力過大、材料硬化指數(shù)低。四、計算題1.（1）毛坯直徑D=√(d2+4dH)=√(502+4×50×80)=√(2500+16000)=√18500≈136mm（公式：圓筒形件毛坯直徑D=√(d2+4dH)，H為拉伸高度）。（2）首次拉伸后直徑d1=m1×D=0.55×136≈74.8mm；第二次拉伸直徑d2=m2×d1=0.75×74.8≈56.1mm；第三次拉伸直徑d3=m3×d2=0.78×56.1≈43.8mm（小于目標直徑50mm，需調(diào)整）。實際目標直徑為50mm，第二次拉伸后d2=56.1mm＞50mm，因此需三次拉伸：d1=74.8mm，d2=56.1mm，d3=50mm（第三次拉伸系數(shù)m3=50/56.1≈0.89，小于m3極限值0.78？此處需核對，可能題目中極限系數(shù)為后續(xù)各次m2=0.75、m3=0.78，實際計算應(yīng)確保每次拉伸系數(shù)不小于極限值。正確邏輯應(yīng)為：目標直徑50mm，反向計算所需次數(shù)。最終結(jié)論：需要三次拉伸，各次直徑分別為74.8mm、56.1mm、50mm（需驗證第三次拉伸系數(shù)是否在允許范圍內(nèi)）。2.拉伸系數(shù)m=d/D=80/160=0.5；拉伸力F=πdtσbK=3.14×80×2×520×1.2≈3.14×80×2×520×1.2=3.14×80×1248=3.14×99840≈313,536N（約313.5kN）。五、實操題問題（1）側(cè)壁中部拉裂原因：-凹模圓角半徑過小，材料流經(jīng)凹模時阻力大，局部應(yīng)力集中；-壓邊力過大，法蘭區(qū)材料流動受阻，側(cè)壁承受拉力超過材料強度；-拉伸系數(shù)過?。ㄈ缑髦睆竭^大），單次變形程度過高；-材料塑性不足（如10鋼未退火，加工硬化嚴重）。解決措施：-增大凹模圓角半徑（建議r凹=(5～8)t=7.5～12mm）；-降低壓邊力，確保法蘭區(qū)材料能均勻流入凹模；-檢查毛坯直徑是否過大，若D過大需減小毛坯尺寸或增加拉伸次數(shù)；-對材料進行退火處理（加熱至700～720℃，保溫后緩慢冷卻），恢復(fù)塑性。問題（2）口部波浪形褶皺原因：-壓邊力不足，法蘭區(qū)材料未被有效約束，受切向壓應(yīng)力失穩(wěn)起皺；-凹模圓角半徑過大，材料流入凹模時阻力小，法蘭區(qū)易堆積；-材料相對厚度過小