制造過程與工程-習(xí)題

1、制造過程與工程-習(xí)題機(jī)械制造基礎(chǔ)習(xí)題鑄造（作業(yè)）：.澆注溫度可以提高合金的充型能力， 但為什么 又要防止?jié)沧囟冗^高？澆注溫度越高，合金粘度越低，保持液態(tài)時(shí)間 越長，流動(dòng)性越好，充型能力越強(qiáng)。但溫度過 高導(dǎo)致大的吸氣量和大收縮率，易產(chǎn)生鑄造缺 陷。所以澆注溫度在保持充型能力的前提下溫 度盡量的低。生產(chǎn)中薄壁件應(yīng)采用較高溫度， 厚壁件應(yīng)采用較低溫度。.縮孔與縮松對(duì)鑄件的質(zhì)量有何影響？為何縮 孔比縮松容易防止？凝固結(jié)束后在鑄件某些部位出現(xiàn)的孔洞，大而 集中的孔洞叫做縮孔，細(xì)小而分散的孔洞稱為 縮松?？s孔和縮松可使鑄件力學(xué)性能大大降 低，以致成為廢品?？s孔產(chǎn)生的基本原因是合金的液態(tài)收縮和凝 固收縮大

2、于固態(tài)收縮。且得不到補(bǔ)償?？s孔產(chǎn) 生的部位在鑄件最后凝固區(qū)域。縮孔可采用順 序凝固方式，并增加冒口的方式來防止?？s松形成的基本原因是被樹枝狀的晶體分隔開的小液體區(qū)域得不到補(bǔ)充。主要出現(xiàn)在糊狀 凝固的合金中，或斷面較大的鑄件壁中。縮松 形成原因和縮孔不一樣，且面積較大，一般采 用順序凝固方式，并增加冒口的方式來防止。.鑄件的凝固方式有哪些？哪些合金傾向于逐 層凝固？鑄件凝固的方式有：逐層凝固、糊狀凝固和中 間凝固。結(jié)晶溫度范圍越小，凝固的區(qū)域越窄， 越傾向于逐層凝固。低碳鋼，近共晶成分鑄鐵 更趨向于逐層凝固。.消失模鑄造的基本工藝過程與熔模鑄造有何 不同？消失模鑄造用泡沫塑料制成的模樣制造鑄型，

3、 模樣并不取出，澆注時(shí)模樣氣化消失而獲得鑄 件的方法。其主要工藝過程包括：1）制造模 樣；2）掛涂料；3）干沙造型；4）澆注和落 沙清理。熔模鑄造用易熔材料制成模型，然后在模樣表 面包裹若干層耐火材料制成型殼，再將模樣融 化排出型殼，從而獲得無分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后填沙澆注的鑄造方法。其主要工藝包 括：1）蠟?zāi)Ｖ圃欤?）蠟?zāi)＝M合；3）型殼制 造（脫蠟）；4）填沙澆注及落沙清理。.什么是鑄造工藝圖？它包括哪些內(nèi)容？鑄造工藝圖是用各種符號(hào)及參數(shù)表達(dá)出鑄造 工藝方案的圖形，包括的內(nèi)容有：澆注位置， 分型面，型芯數(shù)量，形狀，尺寸，加工余量， 收縮率，澆注系統(tǒng)等。其作用為：指導(dǎo)模樣設(shè) 計(jì)，生產(chǎn)準(zhǔn)備，

4、鑄型制造，鑄件檢驗(yàn)等。.什么要規(guī)定最小的鑄件壁厚？普通灰口鐵壁 厚過大或壁厚不均勻各會(huì)出現(xiàn)什么？壁厚過薄可能引起澆不到或冷隔缺陷。 所以要 規(guī)定最小的鑄件壁厚，以免產(chǎn)生鑄缺陷，白口 組織等。普通灰口鐵壁厚過大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)鑄件晶粒粗 大，內(nèi)部缺陷多，力學(xué)性能下降。普通灰口鐵壁厚不均勻時(shí)，會(huì)出現(xiàn)壁厚處合金 聚集，易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷，而且易在交 接處引起熱應(yīng)力。.澆注位置選擇和分型面選擇哪個(gè)重要？如發(fā)生矛盾該如何處理?澆注位置是澆注時(shí)鑄件在鑄型中的空間位置， 澆注位置對(duì)鑄件質(zhì)量和鑄造工藝都有很大的 影響。制定鑄造方案時(shí)必須優(yōu)先予以考慮。分 型面決定了鑄件在造型中的位置。通常造型位 置和澆注位置一直

