《机械制造基础》作业答案.docx

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《机械制造基础》作业答案

《机械制造基础》作业题目

第一篇铸造

1、铸造性能指标主要有哪一些？

影响它们的主要因素有哪一些？

铸造性能指标

铸造性能指标的主要影响因素

金属的流动性

化学成分、浇注条件（浇注温度、充型压力、浇注系统结构）、铸型结构、铸型条件（蓄热能力即导热性、铸型温度或冷却速度、铸型的透气性）

金属的收缩性（凝固特性）

合金种类、化学成分、浇注温度、铸造工艺、铸型结构、铸型条件

金属的吸气性

温度、其他（合金的种类和气体的成份等）

金属的偏析

合金化学成分、温度、冷却速度

2、顺序凝固原则与同时凝固原则有何不同？

分别可防止何种铸造缺陷？

同时又会产生何种铸造缺陷？

凝固原则

不同点

可以防止的铸造缺陷

会产生的铸造缺陷

顺序凝固原则

在热节设置适当的补缩冒口或冷铁，使铸件上远离浇冒口的部位先凝固，浇冒口处最后凝固。

铸件各部分温差较大，冷却速度不一致。

缩孔、缩松

铸造应力、变形和裂纹等。

同时凝固原则

内浇口开在铸件薄壁处，在铸件厚壁处安放冷铁，使铸件各处同时凝固。

可不用冒口。

热应力、变形和裂纹等

缩孔或缩松

3、分别在什么情况下选择手工造型或机器造型？

能否用机器造型代替所有手工造型？

为什么？

造型方式

应用情况

能否用机器造型代替所有手工造型

手工造型

铸件结构简单或复杂，两箱造型或多箱造型，铸件的尺寸精度及表面质量要求不高，单件小批量生产

不能。

相比来说，手工造型的设备等投资比机器造型低，很多结构复杂、需要多箱造型的铸件还不能用机器造型实现，同时，单件小批量生产时，机器造型也是不划算的

机器造型

铸件结构简单，两箱造型，铸件的尺寸精度及表面质量要求相对较高，大批大量生产

4、特种铸造方法主要有哪几种？

有何共同特点？

各适用什么场合？

特种铸造方法

共同特点

适用场合

熔模铸造（失蜡铸造）

铸件精度、表面质量比一般铸造方法要好，生产率提高，劳动条件得到改善，大多可实现机械化自动化生产

形状复杂和难以切削加工的高熔点合金精密铸件的成批大量生产，将整个零件装配而成的组件改为整铸件一次铸出

金属型铸造

大批大量生产有色金属精密铸件，一些有特殊性能要求的、形状比较简单的小型铸铁件或碳素铸钢件

压力铸造

大批大量生产有色金属精密铸件

低压铸造

质量要求较高的、形状复杂的、薄壁的中、小型有色金属精密铸件

离心铸造

铸铁管、气缸套、铜套、双金属轴承等中空的、回转体铸件的大批量生产

消失模铸造（气化模铸造、实型铸造）

机床、船舶等大型铸件的单件小批生产，化工、锅炉等行业大型冷冲模具，汽车行业某些铸铁件、铝合金铸件的大批量生产

陶瓷型铸造

批量小、形状复杂、厚大的精密铸件

磁型铸造

形状不十分复杂的中、小型精密铸件的生产，以黑色金属为主

5、列表举出压力铸造与低压铸造的主要区别。

项目

压力铸造

低压铸造

充型压力

大

小

热处理工艺性

差

好

铸造适应性

差

好

分型方式

垂直

水平

材料利用率

低

高

生产效率

高

低

设备投资

高

低

充型方式

中间

底注

流动性

液态半液态

液态

第二篇压力加工

1、列表举出自由锻与模锻的主要区别。

项目

自由锻

模锻

适用范围

单件、小批量、多品种生产，修配以及大型锻件的生产和新产品的试制等

小型锻件的大批大量生产

工艺灵活性

较高

较低

设备投资

低

高

材料利用率

低

高

生产率

低

高

生产准备周期

短

长

锻件尺寸精度

低

高

锻件表面质量

差

好

变形抗力

较小

较大

变形受限情况

除与上、下砧铁或其它辅助工具接触的部分表面外，变形不受限制，发生局部变形

三向受压，发生整体变形

2、列表举出锤上模锻和压力机上模锻的主要区别。

项目

锤上模锻

压力机上模锻

曲柄压力机上模锻

摩擦压力机上模锻

实现机械化和自动化

较难

易

振动与噪声

大

小

