机械制造基础习题

机械制造基础复习主要内容第一篇 金属材料知识第一章 金属材料的主要性能1. 力学性能、强度、塑性、硬度的概念? 表示方法？力学性能 材料在外力作用下所表现出的特性e 弹性极限点 K 断裂点 S 屈服点 b 极限载荷点强度：材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力（1） 屈服强度（S）是塑性材料选材和评定的依据。（2）抗拉强度（b ）是脆性材料选材的依据塑性：材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力伸长率： 断面收缩率： 和值越大，塑性越好硬度：是材料抵抗更硬的物体压入其内的能力 HRC:HB=1：10(1)布氏硬度（HB）：布氏硬度适用HB450优点： 测试简便、迅速 用于成品检验 缺点：测得的硬度值重复性差，需在不同的部位测试数次2. 布氏和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列情况应采用哪种硬度法来检查其硬度？库存钢材 HB 硬质合金刀头 HRA 锻件 HR 台虎钳钳口 HR3. 下列符号所表示的力学性能指标的名称和含义是什么？b 抗拉强度 s 屈服强度 伸长率 HRC 洛氏硬度 HBS 布氏硬度第二章 铁碳合金1. 金属的结晶过程，金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？如何细化铸态晶粒？金属是由许多大小、形状、晶格排列方向均不相同的晶粒所组成的多晶体。一般金属的晶粒越细小，其力学性能越好。细化晶粒的方法1）变质处理 2）增大过冷度 3）机械的振动和搅拌 4）热处理 5）压力加工再结晶2. 什么是同素异晶转变？室温和1100时的纯铁晶格有什么不同？ 在固态下，随着温度的变化，金属的晶体结构从一种晶格类型转变为另一种晶格类型的过程。室温下 体心立方晶格1100 面心立方晶格铁素体 F 奥氏体 A 3. 金属的晶体结构类型? 铁碳合金的基本组织 A、F、M、P 体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格奥氏体（A） 碳（C）溶入-Fe中所形成的固溶体铁素体（F） 碳（C）溶入-Fe中所形成的固溶体。马氏体（M）-碳在铁素体 中的过饱和固溶体珠光体（P= F+ Fe3C ） 是铁素体和渗碳体组成的机械混合物 渗碳体（Fe3C） 是金属化合物。 6.67%C 莱氏体（Le） 是奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。 莱氏体（Le）1147 4.3%C 727以上为高温Le （A+ Fe 3C）； 727以下为低温Le（ P+ Fe 3C ）；4. 试绘简化的铁碳合金状态图中钢的部分，标出各特性点的符号，填写个区组织名称。A纯铁的熔点DFe3C的熔点。 EC在-Fe中的最大溶解度点。1147 2.06%C 钢和铁的分界点C共晶点，1147 4.3%C G 纯铁的同素异晶转变点。 912 P C在-Fe中的最大溶解度点727 0.02%C S 共析点。 727 0.77%ACD线液相线 AC析出奥氏体（A） CD析出 Fe3CAECF线固相线 AE奥氏体（A）析出终了线 ECF共晶线 1147ES线 C在-Fe中的溶解度曲线。GS线 奥氏体中析出铁素体的开始线AFGP线 F析出终了线。PQ线 碳在-Fe中的溶解度曲线PSK线 共析线 727（1）单相区：L、F、A、Fe3C （2）两相区：L+A、L+ Fe3C、A+F、F+ Fe3C（3） 三相区：L+A+ Fe3C、A+F+ Fe3C 共析钢T8钢 室温组织: P 亚共析钢 45钢 室温组织：F+P 过共析钢T10钢 P+Fe3C（网状）共晶反应 在一定的温度下，由一定成分的液体同时结晶出一定成分的两个固相的反应。 