5、。分型面對(duì)鑄件質(zhì)量及鑄造 工藝有很大影響。首先應(yīng)保證鑄件的質(zhì)量要 求，其次應(yīng)使操作盡量簡(jiǎn)化，再考慮具體生產(chǎn) 條件。思考題：.如何區(qū)分裂紋性質(zhì)，如果是熱裂，該從哪些 方面采取措施？.手工造型常用哪幾種造型方法，各適用于何 種零件？.為什么空心球難以鑄造？要采取什么措施 才能鑄造？試用圖示表達(dá)。.從合金的鑄造性能來分析，設(shè)計(jì)鑄件是應(yīng)該 考慮哪些方面？.從鑄造工藝來分析，設(shè)計(jì)鑄件是應(yīng)該考慮哪些方面?.分析下圖中砂箱箱帶的兩種結(jié)構(gòu)各有何優(yōu) 缺點(diǎn)？為什么？口W 口呂口J _/向.金屬型鑄造有何優(yōu)越性？為什么金屬型鑄造未能廣泛取代砂型鑄造？.壓力鑄造有何優(yōu)缺點(diǎn)？它與熔模鑄造的適 用范圍有何不同？、金屬的塑

6、性變形.何謂塑性變形？塑性變形的實(shí)質(zhì)是什么？塑性變形是當(dāng)外力增大到使金屬的內(nèi)應(yīng)力 超過該金屬的屈服點(diǎn)，即使外力取消，金屬 的變形也不完全恢復(fù)，而產(chǎn)生的永久變形。塑性變形的實(shí)質(zhì)：晶體內(nèi)部存在大量缺陷， 其中以位錯(cuò)對(duì)金屬塑性變形的影響最為明 顯；在外力作用下，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果導(dǎo)致了 整個(gè)晶體的塑性變形。.下圖所示零件采用模鍛制坯，修改不合理結(jié) 構(gòu)，并說明理由。與分模面垂直的非加工表面，應(yīng)設(shè)計(jì)出模鍛 斜度；兩個(gè)非加工表面形成的角都應(yīng)按模鍛 圓角設(shè)計(jì)。.材料的回彈現(xiàn)象對(duì)沖壓生產(chǎn)有何影響？應(yīng) 采取哪些措施保障沖壓件精度？回彈：材料彎曲時(shí)，板料產(chǎn)生的變形由塑性 變形和彈性變形兩部分組成。外載荷去除 后，塑性

7、變形保留下來，彈性變形消失，使 板料形狀和尺寸發(fā)生與加載時(shí)變形方向相 反的變化，從而消去一部分彎曲變形效果的 現(xiàn)象?；貜検贡粡澢慕嵌仍龃?，一般回彈 角為0度10度。因此，在設(shè)計(jì)彎曲模時(shí)，必須使模具的角度 比成品件角度小一個(gè)回彈角，以保證成品件 的彎曲角度準(zhǔn)確。.比較落料和拉深所用凸凹模結(jié)構(gòu)及間隙有 什么不同？為什么？落料是利用沖裁取得一定外形的制件或坯 料的沖壓方法。落料所用凹凸模設(shè)計(jì)成刃口 形式，以利于沖裁。其凸凹模間隙嚴(yán)重影響 仲裁件的斷面質(zhì)量、模具壽命、卸料力、推 件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度：間隙過 大，沖裁件被撕開，邊緣粗糙，卸料力和推 件力越??；間隙過小，上下裂紋也不能很好 重

8、合；摩擦嚴(yán)重，模具的壽命將降低。單邊 間隙可按下述經(jīng)驗(yàn)公式c=m b計(jì)算，系數(shù)m 與材料種類、厚度及落料件的精度相關(guān)，較 拉深小。設(shè)計(jì)落料模時(shí)，應(yīng)先按落料件確定 凹模刃口尺寸，其值應(yīng)靠近落料件公差范圍 內(nèi)的最小尺寸，凸模尺寸=凹模刃口尺寸-間 隙。拉深所用凹凸模工作部位應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角， 圓 角半徑過小，容易將板料拉穿。一般取r凹 =10% r凸=(0.61.0) r凹。拉深凹凸模 間隙過小，模具與拉深件的摩擦力增大，易 拉穿工件和擦傷工件表面，降低模具壽命； 間隙過大，又容易使拉深件起皺，影響拉深 件的尺寸精度。拉深模的凸凹模間隙比沖裁 模的大，一般取單邊間隙：c= (1.11.2)小.在圖示的

