材料考试范围综述

1、机械制造基础期末考试范围考试内容：一 . 填空题 15*2=30二. 简答题 22 分或 20 分三. 工艺分析与作图3题36分或 2题21分 四. 计算题 29分或 12分考试具体范围如下：一 . 填空题范围1 工程 材料随 之扩 展为包 括金属 材料 ，有机高 分子材 料（聚合物 ）和无 机非金 属材 料三大 系列 的全材料范围2. 常 用 的 钢 铁 金 属 材 料 分 为 钢 和 铸 铁 两 大 类 ， 碳 钢 按 钢 的 质 量 可 以 分 为 普 通 钢 、 优 质 钢 、 高 级 钢 、 特级优质钢等；按钢的碳含量可分为低碳钢（ wc 0.25% ）、中碳钢（ wc 0.25%

2、0.6% ）、高碳 钢 （ wc 0.6% ）、 合 金 钢 （ 低 合 金 刚 、 中 合 金 刚 ， 高 合 金 钢 ） 等 ； 按 用 途 可 分 为 结 构 钢 （ 工 程 结 构 钢 ， 机 器 零 件 用 钢 等 ）、 工 具 钢 （ 制 造 刃 具 ， 模 具 ， 量 具 ）、 特 殊 性 能 钢 （ 如 不 锈 钢 ， 耐 热 钢 ， 耐 磨 钢 ，磁 钢 等 ）。铸 铁 可 分 为 白 口 铸 铁（ 铁 碳 合 金 中 的 碳 Fe3C 形 式 出 现 ）、灰 口 铸 铁（ 碳 以 片 状 石 墨 出 现 ）、 可 锻 铸 铁 （ 碳 以 团 絮 状 石 墨 形 式 出 现

3、）、 球 墨 铸 铁 （ 碳 以 球 状 石 墨 形 式 出 现 ）、 蠕 墨 铸 铁 （ 碳 以蠕虫状石墨形式出现）以及特殊性能铸铁3. （P4 表 1-2 ） 金属 材料 包 括纯金 属和合 金， 在一般 情况下 都是 晶体。 最常见的金 属晶体结构 有三种，体心立方，面心立方，密排六方。3. 晶体缺陷按几何形状可分为点缺陷（ 晶格空位，间 隙原子和置换原子）、线 缺陷（ 晶体中呈连续线 状分布的位错）和面缺陷（晶界、亚晶界）4. 在实际 结晶时 ，冷却 速度 不可能 无限缓 慢，因此实际结晶 温度 Tn 总是低 于理论 结晶温度 Tm, 理论 结 晶 温 度 与 实 际 结 晶 温 度

4、之 差 成 为 过 冷 度 。 即 Tm-Tn=T ， 金 属 结 晶 的 过 冷 度 与 冷 却 速 度 有 关 ， 冷 却 速度愈快，过冷度就愈大。5. 金属的结晶过程是不断形成晶核和晶核不断长成的过程，即由晶核的产生和长大两个基本过程组 成的6. 一 般 情 况 下 ， 细 晶 粒 组 织 的 强 度 、 硬 度 、 塑 性 和 韧 性 都 比 粗 晶 粒 组 织 好 ， 获 得 细 晶 粒 的 方 法 通 常 是增加过冷度、变质处理和附加振动等7. 铁 碳 合 金 的 平 衡 结 晶 过 程 与 组 织 转 变 ： 1 共 析 钢 0.77% ， 亚 共 析 钢 0.0218%0.77

5、% ， 过 共 析 钢 0.77%2.11% ，共 晶 白 口 铁 4.3% ，亚 共 晶 白 口 铁 2.11%4.3% ，过 共 晶 白 口 铁 4.3%6.69% （ 为 Wc ）8. 按温度的高低和组织形态，过冷奥氏体的转变可以分为三种： 550以上为珠光体转变，Ms 线以 下 为 马 氏 体 转 变 ， 550 到 Ms 点 之 间 为 贝 氏 体 转 变9. 钢的热 处理是 指将钢在固 态下施 以不同 的加热 ，保温 冷却 ，以求 获得所 需能的 一种 工艺10. 热 处 理 通 常 分 为 退 火 、 正 火 、 淬 火 、 回 火 、 表 面 淬 火 、 化 学 热 处 理 等

