机械制造基础课后作业.docx

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机械制造基础课后作业

第一章工程材料的基本知识

1，说明下列符号的含义及其所表示的机械性能指标的物理意义：

σs，σb，HRC,180HBS10/1000/30

答：

σs 屈服强度符号，材料产生屈服现象时的最小应力值称为屈服强度。

σs=FS/SO. σb

抗拉强度符号，材料被拉断前承受最大载荷时的应力值称为抗拉强度。

σb= Fb/SO. HRC 洛

氏硬度符号，压头为 1200 金刚石圆锥体。

180HBS10/1000/30 表示用直径为 10mm 的淬火钢球在

1000Kgf 的载荷作用下，时间保持 30s 所测得的布氏硬度值为 180。

2，为什么冲击韧性值不直接用于设计计算？

它与塑性有何关系？

答：

冲击韧性值是通过一次摆锤冲击试验测得的，测试时要求一次冲断，而生产实地中的

工件大多数都是多次冲击后才被破坏的，这与冲击试验中一次冲断的情况相差较大，所以

冲击韧性值常规下只用于判定材料是塑性的还是韧性的，而不用于直接设计。

韧性是材料

强度和塑性的综合指标,当材料的强度和塑性都很好时，材料的韧性才会很好。

3，何谓金属的疲劳和蠕变现象？

它们对零件的使用性能有何影响?