9、兩種抵鐵上進(jìn)行拔長時(shí)，效果有何 不同？左圖鍛件受4個(gè)壓應(yīng)力，塑性變形越好，效 率高，同時(shí)4個(gè)壓應(yīng)力對(duì)稱，易保障工件的 斷面形狀，加工精度較高。適合軸類零件進(jìn) 行鍛造加工。右圖鍛件受上下2個(gè)壓應(yīng)力，可鍛的零件的 種類較多，但水平方向沒有壓束，定位精度較差，同時(shí)難保障工件的斷面形狀，易變形,加工精度較低.纖維組織的存在對(duì)金屬力學(xué)性能有何影 響？在零件設(shè)計(jì)中應(yīng)注意哪些問題？纖維組織在性能上具有方向性，在縱向（平 行纖維方向）上塑性和韌性越高；在橫向（垂 直纖維方向）上塑性和韌性越低。纖維組織 的穩(wěn)定性很高，不能用熱處理方法加以消 除，只有經(jīng)過塑性加工才能改變其方向和形 狀。因此，在設(shè)計(jì)和制造零件時(shí)，

10、盡量滿足 最大正應(yīng)力方向與纖維方向重合，最大切應(yīng) 力方向與纖維方向垂直及纖維分布與零件 的輪廓相符合，盡量使纖維組織不被切斷。.如何提高金屬的塑性？最常采用的措施是 什么？提高金屬的塑性的方法包括：1）提高金屬 的溫度，在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)進(jìn)行塑性加工，如鍛造溫度；2）合適的應(yīng)變速率，在 臨界點(diǎn)以左盡量采用低速，在臨界點(diǎn)以右， 盡量采用高速；3）應(yīng)力狀態(tài)盡可能使壓應(yīng) 力數(shù)目增多，拉應(yīng)力數(shù)目減少。提高金屬的溫度是提高金屬的塑性最常采 用的措施。思考題：.描述沖裁時(shí)板料的變形和分離過程。.精密模鍛需要采取哪些工藝措施才能保證 產(chǎn)品的精度？.碳鋼在鍛造溫度范圍內(nèi)變形時(shí)，是否會(huì)有冷 變形強(qiáng)化現(xiàn)象？.“趁

11、熱打鐵”的含意何在？.自由鍛和模鍛的工藝規(guī)程分別包括哪些主 要內(nèi)容？.圖示零件采用錘上模鍛制造，請(qǐng)選擇最合適 的分模面位置，并說明理由。三、焊接.低碳鋼焊接時(shí)熱影響區(qū)分為哪些區(qū)段？各區(qū)段對(duì)焊接接頭性能有何影響？焊接熱影響區(qū)指焊縫附近因焊接熱作用而 發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域，可分為熔合 區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。熔合區(qū)（半熔化區(qū)）：指焊縫和基體金屬的 角接過渡區(qū)，熔化的金屬凝固成鑄態(tài)組織， 未熔化的金屬成為過熱粗晶。雖然該區(qū)很 窄，但因其強(qiáng)度、塑性和韌性都下降，并且 是應(yīng)力集中處，所以是焊接接頭性能最薄弱 的區(qū)域。過熱區(qū)：奧氏體晶粒粗大，形成過熱組織， 故塑性及韌性降低。正火區(qū)：加熱時(shí)金屬

12、發(fā)生再結(jié)晶，轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的奧氏體晶粒。冷卻后得到均勻而細(xì)小的 鐵素體和珠光體組織，力學(xué)性能優(yōu)于母材。 部分相變區(qū)：I珠光體和部分鐵素體發(fā)生重結(jié) 晶，變成細(xì)小的奧氏體晶粒。部分鐵素體不 發(fā)生相變，但其晶粒有長大趨勢(shì)。力學(xué)性能 比正火區(qū)稍差。.產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的原因是什么 ？消除 焊接應(yīng)力的辦法有哪些？應(yīng)力與形變?cè)颍汉附舆^程中受到局部加熱 和冷卻。焊接時(shí)膨脹，但由于受到阻礙，故 高溫處產(chǎn)生壓應(yīng)力，低溫處產(chǎn)生拉應(yīng)力，|兩 者平衡。冷卻后，高溫處冷卻慢，收縮大， 最后在高溫處產(chǎn)生拉應(yīng)力低溫處產(chǎn)生壓應(yīng) 力。預(yù)防和減少焊接應(yīng)力有：(1)選用塑性好的材料，避免焊縫密集交 叉，避免焊縫截面過大和焊縫過長；(

