作业简答

1.铸件凝固方式依照什么来划分？哪些合金倾向于逐层凝固？在铸件化学成分已定的前提下铸件的凝固方式是否还能加以改变。

通常根据液固两相区的宽窄将铸件的凝固方式划分为逐层凝固方式，糊状凝固方式和中间凝固方式。

常见合金如灰铸铁、低碳钢、工业纯铜、工业纯铝、共晶铝硅合金及某些黄铜都属于逐层凝固的合金。

可以改变 果改变结晶时的温度梯度，其凝固方式也可以改变。

2.铸件合金的收缩可分为哪三个阶段？缩孔缩松铸造应力及铸件变形各在哪个收缩阶段内形成？他们对铸件的质量各有何影响？

①液态收缩：金属在液态时由于温度的降低而发生的体积收缩 ②凝固收缩：熔融金属在凝固阶段的体积收缩

③固态收缩：金属在固态由于温度降低而发生的体积收缩（铸件变形）

缩孔和缩松在液态凝固阶段形成 危害 ：缩孔和缩松的形成，降低了铸件的力学性能和气密性，严重时可能使铸件成为废品

铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力 铸造应力是使铸件产生变形和裂纹的主要原因，它降低铸件的使用性能，严重影响铸件的质量

3.什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？它们各适用于哪些场合？

定向凝固是使铸件按规定的方向从一部分到另一部分逐渐凝固的过程。实现定向凝固的措施是：设置冒口；合理使用冷铁。它广泛应用于收缩大或壁厚差较大的易产生缩孔的铸件，如铸钢、高强度铸铁和可锻铸铁等。 同时凝固原则：铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程。实现同时凝固的措施是，将浇口开在铸件的薄壁处，在厚壁处可放置冷铁以加快其冷却速度。适用于凝固温度范围宽的合金且气密性要求不高的铸件

4试分析图所示铸件热应力的形成过程，说出上下两部分的应力性质，并用虚线表示出铸件可能的变形方向

结构不对称、壁厚不均匀、冷却速度不一致，在厚壁的部分受拉应力，薄的部分受压应力。 5铸造时，金属凝固温度范围的宽窄对铸件质量有何影响？为什么？

金属凝固温度范围的宽窄表示的是金属处于结晶过程中时，其固液两相共存的温度范围。若范围越大，则其流动性越差。容易形成冷隔，缩松、缩孔等影响。 6.试述分型面选择原则有哪些？它与浇注位置选择原则的关系如何?

选择分型面应考虑以下原则：

①、分型面尽量采用平面分型，避免曲面分型，或尽量选在最大截面上。 ②、尽量将铸件全部或大部放在一个砂箱，防止错箱、飞翅、毛刺等。 ③、应使铸件加工面和加工基准面处于同一砂箱中

④、尽量减少分型面数目。

⑤、铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝。

（6）分型面的选择应尽量与铸型浇注位置一致。

7.什么是铸件的结构斜度？它与拔模斜度有何不同？改正图1-93所示铸件的不合理结构. 铸件上垂直于分型面的非加工表面应设计出一定的斜度叫结构斜度。由设计人员决定，斜度值较大。

垂直于分型面的铸件壁在制造模样时与起模方向作出的一个斜度。由工艺人员确定，斜度值较小。

修改前. 修改后

8.为什么要有结构圆角？图示铸件上有哪些圆角不够合理，应作如何修改？

防止应力集中造成铸件损坏，防止热节带来的不利影响，防止冲砂，利于充型。

9.为什么要规定铸件的最小壁厚？灰铸铁件的壁厚过大或局部过薄会出现哪些问题。 （1）为了节约材料减轻自重（2)铸件的力学性能并不随着壁厚的增加而成比例增加。 灰铸件的壁厚过大会造成结晶组织粗大甚至产生缩孔缩松缺陷，反而造成性能的退化；若壁厚过小，导致铸件产生浇不到、冷隔等铸造缺陷。

10.什么叫热节？热节有何不好？热节一般出现在铸铁的什么位置，怎样定出？ 热节：金属积聚，而使内部比周围冷却缓慢的节。

热节的地方易产生应力集中，产生裂纹缺陷。它一般出现在铸件中壁与壁的联接处，可利用画内切圆的方法定出其大小。

11.金属材料的流线组织是怎样形成的？他的存在有何利弊？

金属的脆性杂质被打碎，顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随金属变形沿主要伸长方向呈带状分布，锻后金属组织就具有一定的方向性。通常称为锻造流线。又称为纤维组织。

沿着流线方向，其强度、塑性、韧性都有所提高， 但它又使金属呈现异向性。有时会降低锻件的横向力学性能。因此应该选择适当的锻造比。 12.叙述如图所示零件在绘制自由锻件图时应考虑的因素。并写出自由锻工序的先后顺序。 （1）加工余量 （2）锻件公差（3）轴肩及退刀槽等处应设置锻造余块。