6、 几 种 主 要 方 法11. 淬火 能提高钢件 的硬度 和耐磨 性， 是强化 钢材最 重要 的热处 理方法12. 将 工程材 料按使用性能 划分 ，各类 属性的 材料可 分为 结构材 料和功 能材料 两大 类13. 塑 料成形 的方法有很多 ，目 前国内外应用 较多的 有注射成形 、挤出 成形、 压制 成形、 吹塑成 形、 浇铸成形、滚塑成形等15. 在 液态合 金充型过程中 ，一 般伴随 着结晶 现象，若充 型能力 不足时 ，在型 腔被填 满之 前，形成的 晶粒将充型的通道堵塞，金属液被迫停止流动，于是铸件将产生浇不足或冷隔等缺陷。16. 铸 件 凝 固 结 束 后 常 常 在 某 些 部

7、 位 出 现 孔 洞 ， 大 而 集 中 的 孔 洞 称 为 缩 孔 ， 细 小 而 分 散 的 孔 洞 称 为 缩 松。17. 铸 造内应 力根据形成原 因的 不同可 分为热 应力， 相变 应力和 收缩（ 机械） 应力 三种。18. 锻 压是利 用塑性变形的 原理 使材料 成型的 ，因而 用于 锻压的 材料必 须具有 良好 的塑性 ，以免 加工 时破裂。各种钢材和大多数非铁金属及其合金都具有一定的塑性，可以用于锻压，如低碳钢，铜和 铝及其合金都是常用的锻压材料；而铸铁是脆性材料，不能锻压。19. 金 属在室 温下塑性变形 ，由 于内部 晶粒沿 变形方 向伸 长并转 动，晶 格扭曲 畸变以 及

8、晶 内，晶间产 生碎晶的综合影响，增加了进一步滑移变形的阻力，从而引起金属的强度，硬度上升，塑性韧性下 降的现象称为加工硬化。20. 焊 缝接头 由焊缝区，熔 合区 和热影 响区组 成。21. 焊 接缺陷 主要有：气孔 ，裂 纹，未 焊透， 夹渣等 。22. 零 件的机 械加工质量包 括加 工精度 和表面 质量。23. 加 工精度 包括尺寸精度 ，形 状精度 和位置 精度， 在零件 图上分别以 尺寸公 差，形 状公 差和位 置公 差来表示。24. 表 面质量 包括表面几何 形状 特征（ 表面粗 糙度， 浓度 ，纹理 ）和表 面层材 质的 变化。25. 外圆车削时总切削力可以分解为：切削力 Fc

9、,进给力 Ff ,背向力 Fp26. 齿 形的加 工则较为复杂 ，按 其原理 可分为 成型法 和展 成法两 类。27. 工 艺过程 的组成：工序 ，安 装，工 步，走 刀。28. 从 冶金的 角度来看，可 将焊 接区分 为三大 类：液 相焊 接，固 相焊接 ，固液 焊接 。29. 焊 接的的 主要方法为熔 化焊 ，压力 焊和钎 焊。30. 在毛 坯加工 成零 件的过 程中， 在某 加工表 面上切 除的 金属层 的总厚 度， 称为该 加工 表面的 加工 总余量，各道工序中切除的那层金属，称为该工序的工序余量。31. 确 定零件 上某一点，线，面 的位置 是时所 依据的 那些 点，线 ，面称 为基

10、准 。基准 分为 设计基准和 工艺基准。零件图上确定某些点线面的位置时所依据的那些带点线面称为设计基准。工艺基准分为 定位基准，测量基准，装配基准等。32. 通常将整个工艺过程划分为四个阶段：粗加工阶段，半精加工阶段，精加工阶段，光 整加工阶段。33. 按 照冲模 完成的工序性 质可 分为冲 孔模，落料模，弯 曲模，拉深模 等，按 其工序 的组合程度又可 分为简单模，连续模和复合模。二.简答题1. 钢的热处理中的四把火是什么？（ P18） 答：退火 ：将钢加热到一定温度后炉冷处理 正火 ：将钢加热到一定温度后空冷处理 淬火：将钢加热到一定温度后水冷或油冷处理 回火 ：将淬火过的钢重新加热到一个

11、温度冷却2. 列举五种特种铸造方法？（ P50）答： 熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造。3. 圆筒件拉深时，为什么会起皱？生产中如何防皱？（P88 3-8 ）答：圆筒形制件在拉深过程中，如毛坯的相对厚度较小，则拉深毛坯变形区，在切面至进刀 的作用下，会因失稳而发生起皱现象。防皱措施：在拉深模上设置压边装置，增加毛坯的相对厚度，合理确定拉深系 数及拉深次数，加大凸模和凹模的圆角半径以及模具间隙，采用恰当的润滑方式等。4. 弯曲有哪些质量问题？防治措施有哪些？（P77）答： 有回弹和开裂问题。防治措施：设计弯曲模时，应取模具的角度比成品角度小一个回弹 角，以防止回弹。弯曲件毛坯的