答：

金属在连续交变载荷的作用下发生突然性的断裂称为疲劳断裂。

金属在高温长时间应

力作用下产生明显的塑性变形直至断裂的现象称为蠕变。

在设计零件时，必须考虑疲劳强

度和蠕变强度及持久强度。

4.Fe—Fe3C 相图在生产实践中有何指导意义？

有何局限性？

答：

铁碳合金相图的指导意义：

（1），选择材料方面的应用；

（2），铸造方面的应用；

（3），锻造方面的应用；（4），热处理方面的应用；

由于铁碳相图是以无限缓慢加热和冷却速度得到的，而在实际加热和冷却都有不同程度的

滞后现象。

第二章钢的热处理

一，何为钢的热处理？

钢的热处理有哪些基本类型？

答：

钢在固态下采用适当方式进行加热、保温，并以一定的冷却速度冷却到室温，改变钢

的组织从而改变其性能的一种工艺方法。

类型包括退火、正火。

淬火、回火四种基本类型。

二，退火和正火的主要区别是什么？

生产中如何选择正火和退火？

答：

正火比退火的冷却速度快些，故正火的组织比较细，硬度强度比退火高。

根据其加工性、使用性、经济性来选择。

三，常用的淬火方法有哪些，说明它们的主要特点及应用范围。

答：

1，单液淬火法：

操作简单，易于实现机械化，自动化。

2，双液淬火法：

适用于高碳工具钢制造的易开裂工件，如丝锥、板牙等。

3，分级淬火法：

适用于由合金钢制造的工件或尺寸较小、形状复杂的碳钢工件。

4，等温淬火法：

适用于形状复杂、且要求具有较高硬度和韧性的工具、模具等工件。

5，局部淬火法：

对要求局部有高硬度的工件。

四，回火的目的是什么？

常用的回火方法有哪几种？

指出各种回火方法得到的组织、性能

及应用范围。

答：

回火的目的有四个：

1，降低脆性，消除或减少内应力。

2，获得工件所要求的机械性能。

3，稳定工件的尺寸。

4，降低工件硬度，利于切削加工。

低温回火组织为回火马氏体，一般为工模具钢要

求高硬度高强度的工艺。

中温回火组织为回火屈氏体，一般为弹簧钢处理工艺。

高温回火（调质）组织为回火屈氏体，一般为中碳结构钢处理工艺。

第三章常用材料及选用

1，现有 40Cr 刚制造的机床主轴，心部要求具有良好的强韧性（200-300HBS），轴颈处要

求硬而耐磨（54-58HRC），试问：

（1）应进行哪种预处理和最终热处理？

（2）热处理后

获得什么组织？

（3）热处理工序在加工工艺路线中位置如何安排？

答：

（1）预处理为调质处理（正火，860℃保温 1.5h,空冷）,轴颈最终热处理为调频淬火热

处理。

（2）热处理后获得的组织是回火索氏体。

（细粒状渗碳体和铁素体基体的混合物）。

（3）下料--锻造--调质—机加工—高频淬火—回火—磨加工。

2，选择零件材料应遵循哪些原则？

答：

（1）根据成品的要求

（2）根据加工条件（3）考虑经济性

2，有一 Ф30mm×300mm 的轴，要求摩擦部分硬度为 53-55HRC，现选用 30 钢来制造，经调

制处理后表面高频淬火（水冷）和低温回火，使用过程中发现摩擦部分严重磨损，试分

析失败原因，并提出再生产时解决的方法。

答：

30 钢经淬火处理后得到的金相组织大部分为板条状马氏体，高温回火后其金相组织为

回火索氏体加铁素体加珠光体，表面高频淬火后只得到部分针状马氏体，故其硬度与耐磨

性都不够。

再生产时将钢材改用为 45 钢或 40Cr 钢制造可解决耐磨问题。

第四章金属毛坯的热成型

1，砂型铸造的工艺过程主要包括哪些内容？

答：

根据零件图的形状和尺寸，设计制造模样和芯盒；制备型砂和芯砂；用模样制造砂型；

用芯盒制造型芯；把烘干的型芯装入砂型并合型；熔炼合金并将金属液浇入铸型；凝固后

落砂、清理；检验合格便获得铸件。

2，手工造型方法有哪几种？

答：

整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型四种。

3，何谓加工硬化？

如何改善加工硬化后的金属与合金的性能？

答：

金属在塑性变形过程中，随着变形程度的增加，其强度、硬度提高，而塑性、韧性降

低的现象称为加工硬化。

通过回复与再结晶可以改善加工硬化后金属的性能。

4，什么是金属的锻造性能？

其影响因素主要是什么？

答：

金属的锻造性能是衡量金属在经受压力加工时获得优良制品的难易程度的工艺性能。

