《机械制造工艺与工装》（第五版）答案 刘晓红 第1-3章

第一章零件毛坯制造方法

练习题：

L名词解释

（1）透气性；（2）耐火性；（3）退让性；（4）自由锻造；（5）冲裁；

（6）落料；（7）拉深；（8）弯曲；（9）焊接性；（10）焊接电弧

答：（1）透气性：紧实的型砂能让气体通过而逸出的能力称为透气性。

（2）耐火性：工件在一定时间内满足标准耐火试验中规定的稳定性、完整

性、隔热性和其他预期功能的能力。

（3）退让性：随铸件收缩而被压缩的性能。

（4）自由锻造：自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方

向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一

种加，方法。

（5）冲裁：冲裁是利用冲模使部分材料或工序件与另一部分材料、工

（序）件或废料分离的一种冲压工序。

（6）落料：冲裁后若以封闭曲线以内的部分为零件称为落料。

（7）拉深：在压力机上使用模具将平板毛环制成带底的圆筒形件或矩形件

的成形方法。

（8）弯曲：将原来平直的板料、条料、棒料或管子弯成所要求的形状的操

作称为弯曲。

（9）焊接性：金属材料的焊接性是指在限定的施工条件下，焊接成按规定

设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。

（10）焊接电弧：由焊接电源供给的，具有一定电压两极间或电极与焊件

间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象，这种现象叫焊接电弧。

2.砂型铸造制作有哪几道工序？

答：主要工序为制造模样、制备造型材料、造型、造芯、合型、熔炼、浇

注、落砂、清理与检验等。

3.什么是离心铸造?离心铸造有哪些优点?最适用于生产哪类铸件?