13、2)采用正確的焊接次序。(3)焊前對(duì)焊件進(jìn)行適當(dāng)預(yù)熱，以減小焊 件各部位之間的溫差；(4)采用小能量焊接或錘擊焊縫，多層焊, 減少焊接應(yīng)力；(5)焊后進(jìn)行去應(yīng)力退火，消除焊接殘余 應(yīng)力。將焊件加熱至500650攝氏度左右， 保溫后緩慢冷卻至室溫。.焊接變形有哪些基本形式？焊前為預(yù)防和 減小焊接變形有哪些措施？焊接應(yīng)力的存在，會(huì)引起焊件的變形，其基 本類型有橫向和縱向收縮變形、彎曲變形、 扭曲變形、角變形及波浪變形。焊前為預(yù)防和減小焊接變形有：(1)預(yù)防和減小焊接應(yīng)力的相關(guān)措施；(2)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)、大剛 度結(jié)構(gòu)或焊縫對(duì)稱分布結(jié)構(gòu)；(3)施焊中，采用反變形措施或剛性夾持 法。.對(duì)銅或

14、銅合金板材能否進(jìn)行點(diǎn)焊？為什么？一般情況下不能對(duì)銅或銅合金板材進(jìn)行點(diǎn) 焊。點(diǎn)焊是電阻焊的一種形式，其利用電流所產(chǎn) 生的電阻熱，將焊件局部加熱到塑性或熔化 狀態(tài)，然后在壓力下形成焊接接頭。但銅或 銅合金的導(dǎo)電性很好，電阻很小，且熱量大， 易產(chǎn)生焊不透現(xiàn)象；同時(shí)，銅或銅合金的熔 點(diǎn)高，導(dǎo)熱性也很好，點(diǎn)焊很難將其局部加 熱到塑性或熔化狀態(tài)。.有現(xiàn)直徑 500mm鑄的鐵齒輪和帶輪各 1 件，鑄造后出現(xiàn)圖示斷裂現(xiàn)象。曾先后用 E4303(J422)焊條和鋼芯鑄鐵焊條進(jìn)行電弧 焊冷焊補(bǔ)，但焊后再次斷裂，試分析其原因。請(qǐng)問采用什么方法能保證焊后不裂，并可進(jìn) 行機(jī)械加工？一、直徑 500mm鑄的鐵齒輪：焊后再

15、次斷裂的原因：1) E4303 (J422)焊 條為結(jié)構(gòu)鋼焊條，鋼芯鑄鐵焊條適用于非加 工面的焊接，焊條選擇不正確。2)采用冷 焊法，熔合區(qū)易產(chǎn)生白口組織、裂紋氣孔， 一般只用于補(bǔ)焊要求不高的鑄件。其斷裂部位為齒部，焊后需機(jī)械加工，且承 受力矩和沖擊、振動(dòng)等，因此應(yīng)選用熱焊法：1）選用氣焊，氣焊火焰還可以用于預(yù)熱工 件和焊后緩冷。填充金屬應(yīng)使用專制的鑄鐵 棒，并配以CJ201氣焊焊劑，以保證焊接質(zhì) 量。2）也可用鑄鐵焊條進(jìn)行焊條電弧焊焊 補(bǔ)。二、直徑j(luò) 500mm鑄的帶輪：焊后再次斷裂的原因：1） E4303 （J422）焊 條為結(jié)構(gòu)鋼焊條，鋼芯鑄鐵焊條適用于非加 工面的焊接，焊條選擇不正確。