主要因素为金属的塑性和变形抗力两个指标。

5，自由锻主要有哪些工序？

答：

自由锻工序主要有基本工序、辅助工序、精整工序三大类

6，板料冲压有哪些基本工序？

答：

主要有分离工序和变形工序。

7，何谓焊接电弧？

其构造与温度分布如何？

答：

焊接电弧是电极与工件之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。

电弧分为阳

极区、阴极区、弧柱区。

其中阳极区热量占 43%，阴极区热量占 36%，弧柱区热量占 21%。

8，什么是电弧的极性？

如何选用？

答：

用直流电焊接时就有极性的选择，焊件接正极，焊条接负极，称为正接，反之称为反

接，焊薄板时常用反接法。

9，电焊条由哪些部分组成？

其作用是什么？

答：

电焊条由焊芯与药皮组成。

焊芯传导电流、产生电弧、作为焊缝填充金属。

药皮提高

电弧燃烧稳定性及对焊缝熔池起机械保护作用。

10，结合具体机械，找出铸件、锻件、焊接件、冲压件和型材为坯料的几种零件，并

初步分析为何选用这种类型的毛坯。

11，为何齿轮多用锻件，而带轮和飞轮多用铸件？

答：

因为齿轮承受的冲击载荷较大，带轮和飞轮承受的冲击载荷较小，所以齿轮的韧性要

求要比飞轮和带轮高。

故齿轮多用锻件，而带轮与飞轮多用铸件。

第五章公差配合与技术测量

1，基本尺寸、极限尺寸、极限偏差和尺寸公差的含义是什么？

它们之间的相互关系是如何？

在公差带图解上怎样表示？

答：

基本尺寸是通过它应用上下偏差可算出极限尺寸的尺寸。

极限尺寸是指一个孔或轴允

许的尺寸的两个极端值。

极限偏差是极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。

尺寸公差是最

大极限尺寸与最小极限尺寸之差。

公差带在垂直零线方向的宽度代表公差值，上面线表示

上偏差，下面线表示下偏差。

2，什么是标准公差？

规定它有什么意义？

国标规定了多少个公差等级？

怎样表达？

答：

标准公差系列是国家标准制定出的一系列标准公差数值。

是为了简化和统一公差的要

求，使规定的等级既能满足不同的使用要求，又能大致代表各种加工方法的精度。

为零件

设计和制造带来极大的方便。

国标规定了 20 个公差等级。

用标准公差符号 IT 和数字组成；

分别由 IT01/IT0/IT1/IT2—IT18 来表示。

等级依次降低，公差等级依次增大。

3，怎样解释偏差和基本偏差？

为什么要规定基本偏差？

有哪些基本偏差系列？

如何表示？

轴和孔的基本偏差是如何规定的？

答：

尺寸偏差是指某一尺寸（极限尺寸、实际尺寸等）减去基本尺寸所得的代数差，其值

可为正负零。

基本偏差是指在极限与配合制中，确定公差带相对于零线位置的那个极限偏

差。

基本偏差用拉丁字母表示。

大写字母代表孔，小写字母代表轴。

当公差带在零线上方

时，基本偏差为下偏差；当公差带在零线下方时，基本偏差为上偏差。

因为任何加工不可能完全达到要求的尺寸，总会有偏差。

问题是允许偏差有多大。

偏差

可以标注，也可以对加工指定加工精度等级。

该精度等级规定允许的偏差称基本偏差。

4，什么是基准制？

为什么要规定基准制？

在哪些情况下采用基轴制？

答：

基准制又叫配合制，是指同一极限值的孔和轴组成配合的一种制度。

规定基准制可以

使加工有所依据。

标准公差带形成最多种的配合，国家标准规定了两种配合基准制：

基孔

制和基轴制，优先采用基孔制。

在以下两种情况下采用基轴制：

①直接使用有一定公差等

级（IT8-IT11）而 2 不再进行机械加工的冷拔钢材做轴。

②加工尺寸小于 1mm 的精密轴时。

③根据结构上的需要，在同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个孔件时应采用基

轴制。

5，什么叫配合？

配合的特征由什么来表示？

答：

配合是指基本尺寸相同的，相互结合的孔、轴公差带之间的关系。

配合的特征由孔和

轴的公差带的相互位置来表示。

分为间隙配合、过盈配合、过渡配合三种。

6，什么叫一般公差？

线性尺寸一般公差规定几级精度？

在图样上如何标注？

答：

一般公差是指在车间普通工艺条件下机床设备一般加工能力可保证的公差。

