机械制造基础第三章习题及答案.docx

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1、机械制造基础第三章习题及答案第三章习题与答案3-1铸造生产具有哪些优点和缺点？答：由于铸造成形是由液态凝结成固态的经过，故铸造生产具有下面特点。1成形方便铸造成形方法对工件的尺寸形状几乎没有任何限制，铸件的尺寸可大可小，可获得形状复杂的机械零件。因而，形状复杂或大型机械零件一般采用铸造方法初步成形。在各种批量的生产中，铸造都是重要的成形方法。2适应性强铸件的材料能够是各种金属材料，可以以是高分子材料和陶瓷材料。3成本较低由于铸造成形方便，铸件毛坯与零件形状相近，能节省金属材料和切削加工工时；铸造原材料来源广泛，能够利用废料、废件等，节约国家资源；铸造设备通常比拟简单，价格低廉。因而，铸件的成本

2、较低。4铸件的组织性能较差一般条件下，铸件晶粒粗大铸态组织，化学成分不均，因而，受力不大或承受静载荷的机械零件，如箱体、床身、支架等常用铸件毛坯。3-2金属的铸造性能包括哪些方面？答：金属在铸造经过中所表现出来的性能统称为金属的铸造性能，主要是指流动性、收缩性、偏析和吸气性等。3-3试述砂型铸造的工艺经过。答：根据零件图的形状和尺寸，设计制造样子容貌和芯盒；制备型砂和芯砂；用样子容貌制造砂型；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。3-4为了保证铸件质量，在设计和制造样子容貌及芯盒时应注意哪些问题？答：1选择分型面：分型面是

3、铸型组之间的接合面，一般情况下，也就是样子容貌的分模面。选择分型面时，应考虑铸件上的主要工作面、大平面、整个铸件的加工基准面等的合理安置。例如铸件的主要工作面应放在下型或朝下、朝侧面。由于铸造时，铸件上外表容易产生气孔、夹渣等缺陷，而铸件下面的质量较好。2起模斜度：为了使样子容貌容易从铸型中取出或型芯自芯盒脱出，在平行于起模方向的样子容貌上或芯盒壁上应有一定的斜度，一般样子容貌斜度为13，金属样子容貌斜度为0.51。3铸造圆角：为了减少铸件裂纹，并为了造型、制芯的方便，应将样子容貌及型芯盒的交角处做成圆角。4收缩量：不同金属材料的收缩量各不一样，一般是采用专用的收缩尺计量。例如灰铸铁的收缩率为

4、1%；铸钢是1.52.0%；铝合金是1.01.5%。5机械加工余量：凡经机械加工的部分，都应在样子容貌上增加加工余量。余量的大小应根据铸件的要求来定。6芯头：型腔中需要安顿型芯时，为了便于安置，样子容貌和芯盒上都需要考虑设置芯头。3-5怎样选择铸造砂型的分型面？答：选择分型面时，应考虑铸件上的主要工作面、大平面、整个铸件的加工基准面等的合理安置。例如铸件的主要工作面应放在下型或朝下、朝侧面。由于铸造时，铸件上外表容易产生气孔、夹渣等缺陷，而铸件下面的质量较好。3-6型砂和芯砂的主要成分是什么？具有哪些性能？答：型芯砂是由原砂、黏结剂、附加材料、旧砂和水等混合搅拌而成。型砂和芯砂的性能应知足下列

5、要求：可塑性；强度；耐火度；透气性；让步性。3-7典型的浇注系统由哪几部分组成？各部分有何作用？答：典型的浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组成。浇口杯为开口较大的漏斗形，用来将来自浇包的金属引入直浇道，液态金属在浇口杯内有短暂的停留，使得上浮的熔渣不致流入型腔，缓和冲击，分离熔渣。直浇道为一圆锥形垂直通道，引导液态金属流入型腔，利用其高度使金属液产生一定的静压力，来控制金属液流入铸型的速度和提高充型能力。横浇道分配金属液进入内浇道，它的断面一般为梯形，并设在内浇道之上，起到挡渣的作用。内浇道是引导金属液进入型腔的部分，其作用是控制金属液的流速和流向，调整铸件各部分的温度分布。3-8什