答：离心铸造是将金属液浇入旋转地铸型中，然后在离心作用下凝固成形

的铸造方法。

离心铸造的优点如下：

（1）合金液在离心作用下凝固，组织细密，无缩孔、气孔、渣眼等缺陷，

铸件的力学性能较好；

（2）铸造圆形中空的铸件可不用型芯；

（3）不需要浇注系统，提升了金属液的利用率。

离心铸造适用于以下零件的生产：

（1）轴类和管类零件：离心铸造非常适合生产轴类和管类零件，因为这些

零件通常具有较强的市称性和表面光滑度要求。

（2）叶轮和涡轮类零件：离心铸造可以制造诸如汽车发动机叶轮、船舶发

动机涡轮等等形状复杂的叶轮和涡轮类零件c

（3）压缩机类零件：由于离心铸造可以制造复杂的内部结构，所以它非常

适合生产各种需进一步加工的压缩机类零件。

4,什么是铸件的结构工艺性?应从哪几个方面保证铸件有较好的结构工艺性？

答：铸件的工艺性即在保证铸件质量的前提下铸造的难易程度。铸件的结

构在满足使用要求的前提下应使铸造工艺流程中各工序操作简便，效率提高，

成本降低，质量易于保证，具体如下：

铸件的外形：尽量避免外表面有侧凹；尽量使分裂面为平面；尽量减少分

型面的数目；凸台，肋等结构应便于起模；顺着起模方向的非加工表面应有结

构斜度，以便于起模；

铸件的内腔：尽量少用和不用型芯；应利于型芯的固定和排气；应利于型

芯的清除。

5.金属型铸造有何特点?它为何不能广泛代替砂型铸造？

答：金属型铸造的优点：金属型导热性好，冷却速度快，铸件的晶粒细

小，力学性能好；金属型尺寸精度高，表面粗糙度小，机械加工余量小；节约

材料，生产率高。金属型铸造的缺点：受到金属型材料熔点的限制，不适宜生

产高熔点合金铸件，因而不能广泛取代砂型铸造。

砂型铸造成本相市较低；金属型铸造不适合做质量很大，外形复杂的铸

件。

6.压力铸造有何特点?它与熔模铸造的适用范围有何明显不同？

答：压力铸造的主要特点精度高，表面质量好，不需要机械加工；可铸薄

壁，形状复杂的零件，如小孔、螺纹、齿轮等，均可压铸出来；压铸件比金属

模铸件强度更高，提高了原来的抗拉强度25%・30%,因为冷却快，在压刀下

结晶比自由结晶更紧密；便于采用镶件，便于满足铸件某些部位特殊性能要

求，如耐磨性，强度，绝缘性，导电性等。

压力铸造与熔模铸造不同，压力铸造工艺过程简单、周期短、生产率高，

投资大，不适宜单件、小批量生产，只适用于有色金属和大批量生产。

7.大批量生产铝活塞、汽轮机叶片、车床床身、气缸套、摩托车气缸体、齿轮

铳刀、大口径污水管铸件，选用什么铸造方法为宜？

答：铝活塞一＞金属型铸造；

摩托车气缸体一低压铸造；

齿轮铳刀一熔模铸造；

气缸套一离心铸造；

汽轮机叶片一熔模铸造；

车床床身一砂型铸造；

大口径污水管铸件一离心铸造。

8.影响冲压件结构工艺性的因素主要有哪些？

答：冲压件的外形、尺寸、精度及材料。

9.常用的锻压方法有哪些？

答：自由锻；模锻；板料冲压；轧制；挤压和拉拔等。

10.纤维组织是怎样形成的?生产中应如何合理考虑纤维组织的分布?

答：铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和沿晶界分

