模具材料及热处理-答案

1、姓名 系别 班级姓名 系别 班级 学号 命题人 戴护民 审核人 密封线 模具材料及热处理试卷（ A）适用专业：模具设计与制造 考试时间：90 分钟 共 4 页题 号一二三四五六七总分得 分评卷人 得 分一、填空题（每空 1 分，共 20 分） 1金属材料的性能一般分为两类，其中 使用性能 是零件选材及确定尺寸大小的主要依据， 工艺性能 是确定零件加工方法的主要依据。2. 金属的机械性能主要包括： 强度 、 硬度 、 塑性 、 韧性 、 疲劳强度 。3. 根据密度大小将金属分为重金属和轻金属，其密度的分界点是： 5.0X103 Kg/m3 。4. 体心立方、面心立方、密排六方晶胞原子数分别为：

2、2、 4 、 6 个，致密度分别为： 0.68 、 0.74 、 0.74 。5. 普通热处理主要有退火，正火，淬火，回火等工艺方法，表面热处理包括 表面淬火 、 表面化学处理 及 表面气相沉积 等。6. 碳钢的含碳量范围为： 0.0218%2.11% 。钢种的常存杂质包括：、 硅 、硫、磷。锰 得 分二、判断题（每小题 2 分，共 20 分） 1. 完全退火加热温度不宜过高，一般在AC3以上2030C。 （ ）2. 退火的工艺过程可简单记忆为：加热保温炉冷，正火的工艺过程可简单记忆为：加热保温空冷。 （ ）3. 淬透性好的材料，淬硬性也好。 （ ）4.调质是指“淬火+高温回火”，只能用于最终

3、热处理。 （ ）5. 钢件渗氮以后，一般还需要进行淬火处理，以提高硬度和耐磨性。 （ ）6. 优质碳素结构钢的钢号用平均含碳量的万分数表示。 （ ）7. 铸钢的铸造工艺性较好，不易出现浇注不到，缩孔，晶粒粗大等缺陷，用于生产一些不便锻造，形状复杂的零件。 （ ）8. 1Cr17，1Cr13，3Cr13均属于马氏体不锈钢。 （ ）9. 可锻铸铁顾名思义，是可以锻造的铸铁。 （ ）10. P20钢相当于国内的3Cr2Mo，为预硬型塑料模具钢。 （ ）得 分三、简答题（每小题8分，共32分） 1实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对力学性能有何影响？答：（1）点缺陷，主要是空位和间隙原子，还有少量杂

4、质原子。 （2）线缺陷（位错），在晶体中某处有一列或若干列原子发生某种有规律的错排现象。 （3）面缺陷，缺陷呈面状分布，主要在晶界处。 点缺陷的出现，使周围的原子靠拢或撑开，造成晶格畸变，使材料的强度、硬度和电阻率增加。位错密度越大，塑性塑性变形抗力越大，塑性变好。面缺陷使晶界处晶格处于畸变状态，使得晶界处有较高的强度和硬度，晶粒愈细小，晶界愈多，金属的强度、硬度也就愈高。2什么是马氏体？马氏体转变有何特点？答：（1）马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体。马氏体转变不属于等温转变，是在极快的连续冷却过程中进行的。（1）马氏体转变是非扩散相变。（2）马氏体转变是在一定的温度范围内（MSMf）连续冷

5、却完成的。（3）马氏体转变的不彻底性，有部分残余奥氏体存在。（4）马氏体转变引起内应力增加。3. 15、20、25钢为什么称为渗碳钢？答：15、20、25钢强度较低，但塑性和韧性较高，焊接性能和冷冲压性能较好。可以制造各种用作冷冲压件和焊接件以及一些受力不大但要求高韧性的零件。经渗碳淬火及低温回火后，表面硬度可达60HRC以上，耐磨性好，而心部仍有一定的强度和韧性，可用来制作要求表面耐磨并能承受冲击载荷的零件，因此，这三个牌号的钢也称为渗碳钢。4拉深模基本性能要求有哪些？如何预防拉深模的粘附和拉毛磨损？答：拉深模具用钢要求具有高强度、高耐磨性，良好的抗咬合性及热稳定性，并具有良好的切削加工性和

6、热处理性能。表面一般进行镀Cr或氮化处理。 在拉深不锈钢、高镍合金钢、耐热钢板等材料时，拉深模容易发生粘附和拉毛，一般选择模具材料为铝青铜，如果选用Cr12Mo1V1一类的模具钢，表面要进行渗氮处理，生产批量大时，选用硬质合金。得 分四、综合题（每小题1 分，共 20分） 根据下图，填写下图中数字所在区域所代表的组织（120）。1A +2L+3L+ A4L+Fe3C5Le6A+F7A+ Fe3C8A+ Fe3C+Le9Le+ Fe3C10F11P12P+F13F+ Fe3C14P+ Fe3C15P+ Fe3C+Le16Le17Le+ Fe3C1819L20A得 分五、问答题（每小题18 分，共