6、么是合金的流动性？影响流动性的因素有哪些？答：金属的流动性是指液态合金的流动能力。影响流动性的因素如下：合金成分；浇注温度；浇注压力；铸型。3-9铸件为什么会产生缩孔和缩松？影响铸件收缩的主要因素有哪些？答：合金在冷却和凝固经过中，其体积和尺寸减小。合金的收缩可分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的基本原因。影响铸件收缩的主要因素有合金成分、浇注温度，以及铸型和铸件构造等。3-10试确定图题3-10所示灰铸铁零件的浇注位置和分型面。答：一般浇注位置都在分型面上。abcde图题3-103-11单晶体的塑性变形方式有哪些？答：单晶体塑性变形方式有两种：滑移和孪生孪

7、晶，单晶体塑性变形的主要方式是滑移。3-12多晶体塑性变形有何特点？答：多晶体的塑性变形与单晶体比拟无本质上的区别，一般可分为晶内变形和晶间变形两种形式。晶粒本身的塑性变形称为晶内变形。晶粒与晶粒之间的相对滑动或转动称为晶间变形。晶内变形方式和单晶体的塑性变形方式一样，也是滑移和孪生。但多晶体由很多形状、大小、位相不同的晶粒组成，各晶粒在塑性变形时将遭到周围位相不同的晶粒及晶界的影响。因而在外力的作用下，各个晶粒产生滑移变形的难易程度有很大差异。3-13试述冷塑性变形对金属组织构造的影响。答：塑性变形在改变金属外形的同时，也使内部晶粒的形状发生了相应的变化。经过冷变形后，晶粒随着变形量的增加沿

8、变形方向被拉长，当变形程度很大时，晶粒变为纤维状，晶粒边界也模糊了，金属中的夹杂物也沿着变形方向被拉长，构成所谓“纤维构造。晶粒内部的晶格逐步发生歪扭，并有晶粒碎片出现；由于各晶粒变形的不均匀，而且每个晶粒内部的变形也不均匀，有的变形大，有的变形小；有的发生了塑性变形，有的处于弹性阶段，当外力去除后，晶粒中弹性变形的部分要恢复原状，塑性变形部分不再恢复，造成互相牵制，引起残余应力。冷塑性变形后，由于晶格畸变及残余应力的存在，使其处于不稳定状态，因而有向稳定状态转化的趋势。3-14何谓加工硬化？加工硬化对金属组织性能及加工经过有何影响？答：金属材料随着变形度的增加，强度、硬度提高，而塑性及韧性下

9、降的现象称为加工硬化或称为形变强化。加工硬化使金属进一步加工发生困难，如需继续冷变形加工，就得进行中间退火来消除加工硬化。3-15何谓金属的再结晶？再结晶对金属组织和性能有什么影响？答：当加热温度继续升高，原子活动能力增大，变形金属的纤维组织发生了显著的变化，破碎的、被伸长和压扁的晶粒将向均匀细小的等轴晶粒转化。金属的强度、硬度明显下降；塑性、韧度显著提高。由于这一经过类似于结晶经过，也是通过形核和长大的方式完成的，因而称为“再结晶。再结晶前后晶粒的晶格类型不变，化学成分不变，只改变晶粒的形状，因而再结晶不是相变经过。3-16怎样区分冷变形和热塑性变形？答：金属的冷、热塑性变形通常是以再结晶温

10、度为界加以区分。3-17热塑性变形对金属组织有何影响？答：改善铸态组织，如气泡、缩孔、疏松在高温下焊合，提高了金属的致密程度。铸态的粗大柱状晶通过变形破碎，经再结晶退火使晶粒细化。一些合金钢组织中的大块初生碳化物在变形中被粉碎，并使其分布状况得到了改善等等。在热加工经过中，钢锭中的粗大枝晶和各种夹杂物都沿变形方向伸长，构成流线，这种流线即称为纤维组织。3-18试述锻造的工艺经过。答：锻造工艺经过一般包括加热、锻造成形、冷却、检验、热处理。3-19钢的锻造温度是怎样确定的？始锻温度和终锻温度过高和过低对锻件质量有何影响？答：始锻温度是开场锻造的温度，也是允许的最高加热温度。始锻温度不宜过高，否则

