《机械基础》章节习题-任务3.2 典型零件的毛坯生产

任务3.2典型零件的毛坯生产1.答：整模造型特点：模样为一整体，放在一个砂箱内，能避免铸件出现错型缺陷，造型操作简单，铸件的尺寸精度高。应用：适用于形状简单、最大截面在端部且为平面的铸件。分模造型特点：模样沿最大截面处分开。由于造出的铸型型腔不在同一砂箱中，若上下铸型错移会造成铸件错型。操作简便，对各种铸件的适应性好。挖砂造型特点：技术要求较高，生产率低。应用：应用最为广泛。适用于单件、小批量生产，最大截面不在端部且模样又不便分开的铸件。活块造型特点：活块造型操作技术要求较高，产率低。应用：生产适用于单件小批量生。刮板造型特点：节省了模样材料和模样加工时间，但操作费时，生产率较低。应用：适用于单件小批量生产，尤其是尺寸较大的旋转体铸件的生产。2.答：以双联齿轮毛坯手工造型为例，手工造型过程如下：3.答：机器造型是采用模板进行两箱造型的。模板是将模型、浇注系统沿分型面与底板连接成一整体的专用模具，造型后底板形成分型面，模型形成铸型型腔。机器造型是现代化铸造车间生产的基本方式。它可大大提高\t"/item/%E6%9C%BA%E5%99%A8%E9%80%A0%E5%9E%8B/_blank"劳动生产率，铸件尺寸精确，表面光洁，加工余量小。同时，可大大改变铸造车间的落后面貌，改善工人劳动条件。在大批量生产中，尽管机器造型所需要的设备、专用砂箱和模板投资较大，但铸件的成本还能显著的降低。4.答：熔模铸造特点：铸件精度高，表面质量好；可制造形状复杂的铸件；适用于各种合金铸件；生产批量不受限制。应用：主要用于生产形状复杂、精度要求高、熔点高和难切削加工的小型(质量在25kg以下)零件，如汽轮机叶片、切削刀具、风动工具、变速箱拨叉，枪支零件以及汽车、拖拉机、机床上的小零件等。金属型铸造特点：金属型铸件的尺寸精度高，表面质量好，加工余量小；金属型铸件的组织致密，力学性能好；金属型可以一型多铸，生产率高，劳动条件好。应用：主要应用于有色金属铸件的大批量生产中。如铝合金的活塞、汽缸体、汽缸盖、铜合金轴瓦、轴套等。对于黑色金属，只限于形状简单的中、小零件。压力铸造特点：铸件尺寸精度高，表面质量好；可压铸出形状复杂、轮廓清晰的铸件；铸件强度高；生产率高。压铸存在缺点：压铸设备投资大，制造压型费用高、周期长；压铸高熔点合金(如钢、铸铁)时，压型寿命低。应用：不适合单件、小批量生产。内腔复杂的铸件也难以适应。内腔复杂的铸件也难以适应；铸件内部常有小气孔，影响铸件的内部质量；压铸件不能进行热处理，也不宜在高温下工作。离心铸造特点：铸件组织致密，无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷,力学性能好；简化工艺，提高金属利用率；便于浇注流动性差的合金铸件和薄壁铸件；便于铸造双金属件。应用：主要用于生产回转体的中空铸件，如铸铁管、气缸套、双金属轴承、钢套、特殊钢的无缝管坯、造纸机滚筒等。5.答：①铝活塞：金属型铸造；②汽轮机叶片：熔模铸造；③大模数齿轮滚刀：熔模铸造；④车床床身：砂型铸造；⑤发动机缸体：压力铸造；⑥大口径铸铁管：离心铸造；⑦汽车化油器：金属型铸造；⑧钢套镶铜轴承：离心铸造。6.答：这是由于锻压件具有韧性好、纤维组织合理，锻件间性能变化小，并且具有较高的力学性能的特点，因此钢制零件宜采用锻造而不宜采用型材加工。7.答：自由锻造的工艺特点：自由锻造所用工具和设备简单，通用性好，成本低。同铸造毛坯相比，自由锻消除了缩孔、缩松、气孔等缺陷，使毛坯具有更高的力学性能。锻件形状简单，操作灵活。因此，它在重型机器及重要零件的制造上有特别重要的意义。