线性尺寸

一般公差分为四个等级：

精密级、中等级、粗糙级、最粗级。

图样上分别用字母 f/m/c/v

表示。

7，用查表法确定下列各配合的孔、轴的极限偏差，计算极限间隙或过盈，并画出公差带

图。

（1）Ф20H8/f7

（2） Ф30F8/h7 （3） Ф14H7/r6 （4） Ф60P6/h5

（5） Ф45JS6/h5（6） Ф40H7/t6

第六章形状和位置公差及检测

1，形位公差特征共有几项？

其名称和符号是什么？

答：

形位公差的特征有 14 项，分别为：

直线度

，平面度◇，圆度，圆柱度，线轮廓

度，面轮廓度，平行度，垂直度，倾斜度，位置度，同轴度（同心度），

对称度，圆跳动，全跳动。

2，选择形位公差包括哪些内容？

什么情况选择未注公差？

未注公差在图样上如何标注？

答：

选择形位公差的内容包括零件的形体结构、功能要求、检测方便及经济性等方面因素。

在一般机床加工就能保证形位精度的情况下选择未注公差。

但要在标题栏或技术要求中

注出如 GB/T1184-K。

3，试解释图 6-7 注出的各项形位公差（说明被测要素、基准要素、公差带形状、大小和

方位）

4，将下列形位公差要求标注到 6-8 上。

（1）圆锥截面圆度为 0.006mm；

（2）圆锥面对 Ф80H7 轴线的斜向圆跳动公差为 0.02mm；

（3）右端面对左端面的平行度公差为 0.005mm。

第七章表面粗糙度及测量

1，表面粗糙度的含义是什么？

对零件的工作性能有何影响？

表面粗糙度是一种微观的几何形状误差，通常波距小于 1mm，粗糙度越小越光滑。

主要对

零件有以下影响：

①影响零件的耐磨性；②影响配合性质的稳定性；③影响疲劳强度；④

影响抗腐蚀性。

以及接触刚度、密封性、产品外观及表面反射能力都有明显的影响。

2，什么叫取样长度和评定长度？

规定取样长度和评定长度有何意义？

答：

取样长度是指用于判别被测定轮廓不规则特征的 X 轴向（与轮廓总的走向一致）上的

长度；由于零件表面粗糙度不一定很均匀，在测量和评定时，需规定一段最小长度作为评

定长度。

一般为 5 倍取样长度（ln=5lr）.规定取样长度与评定长度的目的在于限制和减弱

其他几何形状误差。

特别是表面波纹度对测量的影响。

表面越粗糙，取样长度就越大。

3，评定表面粗糙度的高度特征参数有哪些？

分别论述其含义和代号。

答：

评定表面粗糙度的高度特征参数有轮廓的算数平均偏差和轮廓的最大高度。

轮廓的算数平均偏差 Ra,在一个取样长度内纵坐标值 z（x）绝对值的算术平均值。

轮廓的最大高度 Rz。

在一个取样长度内，最大轮廓峰高 Rp 和最大轮廓谷深 Ry 之和的高

度。

5，选择表面粗糙度参数值时，应考虑哪些因素？

答：

评定参数的选择首先应考虑零件使用功能的要求，同时也应考虑检测的方便性及仪器

设备条件等因素。

6，常用的表面粗糙度测量方法有哪些？

各种方法适用于哪些评定参数？

答：

1，比较法，将被测零件表面与粗糙度样板用肉眼或借助放大镜或手摸感触进行比较。

适用于车间检验，缺点是精度较差，只能做定性分析比较；2，光切法，利用光切原理测量

表面粗糙度的方法；适宜测量车、铣、刨或其他类似方法加工的金属零件的平面或外圆表

面；3，针触法，通过针尖感触被测表面微观不平度的截面轮廓方法，属于接触式电测量法，

快速可靠，操作简便；4，干涉法，利用光波干涉原理来测量表面粗糙度的方法，常用仪器

为干涉显微镜；适用于 Rz 值来评定表面粗糙度。

7，在一般情况下，Ф40H7 和 Ф80H7 相比，Ф40Hj5 和 Ф40H6s5 相比，哪个应选用较小

的粗糙度值？

答：

（1）Ф40H7 和 Ф40Hj5 应选用较小的粗糙值。

8，将图 7-11 所示轴承套标注的表面粗糙度的错误之处改正过来。

第八章金属切削加工概论

1，切削加工由哪些运动组成？

它们各有什么作用？

答：

1，主运动，直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，从而形成工件新表面。

2，

进给运动，不断地把切削层投入切削，以逐渐露出整个工件表面。

3，合成切削运动，主运

动与进给运动合成的运动。

2，切削用量三要素是什么？

答：