劳动条件

差

好

压力形式

冲击力

主要是静压力

锻造压力（锻件重量）

低

高

生产率

较低

高

较高

材料利用率

较低

高

设备投资

较低

高

清除表面氧化皮

不需要

需要

锻件精度及表面质量

中

高

较高

模具寿命

低

高

低

模具特点

锻模固定于锤头和砧座上，模膛复杂，造价高

组合模，有导柱、导套和顶出装置

一般为单膛锻模

适用范围

中小型锻件，大批量生产。

适合各种类型模锻件

中小型锻件，大批量生产。

不宜进行拔长和滚压

小型锻件，中批量生产。

可进行精密模锻

3、根据其功用，模锻的锻模模膛主要有哪一些？

各有什么作用？

模膛类型

作用

制坯模膛

拔长模膛

用来减小坯料某部分的横截面积以增加该部分的长度

弯曲模膛

用来弯曲杆类锻件的坯料

滚压模膛

用来减小坯料某部分的横截面积以增加另一部分的横截面积，主要是使金属按模锻件形状来分布

切断模膛

用于从坯料上切下锻件或从锻件上切钳口，或用于多件锻造后分离成单件

模锻模膛

预锻模膛

使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，便于终锻时金属容易充满终锻模膛。

同时减少了终锻模膛的磨损以延长锻模的使用寿命

终锻模膛

使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸

4、冲压凸凹模间隙对冲裁件断面质量和模具寿命分别有什么影响？

冲裁件断面质量

凸凹模间隙要选择正确，裂纹才能重合，冲裁件切口才能光洁，否则产生的毛刺会影响冲裁件质量。

当冲裁件断面质量要求较高时，应选取较小的间隙值；当冲裁件断面质量无严格要求时，应尽可能加大间隙，以利于提高冲模寿命。

模具寿命

冲裁过程中，凸模与被冲孔之间、凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小，摩擦越严重。

过小的间隙对延长模具寿命极为不利。

5、冲孔与落料通称冲裁，但零件基本尺寸一致时，为什么冲孔模与落料模的凸凹模刃口尺寸却不相同？

答：

一般地，落料时凹模刃口尺寸应选取靠近落料件公差范围内的最小尺寸，冲孔时凸模刃口尺寸应选取靠近孔的公差范围内的最大尺寸。

设计落料模时，以凹模为设计基准，凹模刃口尺寸等于成品尺寸，凸模刃口尺寸等于成品尺寸减去间隙值Z，即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙Z，用公式表示为：

D凹=d件min，d凸=D凹－2Z。

设计冲孔模时，以凸模为设计基准，凸模刃口尺寸等于孔的尺寸，凹模刃口尺寸等于孔径尺寸加上间隙值Z，即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙Z，用公式表示为：

d凸=d件max，D凹=d凸＋2Z。

第三篇焊接

1、按照焊接过程的特点不同，焊接可以分为哪三种？

列表举出它们的主要区别。

焊接方法

是否加热

是否加压

是否使用填充材料

被焊金属是否熔化

焊接应力与变形

接头处清理质量要求

加热温度

接头形式

熔化焊（熔焊）

是

否

是

是

大

低

高

多样

压力焊（压焊）

——

是

否

塑性状态或局部熔化状态

较小

较低

——

搭接或对接

钎焊

是

否

是

否

小

高

低

搭接

2、列表举出埋弧自动焊与手工电弧焊的主要区别。

项目

埋弧自动焊

手工电弧焊

操作方式

焊机自动操作

手动操作

焊芯

连续自动送进的光焊丝

焊条焊芯

药皮

颗粒状焊剂

焊条药皮

焊接电流

较低

较高

生产率

高

低

焊接质量

高

低

材料利用率

高

低

劳动条件

好

差

设备投资

高

低

接头的加工与装配要求

高

低

适应性

大批大量生产中厚板（6～60mm厚）结构的长直焊缝与φ250mm大直径的环缝，以及耐磨、耐腐蚀合金的堆焊、大型球墨铸铁曲轴以及镍合金、铜合金等，只能平焊而不能焊接空间位置焊缝、不规则焊缝及狭窄位置的焊缝