11、可能造成过烧和过热，但始锻温度也不宜太低，否则将缩短锻造操作时间，缩小锻造温度范围，增加锻造的困难。一般将始锻温度控制在固相线下面150250。终锻温度是停止锻造的温度。终端温度过高，停止锻造后晶粒在高温下继续长大，使锻件晶粒粗大，降低锻件的力学性能；终锻温度过低时，锻件塑性不良，变形困难，内应力增大，甚至导致锻件产生裂纹。碳素钢的终锻温度约为800，合金钢一般为800900。3-20自由锻的基本工序包括哪些？答：自由锻的工序分为基本工序、辅助工序和精整工序三类。基本工序是使金属塑性变形的主要工序，包括墩粗、拔长、冲孔、切割、扭转、错移等，常用的为墩粗、拔长、冲孔。3-21模锻与自由锻相比有哪

12、些特点？为什么模锻不能取代自由锻？答：模锻的主要特点如下：1生产效率高，金属的变形在模膛内进行，锻件成形快，一般比自由锻高数倍。2锻件尺寸精度高，加工余量小，进而节约金属材料和切削加工的工时。3能锻造形状比拟复杂的锻件。4热加工流线分布合理，大大提高了零件的力学性能和使用寿命。5操作经过简单，易于实现机械化和自动化生产，工人劳动强度低。由于锻模是用优质模具钢制成的，因此成本高，而且坯料整体变形，变形抗力较大，加工工艺复杂，生产周期长。因而，模锻只适用于中、小型锻件的大批量生产。3-22模膛分几类？各起什么作用？答：根据模膛的作用，锻模模膛可分为制坯模膛和模锻模膛两类。制坯模膛的主要作用是使坯料

13、形状基本接近模锻件形状，合理分布金属材料。模锻模膛又可分为预锻模膛和终锻模膛两种。预锻模膛的作用是使坯料变形接近于锻件的形状和尺寸，使金属更容易充满终锻模膛，减少模膛磨损，增加模膛使用寿命。终锻模膛的形状和锻件形状一样，使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸。3-23落料与冲孔的区别是什么？凸、凹模间隙对冲裁质量有何影响？答：对于冲孔来讲，板料上冲出的孔是产品，冲下来的部分是废料，而落料工序冲下来的部分为产品，周边是废料。对于同一种材料，断面质量主要受凸、凹模间隙的影响。在合理的冲裁间隙范围内，上、下裂纹能自然会合，光亮带约占板厚的1/3左右，冲裁件断面质量处于最佳状态，冲裁件的尺寸几乎与模具

14、一致，完全能够知足使用要求。假如间隙过大，上下裂纹错开构成双层断裂层，光亮带变小，断面粗糙，毛刺增大；间隙过小，上下裂纹不重合，光亮带较大，毛刺也较大，断面质量差，同时模具刃口易磨损，使用寿命大大降低。因而，生产上采用合理的冲裁间隙是保证冲裁件质量的关键，合理的冲裁间隙应为材料厚度的615%。冲裁间隙与材料性质、厚度有关，厚板与塑性低的金属应选上限值，薄板或塑性高的金属应选下限值。3-24试述拉深经过中板料各处的受力情况和变形经过。答：拉深经过中，板料各处的受力情况和变形经过如下图。3-25焊接电弧由哪几部分组成？何谓正接法、反接法？怎样选用？答：电弧是由阴极区、阳极区和弧柱区所构成的。当采用

15、直流电源焊接时，电极有两种接法：将工件接正极，焊条接负极，称为正接法，用于高熔点、尺寸较大的焊件的焊接。将工件接负极，焊条接正极，称为反接法。用于薄件、有色金属、不锈钢及铸铁等的焊接。3-26焊接接头由哪几部分组成？并讲明热影响区中各区段的组织和力学性能的变化情况。答：焊接后由焊缝、熔合区以及因焊接热而产生的热影响区三部分组成焊接接头。低碳钢的焊接接头热影响区可分为过热区、正火区和部分相变区，1过热区。温度在1100到固相线之间，金属处于严重过热状态，奥氏体晶粒急剧长大，冷却后得到晶粒粗大的组织，其塑性、韧度很低，焊接刚度大的构造件，容易产生焊接裂纹。2正火区。温度在Ac3至1100之间，金属