先后顺序 1.绘制锻件图--2.计算胚料的重量和尺寸--3.选择变形工序--4.选择锻造设备吨位--5.确定加热火次--3.填写工艺卡。

13.试分析如图所示两种拈子形状对圆形坯料拔长时变形的影响？

左边的碾子对圆形坯料的拔长效果比右图中的效果好左图中的碾子对圆形坯料的压应力较多，使其变形后的塑性较好，而且拔长效率也高。

14.锻造比对锻件质量有何影响？锻造比越大，是否锻件质量越好？

经锻压塑性变形及再结晶后，金属组织更加致密，而且使晶粒破碎而细化，从而使力学性能提高。锻造比高，锻造流线明显，各向异性越明显，并且锻造流线不能用热处理消除。但当锻造比达到一定的值时，金属组织的致密度与晶粒的细化程度均达到极限，再增大锻造比，材料的力学性能提高并不明显。甚至金属组织的横向性能急剧下降。

15.用冲孔模具来生产同样名义尺寸的落料件，能否保证落料件的精度？为什么？

不能保证落料件的精度。因为生产落料件时，要求落料件尺寸等于凹模尺寸，而同名义尺寸的冲孔模具是孔的尺寸加上间隙，如果要用冲孔模来生产落料件，落料件的外形就会大。 16.板料拉深一般采取什么措施保证拉深的顺利进行？且不产生缺陷？

板粒在拉深时，晶粒会向拉深方向伸长，其塑性会变差，若再进行拉深，可能会破裂，可以进行去应力退火，使伸长的晶粒再结晶，形成细小的等轴晶粒，其塑性也恢复，可进行再次拉伸。

17一般弯曲半径如何选取，为什么弯曲半径不能太小？

坯料的塑性越差，厚度越大，内弯曲半径R越小，则压缩及拉伸应力越大，容易破裂。 弯曲线与坯料流线方向垂直，否则该处的弯曲半径应比正常的增加两倍。

坯料有无表面缺陷、划伤等对弯曲半径也有影响。若弯曲半径过小，则工件容易损坏。 18.若材料与坯料的厚度及其他条件相同，图所示零件哪个拉深困难，为什么？

当坯料的厚度及其他条件相同时，拉深系数越大，拉深越困难，a的拉深系数比B的小，所以b拉深比较困难。

19.拉深件常见缺陷是什么？主要造成原因是什么？ 破裂 起皱 凸耳

在环形区金属中三角阴影部分向下调部分塑性转移过程中.（1）当危险断面的应力超过σ。时，会出现破裂，（2）当拉深变形区的毛坯相对厚度较小时，在切向应力的作用下，引起毛坯失稳而形成折皱的现象称为起皱；（3）在板平面内有各向异性的坯料拉深成型的制件边沿凹凸不平，突出部分为凸耳。

20.焊接的实质是什么？如何认识焊接在工农业、现代科学研究及军事领域的意义？

实质：使两个分离的物体通过加热成加压，或两者并用的方法，在用或者不用填充材料的条件下借助原子间的联系与质点的扩散作用形成一个整体的过程。

焊接作为19世纪末，20世纪初发展起来的新兴技术，现在已经发展为具有几十种焊接方法的学科。在1工业建筑以及机械制造 2农业种植农用工具、水利设施 3 军事 军用设备制造 军用器械生产等方面得到广泛应用。具有重要意义！ 21.电弧由哪些区域组成？各区域的特点是什么？

电弧可以分为阴极区，阳极区和弧柱区三部分。

阴极区是紧靠负电极的区域，阴极区很窄约为10-5CM~10-6cm，温度约为2400K。阳极区是指电弧紧靠正电极的区域，阳极区较阴极区宽，约为10-3CM~10-4CM温度约为2600K。电弧阳极区和阴极区之间的部分称为弧柱，弧柱区温度最高，可达6000~8000K。 22.焊接冶金过程的特点是什么？焊条的药皮和焊剂在反应过程中起到什么作用？ 焊接冶金过程是指熔焊时焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程