Le共析反应在一定的温度下，由一定成分的固相同时结晶出不同成分的另外两个固相的反应。 231LAAL+P5. 分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温组织。17 共析钢: 1LAAL+A+P+F432F亚共析钢: 41LL+A+P+Fe3C23AAFe3C过共析钢: 第三章 钢的热处理1. 钢的分类及表示方法？按化学成分分类：1）碳素钢 2）合金钢 按质量分类 ：S：使合金产生热裂、热脆缺陷 P：使合金产生冷裂、冷脆缺陷1）普通钢 2）优质钢 3）高级优质钢按用途分1）结构钢 2）工具钢 3）特殊性能钢钢的名称表示方法示例碳素钢结构钢钢号用屈服强度 A、B、C、D表示钢的质量等级 Q215-A，Q235-A，优质碳素结构钢用二位数表示钢中平均含碳量的万分之几。25（低碳钢）55 75碳素工具钢T其后面的一位或两位表示 钢中平均含碳量的千分之几。T8，T10，T10A，T12合金结构钢数字合金的含量百分之几表示钢的平均含碳量，以万分之几+元素符号+数字合金的含量百分之几表示40Cr2Mo4V、60Si2Mn2. 什么是退火？什么是正火？两者的特点和用途有什么不同？退火： 将钢件加热、保温至奥氏体化后随炉冷却(缓慢)，使其重新结晶的热处理工艺 正火：将钢加热到Ac3(亚共析钢）或Accm（过共析钢）以上3050C，保温后从炉内取出，空冷的热处理方工艺不同点：加热后钢的冷却方式不一样相同点：将钢加热到奥氏体区，使钢进行重结晶，解决了铸件、锻件晶粒粗大、组织不均匀的问题3. 亚共析钢的淬火温度为何是Ac3+(3050)？过高者过低有什么弊端？淬火的目的是使刚获得高强度、高硬度。亚共析钢加热到Ac3+(3050)，使铁素体充分转变，获得单一奥氏体。若淬火加热温度不足，因未能完全形成奧氏体，致使淬火后的组织中除马氏体外，还残存少量铁素体，使钢的硬度不足; 若加热温度过高，因奥氏体晶粒长大，淬火后的马氏体组织也粗大，增加了钢的脆性，致使钢件裂纹和变形的倾向增大。4. 碳钢在油中淬火的后果如何？为什么合金钢通常不在水中淬火？碳钢在油中淬火，由于淬火冷却速度小于临界冷却速度，顾不能获得单一的马氏体组织。合金钢因淬透性较好，为了防止淬火变形和开裂，以在油中淬火为宜。5. 钢在淬火后为什么要回火？三种类型回火的用途有何不同？回火类型目的应用 低温回火（150200）减小内应力，降低脆性，保持良好的原淬 火硬度（5665HRC）和高的耐磨性。工具、刃具、模具及其它耐磨件中温回火（250500）获得高弹性，保持表面较高硬度（3550HRC），获得一定的韧性弹簧、发条、锻模板高温回火获得高强度，高塑性和高的冲击韧性，即良好的综合力学性能。承受疲劳载荷的中碳钢，连杆、主轴、齿轮、重力螺钉回火意义： 淬火后因“M”为不稳定组织，重新加热时， 碳原子扩散能力增强，将以 Fe 3C形式析出，致使b、HRC降低， 、k提高。6. 锯条、大弹簧、车床主轴、汽车变速箱齿轮的最终热处理有何不同？锯条：退火后加工成型，再淬火+低温回火端部发蓝处理（防锈）大弹簧：油淬+中温回火车床主轴：调质处理（淬火后高温回火的综合热处理）汽车变速箱齿轮：渗碳、淬火+低温回火7. 现用T12钢制造钢锉，请填写工艺路线下划线中热处理工序名称？锻造 退火机加工淬火回火第二篇 铸造第一章 铸造工艺基础1. 铸造及特点？将液态合金浇注到一定形状、尺寸铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法.（1）可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件（2）适应性强：合金种类不受限制；铸件大小几乎不受限制。