7、 18分） 分析一次渗碳体，二次渗碳体，共晶渗碳体和共析渗碳体的异同处？答案要点：一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。二次渗碳体：从A中析出的渗碳体称为二次渗碳体。三次渗碳体：从F中析出的渗碳体称为三次渗碳体共晶渗碳体：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体共析渗碳体：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体组织形状不同，对基体的影响不同。共同点 同属于一个相，晶体结构相同，化学成分相同。附录资料：不需要的可以自行删除 机械原理总复习第二章一基本概念：1机构的组成;2运动副的概念;3机构自由度的计算,注意复合铰链、局部自由度和虚约束的处理;4机构

8、具有确定运动的条件 5何谓机构运动简图；它与实际机构有何异同。二填空题：1 根据机构的组成原理，任何机构都可以看作是由（机架）、（主动件）和（从动件）组成的。2 两构件之间线接触所组成的平面运动副，称为（高） 副，它产生（1个）约束，而保留（2个）自由度。3机构具有确定运动的条件（原动件数目等于自由度数目）。三计算分析题：1 计算如图所示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。2计算如图所示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束，如果以凸轮为原动件，该机构是否具有确定的运动？为什么?3如图所示为齿轮连杆机构，试分析： 1） 该机构自由度为多少？（要计算过程） 2） 试用瞬心

9、法求齿轮1与3的传动比1/3 第三章一 基本概念：1连杆机构的传动特点；2平面四杆机构的类型；3有曲柄存在的条件，急回特性，传动角与压力角，死点及死点与自锁的区别等概念；4矢量方程图解法，瞬心法，三心定理，怎样求瞬心，绝对瞬心与相对瞬心的区别。二 填空题：1 对心曲柄滑块机构以曲柄为原动件时，其最大传动角为（90）。2 3个彼此作平面平行运动的构件间共有( 3 )个速度瞬心,这几个瞬心必定位于(同一直线上 );3 含有6个构件的平面机构,其速度瞬心共有( 15)个,其中有( 5)个是绝对瞬心,有( 10)个是相对瞬心;4 一对心曲柄滑块机构中，若改为以曲柄为机架，则将演化为（回转导杆）机构。

10、5 在平面四杆机构中，能实现急回运动的机构有（曲柄摇杆机构）、（双曲柄机构）等。 6相对瞬心与绝对瞬心的相同点是（两构件上的同速点），不同点是（绝对速度为零及不为零），在有六个构件组成的机构中，有（15）个瞬心。7图1三种四杆机构分别是：1）(曲柄摇杆) 、2）(双曲柄 )、3）(双摇杆) 三 简答题：1 铰链四杆机构在死点位置时，驱动力任意增加也不能使机构产生运动，这与机构的自锁现象是否相同？试加以说明。 答：不同。死点位置驱动力在驱动方向的分力为0；自锁是驱动力克服不了摩擦阻力所做的功。2 平面铰链四杆机构存在曲柄的条件是什么？ 答：最长杆最短杆之和小于等于其余两杆之和，机架或连架杆为最短

11、杆。3 在对机构进行速度分析时，速度瞬心法一般适用于什么场合？能否利用速度瞬心法对机构进行加速度分析? 答：构件比较简单的场合，且各构件间的速度瞬心容易确定，且直观，不能对机构进行加速度分析。4四杆机构中压力角与传动角有什么关系？它们对传动性能有何影响？ 答：压力角与传动角互余。压力角越大，传动越不利；传动角越大，传动越有利。5在曲柄滑块机构中，当以曲柄为原动件时，是否有死点位置？为什么？ 答：没有因为在曲柄滑杆机构的最小传动角始终大于0四 分析计算题：1 如图3所示铰链四杆机构中，各杆的长度为杆1为28mm，杆2为52mm,杆3为50mm，杆4为73mm，当取杆4为机架时，求机构的极为夹角，

12、杆3的最大摆角max，机构的最小传动角min(结果可以作图量取)。2图示铰链四杆机构中，已知BC=50mm, DC =35mm, AD =30mm,试问： 若此机构为曲柄摇杆机构，且AB杆为曲柄，AB的最大值为多少？ 若此机构为双曲柄机构，AB的最大值为多少？若此机构为双摇杆机构，AB应为多少？3 用图解法设计摆动导杆机构，已知行程速比系数K=1.5，曲柄长。求机架长。4 设计一铰链四杆机构，如图已知其摇杆CD的长度为75mm，极位夹角等于36，机架AD的长度为100mm，摇杆的一个极限位置与机架间的夹角=45。求曲柄AB 的长度，连杆BC的长度，及该机构的最小传动角min（不必求具体值，只需

