40学时《机械制造基础》热加工部分复习题及部分答案doc.docx

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《机械制造基础》热加工部分复习题及答案

第一部分铸造

%1.填空：

1.影响合金充型能力的主要因素有（合金的流动性）（浇注条件）（铸型条件）。

2.合金收缩有（液态收缩）（凝固收缩）（固态收缩）三个阶段。

3.（内应力）是铸件产生变形、裂纹的主要原因。

4.铸件裂纹有（热裂）（冷裂）两种形式。

5.白口铸铁C全部以（石墨）形式存在；灰口铸铁C全部或大部分以（片状石墨）形式存在；球墨铸铁C大部或全部以（球状石墨）形式存在；可锻铸铁C大部或全部以（团絮装）形式存在。

6•在铸件内部或表血有小而分散的光滑孔洞的铸件缺陷被称为（缩松）,在最后凝固的部位形成的大而集屮的孔洞是（缩孔）。

采用（顺序）凝固原则可以减少或消除它们。

%1.简答题：

1•什么是浇铸位置？

浇注位置的选择原则是什么？

答:

浇铸位置是浇注位置是指浇注时铸件在铸型屮所处的空间位置。

浇注位置的选择原则：

（1）铸件的重要加T面应朝下或位于侧面。

（2）铸件宽大平面应朝下，这是因为在浇注过程屮，熔融金属对型腔上表面的强烈辐射，容易使上表面型砂急剧地膨胀而拱起或开裂，在铸件表面造成夹砂结疤缺陷。

（3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直、倾斜位置。

（4）形成缩孔的铸件，应将截血较厚的部分置于上部或侧面，便于安放冒口，使铸件白下而上（朝冒口方向）定向凝固。

（5）应尽最减小型芯的数量，且便于安放、固定和排气。

2.简述定向凝固和逐层凝固的含义？

分别是什么？

答:

逐层凝固是铸件凝固的一种方式，随着温度的下降，固体层不断加厚、液体层不断减少,直达铸件的屮心。

定向凝固也称为顺序凝固，是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件远离冒口的部位先凝固；然后是靠近冒口部位凝固，最后是冒口木身的凝固。