切削速度 vc,进给量 f，背吃刀量 ap。

3，刀具正交平面参考系由哪些平面组成？

它们是如何定义的？

答：

1，基面 pr，过切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面；它平行或垂直于刀具在制

造、刃磨及测量时适合于安装的平面或轴线。

2，切削平面 ps。

过切削刃上选定点与切削

刃相切并垂直于基面的平面。

3，正交平面 po。

过切削刃上选定点并垂直于切削刃的平面。

4，刀具的工作角度和标注角度有什么区别？

影响刀具工作角度的主要原因有哪些？

答：

刀具的工作角度是实际加工中刀具相对工件基面的角度。

加工中刀具的进给速度的变

化，刀具相对的角度也会随之变化。

最明显的就螺纹车削中的螺纹刀。

如果只用一把螺纹

刀车削不同的导程的螺纹。

所得到的效果差别是很大的。

影响刀具工作角度的因素个人认为有进给速度，刀具中心高，这两点。

5，什么是积屑瘤？

试述其成因、影响和避免方式。

答：

积屑瘤是在以低速加工塑性金属材料时，在刀具前面靠近切削刃外粘着一小块呈三角

形的硬块（硬度通常是工件的 2-3 倍）。

切削时，由于粘接作用，使得切削底层与切屑分离

并粘接在刀具前面上，随着切屑连续流出，切削底层依次层层堆积，使积屑瘤不断长大。

降低切削速度，采用高速切削，采用润滑性能好的切削液，增加刀具前角，适当提高工

件材料的硬度。

6，金属切削层的三个变形区各有什么特点？

答：

第一变形区的特征是沿滑移面的剪切变形，以及随之而来的加工硬化；第二变形

区的特征是切屑与刀具之间的强烈的挤压和磨擦所引起的切屑层金属的剧烈变形和切屑与

刀具界面温度的升高，形成积屑瘤,第三变形区是在已加工表面形成过程中受到挤压、磨擦

使表面层金属产生变形，并伴随切削热的作用。

7，各切屑分力对加工过程有何影响？

答：

主切削力 Fc：

是计算机床动力，校核刀具夹具的强度和刚变的主要依据之一；轴向

力 Fc; 是计算和校验机床进给系统的动力要依据之一；径向力 Fp：

是用来计算与加工精度

有关的工作扰度刀具和机床零件的强度等。

8，切削热是如何产生的？

它对切削过程有什么影响？

答：

切削热主要来自切削区域的三个变形区，即切削层金属发生弹性和塑性变形产生的热；

刀具前刀面与切削底部摩擦产生的热；刀具后刀面与工件已加工表面摩擦产生的热。

影响：

大量的切削热使切削温度升高，切削温度能改变工件材料的性能；改变前刀面的摩擦系数

和切削力的大小；影响刀具磨损和积屑瘤的形成与消退；也影响工件的加工精度和已加工

表面质量等。

9，刀具磨损的形式有哪些？

磨损的原因有哪些？

答：

1）形式：

前刀面磨损，后刀面磨损，前刀面和后刀面同时磨损或边界磨损。

（2）原因：

①硬质点磨损，硬质点磨损是由于工件基体组织中的碳化物、氮化物、氧化物等硬质点及

积屑瘤碎片在刀具表面的刻划作用而引起的机械磨损。

在各种切削速度下，刀具都存在硬

质点磨损。

硬质点磨损是刀具低速切削时发生磨损的主要原因，因为其它形式的磨损还不

显著。

②粘结磨损在高温高压作用下，切屑与前刀面、已加工表面与后刀面之间的磨擦面

上，产生塑性变形，当接触面达到原子间距离时，会产生粘结现象。

硬质合金刀具在中速

切削工件时主要发生粘结磨损。

扩散磨损切削过程中，由于高温、高压的作用，刀具材料

与工件材料中某些化学元素可能互相扩散，使两者的化学成分发生变化，削弱刀具材料的

性能，形成扩散磨损。

硬质合金中的 Co、C、W 等元素扩散到切屑中被带走，切屑中的铁

也会扩散到硬质合金中，使刀面的硬度和强度降低，磨损加剧。

扩散磨损是硬质合金刀具

在高速切削时磨损的主要原因之一。

化学磨损-在一定温度下，刀具材料与某些周围介质

（如空气中的氧，切削液中的添加剂硫、氯等）发生化学反应，生成硬度较低的化合物而

被切屑带走，或因刀具材料被某种介质腐蚀，造成刀具的磨损。

10，什么是刀具的磨钝标准？

什么是刀具的耐用度?

答：

刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。

刀具耐用度是

指刀具由刃磨后开始切削，一直到磨损量达到磨钝标准所经过的总切削时间。

11，何谓工件材料的切削加工性？

它与哪些因素有关?