（3）成本低：材料来源广；废品可重熔；（4）废品率高、表面质量较低、劳动条件差2. 液态合金的充型能力及影响充型能力的因素有哪些？不同化学成分的合金为何流动性不同？为什么铸钢的充型能力比铸铁差？充型能力液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力影响因素：合金的流动性、铸型性质、浇注条件、铸件结构合金流动性主要由合金结晶特点决定 铸铁和铸钢的化学成分不同，凝固方式不同，具有共晶成分的铸铁在结晶时逐层凝固，一洁净的固体内表面较光滑，对金属液的流动阻力小，故流动性好，充型能力强；铸钢在结晶时为模糊凝固或中间凝固，初生的树枝状晶体阻碍了金属液体的流动，故流动性差充型能力差。3. 收缩及对铸件质量的影响？液体金属冷凝时，液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞 。大而集中的为缩孔，细小而分散的为缩松。体收缩率 铸件缩孔或缩松的原因线收缩率 铸件产生应力、变形、裂纹原因4. 缩孔和缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？缩孔和缩松是铸件的力学性能下降，缩松还可使铸件因渗漏二报废。缩孔集中在铸件上部或者最后凝固的部位，而缩松却分布于铸件整个截面。5. 区分以下名词：缩孔和缩松 浇不足和冷隔 逐层凝固和定向凝固缩孔：呈倒锥形，内腔粗糙，位于铸件上部中心处。缩松：呈小圆柱形，内腔光滑，位于铸件中心截面处或分布于整个截面。浇不足：没有获得形状完整的铸件.冷隔：获得了形状完整的铸件，但铸件最后凝固处有凝固线。6. 什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需用什么措施来实现？ 第二章 常用合金铸件的生产1. 影响铸铁石墨化的主要因素是什么？化学成分和铸件的冷却速度 C、Si（%）促进石墨化 S（%） 反石墨化Mn（%） 脱S，提高铸铁强度、减小S的有害作用。 铸件壁愈厚，冷却速度愈慢，则石墨化倾向愈大，愈易得到粗大的石墨片和铁素体基体。2. 铸铁的基体组织有那几种类型？为什么铸铁的强度通常比钢的强度、塑性差？白口铸铁：P+Fe3C+Le麻口铸铁：P+Fe3C+G+Le灰口铸铁：珠光体灰口铸铁：P+G片珠光体+铁素体灰口铸铁：P+F+G片铁素体灰口铸铁：F+G片3. 生产过程中怎样得到不同形态石墨的铸铁？灰铸铁最适于制造哪类铸件？为什么灰铸铁应用最广？4. 下列铸件宜选用哪类铸造合金？车床床身 摩托车汽缸体 气压机曲轴 汽缸套 第三章 砂型铸造1. 手工造型适用什么条件？适用于单件、小批量生产 主要用于单件小批生产、特大型铸件的生产。 第四章 特种铸造1. 什么是熔模铸造？工艺特点？试用方框图表示其大致工艺过程。用易熔材料制成模样,在易熔模样表面包裹若干层耐火涂料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空型壳，从而获得无分型面的铸型,经高温焙烧后,填砂浇注而获得铸件的一种成形方法。又称“失蜡铸造”1）铸件精度较高2）最适合高熔点及难加工的高合金钢 3）形状较复杂的铸件4）单件、成批、大量生产均可适用5）工艺过程较复杂，生产周期长；铸件不能太大2. 金属型铸造有何优越性与不足？为什么金属型铸造未能广泛取代砂型铸造？3. 压力铸造有何优缺点？它与熔模铸造的适用范围有何不同？1）铸件尺寸精度和表面质量最高2）铸件的强度和表面硬度高3）可压铸出形状复杂的薄壁件4）生产率高。每小时可铸 50150次。5）设备模具成本高，不适宜单件、小批生产6）不适宜铸铁、钢等高熔点合金的铸造。 7）压铸件内部存在缩孔和缩松，气孔缺陷应用：有色薄壁小件的大批量生产应用：适合25kg以下的高熔点、难以切削加工合金铸件的成批大量生产。