3.简述白口铸铁、灰口铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁C存在形式？

答：

（1）白口铸铁C全部以渗碳体形式存在；

（2）灰口铸铁C全部或大部分以片状石墨形式存在；

（3）球墨铸铁C大部或全部以球状石墨形式存在；

（4）可锻铸铁C大部或全部以团絮状石墨形式存在。

4.铸件分型面的选择原则是什么？

答：

（1）便于起模，使造型工艺简化。

（2）尽量将铸件重要的加工面或大部分加工曲、加工基准面放在一个砂箱屮，以免产生错箱、披缝和毛刺，降低铸件精度和增加清理工作量。

（3）使型腔和主要芯位于下箱，便于下芯、合型和检杳型腔尺寸

5.铸件壁厚的设计原则有哪些？

答：

（1）铸件的最小壁厚：

铸件的最小壁厚主要取决于合金的种类、铸件的大小及形状等因素。

（2）铸件的临界壁厚：

在砂型铸造条件下，齐种铸造合金的临界壁厚约等于其最小壁厚的三倍。

（3）铸件壁厚应均匀、避免厚大截面，当铸件各部分的壁厚难以做到均匀一致，其至存在有很大羌别时，为减小应力集屮采用逐步过渡的方法，防止壁厚突变。

第二部分压力加工

%1.填空：

1.金属的变形分为（犁性变形）和（弹性变形）。

2.金属蛾性变形的实质是晶体内部产生（滑移）的结果。

3.金属发生冷册性变形时，随着变形量的增加，强度和硬度提高，舉性和韧性下降的现象称为（加T驶化）,进行（再结晶退火）来消除金属的加工唤化。

4.锻造性的好坏，一般常用金属的（缎性）和（变形抗力）两个指标来衡量。

5.金属的锻造性一般取决于（金属的本质）和（压力加工条件）。

其屮压力加工条件受（变形温度）

（变形速度）（应力状态）的影响。

6.H由锻的工序可分为（基本工序）、（辅助工序）和（精整工序）三大类。

7.模锻按使用设备的不同，可分为（锤上模锻）、（压力机上模锻）和（胎模锻）。

8.模膛根据其功用不同，分为（模锻模膛）和（制坯模膛）两种。

9.模锻模膛又分为（终锻模膛）和（预锻模膛）两种。

10.胎模锻按其结构大致可分为（扣模）、（套筒模）及（合模）三种类型

11•冲裁包括（落料）和（冲孔）两个具体工序。

%1.简答题：

1.何谓纤维组织？

是怎样形成的？

有何特点？

选择零件坯料时，应怎样考虑纤维组织的形成和分布？

答：

铸锭中的槊•性夹杂物（MnS、FeS等）多半分布在晶界上，在压力加工屮随晶粒的变形而被拉长，而脆性夹杂物（FeO、Si02等）被打碎呈链状分布在金属的基体内，再结晶后变形的晶粒呈细粒状，而夹杂物却依然呈条状或链状被保留下来，形成了纤维组织。

使金属在性能上具有方向性。

如纵向（平行于纤维方向）上的册性和韧性好，横向（垂直于纤维方向）上的塑•性和韧性羌。

使零件工作时的最大正应力与纤维方向重合，最大切应力与纤维方向垂直，并使纤维沿零件轮劇分布而不被切断。

2.B由锻造的结构T艺性主要表现在那些方面？

答：

1）尽量避免锥体和斜面结构；

2）避免曲面相交的空间曲线;

3）避免加强筋、凸台、T字形截血或空间曲线形表面；

4）合理采用组合结构。

3.模锻时如何确定分模面的位置？

答：

1）要保证锻件能从模膛屮顺利取出；

2）选定的分模面应使零件上所加的余块最少；

3）为了便于锻模的机械加工和锻件的切边，同时也为了节约金属材料，盘类锻件的高度小于或等于直径时，应取径向分模；

4）为使锻模结构尽量简单和便于发现上下模在模锻过程屮的错移，应尽可能采用真线分模，并使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致；

5）考虑到锻件工作时的受力情况，应使纤维组织与最大切应力方向垂直；

6）锻件较复杂的部分应尽可能安排在上模。

4.锻件上为什么要有模锻斜度和圆角？

答：

模锻斜度便于锻件从模膛屮取岀。

锻件的外圆角半径对丿应模具型槽的内圆角，有助于金属流动而充满模膛，还可避免了锻模在凹入的尖角处产生应力集屮而造成裂纹；锻件的内圆角半径对应模具型槽上的外圆角，可以缓和金属充型时的剧烈流动，减缓锻模外角处的磨损，提高锻模的使用寿命，还可以防上因剧烈变形造成金属纤维组织被割断，导致锻件机械性能下降