单件小批生产2mm以上各种常用金属的各种位置焊接，不适合焊接一些活泼金属、难熔金属及低熔点金属

3、手工电弧焊焊条由哪两个部分组成？

分别有什么作用？

焊芯

电极作用（传导电流，产生电弧）；填充金属作用；参加冶金反应（渗金属）。

药皮

稳弧作用；机械保护作用；冶金处理作用。

4、列表举出电阻压力焊与摩擦压力焊的主要区别。

项目

电阻压力焊

摩擦压力焊

热源形式

电阻热

摩擦热

工件是否熔化

局部熔化形成熔核

高温塑性状态

可焊金属类型

种类较少，不宜焊接导电性和导热性较好的材料，仅能是同种金属焊接

种类较多，可焊同种或异种金属

焊接质量

较低

较高

对焊接接头的清理质量要求

高

低

焊后有无飞边

无

有

焊接形式

点焊、对焊、缝焊

只能是对焊

焊件形状要求

较低

至少有一个工件是圆形或管状

能量消耗

高

低

5、钎焊与熔化焊的过程有什么实质上的区别？

答：

最主要的区别是母材是否熔化。

钎焊加热温度低，焊件组织、力学性能和变形较小，但其接头强度比熔化焊低。

第四篇切削加工

1、画图说明下列切削加工方法的主运动和进给运动：

①车端面；②车床上切槽；③钻床上钻孔；④立式铣床上钻孔；⑤车床上钻孔；⑥镗床上加工孔；⑦龙门刨床上刨平面；⑧牛头刨床上刨平面；⑨卧式铣床上铣沟槽；⑩内圆磨床上磨孔。