4. 实型铸造的本质是什么？它适用于哪种场合？用泡沫塑料模样替代木模（或金属模）制造铸型,模样不取出,浇注时模样气化消失而获得铸件可用于任意复杂，不受结构、尺寸、批量、合金种类限制的不同要求第三篇 金属压力加工第一章 金属的塑性变形1. 何谓塑性变形？冷变形、热变形？冷变形是指在再结晶温度以下的变形。变形后具有明显的加工硬化现象(冷变形强化)热变形是指在再结晶温度以上的变形。在其变形过程中，其加工硬化随时被再结晶所消除。因而，在此过程中表现不出加工硬化现象。2. 碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有冷变形强化现象？3. 如何提高金属的塑性？最常用的措施是什么？第二章 锻造1. 为什么重要的巨型锻件必须采用自由锻的方法制造？2. 叙述模锻件图时应考虑的内容。3. 如何确定分模面的位置？为什么模锻生产中不能直接锻出通孔？1）分模面应选在锻件的最大截面处，最好是平直面2）分模面的选择应使模膛浅而对称3）分模面的选择应使锻件上所加敷料最少4）使膜腔深度最浅4. 分析齿轮、前轴锻件的模锻过程？第三章 板料冲压1. 冲裁及其变形过程？冲裁模的特点？使坯料沿封闭轮廓分离的工序。弹性变形阶段 塑性变形阶段 断裂、分离阶段1） 凸凹模要具有锋利的刃口 2） 凸凹模间隙要合理3）凸凹模刃口尺寸要正确 4） 排样要合理2. 拉深变形及常见缺陷、防止措施？使坯料在凸模的作用下压入凹模，获得空心体零件的冲压工序1）拉裂（拉穿） 2）起皱1） 凸凹模的工作部分必须具有一定的圆角；2） 凸凹模间隙要合理3） 控制拉深系数 4）设置压边圈3. 弯曲变形及特点？将平直板料弯成一定的角度或圆弧的工序1）变形区域主要在圆角部位2）外层受拉应力，内层受压应力4. 材料的回弹现象对冲压生产有何影响？第四篇 焊接第一章 电弧焊1. 焊接电弧？电极和焊件之间的气体产生强烈而持久的放电现象。两个条件：气体电离 阴极发射电子2. 何谓焊接热影响区？低碳钢焊接时热影响区又分为哪些区段？各区段对焊接接头性能有何影响？减小热影响区的方法是什么？（3） 小电流、快速焊接 （4）采用先进的焊接方法；（5） 焊前预热、焊后热处理（正火）3. 焊条药皮起什么作用？为什么药皮成分中一般都有锰铁？在其它电弧焊中，用什么取代药皮的作用？保护熔池、调整成分、稳定电弧、改善熔滴过渡4. 手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊的特点及在汽车生产中应用？ 手工电弧焊的特点：1 . 设备简单、应用灵活方便2 . 劳动条件差、生产率低、质量不稳定。埋弧自动焊工艺特点：生产效率高 （比手弧焊提高510倍）焊接质量好 （焊缝内气孔、夹渣少，焊缝美观）成本低 （省工、省时、省料）劳动条件好 （无弧光,、飞溅, 劳动强度低）适应性差 （平焊、长直焊缝和较大直径的环缝）焊接设备复杂，焊前准备工作严格 氩弧焊的特点： 机械保护效果好，焊缝金属纯净，焊缝成形美观，焊接质量优良 电弧燃烧稳定，飞溅小。 焊接热影响区和变形小。氩气昂贵，设备造价高CO2气体保护焊的特点： 生产率高（手弧焊的13倍）。 成本低（手弧焊的40%） 焊接热影响区和变形小 可进行全位置焊接 飞溅严重，焊缝成形差 第二章 其它常用焊接方法1. 电阻焊、钎焊、工艺特点及在汽车生产中的应用利用电流通过焊件及接触处所产生的电阻热、将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力下形成焊接接头的焊接方法。电阻焊分为：点焊、缝焊和对焊。