5.板料冲压工序中落料和冲孔有何异同？

冲裁模和拉深模的结构有何不同？

答：

它们的模具结构、操作方法和分离过程完全相同，但备自的作用不同。

落料时，从板料上冲下的部分是成品，而板料木身则成为废料或冲剩的余料。

冲孔是在板料上冲出所需要的孔洞，冲孔后的板料木身是成品，冲下的部分是废料。

拉深模的凸凹模工作部分不是锋利的刃口，而是具有一定的圆角，同时为了减小坯料被拉穿的可能性，拉深模的凸凹模间隙远比冲裁模的大，并且间隙稍大于板料厚度。

6.简述拉深件的结构T艺性原则？

答：

1）拉深件形状应力求简单、对称。

2）空心零件不宜过高或过深。

3）拉深件的圆角半径应尽量放大。

7.简述弯曲件的结构工艺性原则？

答：

1）弯曲件形状应尽量对称。

2）弯曲半径不小于最小弯曲半径，并考虑材料的纤维方向。

3）应使弯曲区与孔边保持一定的距离

4）弯边直线高度应大于板厚的两倍。

5）为有效防止裂纹，可事先钻出止裂孔。

第三部分焊接

（1）熔焊：

加热速度快，加热温度高，接头部位经历熔化和结晶的过稈。

熔焊适合于乞种金属和合金的焊接加工。

（2）压焊：

必须对焊件施加压力，适合于各种金属材料和部分非金属材料的焊接加工。

（3）钎焊：

采用熔点比母材低的金属材料作钎料，不仅适合于同种材料的焊接加工，也适合于不同金属或异

类材料的焊接加工。

2.焊接变形的基木形式有哪些？

防上和减小焊接变形的措施有哪些？

当焊接变形产生后应如何去矫正?

答：

焊接变形的基本形式：

收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形。

防止和减小焊接变形的措施：

1）反变形法；

2）刚性固定法;

3）合理选择焊接方法和工艺参数；

4）合理安排焊接顺序;

5）焊前预热和焊后缓冷。

常用的矫正变形方法：

机械矫正法；

2）火焰矫正法。

3.焊缝布置应考虑哪些原则？

答：

（1）尽量使焊缝处于平焊位置：

（2）焊缝位置应便于完成焊接操作：

（3）焊缝应避开应力最大和应力集屮位置：

（4）焊缝应尽量分散布置，避免密集和交叉:

（5）焊缝布置应尽量对称：

（6）焊缝布iff应避开机械加工表面：

（7）尽量减少焊缝的数量、长度和截面：

（8）焊缝转角处应平滑过渡：

（9）焊缝布置M照顾其它工序的方便和安全：

4.选择焊接方法时，要遵循哪些原则？

答：

（1）焊接接头质量要符合技术要求；

（2）根据焊件材料选择焊接方法；

（3）提高生产率，降低焊接成本；

（4）考虑焊接现场设备条件及工艺可能性。

5.焊接应力与变形产生的原因是什么？

减小和消除焊接应力的措施有哪些？

答：

焊接过稈屮对焊•件进行不均匀的加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根木原因。

减小和消除焊接应力的措施:

1）合理选择焊接顺序和焊接方向；

2）锤击法；

3）预热法;