12、下料方向，应使板料的纤维方向与弯曲件的弯曲线垂直，防止开裂。5. 列举五种塑料成型工艺方法 ?（ P115） 答：注射成型，挤出成型，压制成型，吹塑成型，浇铸成型6. 刀具材料应具备哪些性质？（第八章） （ P155） 答：（1） 高的硬度（ 2）足够的强度和冲击韧性（3） 有较好的耐磨性（ 4） 高红硬性（高耐热性）（5）良好的工艺性7. 机床有哪些基本部分组成？（第八章） （ P163） 答：（1）动力源（2）传动系统 （3） 刀具安装系统（4）工件安装系统 （5）支撑系统（ 6）控制系统8. 切削用量的三要素是什么？（第八章） （ P152）答：（1） 切削速度（ 2）进给量 （3）背吃

13、刀量9.在车床上能完成哪些工作？（ P188 10-1 ） 答:主要用于加工各种回转表面和回转体的端面。如车削内外圆柱面、圆锥面、沟槽及成回转表面，车削端面及各种常用的螺纹，配有工艺装备还可加工各种特形面。在车床上还能做钻孔、扩孔、铰孔、滚花等工作。10.车削加工范围很广，列出五种加工类型？（P179）答： 车端面 钻孔 成型车削 切外槽 车外球面11.在普通车床转动系统中，由那几条传动链组成？（P188 10-3）答： 主运动传动链， 进给运动传动链12.车削加工有哪些装卡方式？（ P188 10-4 ）答： 三爪卡盘装卡、四爪卡盘装卡、花盘装卡, 两顶尖装夹，一夹一顶装卡，刀架装夹等。13

14、.车削加工的特点有哪些？答：（ 1）易于保证各加工面之间的位置精度（2）切削过程比较平稳 （3） 刀具简单14. 齿轮加工的方法有哪些？（第十二章）答： （1） 滚齿机滚齿 （ 2） 铣床铣齿 （3） 插床机插齿 （4） 剃齿机剃齿（5）衔齿机衔齿 （6） 拉床拉齿 （ 7） 磨齿机磨齿15. 磨削加工的特点有哪些？答： 加工的 主要特点 是磨粒组成的固结磨具，半固结磨具和游离磨粒或精度和表面质量要求高的零件进行加工。 加工的工艺特点为（ 1） 参加切削的磨粒数目多 （2）磨粒硬度高，热稳定性好，自锐性好（3） 径向分力大 （4）不易加工较软的非铁金属16. 机械加工工艺过程有哪几部分组成？答

15、： 工序， 安装， 工步， 走刀， 工位17. 机械加工工艺系统有哪几部分组成？答： 机床， 夹具， 刀具， 工件三 . 工艺分析与作图1.铁碳合金状态图，点 ，线（成分及过程） .（第一章 P11）2.焊缝的正确布置( 1) 焊缝位置应方便焊接操作和检验 焊缝布置应考虑焊接操作时有足够的空间，以便于施焊和检验。图 6-1 为几种焊接方法布置焊缝位置时合理与不 合理的方案。另外，在焊接操作时，根据焊缝在空间位置的不同，可分为平焊、横焊、立焊和仰焊操作。图 6-2 为上述操作方 法示意图。图 6-1 焊缝位置应方便焊接操作a) 不合理 b) 合理图 6-2 焊缝空间位置示意图图 6-3 焊缝分散

16、布置的设计a)平焊 b)立焊 c)横焊 d)仰焊2)焊缝应尽量分散布置，避免密集和汇交a)不合理结构 b) 合理结构密集交叉的焊缝容易导致接头组织和性能恶化，产生应力集中和焊接变形。 应改为图 b) 中的焊缝位置。(3) 焊缝布置应尽量对称 对称的焊缝布置，可使焊接变形互相约束、抵消而减轻变形程度。例如，图图 6-3 中的图 a) 焊缝布置不合理，6-4 所示的焊件。图 6-4 焊缝对称布置的设计a) b)不合理 c) d) e)合理(4) 应避免母材厚度方向工作时受拉因母材厚度方向强度较低，受拉时易产生裂纹，应合理安排焊缝，如 图 6-5 所示。图 6-5 避免板厚方向受拉a) 不合理 b)