16、相当于经过正火处理，晶粒细化，力学性能好。3部分相变区。温度在Ac1Ac3之间，加热时出现部分奥氏体晶粒，但保留的铁素体晶粒有一定的长大，部分金属组织发生相变。冷却后未熔的铁素体保留粗大晶粒，奥氏体转变为珠光体。晶粒大小不均匀，力学性能稍差。对于易淬火钢的热影响区分为淬火区Ac3以上的区域和部分淬火区Ac1至Ac3区域。由于冷却速度过快，焊后在淬火区构成马氏体组织，易产生冷裂纹。3-27埋弧焊有哪些优点？它与焊条电弧焊相比主要的区别在哪里？答：由于电弧在焊剂层下燃烧，能防止空气对焊接熔池的不良影响；焊丝连续送进，焊缝的连续性好，消除了焊条电弧焊焊接中因更换焊条而引起的缺陷；由于焊剂的覆盖，减少

17、了金属烧损和飞溅，可节省焊接材料。埋弧焊与焊条电弧焊相比，具有生产率高、节约金属、提高焊缝质量和改善劳动条件等优点，在造船、锅炉、车辆等工业部门获得广泛的应用，十分适用于焊接大型工件的直缝和环缝。3-28如图题3-28所示，用Q235钢板拼焊成工字梁，成批生产，现有钢板的最大长度为2500mm，试确定：1腹板、翼板的焊接位置。2各焊缝的焊接方法和焊接材料。3画出各焊缝的构造形式和坡口的简图。4各焊缝的焊接顺序。图题3-28答：1腹板和上下翼板要用多块钢板拼接而成，所有焊缝均要求焊透，为避免应力集中，保证梁的承载能力，翼板与腹板拼接接头不应布置在同一截面上，错开距离不得小于200mm，同时翼板及

18、腹板的拼接接头不应安排在梁的中心附近。上翼板焊接位置为：中间板长2500mm，两边各为1250mm，如下列图A位置所示。下翼板焊接位置为：中间板为2500mm，两边各为550mm，如下列图A位置所示。腹板的焊接位置为与上下翼板焊缝避开，中间板长2000mm，两边各为1500mm。2上、下翼板的拼接焊缝A应用手工电弧焊方法和422焊接材料；翼板和腹板的四条长焊缝B宜采用埋弧自动焊方法焊接，使用的焊接材料为H08A和焊剂130；筋板焊缝应采用电渣焊方法焊接，焊接材料为H08MnA和焊剂431。3各焊缝的构造形式和坡口的简图如上两图所示。4如下列图所示，工字梁是具有对称布置的焊缝的构造，焊接应尽量采

19、用对称焊接，当采用1-4-3-2的焊接顺序，则焊后上拱弯曲变形将大大减少。3-29与金属材料的成形相比，非金属材料成形具有哪些特点？答：1非金属材料成形方法灵敏多样，能够制成形状复杂的零件。例如，塑料能够用注塑、挤塑、压塑成形，还能够用浇注和黏结等方法成形；陶瓷能够用注浆成形，可以用注射、压注等方法成形。2成形温度低，成形工艺较简便。3非金属材料的成形一般要与材料的生产工艺结合。例如，陶瓷应先成形再烧结；复合材料经常是将固态的加强料与呈流态的基料同时成形。3-30试述橡胶的压制成形的工艺经过。答：橡胶的压制成形是将经过塑炼和混炼预先压延好的橡胶坯料，按一定规格和形状下料后，放入压制模中，合模后在液压机上按规定的工艺条件进行压制，使得坯料在受热受压下充满型腔，经过一定时间完成硫化，再进行起模、清理毛边，最后检验得到所需制品的方法。3-31陶瓷成形方法有哪些？答：1注浆成形；2凝胶注模成形；3压制成形；4挤压成形。