答：

切削加工性是在一定条件下，某种材料切削加工的难易程度。

材料加工的难易，不仅

取决于材料本身，还取决于具体的切削条件。

影响因素：

（1）材料的强度和硬度。

工件材

料的硬度和强度越高，切削力越大，消耗的功率也越大，切削温度刀就越高，刀具的磨损

加剧，切削加工性就越差。

（2）材料的韧性。

韧性大的材料，在切削变形时吸收的能量较多，

切削力和切削温度较高，并且不易断屑，故其切削加工性能差.（3）材料的塑性。

材料的塑性

越大，切削时的塑性变形就越大，刀具容易产生粘结磨损和扩散磨损；在中低速切削塑性

较大的材料时容易产生积屑瘤，影响表面加工质量；塑性大的材料，切削时不易断屑，切

削加工性较差。

（4）材料的导热率。

材料的导热系数越高，切削热越容易传出，越有利于

降低切削区的温度，减小刀具的磨损，切削加工性也越好。

但温升易引起工件变形，且尺

寸不易控制。

12，切削液的主要作用是什么？

答：

（1）冷却作用。

切削液能从切削区域带走大量切削热，使切削温度降低。

其中冷却性

能取决于它的导热系数、比热、汽化热、汽化速度、流量和流速等。

（2）润滑作用。

切

削液能渗入到刀具与切屑、加工表面之间形成润滑膜或化学吸附膜，减小摩擦。

其润滑性

能取决于切削液的渗透能力、形成润滑膜的能力和强度。

（3）清洗作用。

切削液可以

冲走切削区域和机床上的细碎切屑和脱落的磨粒，防止划伤已加工表面和导轨。

清洗性能

取决于切削液的流动性和使用压力.（4）防锈作用。

在切削液中加入防锈剂，可在金属表

面形成一层保护膜，起到防锈作用。

防锈作用的强弱，取决于切削液本身的成分和添加剂

的作用

第九章机械加工

1，常用车刀类型有哪些？

答：

（1）按用途分：

直头外圆车刀，偏刀（分左右），车槽或切断刀，镗孔刀，螺纹车刀，

成形车刀。

（2）按切削部分材料分类：

有高速钢车刀、硬质合金车刀、陶瓷车刀等。

（3）

按结构分类：

整体式车刀、焊接式硬质合金车刀、机夹可转位车刀。

2，铣床可以加工哪些类型表面？

答：

铣平面、铣台阶、铣键槽、铣 T 形槽、铣燕尾槽、铣齿形、铣螺纹、铣螺旋槽、铣外

曲面、铣内曲面。

3，铣刀的类型有哪几类？

各种类型的刀具主要用途是什么？

答：

加工平面铣刀（圆柱铣刀、端铣刀）用途是就加工平面。

加工槽和台阶面铣刀：

薄片

槽铣刀切削槽和切断工件。

立铣刀、盘形铣刀、键槽铣刀、加工成形面铣刀。

其他铣刀

（模具铣刀、尖齿铣刀、铲齿铣刀、粗齿铣刀、细齿铣刀。

4，阐述常用的几种特种加工的原理、特点及应用场合。

答：

（1），①电火花加工是通过工具电极和工件电极之间脉冲放电的电蚀作用，对工件进行

加工的方法。

可加工各种导电材料，加工时无切削力，脉冲参数可以任意调整。

②线切割

是线电极电火花切割的简称。

它是用移动着的电极丝（0.08-0.3mm 的钼丝）以数控的方法

按预定的轨迹进行切割加工，适于切割加工形状复杂、精密的模具和其他零件，加工精度

可控制在 0.01mm 左右。

（2）,电解加工：

电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电

化学反应的原理，对工件进行成形加工的方法。

可以加工难加工材料，加工时无切削力和

切削热，电解液对机床腐蚀大。

主要用于大批量生产的型孔、型腔、复杂型面和深小孔等

表面的加工。

5，什么是金属切削机床，机床分类的方法主要有哪些？

试述机床型号编制的意义和依据。

答：

金属切削机床是用切削、特种加工等方法将金属毛坯加工成机器零件的机器。

1，根据

GB/T15375-1994 的规定，按加工性质和所用的刀具进行分为 11 类：

车床、钻床、镗床、

磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床和其他机床。

2，按照工

艺范围（通用性程度）分为：

①通用机床，可用于加工多种零件的不同工序，其工艺范围

宽，通用性较好，但结构较复杂。

如卧式车床、摇臂钻床等。

②专门化机床，用于加工一

种或几种零件的某一道或几道特定工序，其工艺范围较窄，如曲轴车床、凸轮轴车床等。

③专用机床的工艺范围最窄，通常只能完成某一特定零件的特定工序，如汽车制造中使用

的各种组合机床，适用于大批量生产。

2，按照加工精度的不同进行分类：