13、画出出现最小传动角min时的机构位置图并在图上标出min即可） T4 T5 5 图示机构运动简图中，l=1(mm/mm),AB杆的角速度为1，方向如图6所示，试用瞬心法求CD杆的角速度3的大小及方向。第四章一基本概念：1 凸轮机构的分类;2常用的名词术语（如基圆、推程、推程压力角、回程、回程压力角等）；3推杆常用的运动规律及其特点;4凸轮机构的压力角有何要求；减小推程压力角可采用哪些措施？二 填空题：1在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中(一次多项式) 运动规律有刚性冲击, (二次多项式) 运动规律有柔性冲击; (正弦) 运动规律无冲击;2 偏心直动凸轮机构的压力角过大时，可通过 （增大基圆半径

14、）和 （增大凸轮远程运动角）来减小压力角。 3凸轮的基圆半径是从（凸轮回转轴心）到（凸轮）的最短距离。 三 分析题：1一对心直动尖顶推杆偏心圆凸轮机构，O为凸轮几何中心，O1为凸轮转动中心，O1O=0.5OA，圆盘半径R=60mm。1)根据图a 及上述条件确定基圆半径r0、行程h，C点压力角c和D点接触时的位移SD及压力角D.2)若偏心圆凸轮几何尺寸不变，仅将推杆由尖顶改为滚子，见图b，滚子半径rT=15mm。试问上述参数r0、h、c和SD、D有否改变？如认为没有改变需说明理由，可不必计算数值；如有改变也需说明理由，并计算其数值。在图示的凸轮机构中，凸轮为原动件，其形状为一偏心轮，（1）画出基

15、圆，并在图上指出其基圆半径rb; 画出机构在图示位置时推杆位移和压力角; 画出凸轮由图示位置沿逆时针方向转90后推杆位移和压力角.第五章一基本概念：1 齿廓啮合基本定律;2渐开线的特性;3渐开线齿廓的啮合特点;4渐开线齿轮的基本参数和几何尺寸;5一对齿轮的正确啮合条件;6斜齿轮当量齿轮的含义；7什么叫齿轮传动的重合度？其意义何在？8渐开线齿轮变位修正的目的。二填空题：1内啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是( 模数和压力角应分别相等且螺旋角相同 )，蜗轮蜗杆的正确啮合条件是（ 蜗杆的轴面模数和压力角分别等于涡轮的端面模数和压力角mx1=mt2，ax1=at2=a ） ; 2一对斜齿圆柱齿轮传动

16、的重合度由( 端面重合度，轴向重合度 )两部分组成,斜齿轮的当量齿轮是指( 以法向压力角为压力角，以法向模数为模数作的 )的直齿轮;3渐开线齿轮的齿廓形状取决于（ 基圆 ）半径的大小，其值越大齿廓形状越 （ 接近直线 ）。4采用（ 范成法 ）切制渐开线齿廓时发生根切的原因是（ 刀具的顶部会过多的切入轮齿根部，因而将齿根的渐开线切去一部分 ）。5斜齿轮的当量齿数ZV = （ z/cos3B ），圆锥齿轮的当量齿数ZV = （ z/cosa ）。6一个采取负变位修正的直齿圆柱齿轮与同样基本参数的标准齿轮相比较，其（ 齿顶 ）圆及（ 齿根 ）圆变小了；而（ 基 ）圆及（ 分度 ）圆有大小则没有变。三

17、简答题：1简述渐开线的主要特性，并写出参数方程。 答：（1）发生线上BK线段长度等于基圆上被滚过的弧长AB，即BK=AB（2）发生线BK即为渐开线在K点的法线，又因发生线恒切于基圆，故知渐开线上任意点的法线恒与其基圆相切（3）发生线与基圆的切点B也是渐开线在K点处的曲率中心，线段BK就是渐开线在K点处的曲率半径。（4）渐开线的形状取决于基圆的大小（5）基圆以内无渐开线，渐开线极坐标方程： Rk=Rb/cosk2对齿轮进行变位修正的目的是什么？ 答：由于标准齿轮可能会产生根切；可能无法安装；可能产生过大的尺侧间隙，影响传动的平稳性，重合度降低；一对相互啮合的标准齿轮中，由于小齿轮齿廓渐开线的曲率

