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机械制造基础习题答案黑龙江八一农垦大学工程学院机械系第一部分 铸造2. 影响合金充型能力的主要因素有哪些？答：1）合金的流动性； 2）浇注条件；3）铸型条件。3. 简述合金收缩的三个阶段。答：（1）液态收缩 从浇注温度冷却到凝固开始温度（液相线温度）的收缩，即金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。（2）凝固收缩 从凝固开始温度冷却到凝固终止温度（固相线温度）的收缩，即熔融金属在凝固阶段的体积收缩。（3）固态收缩 从凝固终止温度冷却到室温的收缩，即金属在固态由于室温降低而发生的体积收缩。6. 浇注位置的选择原则是什么？答：（1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。（2）铸件宽大平面应朝下，这是因为在浇注过程中，熔融金属对型腔上表面的强烈辐射，容易使上表面型砂急剧地膨胀而拱起或开裂，在铸件表面造成夹砂结疤缺陷。（3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直、倾斜位置。（4）形成缩孔的铸件，应将截面较厚的部分置于上部或侧面，便于安放冒口，使铸件自下而上(朝冒口方向)定向凝固。（5）应尽量减小型芯的数量，且便于安放、固定和排气。8. 铸件壁厚的设计原则有哪些？答：（1）铸件的最小壁厚: 铸件的最小壁厚主要取决于合金的种类、铸件的大小及形状等因素。（2）铸件的临界壁厚: 在砂型铸造条件下，各种铸造合金的临界壁厚约等于其最小壁厚的三倍。（3）铸件壁厚应均匀、避免厚大截面，当铸件各部分的壁厚难以做到均匀一致，甚至存在有很大差别时，为减小应力集中采用逐步过渡的方法，防止壁厚突变。第二部分 压力加工1.何谓塑性变形？塑性变形的实质是什么？答：由于原子排列的相对位置发生变化而产生的永久变形，称为塑性变形。其实质是晶体内部产生滑移的结果。2.什么是加工硬化？怎样消除金属的加工硬化？答：金属发生冷塑性变形时，随着变形量的增加，强度和硬度提高，塑性和韧性下降的现象称为加工硬化。进行再结晶退火来消除金属的加工硬化。3.冷变形和热变形的根本区别何在？铅（熔点为327）、铁（熔点为1538）在200时的变形是哪种变形？答：再结晶温度以下进行的变形称为冷变形，再结晶温度以上进行的变形称为热变形。 铅： T再 = 0.4 T熔 = 0.4（327）= 130.8 T = 200 T再=130.8 所以:铅在200时的变形为热变形。 铁： T再 = 0.4 T熔 = 0.41538）= 615.2 T = 200 T再=615.2 所以:铁在200时的变形为冷变形。 4.何谓纤维组织？是怎样形成的？有何特点？选择零件坯料时，应怎样考虑纤维组织的形成和分布？答：铸锭中的塑性夹杂物（MnS、FeS等）多半分布在晶界上，在压力加工中随晶粒的变形而被拉长，而脆性夹杂物（FeO、SiO2等）被打碎呈链状分布在金属的基体内，再结晶后变形的晶粒呈细粒状，而夹杂物却依然呈条状或链状被保留下来，形成了纤维组织。使金属在性能上具有方向性。如纵向（平行于纤维方向）上的塑性和韧性好，横向（垂直于纤维方向）上的塑性和韧性差。使零件工作时的最大正应力与纤维方向重合，最大切应力与纤维方向垂直，并使纤维沿零件轮廓分布而不被切断。5.金属的锻造性与什么有关？答：金属的锻造性取决于金属的本质和压力加工条件。金属的本质包括：化学成分的影响、组织结构的影响。压力加工条件包括：变形温度的影响、变形速度的影响、应力状态 的影响。6.自由锻造的结构工艺性主要表现在那些方面？答：1）尽量避免锥体和斜面结构；2）避免曲面相交的空间曲线；3）避免加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面；4）合理采用组合结构。8. 模锻时如何确定分模面的位置？