17、合理(5) 焊缝布置应避开最大应力和应力集中位置 对于受力较大、较复杂的焊接构件，在最大应力和应力集中的位置不应布置焊缝，如 图 6-6 所示的大跨度焊接横 梁的焊缝的布置。 图 6-7 所示的压力容器。同理，在构件截面有急剧变化的位置或尖锐棱角部位由于易产生应力集中，不应布置焊缝。如 图 6-8(a)所示的焊缝布置应改为 图 6-8(b)所示的位置。图 6-6 横梁的焊缝布置b)合理图 6-7 压力容器凸形封头的焊缝布置b)合理图 6-8 构件截面急剧变化位置的焊缝布置a) 不合理b)合理(6) 焊缝布置应避开机械加工表面 如果焊接结构的某些部位要求较高精度，而且必须在加工以后才能进行焊接，

18、此时焊缝布置应避开机械加工的表 面，使已加工表面的加工精度不受影响(图 6-9) 。图 6-9 焊缝避开机械加工表面的设计a) 不合理结构 b) 合理结构3. 焊缝如图 4-27 所示 问确定焊缝 A ， B， C 的焊接方法。确定焊缝焊缝 A ， B， C 的焊接顺序。 确定有效措施改变焊接的空间位置，使所有焊缝在焊接时能基本处于平焊位置。答： A: 埋弧自动焊， B: 埋弧自动焊 ，C: 手工自动焊A BC 使 A,B 平焊，选用旋转焊接环形工作台。4. 切断车刀如图 8-14所示，试分别指出辅助平面 Pr， Ps，Po及ro， o， r， r角度。11-3.铣刀直径为 110mm，刀齿数

19、为 14，铣削速度为 0.5m/s,每齿进给量为 0.05mm ，则每秒进给量为多少解：dn1000vff z zn0.5 10003.14 1101.448r svf 0.05 14 1.448 1.0136 mm s11-6. 图 11-10 为利用分度头铣齿条时的传动示意图，摇动手柄，通过蜗轮、蜗杆、齿轮a,b,c,d,可使铣床工作台移动。今欲加工齿条的模数 m=3,铣床丝杆螺距 P丝 =66mm,为操作方便，要求手柄每转10 圈，工作台移动一个齿条齿距，试求 a,b,c,d的齿数（注：齿距 P距= m， 可用 22/7代替，交换齿轮数为 20,21,30,40,45,50,55,66

20、各一个）。8-2. 车削外圆时，已知工件转速 n=320r/min, vf =64mm/min, d w =100mm, d m =94mm,求切削速度 vc ，进给量 f,背吃刀量 ap 。解： 切削速度 vc 1000dn 320 100100032 100.48in进给量 f vf64mmmin 0.2mn 320rmin背吃刀量 ap dw dm 100 94 3mmp28-6. 车削外圆时，工件转速 n=360r/min ，v=150m/min, 测得此时电动机功率 PE =3KW ，设机床传动效率 =0.8 ，试求 工件直径 d w ，主切削力 FZ 。解：由公式 PE Pm 可知

21、： Pm PE3 0.8 2.4kwm由公式 Pm 10 FcvC 可知：FcPm10 vc2.4150 360 10960N即 F z 960N由公式 v cdn1000可知： dvc1000 1000 150mmin132.7mm3.14 360r min8-10.在车床上车削三根钢轴， 毛坯直径均为=152mm, 车至直径 146mm,加工长度为 1790mm,切入长度 5mm,切出长度 5mm, 采用 n=60r/min, 各使用如下的进给量： f =0.2mm/r, f =0.4mm/r, f =0.8mm/r 。求各轴采用不同的进给量时，所需的基本工艺时间 t解：vcdn1000 及 t md w Lhnf1000 vf a pL 179 05 5 1800h1apdw152 1463mm1800t m1 60 0.2150s1800 75sm2 60 0.4m31800 37.5s60 0.880m/min,切削速度为其1/2，8-11. 龙门刨床的回程速度为 长， 0.24m 宽的平面需多少时间？ 进给量为 1.2mm/str 。如不计切入切出时间， 问：刨削 0.5m解：切削速度 v40 m min240 mm200 (回程次数1.2mm strt (08.05 04.05) 200 3.758-12. 用一个 8 齿 ，直径 80mm 的端铣刀铣削一个 50