18、半径较小，齿根厚度也较薄，参与啮合的次数又较多，强度较低，影响到整个齿轮传动的承载能力。为了改善上述不足，故采用变位修正的方法进行修正。3一对标准齿轮传动的实际中心距 大于标准中心距 时，其传动比有无变化？它们还能正确啮合吗？其重合度有无改变？ 答：无变化;能;减小4简述渐开线标准斜齿圆柱齿轮当量齿数Zv 的用途。 答：可求得渐开线标斜齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数，并根据换算的结果选择加工的标准齿轮刀具。5渐开线齿轮的基本参数有哪几个？其中哪些是有标准的？为什么说这些参数是齿轮的基本参数？ 答：齿数z,模数m,压力角 ，齿顶高系数ha*，顶隙系数c*压力角、齿顶高系数和顶隙系数是标准的，因为

19、这些参数能够决定了齿轮的大小及齿轮齿廓的形状。 6 简述渐开线齿廓的啮合特点。 答：（1）能保证定传动比传动且具有可分性（2）渐开线齿廓之间的正压力方向不变7什么叫齿轮传动的重合度？其意义何在？ 答：在一对轮齿的啮合传动过程中，实际啮合线段B1B2与法向齿距Pb的比值称为齿轮传动的重合度重合度的大小表示同时参与啮合的齿轮对数的平均值。重合度大，以为着同时参与啮合的齿轮对数多，对提高齿轮传动的平稳性和承载能力都有重要意义第六章一基本概念：1轮系传动比的计算，及各轮转向的判定;2轮系的功用.一填空题：1周转轮系中的基本构件( 中心轮，行星轮，行星架 );2周转轮系中，若自由度为2，则称其为（差动轮

20、系），若自由度为1，则称其为（行星轮系）。二简答题:1什么叫周转轮系？ 答：传动时,轮系中至少有一个齿轮的几何轴线位置不固定，而是绕另一个齿轮的固定轴线回转,这种轮系被称为周转轮系。2简述轮系的功用。 答：1 实现两轴间远距离的运动和动力的传动、2 实现变速传动、3 实现换向传动、4 实现差速作用。三计算题：1如图所示轮系中，已知各轮齿数为Z1Z225，Z2Z3=20，ZH=100，Z420。试求传动比i14。2如图2所示已知齿轮1的转速n1=200r/min，而Z1=40，Z2=20，Z3=80。求1)nH的大小及方向T2 3如图所示轮系中，已知各轮齿数为Z160，Z220，Z220，Z32

21、0，Z4=20，Z5=100，试求传动比i41。 第十一章一基本概念：1力的分类，驱动力与阻抗力的区别；2惯性力的确定方法；3运动副中摩擦力的确定；4总反力的概念及其判定方法。二分析题：1如图所示定滑轮2的直径为D，虚线圆为转动副A中的摩擦圆，其半径为，F为驱动力，垂直向下。若不及绳与轮间的摩擦力，试求：1）在图上标出转动副A中的总反力FR12的位置和方向；2）使重物Q等速上升的驱动力F（用Q表示）；3）该滑轮的机械效率 在如图2所示机构中，已知各构件的尺寸及1为常数（逆时钟方向）。试确定：图示位置的瞬心P13及P14的位置及滑块4的速度v4（用1表示）；各运动副中的总反力R51、R12、R5

22、2、R23及R54的方位（不考虑各构件重量及惯性力；图中M及P为外力，虚线小圆为摩擦圆，运动副B和移动副E处摩擦角为=10；要求分别作图）。第十二章一基本概念：1机械效率的定义，机械效率的意义；2什么叫机构的自锁;3机械自锁的条件.二填空题：1设螺纹的升角为，接触面的当量摩擦系数为（ fv ）,则螺旋副自锁的条件为（2移动副的自锁条件是（ 驱动力作用于摩擦角内 ） ，转动副的自锁条件是（ 驱动力作用于摩擦角圆内 ） ，从效率的观点来看，机构的自锁条件是（ 驱动力做的功小于或等于由其引起摩擦力所做的功 ）。 三简答题：1何谓摩擦圆？为何要引进摩擦圆的概念？摩擦圆的大小与哪些因素有关？ 答：在转动副中，以轴颈中心为圆心，以 肉（密度符号）=fv*r为半径所作的圆称为摩擦圆。因轴承对轴径的总反力FR始终切于摩擦圆，引入摩擦圆有利于判定总反力的方位。与轴承半径以及当量摩擦系数有关。2何谓机构的自锁？举出两种工程中利用机械自锁完成工作要求的实例。 答：在某些机械中，由于摩擦的存在，出现无论驱动力如何增大都无法使机械沿着有效驱动力作用的方向运动的现象，称为机械的自锁千斤顶，斜面压榨机，偏心夹具，炮膛第十三章一基本概念：1刚性转子静平衡的力学条件；刚性转子动平衡的力学条件。；2机械平衡的方法。一填空题：1刚性回转构件的不平衡可以分为两种类