答：1)要保证锻件能从模膛中顺利取出；2)选定的分模面应使零件上所加的余块最少；3)为了便于锻模的机械加工和锻件的切边，同时也为了节约金属材料，盘类锻件的高度小于或等于直径时，应取径向分模；4)为使锻模结构尽量简单和便于发现上下模在模锻过程中的错移，应尽可能采用直线分模，并使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致；5)考虑到锻件工作时的受力情况，应使纤维组织与最大切应力方向垂直；6)锻件较复杂的部分应尽可能安排在上模。9. 锻件上为什么要有模锻斜度和圆角？答： 模锻斜度便于锻件从模膛中取出。锻件的外圆角半径对应模具型槽的内圆角，有助于金属流动而充满模膛，还可避免了锻模在凹入的尖角处产生应力集中而造成裂纹；锻件的内圆角半径对应模具型槽上的外圆角，可以缓和金属充型时的剧烈流动，减缓锻模外角处的磨损，提高锻模的使用寿命，还可以防止因剧烈变形造成金属纤维组织被割断，导致锻件机械性能下降14. 用30 mm的落料模具生产30 mm的冲孔件，能否保证冲压件的精度？结果会怎样？答不能；因为落料件的尺寸取决于凹模的尺寸，30 mm的落料模具，其凹模尺寸为30 mm，凸模的尺寸小于30 mm，而冲孔件的尺寸取决于凸模的尺寸，因此，用这样的模具得到的冲孔件尺寸小于30 mm，不能保证精度。15. 板料冲压工序中落料和冲孔有何异同？冲裁模和拉深模的结构有何不同？答：它们的模具结构、操作方法和分离过程完全相同，但各自的作用不同。落料时，从板料上冲下的部分是成品，而板料本身则成为废料或冲剩的余料。冲孔是在板料上冲出所需要的孔洞，冲孔后的板料本身是成品，冲下的部分是废料。拉深模的凸凹模工作部分不是锋利的刃口，而是具有一定的圆角，同时为了减小坯料被拉穿的可能性，拉深模的凸凹模间隙远比冲裁模的大，并且间隙稍大于板料厚度。第三部分 焊接1焊接方法可分为哪几类？各有什么特点？答：焊接方法可分为三大类，即熔焊、压焊和钎焊。（1）熔焊：加热速度快，加热温度高，接头部位经历熔化和结晶的过程。熔焊适合于各种金属和合金的焊接加工。（2）压焊：必须对焊件施加压力，适合于各种金属材料和部分非金属材料的焊接加工。（3）钎焊：采用熔点比母材低的金属材料作钎料，不仅适合于同种材料的焊接加工，也适合于不同金属或异类材料的焊接加工。3什么是焊接电弧？焊接电弧的构造及形成特点如何？答：焊接电弧是在一定条件下，在电极之间的气体介质中有大量电荷通过的强烈持久气体放电现象。焊接电弧通常由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。阴极区指电弧紧靠负电极的区域，此区域很窄。阴极区由于发射电子，消耗了逸出功，其发热量和温度都低于阳极；阳极区指电弧紧靠正电极的区域，此区域较阴极区宽，阳极区产生的热量最大；弧柱区指阴极区与阳极区之间的部分，弧柱内产生的热量虽然不多，但因散热差，温度也可以达到很高。5焊条由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：焊条由中心部的金属焊芯和表面涂层药皮两部分组成。焊芯：主要起到填充金属和传导电流的作用。药皮作用：（1）药皮熔化时产生的熔渣及气体，使电弧空间及熔池与大气隔离；（2）药皮的冶金作用，保证焊缝金属的脱氧、脱硫、脱磷，并向焊缝添加必要的合金元素，使焊缝具有一定的力学性能；（3）使焊条具有好的焊接工艺性。6碱性焊条与酸性焊条的性能有何不同？答：药皮熔化后形成的熔渣是以碱性氧化物为主的焊条就属于碱性焊条。碱性焊条焊成的焊缝含氢量很低，抗裂性及强度好，适合焊接重要的结构钢和合金结构钢，但是碱性焊条的工艺性能和抗气孔性能差。药皮熔化后形成的熔渣是以酸性氧化物为主的焊条就属于酸性焊条。酸性焊条适合焊接一般的结构钢件。7选择焊条的原则是什么？答：选用焊条时应注意以下几个原则：（1）考虑被焊材料类别；（2）考虑母材的机械性能和化学成分；（3）考虑焊件的工作条件和使用情况；（4）考虑焊件的结构特点；（5）考虑施工操作条件。8请说明关于焊条型号及牌号的E4303、E5015、J422、J503含义分别是什么？答：（1）E4303：E表示焊条，43表示抗拉强度的最小值为430MPa，0表示可用于全位置焊接，3表示药皮类型为钛铁矿型、电流为直流或交流。（2）E5015：E表示焊条，50表示抗拉强度的最小值为500MPa，1表示可用于全位置焊接，5表示药皮类型为纤维素型、电流为直流或交流。