布的杂质形状都发生了变形，它们都将沿着变形方向被拉长，呈纤维状，这种

结构叫纤维组织。纤维组织使金属在性能上具有了方向性。金属在平行纤维方

向上的塑性和韧性提高，而在垂直纤维方向上塑性和韧性降低。在设计和制造

零件时，都应使零件在工作中产生的最大正应力方向与纤维方向重合，最大切

应力方向与纤维方向垂直。并使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量使纤维组

织不被切断。

1L什么叫金属的锻造性能?它受哪些因素影响？

答：金属的锻造性能是衡量金属材料锻造成形难易程度的一种工艺性能。

锻造性能好表明该金属易于锻造成形。影响因素主要有：材料的化学成分、组

织状态和变形温度.

12.自由锻有哪些主要工序?为什么重要的大型锻件必须采用自由锻的方法制造?

答：自由锻的基本工序:拔长、锻粗、冲孔、弯曲、错移、锻接、扭转、切

割。自由锻所用工具和设备简单、通用性好，成本低。但自由锻依靠人工操作

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

产率不高，主要应用于单件、小批量生产。大型锻件的生产，自由锻几乎是唯

一的方法。

13.锤上模锻选择分模面的原则是什么？

答：（1）应保证模锻件能从模膛中取出来。分模面应选在模锻件的最大截

面处；

（2）使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致；

（3）使模腔的深度最小，而宽度最大；

（4）使零件上所加的余块最少；

（5）分模面最好足一个平面

14.何谓板料冲压?板料冲压有何特点?

答：板料冲压是利用冲模在压力机上使板料分离或变形，从而获得冲压件

的成形工艺板料冲压的特点：（1）可获得尺寸精确、表面光洁、形状复杂的冲

压件；（2）冲压件具有质量轻、强度高和刚性好的优点。（3）冲压生产操作简

单，生产率高，易于实现机械化和自动化。（4）冲压模具结构复杂，精度高，

制造费用相对较高。

15.何谓弯曲工艺?因为弯曲时存在回弹现象，设计弯曲模具的角度时应注意什

么问题？

答：弯曲工艺是将板料、棒料、管料或型材等弯成一定形状和角度零件的

成形方法，是板料冲压中常见的加工方法之一。

设计弯曲模具的角度时应注意：

（1）弯曲模的凹模圆角半径的大小应该一致，否则在弯曲时容易使坯料产

生滑动，从而影响工件的尺寸精度。

（2）凹模的圆角半径不能太小，否则会引起弯曲件的局部变形和变薄，影

响工件的表面质量。

16.何谓拉深工艺?为保证拉深件的质量，应注意哪些问题？

答：拉深工艺就是利用模具，将冲裁后得到的一定形状平板毛坯冲压成各

种开口空心零件，或将开口空心毛坯减小直径、增大高度的一种机械加工工

艺。

注意问题：

（1）控制毛坯尺寸；

（2）模具制造精度；

（3）合适材料选择；

（4）工艺参数调整。

17.常见的焊缝缺陷有哪些？

答：常见的焊缝内部缺陷有气孔、夹渣、裂纹、未焊透、未熔合。常见的

焊缝外部缺陷有焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑、气孔、裂纹。

18.手工电弧焊有何特点?