3、简述车削加工的工艺特点。

（1）工件绕固定轴线回转，各表面具有同一轴线，易于保证工件各加工表面的位置精度（尤其是同轴度要求）。

（2）惯性力和冲击较小，切削过程较平稳，生产率高。

（3）适用于有色金属零件的精加工。

（4）刀具简单，便于选择、制造、刃磨和安装。

（5）也可以加工非回转体表面。

4、列表举出刨削与铣削加工的不同之处。

项目

刨削

铣削

适应性

平面（包括水平面、垂直面和斜面），加工沟槽（如直角槽、燕尾槽、V型槽和T型槽等），齿条、齿轮、花键和母线为直线的成形面等

平面（包括水平面、垂直面和斜面），以及刨削无法或不便于完成的轴上键槽、内凹平面和要求等平的外平面等工作和其他沟槽

生产率

低

一般较高（加工狭长平面时除外）

设备和刀具费用

低

高

主运动

刨刀的直线运动

铣刀的旋转

机床与刀具

结构比车床、铣床等简单，成本低，调整和操作也较简便，所用刀具与车刀基本相同，形状简单，制造、刃磨和安装都比较方便。

结构复杂，设备投资高，制造、维修、安装以及刀具刃磨较麻烦

生产批量

单件小批量

大批大量（加工狭长平面时除外）

切削稳定性

低

高

5、列表举出钻、扩、铰的不同之处。

项目

钻

扩

铰

切削量与加工余量

较大

大

小

排屑难易

难

易

最易

孔精度

低

高

最高

孔的表面粗糙度

高

低

最低

切削速度

高

低

最低

进给量

小

大

最大

导向性与切削平稳性

差

好

最好

生产效率

低

高

最高

6、列表举出螺纹加工的主要工艺方法及特点。

工艺方法

特点

攻丝（攻螺纹）

攻丝是用一定的扭距将丝锥旋入工件上预钻的底孔中加工出内螺纹。

套丝是用板牙在棒料（或管料）工件上切出外螺纹。

攻丝或套丝的加工精度取决于丝锥或板牙的精度。

加工内、外螺纹的方法虽然很多,但小直径的内螺纹只能依靠丝锥加工。

攻丝和套丝可用手工操作,也可用车床、钻床、攻丝机和套丝机

套扣（套螺纹）

车削螺纹

可使用通用设备，道具简单、适应性广，可加工各种形状、尺寸及精度的内外螺纹尤其是大尺寸齿轮。

单件小批生产时采用结构简单的成形车刀车削;高效率、中大批量生产细牙的短螺纹工件时采用刀具结构复杂的螺纹梳刀车削。

普通车床车削梯形螺纹的螺距精度一般只能达到8～9级。

铣削螺纹

在螺纹铣床上用盘形铣刀或梳形铣刀进行铣削。

盘形铣刀主要用于铣削丝杆、蜗杆等工件上的梯形外螺纹。

梳形铣刀用于铣削内、外普通螺纹和锥螺纹,用多刃铣刀铣削、其工作部分的长度又大于被加工螺纹的长度,生产率很高。

螺纹铣削的螺距精度一般能达8～9级,表面粗糙度为R5～0.63微米。

适用于成批生产一般精度的螺纹工件或磨削前的粗加工。

磨削螺纹

主要用于在螺纹磨床上加工淬硬工件的精密螺纹，在专门的螺纹磨床上进行。

主要用于制造淬火后具有高硬度和高精度的精密丝杠、螺纹量规、滚丝轮、丝锥等螺纹。

磨削后螺纹加工精度的中径公差等级可达IT6～IT4级，表面粗糙度为Ra0.4～0.1

研磨

用铸铁等较软材料制成螺母型或螺杆型的螺纹研具,对工件上已加工的螺纹存在螺距误差的部位进行正反向旋转研磨,以提高螺距精度。

淬硬的内螺纹通常也用研磨的方法消除变形,提高精度。

滚压（轧）螺纹

用成形滚压模具使工件产生塑性变形以获得螺纹。

一般在滚丝机或在附装自动开合螺纹滚压头的自动车床上进行,适用于大批量生产各种螺钉、螺栓、螺柱、丝锥等标准紧固件和其它螺纹联接件的外螺纹。

滚压螺纹的外径一般不超过25毫米,长度不大于100毫米,螺纹精度可达2级,所用坯件的直径大致与被加工螺纹的中径相等。

滚压一般不能加工内螺纹,但对材质较软的工件可用无槽挤压丝锥冷挤内螺纹且其加工精度和表面质量比攻丝略高。

7、列表举出齿形加工的主要工艺方法及特点。

加工方法

特点

成形法（仿形法）

铣齿

刀具为盘形铣刀或指形铣刀，机床为铣床或滚齿机，生产率较低，可在普通铣床上进行，刀具结构简单工时费用低。

可以加工直齿、斜齿和人字齿（指形铣刀）圆柱齿轮以及齿条和锥齿轮等。

加工精度较低，一般用于单件小批生产和维修工作中加工IT9级精度以下，齿面粗糙度Ra值为6.3～3.2μm的低速齿轮可以加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮以及齿条和锥齿轮等。

磨齿

刀具为砂轮，机床为花键磨床或工具磨床，生产率较高（比展成法高）可在花键磨床或工具磨床上磨齿故生产成本较低，加工精度可达IT3-6级，表面粗糙度为Ra1.6-Ra0.8（比展成法略低，主要取决于成形砂轮的修整精度和机床的分齿精度）。

可加工淬硬齿面，适宜齿轮淬火后的精加工

拉齿

刀具为齿轮拉刀，机床为拉床，生产率较高，加工精度较高，但应用不广。

适用于大批大量生产，尤其是内齿轮加工。

展成法（范成法、包络法）

滚齿

刀具为齿轮滚刀（齿形是直线），机床为滚齿机，生产率高，因设备和刀具复杂故费用较高，加工精度可达IT6—10级，表面粗糙度为Ra6.3-Ra3.2。

可加工直齿轮、斜齿轮、蜗轮、花键、棘轮、链轮、摆线齿轮及圆弧点啮合齿轮，不能加工内齿轮、人字齿轮和靠得太近的多联齿轮。

插齿

刀具为插齿刀，机床为插齿机，

加工精度可达IT7-9级，表面粗糙度为Ra6.3-Ra3.2。

可加工内外啮合的圆柱齿轮，双联齿轮、三联齿轮，齿条和锥齿轮等。

刨齿

刀具为刨齿刀，机床为刨齿机，

剃齿

刀具为剃齿刀（结构复杂，制造困难但耐用度和生产率高），机床为剃齿机（结构简单，调整和操作方便），生产率高，加工精度可达IT6-7级（主要取决于剃齿刀）。

用于成批和大量生产中滚齿（只能提高齿形精度和齿向精度，不能提高分齿精度）、插齿后，淬火前未淬硬齿轮的精加工

珩齿

刀具为珩磨轮，机床为珩齿机或剃齿机，生产率高，对齿形精度改善不大，主要是减少热处理后齿面粗糙度，加工精度可达IT6-7级，粗糙度值Ra0.4以下。

适于各种批量生产的淬硬齿轮和非淬硬齿轮的精加工

滚齿

刀具为齿轮滚刀，机床为滚齿机，生产率较高，加工精度可达IT6-IT10，最高可达IT4。

应用最广，常用于加工直齿、斜齿的外啮合的圆柱齿轮和蜗轮以及花键轴等，但一般不能加工内齿轮、扇形齿轮和相距很近的双联齿轮。

适于单件小批量生产和大批大量生产

磨齿（根据齿轮与齿条啮合的原理进行）

刀具为砂轮，机床为磨齿机，生产率较低，需要专门的磨齿设备故生产成本较高，加工精度可达IT3-6级，表面粗糙度为Ra1.6-Ra0.8。

可加工淬硬或未淬硬的齿面，适宜齿轮淬火后的高速高精度加工

研齿

刀具为研磨轮（要加入研磨剂），机床为研磨机，能消除氧化皮和有效地降低齿面粗糙度（可达Ra0.2-1.6），但不能提高齿形精度。

主要用于没有磨齿机或不便磨齿（如大型齿轮等）时齿面淬硬齿轮的精整加工。