（3） J422：J表示结构钢焊条，42表示抗拉强度的最小值420MPa 2表示药皮类型为氧化钛钙型、电流为直流或交流。（4）J503：J表示结构钢焊条，50表示抗拉强度的最小值为500MPa 3表示药皮类型为钛铁矿型、电流为直流或交流。9焊接接头包括哪几部分？影响焊接接头性能的因素有哪些？答：焊接接头包括焊缝、热影响区和熔合区。影响焊接接头组织和性能的因素有焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊接接头形式等。10焊接热影响区包括哪几个区域？ 答：热影响区一般包括过热区、正火区和部分相变区。11焊接应力与变形产生的原因是什么？减小和消除焊接应力的措施有哪些？答：焊接过程中对焊件进行不均匀的加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本原因。减小和消除焊接应力的措施：1)合理选择焊接顺序和焊接方向；2)锤击法；3)预热法；4)加热“减应区”法；5)热处理法。12焊接变形的基本形式有哪些？防止和减小焊接变形的措施有哪些？当焊接变形产生后应如何去矫正？答：焊接变形的基本形式：收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形。 防止和减小焊接变形的措施：1) 反变形法；2)刚性固定法；3)合理选择焊接方法和工艺参数；4)合理安排焊接顺序；5)焊前预热和焊后缓冷。2) 常用的矫正变形方法:1) 机械矫正法；2) 火焰矫正法。18什么是压焊？常用的压焊方法主要有哪些？答：压焊是通过对焊件施加一定的压力来实现焊接的一类方法。压焊加工时不需要外加填充金属，可对金属加热（或不加热）。通过加压使两个工件之间接触紧密，并在焊接部位产生一定的塑性变形，促进原子的扩散使两工件焊接在一起。常用的压焊方法主要有电阻焊和摩擦焊。19什么是电阻焊？电阻焊分为哪几类？ 答：电阻焊是工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。电阻焊通常分为点焊、缝焊和对焊三种形式。21什么是金属的焊接性？钢材的焊接性主要决定于什么因素？如何评价钢材的焊接性？答：金属材料的焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性，主要指在一定的焊接工艺条件下（焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数和结构形式等），获得优质焊接接头的难易程度。金属的焊接性是金属的一种加工性能，它与金属材料的化学成分、焊件厚度、焊接方法及加工条件密切相关。焊接性是一个相对的概念。金属焊接性的评定方法可分为直接试验法和间接评估法两类。（1）直接试验法：是在正确控制焊接工艺参数条件下，按规定要求焊接试验样件，然后检测焊接接头对裂纹、气孔、夹渣等缺陷的敏感性来评定焊接性。（2）间接评估法：是利用人们在大量试验的基础上得到的统计经验公式来评估焊接性的一类方法。26焊接结构设计需要考虑的内容有哪些？答：焊接结构要根据使用要求进行设计，包括一定的形状、工作条件和技术要求等。还应该依据各种焊接方法的工艺过程特点，考虑结构的材料、使用的焊接方法、选用的接头形式及加工工艺性等方面的内容。27选择焊接结构的材料时，要注意哪些问题？答：选择焊接结构的材料时应注意的问题：（1）在满足使用性能要求的前提下，尽量选用焊接性好的材料；（2）注意异种金属材料的焊接性差异；（3）焊接结构优先采用型材；（4）合理选择焊接结构的形状尺寸和规格。28选择焊接方法时，要遵循哪些原则？答：选择焊接方法要遵循的原则：（1）焊接接头质量要符合技术要求；（2）根据焊件材料选择焊接方法；（3）提高生产率，降低焊接成本；（4）考虑焊接现场设备条件及工艺可能性。32常见的焊接接头形式有哪些？答：常见的焊接接头形式有对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头。34焊缝布置应考虑哪些原则？答：（1）尽量使焊缝处于平焊位置：平焊操作最方便，易于保证焊缝质量，是焊缝位置设计的首选方案。