答：手工电弧焊是利用焊条与焊件间产生的电弧作为熔化焊接时的热源，

其特点为：

（1）设备简单；

（2）操作方便；可焊性好；

（3）能进行全位置焊接；

（4）适合焊接多种材料；

（5）常出现电弧偏吹的现象。

19.埋弧焊的特点和应用场合有哪些？

答：埋弧焊有以下特点：

（1）生产率高，成本低：

（2）焊接质量好，而且质量稳定；

（3）劳动条件好，没有弧光，没有飞溅，劳动强度轻；

（4）埋弧焊适应性较差；

（5）埋弧焊设备较复杂，设备费一次投资大，焊前试验调整等准备工件量

大。

应用范围：埋弧焊适用于成批生产的中，厚板结构的长直缝及较大直径的

环缝的平焊和平角焊。

20.用直径20mm的低碳钢制作圆环链，小批量生产和大批量生产时各采用什么

焊接方法？

答；少量生产时，采用焊条电弧焊；大量生产时，采用电阻焊。

2L说明防止或减小焊接应力和变形的措施？

答：避免焊接应力与变形的措施有：焊前预热；选择合理的焊接顺序；尽

量使焊缝能自由收缩来减小残余应力；对称焊缝采用分散对称焊；反变形法;

刚性固定法。

22,熔化焊、压力焊和钎焊是怎样分类的？

答：按照焊接过程的特点的不同分为熔化焊、压力焊和钎焊。熔化焊分为

电弧焊、气焊、铝热焊、电渣焊、电子束焊、激光焊；压力焊分为电阻点缝

焊、电阻对焊、超声波焊、爆炸焊、扩散焊、摩擦焊、高频焊；钎焊包括火焰

钎焊、感应钎焊、炉钎焊、盐溶钎焊、电子束钎焊。

23.随着钢中含碳量的增加，焊接性有何变化?应从焊接工艺方面采取哪些措施

才能获得优质的接头？

答：首先，当钢中的含碳量增加时，钢材的抗拉强度和屈服强度会提高，

但其塑性、冷弯性能和冲击韧性，特别是低温冲击韧性会降低，焊接性也会变

坏。这是因为高含碳钢具有较大的收缩率，焊缝处收缩的程度大于其他部位，

容易导致焊接变形.同时，含碳量过高还会导致热影响区的硬化程度增加，使

得焊缝的脆性增强，容易发生开裂。

为了获得优质的焊接接头，我们可以从焊接工艺方面采取以下措施：

（1）材料选择与预处理

选择与母材碳含量相匹配的焊接材料，避免焊接时因材料不匹配而产生裂

纹或气孔。对母材和焊接材料进行预处理，如除锈、清洗等，确保焊接表面的

干净和光洁，减少杂质和氧化物对焊接质量的影响。

（2）控制焊接参数

根据材料的碳含量和厚度，选择合适的焊接电流、电压和焊接速度。高含

碳钢需要更高的焊接温度和更长的焊接时间，以确保焊缝的充分熔化和融合。

控制焊接速度，避免过快或过慢导致的焊缝质量下降。

（3）采用适当的焊接方法

对丁高含碳钢，可以采用水冷焊接法或预热焊接法。水冷焊接法通过快速

冷却焊接区域来减少碳的扩散速度，而预热焊接法则通过在焊接前将焊接区域

加热到一定温度来改善焊接质量。

第二章金属切削加工基本知识

习题参考答案

1.主运动是指刀具和二件之间的相对运动，主速度最高、消耗功率最大，土运

动只有一个；进给运动是指刀具和工件之间的附加相对运动，由机床或人力提

供。进给运动的速度较低，消耗的功率也较少。进给运动多数情况下是一个；

也有多个，也可以没有进给运动。

2..CA6140：重型卧室车床,C代表车床，61代表卧式，40代表最大加工直径

为400mm。

X6132：卧式铳床，X，弋表铳床，61代表卧式升降台铳床、32表示工作台面最

大宽度为320mm,以放置在工作台上的工件的最大宽度为400mm。

CG6125B:经过第二次重大改进的高精度卧式车庆，C表示车床、G表示高精

度、61表示卧式车床、25表示最大加工直径为250mm、B表示第二次重大改

进

Z3040：Z是代表钻床：30是摇臂钻床：最大钻孔直径为50mm。

MG1432A：最大磨削直径320mm的、经过第一次重大改进的高精度外圆磨

O

Y3150E：Y表示齿轮加工机床、31表示滚齿机、50表示滚齿机的最大滚齿直径

为500mm、E表示滚齿机第五次重大改进号

T6112：卧式镶床、，61代表卧式，12表示镶轴直径为120mm。

XK5040：数控立式升降台铳床，铳床工作台面的宽度为400mm,可以放置在

工作台上的工件的最大宽度为400mm。

CK6132：数控卧式车床，最大加工直径为320mm。

3.联系运动源与执行件的传动链，称为外联系传动链，实现简单成形运动。联

系两个执行件，保证两个末端件之间的相对速度或相对位移保持严格的比例关

系的传动链，称为内联系传动链，实现复合成形运动。

4.（1）高的硬度和耐磨性。（2）足够的强度和韧性。（3）较好的化学稳定

性。（4）良好的工艺性和经济性。

硬度越高耐磨性越好，同时，耐磨性的好坏还取决于材料的强度、化学成分

和组织结构。刀具材料组织硬质点硬度越高，数量越多，晶粒越细，分布越均匀

则耐磨性也越好。

5.(1)Vc=ndn/1000=3.14*74*220/1000=51.1m/min(=0.85m/s)