应用领域：自由锻造是靠人工操作来控制锻件的形状和尺寸的，所以锻件精度低，加工余量大，劳动强度大，生产率也不高，因此它主要应用于单件、小批量生产。设计自由锻零件时应注意问题：1）应避免圆锥体结构和锻件的斜面，尽量用圆柱体代替圆锥体，用平面代替斜面；2）应避免圆柱体与圆柱体相交，改为平面与圆柱体相交或平面与平面相交；3）应避免加强筋和凸台等结构，采取适当措施加固零件；4）应避免相邻截面尺寸相差太大的结构，改为其他结构连接；5）应避免椭圆形、工字形或其他非规则形状截面及非规则外形。8.答：主要变型工序为：镦粗-拔长-锻台阶9.答：主要变型工序为：镦粗-拔长-冲孔10.答：自由锻的特点:工具简单、通用性强,生产准备周期短。自由锻件的质量范围广,从不到lkg到上百吨。对于大型锻件,自由锻是唯一的锻造方法,这使得自由锻在重型机械制造中具有特别重要的作用,锤上模锻的特点：它是在模锻外向锤上利用模具（锻模）使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。生产效率高，表面质量高。胎模锻件的特点：对工人技术要求不高，操作简便，生产效率高。在胎模内成型，锻件内部组织致密，纤维分布更符合性能要求。分析图中零件单件生产选用自由锻，小批量生产选择胎模锻，大批量生产选择膜锻。11.答：日常生活中常用的锅、铲、勺，都是冲压成形的。它们的加工工序都是落料、冲压成形、切边。12.答：1.能以小拼大，化大为小，简化了复杂的机器零部件，可获得最佳技术经济效果；

2.能制造多金属结构，充分利用了材料性能；

3.焊接接头的密封性好；

4.节省金属，材料利用率高；

5.不可拆卸，维修不方便；焊接应力和变形较大，且接头的组织性能不均匀。13.答：首先将电焊机的输出端两极分别与焊件和焊钳连接。再用焊钳夹持电焊条。焊接时在焊条与焊件之间引出电弧，高温电弧将焊条端头与焊件局部熔化而形成熔池。然后，熔池迅速冷却、凝固形成焊缝，使分离的两块焊件牢固地连接成一整体。焊条的药皮熔化后形成熔渣覆盖在熔池上，熔渣冷却后形成渣壳对焊缝起保护作用上。最后将渣壳清除掉，接头的焊接工作就此完成。焊芯：焊芯是焊条内被药皮包覆的金属丝。它的作用是：起到电极的作用。即传导电流，产生电弧，形成焊缝金属。14.答：分别是药皮和焊芯两部分。药皮：熔化后形成熔渣覆盖在熔池上，熔渣冷却后形成渣壳对焊缝起保护作用上。焊芯：焊芯是焊条内被药皮包覆的金属丝。它的作用是：起到电极的作用，即传导电流，产生电弧，形成焊缝金属。15.答：焊接接头的主要基本形式有四种：对接接头、T型接头、角接接头和搭接接头。对接接头：是将两块钢板的边缘相对配置，并使其表面成一直线而结合的接头。这种接头能承受较大的静力和震动载荷，所以是焊接结构中最常用的接头形式。

T型接头：是两个构件相互垂直或倾斜成一定角度而形成的焊接接头。这种接头焊接操作时比较困难，整个接头承受载荷的能力，特别是承受震动载荷的能力比较差。由于结构件组成的复杂多样性，这种接头在焊接结构中也是较为常见的形式之一。

角接接头：是将两块钢板配置成直角或某一定的角度，而在板的顶端边缘上焊接的接头。角接接头不仅用于板与板之间的有角度连接，也常用于管与板之间，或管与管之间的有角度连接。

搭接接头：是将两块钢板相叠，而在相叠端的边缘采用塞焊、开槽焊进行焊接的接头形式。这种接头的强度较低，只能用于不太重要的焊接构件中。16.答：1、以上钢材能基本能满中产品性能要求，抗拉强度有400mpa左右。

2、这几种钢材焊接性好，裂纹倾向小，都属于低碳钢，焊前、焊接过程中不需要处理，对焊条或焊丝的要求也较低。

3、常把焊接时形成裂纹和在焊缝区产生脆性的倾向作为衡量钢的可焊性的主要指标。一般碳钢以含碳量＜0.45%可焊性好，而且该钢材的价格在钢材中较便宜。17.