电阻焊特点：焊接电压低，电流大，生产率高；n 不需要填充金属，焊接变形小；n 劳动条件好，操作简单，易于实现自动化生产；n 焊接设备复杂，投资大；n 适用于大批量生产；n 对焊件厚度和接头形式有一定限制钎焊：利用低熔点的钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法钎焊的特点1. 加热温度低，接头组织、性能变化小；焊接变形小，工件尺寸精确。2. 可焊同种、异种金属和厚薄悬殊的工件。3. 生产率高。易于实现自动化。第三章 常用金属材料的焊接 1. 材料的焊接性及其评估方法？指被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。工艺焊接性 使用焊接性1 实验法 2 碳当量估算法第五篇 切削加工第一章 金属切削的基础知识1. 切削运动及其参数？刀具与工件之间的相对运动：1. 主运动 切削过程最主要的运动 2. 进给运动：使金属层不断投入切削，加工出完整表面所需的运动。3. 主运动和进给运动的合成 切削用量三要素：（1）切削速度（vc ）2）进给量（f） 3）背吃刀量（ap）切削层参数： 1)切削厚度（ac） 2)切削宽度（aw） 3)切削面积（AC） 2. 刀具材料性能要求及常用刀具材料？为什么不宜用碳素工具钢制造拉刀和齿轮刀具等复杂刀具？为什么目前常采用高速钢制造这类刀具，而较少采用硬质合金？刀具材料的基本要求 ： 硬度60 HRC以上 强度和韧性。 耐磨性 耐热性 工艺性常用刀具材料 碳素工具钢C= 0.71.2%；T8、T12等 HRC6164应用：速度低、形状简单的手动工具。如锉刀、锯条等。 合金工具钢 9SiCr、CrWMn等。应用：速度低、形状复杂的工具。如绞刀、丝锥等 高速钢 （W18Cr4V）应用：形状复杂的刀具 如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具 硬质合金 碳化物+粘结剂粉末冶金 陶瓷材料Al2O3加工高硬度、高强度钢及精加工3. 材料的切削加工性及评估方法？切削加工性是指材料被切削加工的难易程度衡量材料切削加工性的指标：1.一定刀具耐用度下的切削速度 材料的切削加工性越好。2.相对加工性 kr 1 良好 1 较差3.已加工表面质量较容易获得好的表面质量的材料，其切削加工性较好4.切屑的控制或断屑的难易切屑较容易控制或易于断屑的材料，其切削加工性较好5.切削力在相同切削条件下，凡切削力较小的材料，其切削加工性较好；4. 刀头的结构及角度？第二章 常用加工方法综述1. 车削、钻削、铣削、磨削的特点？适于加工何种表面？为什么？特点应用车削1.易于保证各面的位置精度2.切削过程比较平稳3.适用有色金属的精加工4.刀具简单车外圆面,车内圆面,车端面、车槽、切断,车锥面,车成形面,车螺纹,滚花钻削1 头易产生“引偏” 2 排屑困难 使工件表面质量降低； 卡死、甚至折断钻头。3 散热条件差 热量不易传散出去, 刀具磨损加剧钻孔主要用于粗加工铣削1）生产率高2）散热条件好；3）容易产生振动主加工平面,同时沟槽、成形面、切断磨削1. 精度高、表面粗糙度低；2. 磨削温度高3. 砂轮具有自锐性4. 背向磨削力Fp较大1 外圆磨削2. 内圆磨削3. 平面磨削4. 成形面磨削第三章 典型表面加工分析1. 在零件的加工过程中，为什么常把粗加工和精加工分开进行？因为粗加工的加工余量，工件表面不一至，导致在加工过程中产品的变形，加工辅具的磨损，加工表面的质量都不稳定，所以为尽量排除以上问题，需要分开安排2. 外圆、孔、平面的加工方案的制订序号外圆加工方法尺寸公差等级表面粗糙度适用范围1粗车IT13IT115012.5适用各种金属（未淬硬）、非金属材料2粗车半精车IT10IT96.33.23粗车半精车精车IT8IT71.60.84粗车半精车磨削IT7IT60.80.4适用于淬火钢、未淬火钢、铸铁等5粗车半精车粗磨精磨IT6IT50.40.26粗车半精车粗磨精磨研磨IT5IT30.10.00