16、 2）采用冷 焊法，熔合區(qū)易產(chǎn)生白口組織、裂紋氣孔， 一般只用于補(bǔ)焊要求不高的鑄件。其斷裂部位為輪輻，焊后可以不進(jìn)行機(jī)械加 工，但焊后不能自由收縮，易產(chǎn)生裂紋，且 承受張緊力和沖擊、振動(dòng)等，因此應(yīng)選用熱 焊法：1）選用氣焊，氣焊火焰還可以用于 預(yù)熱工件和焊后緩冷。填充金屬應(yīng)使用專制 的鑄鐵棒，并配以CJ201氣焊焊劑，以保證 焊接質(zhì)量。2）也可用鑄鐵焊條進(jìn)行焊條電 弧焊焊補(bǔ)。如非要選用冷焊法：至少選用銀 基鑄鐵焊條，并采用小電流、短弧、窄焊縫、 短焊道（不大于50mm）,焊后及時(shí)錘擊。思考題:.釬焊和熔焊的實(shí)質(zhì)差別是什么？釬焊的主 要適用范圍有哪些？.高頻焊和普通的電阻焊有什么不同？其應(yīng) 用范

17、圍主要有哪些？.P191習(xí)題1:如圖所示三種工件，其焊縫布 置是否合理？若不合理，請(qǐng)加以改正。.等離子弧與一般電弧有何異同？.解釋下列名詞：金屬的焊接性、碳當(dāng)量。四、金屬切削（思考題）.說明車削的切削用量（包括名稱、定義、代 號(hào)和單位）切削速度Vc:切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件 主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，單位為 m/s,m/min進(jìn)給量f:刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)于工 件的位移，即刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程，刀 具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)于工件的位移量， m/r, m/sto背吃刀量ap （切削深度）：切削加工時(shí)，待 加工表面與已加工表面間的垂直距離 mm, 也就是垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上主切削刃切 入工件的深度，m

18、m。.簡(jiǎn)述車刀前角、后角、主偏角、副偏角和刃 傾角的作用。.何謂積屑瘤？它是如何形成的？對(duì)切削加工有哪些影響？在中等或較低的切削速度下切削塑性金屬 時(shí)，在刀具前面靠近切削刃的部位粘附著一 小塊很硬的金屬，即為積屑瘤。積屑瘤的形成過程：由于刀一一屑間的摩 擦，在一定溫度和壓力下，切屑底層金屬和 前面接觸的金屬發(fā)生粘結(jié)，形成了積屑瘤。積屑瘤對(duì)切削加工的影響：硬度高于工件材料，可代替切削刃起切削作用，有保護(hù)刀刃的作用。積屑瘤可增大前角，使刀具更鋒利。改變了實(shí)際切削深度和切削厚度，影響 尺寸精度。導(dǎo)致切削力變化，引起振動(dòng)。影響工件表面粗糙度。粗加工時(shí)，希望有積屑瘤存在。精加工時(shí)，不希望生成積屑瘤。.簡(jiǎn)

19、述切削用量選擇的原則。切削用量的合理選擇從對(duì)加工質(zhì)量、 生產(chǎn)率 及刀具耐用度等三方面考慮。對(duì)加工質(zhì)量的影響：1) ap增大、f增大， 則切削力增大，工件變形大，沖擊振動(dòng)大， 精度和Ra下降；2) Vc則對(duì)切削力影響不 大，可防止積屑瘤，但切削熱增加，刀具磨 損加快，加工硬化和表面殘余應(yīng)力增大。因 止匕，采用低ap、低f、高Vc有利于表面質(zhì) 量的提高(精加工)。對(duì)生產(chǎn)率的影響：切削加工時(shí)基本的工藝時(shí) 間方面，切削用量對(duì)切削時(shí)間的影響是相同 的。對(duì)刀具耐用度的影響：|Vc對(duì)刀具耐用度影 響最大，其次是進(jìn)給量f, ap最小。因此切削用量的選擇順序?yàn)椋罕M可能大的ap,其次選盡可能大的f, 最后選盡可能大的Vc粗加工時(shí)：取較大的 ap、f, Vc不太 高；精加工時(shí)：取較小的 ap、f,較高的 Vc。.何謂生產(chǎn)過程、工藝過程、工序？1)由原材料制成的各種零件并裝配成產(chǎn) 品的全過程，稱為生產(chǎn)過程。包括原材料 的運(yùn)輸、保管、生產(chǎn)準(zhǔn)備、制造毛坯、切 削加工、裝配、檢驗(yàn)及試車，油漆和包裝 等。生產(chǎn)過程中，直接改變?cè)牧?或毛坯) 的形狀、尺寸或性能，使之變?yōu)槌善返倪^ 程稱為工藝過程。工序：在一個(gè)工作地對(duì)同一個(gè)或同時(shí)幾 個(gè)工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程.一股夾具有哪幾個(gè)組成部分？各起什么作 用？定位元件：夾具上用來確定工件正確位 置的零件包括V