答：1）.焊条电弧焊，主要特点——操作灵活；待焊接头装配要求低；可焊金属材料广；焊接生产率低；焊缝质量依赖性强（依赖于焊工的操作技能及现场发挥）；

2）.埋弧焊（自动焊），主要特点——焊接生产率高；焊缝质量好；焊接成本低；劳动条件好；难以在空间位置施焊；对焊件装配质量要求高；不适合焊接薄板（焊接电流小于100A时，电弧稳定性不好）和短焊缝。

3.二氧化碳气体保护焊（自动或半自动焊），主要特点——焊接生产率高；焊接成本低；焊接变形小（电弧加热集中）；焊接质量高；操作简单；飞溅率大；很难用交流电源焊接；抗风能力差；不能焊接易氧化的有色金属。

4.MIG/MAG焊（熔化极惰性气体/活性气体保护焊），主要特点——保护气通常是氩气或氦气或它们的混合气。MIG用惰性气体，MAG在惰性气体中加入少量活性气体，如氧气、二氧化碳气等。

5.TIG焊（钨极惰性气体保护焊），主要特点——在惰性气体保护下，利用钨极与焊件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（也可不加填充焊丝），形成焊缝的焊接方法。焊接过程中电极不熔化。

6.等离子弧焊，主要特点——借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。18.答：1).焊条电弧焊2).埋弧焊3).焊条电弧焊19.答：低碳钢是含碳量低于0.25%的碳素钢，因其强度和硬度低，又称作软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素钢，大都不经热处理就用于工程结构件，有的经渗碳渗氮等热处理后用于耐磨的机械零件。低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强度和硬度都较低，塑性和韧性较好。因而其冷成型良好，可进行卷边、折弯、冲压、拉伸等冷加工；易于锻造、焊接等热加工。由于低碳钢含碳量较低，合金元素Mn、Si的含量也不高。总的来说，它的焊接性良好，不会因焊接热周期的快速冷却引起淬硬而是组织脆化。所以，一般厚度小于70mm的焊件焊前不需预热，也不必保持层间温度。但对于锅炉、压力容器等重要的焊接结构除外，还是要考虑预热和保持层间温度。奥氏体不锈钢的手弧焊具有热影响区小、易于保证质量，适应各种焊接位置及不同板厚工艺要求的优点。焊条有酸性钛钙型和碱性低氢钠型两大类。低氢钠型的不锈钢焊条抗热裂性较高，但成形不如钛钙型焊条，耐腐蚀性也较差。钛钙型焊条具有良好的工艺性能，生产中应用较普遍。20.答：焊接铝及铝合金采用交流氩弧焊的方法来，因为它热量集中，焊缝美观，变形小，有氩气保护，能防止夹渣和气孔。铜的焊接可以采用气焊，但效率太低、变形大，而且还要预热到400℃以上，劳动条件也不好。手工电弧焊可用铜107或铜227的焊条，电源用直流反接，电弧尽量压低，采用直线往返形运条法，以改善焊缝成形。21.答：1）焊缝的布置尽可能的分散2）焊缝的布置尽可能的对称3）焊缝要避开应力较大和应力集中的部位4）焊缝应尽量避开机械加工表面5）便于焊接操作22.答：毛坯是还没加工的原料，也可指成品完成前的那一部分。零件则

可以装配成机器、仪表以及各种设备的基本\t"/item/%E9%9B%B6%E4%BB%B6/_blank"制件。．合理选择毛坯可提高生产率、降低成本。23.答：常用获得毛坯的方法有：铸造、锻压、焊接和型材。

答：工艺性原则、适应性原则、生产条件兼顾原则、经济性原则、可持续性发展原则。26.答：主要有箱体，盘类，轴类，叉架类等。还有各种连接件（花键，螺纹，销等），紧固件（螺钉），传动件（齿轮，皮带等）以及润滑密封件（垫片等）。零件的性能包括机械性能、物理性能和化学性能。主要分析机械性能，如：紧固螺栓要求的主要机械性能是强度和塑性；传动齿轮主要是表面高强度及疲劳极限，心部强度韧性。选材原则：一般情况下均选用碳素钢；45＃调质处理；如：轴，齿轮；承受冲击载荷，要求耐磨或结构要求紧凑时；采用低碳钢合金钢渗碳淬火，20Cr、18CrMnTi、20CrMo；例如：齿轮轴；载