(2)ap=(74-66)/2=4mm

(3)vf=nf=ntf=Vf/n=1.6*60/220=0.44mm/ro

(4)hD=fsinkr=0.44sin90=0.44mmo

(5)bD=ap/sinkr=4/sin90=4mmo

6.因为YT类硬质合金含有Ti元素，奥氏体不锈纲也含有Ti元素，两者Ti元素

的亲和作用较强。所以选YG类。

7.粗加工铸铁选YG8,精加工铸铁选YG3。粗加工刚才选YT5,精加工钢材选

YT30。、

10.带状切屑、节状切屑、粒状切屑和崩碎切屑四种类型。

产生带状切屑的条件：塑性材料(如软钢、铜、铝)切削厚度小，切削速度

高，刀具前角大。

产生切屑常的条件：塑性较低的金属材料上(如黄铜)，切削速度低、切削厚度

大、刀具前角小。工艺系统刚性不足和加工碳素钢材料。

产生粒状切屑的条件：采用较小的前角，切削速度低，进给量大时，易产生比类

切屑。

产生崩碎切屑的条件：加工脆性材料，工件材料越脆，切削厚度越大，刀具前角

越小，越容易产生此类切屑。

11.积屑瘤产生的原因是在中等速度切削塑性材料，形成带状切屑的条件下产生

的。切削温度，加工硬化和黏结是积屑瘤产生的原因。

可代替切削刃进行切削，对切削刃有一定的保护作用，还可增大刀具实际前

角，对粗加工有利；但是积屑瘤的顶端从刀尖伸向工件内层，使实际背吃刀量和

切削厚度发生变化，影响工件的尺寸精度。积屑瘤的高度变化使已加工表面粗糙

度的值变大，易引起振动，精加工时应避免产生积屑瘤。

12.增大前角可使刀刃锋利，利于排除切屑，减小表面粗糙度。增大前角削

弱刀刃的强度，散热条件恶化，刀具寿命降低。JL件材料强度、硬度大时应选择

较小的前角；材料的塑性大时，择较大的前角；刀具材料的强度和韧性较高，选

择大前角。粗加工选用小的前角；精加工时选择大前角；工艺系统刚性差和机床

功率不足时选择较大的前角。

刀具后角的作用是减小刀具后刀面与工件切削表面之间的摩擦进给量大,后角应小些,

反之，可大一些；。材料软，应取大后角；强度或硬度高时，选小后角；精加工，宜取大后

角。粗加工或刀具承受冲击载荷时，应取小后角；刀具的材料对后角的影响与前角相似。

13、主偏角4的大小影响切削力、切削热和刀具寿命。粗加工、半精加工和工艺系统刚

性差的选择大主偏角；加工硬材料，选择小主偏角；加工阶梯轴，选（=90。；加工45。倒

角，选其二45°等：考虑一刀多用，选通用性较好的车刀，如用二45°或用=90°等。

刃倾角人的作用是控制切屑流出方向、刀头强度和切削刃锋利程度。工件刚性差，选

用正刃倾角；精加工时宜选用正刃倾角。

14.根据工件加工余量，选择大的背吃刀量务；根据机床进给系统及刀杆的强度和刚

度条件，选择大的进给量；根据刀具耐用度确定最佳切削速度，校核机床功率允许的切削用

量。

15.根据工件材料、刀杆尺寸、工件直径和已确定的背吃刀量，可查阅切削用量手册

确定粗加工的进给量。

16.切削力来源于两个方面，一是克服切屑形成过程中1件材料对弹性变形和塑性变形

的变形抗力，二是克服切屑与前刀面；已加工表面与后刀面的摩擦阻力。分解为：主切削力、

进给抗力和吃刀抗力(背向力)。

17.切削用量对切削力的影响大，背吃刀量增大一倍时，切削力近似成正比增加。进给

量f增大一倍时，切削力只增大70购~80%,切削速度对切削力的影响分为有积屑瘤阶段和

无积屑瘤阶段两种情况。在低速范围内，随着切削速度的增加，切削力逐渐减小。在中速范

围内，切削力逐渐增至最大。在高速阶段，切削速度增加，切削力得到稳定的降低。切削用

量三要素对切削力的影响从大到小的顺序是：背吃刀量、进给量、切削速度。

18.切削速度对切削温度有较显著的影响，提高切削速度，摩擦热大量地枳聚在切屑底

层，切削温度升高很快，切削温度随进给量的增大而上升，上升的幅度不如切削速度显著。

背吃刀最对切削温度影响很小。切削用量三要素对切削温度的影响从大到小的顺序是：切削速度、进

给量、背吃刀量。

19.刀具磨损过程分为初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。新刃磨切削刃锋

利，初期磨损阶段磨损快。正常切削时，正常磨损阶段的时间长，急剧磨损阶段，磨损速度

急剧增大，使刀具损坏而失去切削能力。

20.刀具寿命是指一把新刀从投入切削到报废为止的总切削时间。与工件材料、刀具集

合参数、切削用量、切削液、刀具材料等有关。

22.刀具耐用度并不是越长越好。工件材料、刀具材料和刀具儿何参数选定后，切削速

度是影响刀具耐用度的最主要因素。刀具耐用度越长，意味着刀具切削速度慢，效率低。

23.YT类硬质合金硬度和耐热性比YG类要高，耐磨性更好。

1.答：假设该工件材料为45钢，加工055H7外圆及轴间端面可选用93。外圆车刀或45°外

圆车刀，车30x4槽选用L4切槽刀，倒3x45。砂轮越程槽选用L3切槽刀，车M55x3螺纹

选用60。外螺纹刀，以上车刀的硬质合金牌号均为YT15。

2.解：Ph=6mm,。电动机二950r7min

(1)从电动机到车刀的传动比为

"也动机二96°200X40X30=50=533

〃车刀〃车刀100252045

〃车刀二第=1807min

车刀的运动速度上刀=〃车刀xPh=180x6=1080，〃初min=„mm/s=18mm/s

(2)主轴转一转时，从主轴到车刀的传动比为

;-轴-L二以竺产二竺=0.67

车刀一7

车刀〃车刀96252045

〃/1；4=0.67=1.5rZmin

主轴转一转时，车刀移动的距离为

S=〃车刀xP7j=1.5x6=9nun

3.答：车削细长轴时出现的问题为极易产生变形，出现直线度、圆柱度等加工误差,采取的

措施主要有：（1）改进工件的装夹方法；（2）采用跟刀架；（3）采用反向进给；（4）合理选

用车刀的几何形状；（5）合理选择切削用量。

4.答：铳刀切削速度方向与工