4）加热“减应区”法；

5）热处理法。

6.选择焊条的原则是什么？

答：

选用焊条时应注意以下几个原则：

（1）考虑被焊材料类别；

（2）考虑母材的机械性能和化学成分；

（3）考虑焊件的工作条件和使用情况；

（4）考虑焊件的结构特点；

（5）考虑施工操作条件。

7.焊条由哪几部分组成？

各部分的作用是什么？

答：

焊条由屮心部的金屈焊芯和表面涂层药皮两部分组成。

焊芯：

主要起到填充金属和传导电流的作用。

药皮作用：

（1）药皮熔化时产生的熔渣及气体，使电弧空间及熔池与大气隔离；

（2）药皮的冶金作用，保证焊缝金属的脱氧、脱硫、脱磷，并向焊缝添加必要的合金元素，使焊缝具有一定的力学性能；

（3）使焊条具有好的焊接工艺性。

&碱性焊条与酸性焊条的性能有何不同？

答：

药皮熔化后•形成的熔渣是以碱性氧化物为主的焊条就属于碱性焊条。

碱性焊条焊成的焊缝含氢量很低，抗裂性及强度好，适合焊接重要的结构钢和合金结构钢，但是碱性焊条的工艺性能和抗气孔性能差。

药皮熔化麻形成的熔渣是以酸性氧化物为主的焊条就属于酸性悍条。

酸性焊条适合焊接一般的结构钢件。

一、填空题

1•铸铁的分类（P57）

（1）白口铸铁

（2）灰铸铁（3）可锻铸铁（4）球墨铸铁（5）蠕墨铸铁

2.合金的收缩（P52）

收缩的概念：

合金从浇注、凝固直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。

合金的收缩可以分为三个阶段：

（1）液态收缩

（2）凝固收缩（3）固态收缩

合金的收缩量常用体收缩率和线收缩率来表示。

3•切削用量（P148）

（1）切削速度⑵进给量⑶背吃刀量

4.锻造方法（P84）

（1）自由锻：

手工锻造、机器锻造

（2）模锻：

锤上模锻、压力机上模锻、胎模锻

5.工件加工表面（P180）

⑴外圆表面的加工⑵内圆表面的加工⑶平面的加工⑷成形面的加工⑸螺纹表面的加工⑹齿轮齿形的加工

6.砂型铸造分类（P62）

（1）手工造型：

按摸样特征分类：

1）整模造型2）分模造型3）挖砂造型4）假箱造型4）活块造型5）刮板造型按砂箱分类：

1）两箱造型2）三箱造型3）脱箱造型4）地坑造型

（2）机器造型

7.锻件图（P87）

（1）余块⑵加工余量⑶锻件公差

8•切削运动（P147）

在金属切削加工中，为使加工工件表面获得符合技术要求的形状，加工时，刀具和工件必须有一定的相对运动，才能切除多余的金属，此运动称为切削运动。

切削运动包括：

（1）主运动

（2）进给运动

9.刀具正交平面参考系（P150）

⑴基面Pr

（2）切削平面Ps⑶主剖面Po

10.齿轮齿形成形方法（P187）

成形法、展成法

11.常用特种加工技术方法（P107）

（1）精密模锻

（2）零件挤压（3）零件轧制（4）超塑性成形

二、定义题（名词解释）

1•压力加工（P77）

压力加工是利用外力使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的加工方法，又称金属塑性加工。

纯金属或共晶成分合金在凝固过程中因不存在液、固并存凝固区，故断面上外层的固体和内层的液体由一条界限（凝固前沿）清楚地分开。

随着温度的下降，固体层不断加厚、液体层不断减少，直达铸件的中心，这种凝固方式称为逐层凝固。

3.生产过程（P190）

将原材料变为成品的全过程称为生产过程。

4•六点定位原理（P195）

要使零件在某方向有确定的位置，就必须限制该方向的自由度，当零件的六个自由度均被限制后。

零件在空间的位置就唯一地被确定下来，而每个自由度可以用相应的点支承来加以限制。

用六个点支承就可以完全确定零件的空间位置。

这就是零件的六点定位原则。

5.压力铸造（P69）

熔融金属在高压下高速充型并凝固而获得铸件的方法，称为压力铸造，简称压铸。

6.焊接热影响区（P118）

焊接是一个局部加热的过程，熔池中的金属液凝固形成焊缝，与此同时，在焊缝两侧一定范围内的焊件，也因受热作用而温度升高，并发生金相组织和力学性能的变化，形成所谓的热影响区。

一般包括过热区。

正火区和部分相变区。

1.拉深（P104）

利用模具使平板坯料变成开口中空零件的冲压方法，称为拉深。

8.工艺过程（P190）

在生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置及性质，使之变为成品的全过程称为工艺过程。

9.定位（P193）

在进行机械加工时，必须把工件放在机床上，使它在夹紧之前就占有一个正确的位置，称为定位。

10.工序（P191）

由一个（或一组）工人，在一台机床（工作地）上，对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。

11•安装（P193）

从定位到夹紧的整个过程，称为安装。

12.工步（P191）

指在同一工序中，当加工表面不变、切削工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工艺过程。

当构成工步的任一因素改变后即成为新的工步。

顺序凝固原则是指采用各种工艺措施，使铸件上从远离冒口的部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部分向冒口的方向顺序地凝固。