1）熔池中冶金反应不充分，化学成分有较大的不均匀，常常发生偏析，夹杂等缺陷

2）在高温电弧的作用下，氧，氢，氮等气体分子吸收电弧热量而分解成化学性质十分活跃的原子或离子状态，很容易溶解在液体金属中，会影响熔池中的冶金反应状况。

3）溶滴过度是与气体和熔渣的接触面远远超过普通炼钢过程，气体容易侵入液体金属造成气孔，氧化，脆性化的缺陷

4）在溶剂或药皮中加入比铁氧化能力强的硅铁，锰铁等物质，除起到渗入合金作用，补充烧损元素外，亦可以起到脱氧作用

5）焊缝中硫或磷的物质分数超过0.04%时，极易产生裂纹。

药皮：在焊接过程中造气，起保护作用，冶金作用如脱氧等，并具有稳弧，脱渣作用 焊剂：本身熔化作为填充金属，与熔化 的母材形成焊缝金属

23.焊接熔池结晶过程的特点是什么?在结晶过程中会产生哪些焊接缺陷，如何防止焊接缺陷？磷和硫在焊接中会带来哪些问题？

焊接时，熔池金属受电弧吹力和保护气体吹动，使熔池底壁的柱状晶体成长受到干扰，故柱状晶体程倾斜层状，晶粒有所细化，结晶过程中可能出现偏析或熔渣集中在焊缝中心区，所以应加宽焊缝，使偏析或熔渣容易漂浮至熔池表面。

磷硫低熔点偏析或熔渣在焊缝较窄时，可使焊缝金属塑性下降，甚至导致热裂纹的产生。24.焊接裂纹产生的机理是什么？如何防止裂纹的产生？

焊接时总会产生焊接应力，当应力超过材料的σb时，焊件将会产生裂纹

预防措施：1）尽量减少焊缝及焊缝的长度和截面积，并尽量使结构中的所有焊缝对称，避免交叉焊缝；2）焊前预热，减小应力与变形；3）反变形法；4）刚性固定法；5）选择合理的焊接顺序；6锤击焊缝法；7）强迫冷却法；8）焊后热处理。 25.分析焊接应力产生的原因及应力的类型。

焊接热应力是焊件不均匀局部加热和冷却造成的，应力可分为：焊接应力和残余应力两类 26.试分析如图所示的焊接结构将产生怎样变形？防止或减少变形的措施是什么？

为了防止或者减小变形，可以在焊前进行预热，焊后进行热处理，消除内应力，并且最好将此焊件设计成上下对称的工字钢，也可以减少变形。 27.切屑有哪几类?它们的形成条件以及对加工的影响如何？ 切削种类：带状切屑，节状切屑和崩碎切屑

形成条件及影响：（1）带状切屑：用加大的前角刀具，较高的切削速度较小的进给量切削塑性材料时获得，此类切屑形成的加工表面Ra小，但前面易磨损，若切削太长还可能刮伤已加工表面和伤人（2）节状切屑：用较低的切削速度，较大的进给量，较小的刀具前切削中等硬度的钢材获得，切削力变化大，切削不平稳，已加工表面粗糙度Ra值增大（3）崩碎切屑：切削脆性材料，金属产生弹性变形后突然崩裂产生，所形成此类切屑冲击震动较大，切削刀集中在切削刃附近，使切削过程不平稳，刀具刃口易崩刃货磨损。使Ra增大。 28.积屑瘤是如何形成的？他对切削加工有何影响？如何避免？

形成：当切削沿刀具前面流出时，在高温与高压的作用下，与前面接触的切屑底层 受到很大的摩擦阻力，只是底层金属流速降低，产生滞流现象，形成“滞流层”，当前面对滞流的摩擦阻力超过切屑本身的结合力时，便粘附在前面上，形成积屑瘤 。

影响：起保护切削刃的作用，增大了前角，切削力减小，有利于粗加工，但是积屑瘤不断地产生和脱落，使ap和hd变化，影响精度，引起震动，使Ra增大，不利于精加工

避免方法：1利用高速或者低速切削，避免中速2对材料热处理，提高强度和硬度3合理使用切削液

29.何谓工件材料的切削加工性？相对切削加工性指的是什么？ 工作材料的切削加工性：指材料被切削加工的难易程度

相对切削加工性Kr指被切削材料允许的切削速度与材料标准切削速度之比，Kr越大，材料的切削加工性越好

30.加工外圆有哪些方法？各自达到的精度等级以及表面粗糙度Ra值为多少？ 外圆的加工方法有：车削，磨削，研磨。超精加工，抛光等主要方法 各自达到的精度等级Ra的值（um） 车削外圆：IT13 ~IT7 Ra50~Ra0.8，磨削外圆：IT8~IT6 Ra1.6~Ra0.2，研磨外圆：IT6~IT5 Ra0.1~Ra0.008，超精加工：IT6~IT5 Ra0.1~Ra0.01 抛光外圆：精度等级IT7~IT5 表面粗糙度Ra值Ra0.1~Ra0.008

