机械制造基础课后作业.docx
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1、机械制造基础课后作业 第一章工程材料的基本学问 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:s,b,HRC,180HBS10/1000/30 答:s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。s=FS/SO.b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。b= Fb/SO.HRC洛 0氏硬度符号,压头为120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干脆用于设计计算?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
2、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状况相差较大,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,而不用于干脆设计。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,何谓金属的疲惫和蠕变现象?它们对零件的运用性能有何影响? 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惫断裂。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,必需考虑疲惫强度和蠕变强度及长久强度。 4.FeFe3C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
3、:(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。 其次章钢的热处理 一,何为钢的热处理?钢的热处理有哪些基本类型? 答:钢在固态下采纳适当方式进行加热、保温,并以肯定的冷却速度冷却到室温,变更钢的组织从而变更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分是什么?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。 依据其加工性、运用性、经济性来选择。 三,常用
4、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:操作简洁,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、形态困难的碳钢工件。 4,等温淬火法:适用于形态困难、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,消退或削减内应力。 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,
5、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途中位置如何支配? 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
6、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)依据成品的要求(2)依据加工条件(3)考虑经济性 2, 有一30mm300mm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,运用过程中发觉摩擦部分严峻磨损,试分析失败缘由,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
7、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:依据零件图的形态和尺寸,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
8、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、协助工序、精整工序三大类 6, 板料冲压有哪些基本工序? 答:主要有分别工序和变形工序。 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剧烈而长久的放电现象。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
9、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爱护作用。 10, 结合详细机械,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。 第五章公差协作与技术测量 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
10、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意不同的运用要求,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便利。国标规定了20个公差等级。用标准公差符号IT和数
11、字组成;分别由IT01/IT0/IT1/IT2IT18来表示。等级依次降低,公差等级依次增大。 3, 怎样说明偏差和基本偏差?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协作制中,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。 因为任何加工不行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
12、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?在哪些状况下采纳基轴制? 答:基准制又叫协作制,是指同一极限值的孔和轴组成协作的一种制度。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协作,国家标准规定了两种协作基准制:基孔制和基轴制,优先采纳基孔制。在以下两种状况下采纳基轴制:干脆运用有肯定公差等级(IT8-IT11)而2不再进行机械加工的冷拔钢材做轴。加工尺寸小于1mm的精密轴时。依据结构上的须要,在同一基本尺寸的轴上装配有不同协作要求的几个孔件时应采纳基轴制。 5, 什么叫协作?协作的特征由什么来表示? 答:协作是指基本尺寸相同
13、的,相互结合的孔、轴公差带之间的关系。协作的特征由孔和轴的公差带的相互位置来表示。分为间隙协作、过盈协作、过渡协作三种。 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一般工艺条件下机床设备一般加工实力可保证的公差。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协作的孔、轴的极限偏差,计算极限间隙或过盈,并画出公差带图。 (1) 20H8/f7 (2) 30F8/h7 (3) 14H7/r6 (4) 60P6/h5 (5) 45JS6/h5 (6) 40H7/t6 第六
14、章形态和位置公差及检测 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?什么状况选择未注公差?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、检测便利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状况下选择未注公差。但要在标题栏或技术要求中注出如GB/T1184-K。 3, 试说明图6-7注出的各项形位公差(说明被测要素、基准要素、公差带形态、
15、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80H7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态误差,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:影响零件的耐磨性;影响协作性质的稳定性;影响疲惫强度;影响抗腐蚀性。以及接触刚度、密封性、产品外观及表面反射实力都有明显的影响。 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
16、于判别被测定轮廓不规则特征的X轴向(与轮廓总的走向一样)上的长度;由于零件表面粗糙度不肯定很匀称,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态误差。特殊是表面水纹度对测量的影响。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)肯定值的算术平均值。 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。
17、 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运用功能的要求,同时也应考虑检测的便利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受进行比较。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;相宜测量车、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,通过针尖感受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,快速牢靠,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
18、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, 在一般状况下,40H7和80H7相比,40Hj5和40H6s5相比,哪个应选用较小的粗糙度值? 答:(1)40H7和40Hj5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,干脆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,以渐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
19、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分?影响刀具工作角度的主要缘由有哪些? 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改变,刀具相对的角度也会随之改变。最明显的就螺纹车削中的螺纹刀。假如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。
20、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、影响和避开方式。 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别并粘接在刀具前面上,随着切屑连续流出,切削底层依次层层积累,使积屑瘤不断长大。 降低切削速度,采纳高速切削,采纳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: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;其次变形区的特征是切屑与刀具之间的剧烈的
21、挤压和磨擦所引起的切屑层金属的猛烈变形和切屑与刀具界面温度的上升,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
22、表面摩擦产生的热。影响:大量的切削热使切削温度上升,切削温度能变更工件材料的性能;变更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?磨损的缘由有哪些? 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)缘由: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缘由,因为其它形式的磨损还不显著。 粘结磨损在高温高压作用下,切屑与前
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