14.冲压（P77）

冲压是指金属板料在冲模间受压产生分离或变形的加工方法。

15.模锻（P90）

模锻是在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的模膛，使坯料在模膛内受压变形，由于模膛对金属坯料流动的限制，因而锻造终了时能得到和模膛形状相符的锻件。

三、简答题

1.刀具材料性能基本要求（P152）

⑴高的硬度⑵高的耐磨性⑶足够的强度和韧性⑷高的耐热性（热稳定性）（5）良好的热物理性能和耐热冲击性能（6）良好的工艺性能和经济性

2.锤上模锻工作原理（P90）

锤上模锻是将上模固定在锤头上，下模紧固在模垫上，通过随锤头作上下往复运动的上模，对置于下模中的金属坯料施以直接锻击，来获取锻件的锻造方法。

3.冲裁件凹凸模尺寸确定原则（P102）

冲裁件的尺寸取决于其光亮带的横向尺寸，即对于落料件尺寸取决于凹模刃口尺寸，冲孔件尺寸取决于凸模刃口尺寸。

设计落料模时，先按落料件确定凹模刃口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙确定凸模尺寸，即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值；设计冲孔模时，先按冲孔件确定凸模刃口尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据间隙确定凹模尺寸，即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值。

4•缩孔、缩松含义、形成原因（P55）

原因：

铸型内的熔融合金在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补充，在铸件最后凝固部位将形成孔洞。

按孔洞的大小和分布可分为缩孔和缩松。

大而集中的孔洞称为缩孔；细小而分散的孔洞称为缩松。

（1）缩孔的形成;缩孔产生的条件是金属在恒温或很小的温度范围内结晶，铸件壁以逐层凝固的方式进行凝固。

（2）缩松的形成;缩松主要出现在结晶温度范围宽、以糊状凝固方式的合金或厚壁铸件中。

5.夹具的分类及夹具的组成要素（P194）

（1）机床夹具的分类

按照通用程度可分为：

R通用夹具、b）专用夹具、c）通用可调夹具和成组夹具、d）组合夹具、根据夹具使用于不同机床可分为：

车床夹具、铳床夹具、钻床夹具、¥堂床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等类型。

按夹紧力的来源可分为：

手动夹具、气动夹具、液压夹具、电磁和电动夹具等类型。

（2）机床夹具的组成

a）定位元件b）夹紧元件c）导向元件d）夹具体

6.焊条的组成及各个组成部分的作用（P115）

（1）焊条的组成:

焊条由中心部的金属焊芯和表面涂层药皮两部分组成。

（2）焊芯：

主要起到填充金属和传导电流的作用。

（3）药皮：

a）利用药皮熔化时产生的熔渣及气体，使电弧空间及熔池与大气隔离。

b）通过药皮的冶金作用，保证焊缝金属的脱氧、脱硫、脱磷，并向焊缝添加必要的合金元素，使焊缝具有一定的力学性能。

c）使焊条具有好的焊接工艺性，通过往药皮中加入某些成分，使电弧燃烧稳定、飞溅小，适用于各种空间位置的焊接。

7.齿轮传动特点（P174）齿轮传动的优点是机构紧凑，传动比准确，可传递的功率大，传动效率高（可达90%以上）。

但是齿轮的制造较复杂，加工成本高，当制造精度不够高时，传动不够平稳，有噪声。

8•焊接应力与焊接变形产生原因、减小应力措施（P119）

（1）焊接过程中对焊件进行不均匀的加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本原因。

（2）减小和消除焊接应力的措施：

减小焊接应力可以从设计和制造两方面综合考虑。

在设计焊接结构时，应采用刚度较小的焊接接头形式，尽量减小焊缝数量和焊缝断面尺寸，避免焊缝过分集中等。

在焊接工艺方面可以采用下面的措施：

R合理选择焊接顺序和焊接方向。

b）锤击法。

c）预热法。

d）加热“减应区”法。

6热处理法。

9.砂型铸造分型面选择原则，浇注位置选择原则（P64）

浇注位置的选择：

1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。

2）铸件宽大平面应朝下。

3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直、倾斜位置。

4）形成缩孔的铸件，应将断面较厚的部分置于上部或侧面，便于安放冒口，使铸件自下而上（朝冒口方向）顺序凝固。

5）应尽量减少型芯的数量，且便于安放、固定和排气。

铸件分型面的选择：

（1）便于起模

a）为了便于起模，分型面应选择在铸件的最大断面处。

b）分型面的选择应尽量减小型芯和活块的数量，以简化制模、造型、合型工序。

c）分型面应尽量平直

d）尽量减少分型面，特别是机器造型时，只能有一个分型面，如果铸件不得不采用两个或两个以上的分型面时，可以利用外芯等措施减少分型面。

（2）尽量将铸件重要的加工面或大部分加工面、加工基准面放在一个砂箱中，这样可避免产生错箱、披缝和毛刺，提高铸件精度和减少清理工作量。

（3）使型腔和主要型芯位于下箱，便于下芯、合型和检查型腔尺寸。

10•铸造特点（优缺点）【结合特点分析】（P48）

11.冲裁件间隙大小对过程的影响（P101）

冲裁模间隙对冲裁件断面质量有极重要的影响，而且还影响模具使用寿命、冲裁力、卸料力、推件力和冲裁件的尺寸精度等。

间隙过大或过小均将导致上、下两方的剪裂纹不能相交重合于一线。

12.焊缝布置原则（P141）

（1）尽量使焊缝处于平焊位置

（2）焊缝位置应便于完成焊接操作

（3）焊缝应避开应力最大和应力集中位置

（4）焊缝应尽量分散布置，避免密集和交叉

（5）焊缝布置应尽量对称

（6）焊缝布置应避开机械加工表面

（7）尽量减少焊缝的数量、长度和截面积

（8）焊缝转角处应平滑过渡

（9）焊缝布置应照顾其他工序的方便和安全

13.螺纹加工方法（P185）

（1）车螺纹⑵攻螺纹和套螺纹⑶铳螺纹⑷磨螺纹

14.焊接电弧含义（Pl14）

电弧是在一定条件下，在电极之间的气体介质中有大量电荷通过的强烈持久气体放电现象。

在这一导电过程中，气体电阻热效应把电能转换成热能，产生高能量密度的热和耀眼的强光。

15•焊接方法分类、三大类是如何定义的（P112）

（1）熔焊：

焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不施加压力完成焊接的方法。

（2）压焊：

焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。

（3）钎焊：

采用熔点比母材低的金属材料作钎料，焊接时加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度,利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。

16•滚齿工作原理、运动特点（P188）17.铸件凝固方式类型及解释（P51）

（1）逐层凝固：

纯金属或共晶成分合金在凝固过程中因不存在液、固并存凝固区，故断面上外层的固体和内层的液体由一条界限（凝固前沿）清楚的分开。

随着温度的下降，固体层不断加厚、液体层不断减少，直达铸件的中心，这种凝固方式称为逐层凝固。

（2）糊状凝固：

如果合金的结晶温度范围很宽，且铸件的温度分布较为平坦，则在凝固的某段时间内,铸件表面并不存在固体层，而液、固并存的凝固区贯穿整个断面，由于这种凝固方式与水泥类似，即先呈糊状而后固化，故称糊状凝固。

（3）中间凝固：

大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间，称为中间凝固方式。

精基准选择原则（P204）

（1）基准重合原则

（2）基准统一原则

（3）自为基准原则

（4）互为基准原则

（5）可靠、方便原则

19.压力铸造特点及原理（P70）

20.金属塑性变形本质（P78）

塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的结果，滑移是在切应力的作用下，晶体的一部分相对其另一部分沿着一定的晶面产生相对滑动的结果。