31.车削为什么易于保证各加工面间的位置精度？

车削时，工件个表面具有同一个回转轴线。一次装夹中车出2、内孔、端平面、沟槽等。能保证各外圆轴线之间以及外圆与内孔轴线的同轴度要求，保证外圆轴线与端面的垂直度等。

32.磨削为什么能达到高精度，低的表面粗糙度值？

磨床精度高，刚性及稳定性好；磨床的精密进击机构可以把背吃刀量ap控制的很小，从而实现微量切削；另外，砂轮工作面及随机分布着稠密而锐利的磨粒，当砂轮高速旋转时，每个磨粒仅从工作面上切下一层细微的切屑，是工件表面残留面积很小 33.磨削外圆面有哪些方法？各有何特点？ 纵磨法，横磨法，深磨法和无心外圆磨削

纵磨法：背吃刀量小，磨削刀小，磨削热小，散热条件好，精度高，Ra值小，具有较大的适用性，用一个砂轮可以磨削不同直径和长度不同的外圆面，生产率低，用于单小批量生产适合细长轴的磨削

横磨削：工件与砂轮的接触面积大，发热量多，磨削力大，工件易发生热变形，受力变形及表面烧伤

深磨法：生产率较高，用砂轮前端的锥面进行粗磨，经精细修整的圆柱部分起精磨和修光外圆面的作用

无心外圆磨削：工件无需钻中心孔，机床一经调整后，可连续进行加工，生产率高，不能加工带有长键槽或平面的外圆

34.钻孔、扩孔和铰孔的工艺特点如何？为什么？ 1钻孔的工艺特点及原因

（1）、容易“引偏”原因：1）钻头细长刚性差；2）钻头的两条主切削刃制造和刃磨时，

很难作到完全一致和对称，导致作用在两条主切削刃上径向分力大小不一；3）横刃稍有偏斜，将产生相当大的附加力矩，是钻头弯曲。

（2）排屑困难 原因：钻小石切屑较宽， 螺旋槽的容屑空间不够且排泄不畅

（3）冷却困难，切削热不易传散 原因：钻削属半封闭式切削，不仅切削液难以注入到切削区，实施有效的冷却和润滑，而且切削热难以传散 扩孔的工艺特点及原因

与钻孔相比，扩孔其扩孔钻头结构与切削条件要好得多，主要是背吃刀量小得多 优点：（1）切削窄，易排屑，不易刮伤已加工孔壁：（2）切屑少，螺旋槽课做的较浅较窄，

钻芯较粗，道题刚度号，能采用较大的切削用量，利于改善加工质量（3）切削刃不必自外延续到中心，避免了由横刃引起的不良影响（4）由于螺旋槽较窄，允许在刀体上开出较多的刀齿，刃带随之增多，是的导向作用提高，切削比较平稳。 铰孔的工艺特点及原因

（1）铰孔余量小，原因：粗铰为0.14~0.35mm，精铰0.05mm~0.15mm（2）切削速度低，原因：比钻孔和扩孔的切削速度低得多，以避免积屑瘤的产生和减少切削热。（3）适应性差，原因：铰刀属空尺寸刀具，一把铰刀只能加工一定尺寸和公差等级的孔，不宜铰削阶梯型孔，短孔，不通孔和断续表面的孔（4）需市价切削液，为减小摩擦，利于排屑散热，以保证加工质量，应加注切削液

35.车床上车孔和镗床上镗孔有什么不同？各适用于何种场合？

车床上车孔，主运动和进给运动分别是工件的回转和车刀的移动。

镗床时，镗刀刀杆随主轴一起旋转完成主运动；进给运动可由工作台带动工件纵向移动，也可由主轴带动镗刀刀杆轴向移动。

回转体零件上的轴心孔适宜在车床上加工，箱体类零件上的孔和孔系适宜用于镗孔加工。 36.孔的加工方法有哪些？各自可用何种机床加工？

（1）车孔：在车床上加工（2）钻孔：在车床钻床镗床和铣床上加工（3）扩孔：在车床钻床镗床和铣床上加工（4）铰孔：在车床钻床镗床和铣床上加工（5）镗孔：在车床钻床和镗床上加空（6）拉孔：在拉床上加工（7）磨孔：在磨床上加工（8）研孔：在钻床货研磨机床上加工（9）珩孔：在钻床或者珩磨机床上加工

37.下列零件上的孔，选用何种加工方案和何种机床加工比较合理？ （1）大型轴承座上的油孔

（2）高速钢三面刃铣刀的轴心孔，直径27H6 Ra0.2um。 （3）铸铁齿轮上的轴心孔，直径50H7，Ra0.8um。 （4）铸铁变速箱上的轴承孔，直径67J7.Ra0.8um。

1在大型轴承座上的油孔：镗孔，镗床上加工2高速钢三面刃铣刀的轴心空：车孔，在车床上加工3铸铁齿轮上的轴心孔：车孔，车床上加工4铸铁变速箱上的轴承孔：镗孔，镗床上加工

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