（2）焊缝位置应便于完成焊接操作：焊缝布置时应考虑给焊接操作留有足够的空间，以满足焊接的需要。（3）焊缝应避开应力最大和应力集中位置：焊接缺陷会使焊接结构的承载能力下降，对于受力较大、结构较复杂的焊接件，为增加使用安全性，在应力最大和应力集中处不应布置焊缝。（4）焊缝应尽量分散布置，避免密集和交叉：密集交叉的焊缝会造成金属过热，焊件热影响区增大，组织恶化，接头性能要严重下降，同时使焊接应力提高，力学性能下降，甚至会引起裂纹。（5）焊缝布置应尽量对称：对称布置的焊缝可使各条焊缝产生的焊接变形互相约束、抵消，这对减小梁、柱等结构的焊接变形有明显效果。（6）焊缝布置应避开机械加工表面：为了使已加工表面的加工精度不受影响，焊缝布置应避开机械加工表面。（7）尽量减少焊缝的数量、长度和截面：这样可以减少焊接中的加热过程，减少焊接残余应力和变形，减小接头性能下降的程度，降低焊接材料的成本，提高领导生产率。（8）焊缝转角处应平滑过渡：焊缝转角处容易产生应力集中，尖角处应力集中更为严重，所以焊缝转角处应该平滑过渡。（9）焊缝布置应照顾其它工序的方便和安全：焊缝应布置在便于焊接和检验的部位，还要兼顾热处理、机械加工等工序的方便进行。35如图所示，焊件的焊缝布置是否合理？若不合理请加以改正，并说明理由。答：（1）不合理。为了使已加工表面的加工精度不受影响，焊缝布置应避开机械加工表面。（2）不合理。焊缝应尽量分散布置，相互错开。（3）不合理。尖角处相当于焊缝交叉，易产生应力集中，应改为平滑过渡结构。36如图所示，各组焊接结构中哪种更为合理？并分别说明理由答：（1）左图更合理。为了使已加工表面的加工精度不受影响，焊缝布置应避开机械加工表面。（2）左图更合理。焊缝应避开应力最大和应力集中位置。（3）左图更合理。焊缝布置应尽量对称，这样可使各条焊缝产生的焊接变形互相约束、抵消。（4）左图更合理。尽量使焊缝处于平焊位置，易于保证焊缝质量。第四部分 机械加工1. 试说明下列加工方法的主运动和进给运动。答：车端面：主运动：工件的旋转运动 进给运动：刀具垂直于工件轴线的直线运动。(2) 在钻床上钻孔：主运动：刀具（钻头）的旋转运动； 进给运动：刀具（钻头）沿轴线的直线运动。(3) 在铣床上铣平面： 主运动：铣刀的旋转运动 进给运动：工作台带动工件的直线运动。(4) 在牛头刨床上刨平面： 主运动：刨刀的直线往复运动； 进给运动：工件垂直于刨刀运动方向的间歇的直线运动。(5) 在平面磨床上磨平面。主运动：砂轮的旋转运动； 进给运动：工作台带动工件的直线运动。2.弯头车刀刀头的几何形状如习图所示，试分别说明车外圆、车端面(由外向中心进给)时的主切削刃、刀尖、前角、主后角o、主偏角k r 和副偏角。答：（1）车外圆：前角01、主后角02、主偏角k r 3、副偏角4；（2）车端面：前角1、主后角o2、主偏角k r 5、副偏角63机夹可转位式车刀有哪些优点？答：1）避免了因焊接而引起的缺陷，在相同的切削条件下刀具切削性能大为提高。2）在一定条件下，卷屑、断屑稳定可靠。3）刀片转位后，仍可保证切削刃与零件的相对位置，减少了调刀停机时间，提高了生产效率。4）刀片一般不需重磨，利于涂层刀片的推广应用。5）刀体使用寿命长，可节约刀体材料及其制造成本。4. 刀具切削部分材料应具备哪些基本性能？常用的刀具材料有哪些？答：（1）刀具切削部分材料应具备的性能： 高的硬度； 高的耐磨性； 足够的强度和韧性； 高的耐热性； 良好的热物理性能和耐热冲击性能； 良好的工艺性能和经济性。 （2）常用刀具材料：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石。5. 按照不同的方法，机床可以分为哪些种类？答：（1）按机床的加工性能和结构特点分类： 车床、钻床、镗床、铣床、刨插床、拉床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、特种加工机床、锯床和其他机床。（2）按机床的通用程度分类： 通用机床（万能机床）、专用机床、专门化机床（专能机床）。 （3）按机床的精度分类： 普通机床、精密机床、高精度机床。 （4）按重量不同分类： 仪表机床、中型机床、大型机床、重型机床和超重型机床。 （5）按自动化程度不同分类： 手动、机动、半自动、自动机床。6. 解释下列机床型号的含义：（1）C6140 （2）Z3040 答：（1）C6140 加工工件最大直径为400mm的卧式车床。 （2）Z3040 最大钻孔直径为40mm的摇臂钻床。7. 根据习图所示的传动系统图，试写出其传动路线表达式，并求：(a)主轴有几级转速？(b)主轴的最高转速和最低转速各为多少？ 答：（1）（2）主轴转速级数:4（1+2）=12 级（3）主轴的最高转速：主轴的最低转速：8.试述生产过程、工艺过程、工序、工步、走刀、安装、工位的概念。答： 生产过程：将原材料变为成品的全过程。 工艺过程：在生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置 及性质，使之变为成品的全过程。 工序：由一个（或一组）工人，在一台机床（工作地）上，对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。 工步：指在同一个工序中，当加工表面不变、切削工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工艺过程。 走刀：在相同切削速度和进给量情况下，对同一加工表面多次切削，则每切削一次称为一次走刀。 安装：指工件从定位到夹紧的整个过程，称为安装。 工位：零件在机床上所占据的每一个待加工位置。 9.试述生产类型的分类。答：根据零件的生产纲领可以划分出不同的生产类型：单件生产：单个地制造某一种零件，很少重复，甚至完全不重复的生产，称为单件生产。 成批生产：成批地制造相同的零件，每隔一定时间又重复进行的生产，称为成批生产。成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。 大量生产：当同一产品的制造数量很多，在大多数工作地点，经常重复地进行一种零件某一工序的生产，称为大量生产。 小批生产的工艺特征接近单件生产，常将两者合称为单件小批生产。大批生产的工艺特征接近于大量生产常合称为大批大量生产。而成批生产仅指中批生产10.工件的装夹方式有几种？答：（1）找正安装法： 有两种方法： 直接找正 按划线找正： （2）夹具安装法11. 试述夹具的组成部分及其功用。答： 定位元件：用来保证工件在夹具中处于正确位置的元件。 夹紧元件：保持工件在加工过程中不因受外力作用而改变其正确位置的元件。 导向元件：用于保证刀具进入正确加工位置的夹具元件。 夹具体：用于连接夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并通过它与机床有关部位连接，以确定夹具相对于机床的位置。12.什么叫定位？不完全定位与欠定位有何异同处？答：（1）定位：在进行机械加工时，必须把工件放在机床上，使它在夹紧之前就占有一个正确的位置，称为定位。（2）不完全定位与欠定位的异同 相同处：都是六个自由度没有被全部限制的定位。 不同处：不完全定位中没有被限制的自由度不影响加工精度，因此也是合理的定位。欠定位中需要限制的自由度没有得到完全限制。这种定位不能保证零件的加工精度要求，在零件加工中是绝对不允许的。13.根据什么原则选择粗基准和精基准？答：（1）精基准的选择原则：基准重合原则；基准统一原则；自为基准原则互为基准原则；可靠、方便原则。（2）粗基准的选择原则 若零件上具有不加工的表面，为了保证不加工表面与加工表面之间的相对位置要求，则应选择不需要加工的表面作为粗基准。若零件上有多个不加工表面，要选择其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准。 若必须保证零件某重要表面的加工余量均匀，则应以该表面为粗基准。 若零件上每个表面都需要机械加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的表面为粗基准。 选作粗基准的表面应尽可能平整、光洁和有足够大的尺寸，以及没有飞边、浇口、冒口或其他缺陷。 粗基准一般只能用一次。15. 机械加工为什么要划分加工阶段？答： 可保