材料成型加工

第一章P13/1、 什么是液態(tài)合金的充型能力？合金的流動(dòng)性取決于哪些因素？合金流動(dòng)性不好對(duì)鑄件質(zhì)量有何影響？為什么鑄鋼的流動(dòng)性比鑄鐵差？答：熔融合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整，輪廓清晰鑄件的能力，稱合金的充型能力。 合金的流動(dòng)性取決于流動(dòng)性、澆注條件、鑄型特點(diǎn)。若合金的充型能力不足，在型腔填滿之前金屬液停止流動(dòng)，鑄件將產(chǎn)生澆不足或冷隔等缺陷；澆不足使鑄件未能獲得完整的形狀，冷隔使鑄件存在未完全熔合的垂直接縫，鑄件的力學(xué)性能嚴(yán)重受損。 純金屬合共晶成分的合金在結(jié)晶在恒溫下進(jìn)行，結(jié)晶過(guò)程從表面開始向中心逐層推進(jìn)，呈現(xiàn)為逐層凝固的特征；而其它成分的合金是在一定的溫度范圍內(nèi)結(jié)晶的，由于初生樹枝狀晶體與液體兩相共存，結(jié)晶過(guò)程呈中間凝固方式，粗糙的固液界面加大了合金的流動(dòng)阻力，合金的流動(dòng)性變差。鑄鐵組織與共晶成分接近，而鑄鋼的成分遠(yuǎn)離共晶點(diǎn)，因此其流動(dòng)性比鑄鐵差。3、既然提高澆注溫度可改善充型能力，那么為什么又要防止?jié)沧囟冗^(guò)高？答：溫度過(guò)高，合金的收縮量大，易產(chǎn)生縮孔與縮松，同時(shí)溫度過(guò)高，凝固從于高溫時(shí)間很長(zhǎng)，晶粒長(zhǎng)大嚴(yán)重，力學(xué)性能下降，因此，澆注溫度不能過(guò)高。5、為什么灰鑄鐵的收縮比碳鋼??？答：灰鑄鐵的收縮比碳鋼小的原因有兩個(gè)：1，鑄鐵是糊狀而鑄鋼是層凝固。2，鑄鐵有石墨化膨脹，而鑄鋼幾乎沒有。7、什么是定向凝固原則？什么是同時(shí)凝固原則？各需采用什么措施來(lái)實(shí)現(xiàn)？上述兩種凝固原則各適用哪種場(chǎng)合？答：定向凝固原則是使逐漸遠(yuǎn)離冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口凝固。同時(shí)凝固是盡量減少鑄件各部位間的溫度差，使其均勻的冷卻加冒口，安放冷鐵。這兩種凝固方式適合于收縮率較小的灰鐵件鑄造。鐵水在砂型里面凝固的時(shí)候，定向凝固一般都是薄壁部分先凝固，厚壁的部分后凝固，也就是鑄件壁厚凝固冷卻速度有差異。而同時(shí)凝固指的是鑄件所有壁厚凝固冷卻速度溫差較小，一般會(huì)在熱節(jié)部位采用冷鐵激冷的方式，迫使熱節(jié)部位快速凝固，這種凝固方式適合于薄壁、壁厚較均勻的鑄件。同時(shí)凝固原則適用鋁青銅，鋁硅合金和鑄鋼件。定向凝固適用灰鑄鐵，錫青銅等。8、分析如圖所示軌道鑄件熱應(yīng)力分布，并用虛線表示出鑄件的變形方向。答：熱應(yīng)力是由于鑄件壁厚不均勻，各部分冷卻速度不同，以致在同一時(shí)期鑄件各部分收縮不一致引起的。 不均勻冷卻使鑄件的厚壁或心部受拉應(yīng)力，薄壁或表層收壓應(yīng)力。鑄件的壁厚差別越大、合金的線索縮率越高、彈性模量越大，熱應(yīng)力也越大。P70/3、鑄件的壁厚為什么不能太薄,也不宜太厚,而且應(yīng)盡可能厚薄均勻?答：太薄澆筑時(shí)澆不足，太厚易產(chǎn)生縮松、縮孔，而且不利于熱處理。厚薄均勻有利于鑄件凝固，從而避免縮孔、裂紋等等許多鑄造缺陷。 第二章P88/1、何謂塑性變形？塑性變形的實(shí)質(zhì)是什么？答： 塑性變形就是指當(dāng)作用于金屬的外力增大到使金屬的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)該金屬的屈服極限以后，金屬產(chǎn)生永久性變形，這種變形就稱為塑性變形。 塑性變形的實(shí)質(zhì)是金屬晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移的結(jié)構(gòu)。5、纖維組織是怎樣形成的？它的存在有何利弊？答：熱加工時(shí)因鑄錠中的非金屬夾雜物沿金屬流動(dòng)方向被拉長(zhǎng)而形成纖維組織。這些夾雜物在再結(jié)晶時(shí)不會(huì)改變其纖維狀。存在的纖維組織會(huì)導(dǎo)致金屬材料的力學(xué)性能呈現(xiàn)各向異性。沿纖維方向（縱向）較垂直于纖維方向（橫向）的強(qiáng)度、塑形和沖擊韌度都較高。6、如何提高金屬的塑性？最常用的措施是什么？答： 提高金屬的塑性應(yīng)從以下方面著手：a. 改善金屬內(nèi)部組織：由于單相組織比多相組織的塑性好，均勻細(xì)小的組織比粗大的組織塑性好；因此，可以通過(guò)熱處理的方法盡量獲得單相組織或均勻細(xì)小的組織。b. 提高變形溫度：提高金屬塑性變形時(shí)的溫度，金屬的塑性指標(biāo)增加、變形抗力降低，有利于金屬的塑性成形。c. 提高金屬塑性變形速度：盡量提高金屬塑性變形速度，借助于熱效應(yīng)，使金屬塑性指標(biāo)提高、變形抗力降低，從而提高金屬的塑性變形能力。d. 改善金屬塑性變形的應(yīng)力狀態(tài)：盡量采用壓應(yīng)力數(shù)目較多的金屬塑性變形方式，以提高金屬的塑性。 最常用的措施是提高金屬塑形變形時(shí)的溫度即對(duì)金屬加熱，在熱狀態(tài)下進(jìn)行塑性成形。P95/5、對(duì)自由鍛造的鍛件有哪些結(jié)構(gòu)、工藝性要求？答：由于自由鍛只限于使用簡(jiǎn)單的通用工具成形，因此自由鍛件外形結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度受到很大限制。在設(shè)計(jì)自由鍛鍛件時(shí)，除滿足使用性能要求外，還應(yīng)考慮鍛造時(shí)是否可能，是否經(jīng)濟(jì)和方便，滿足以下工藝性要求：1，盡量避免椎體或斜面結(jié)構(gòu)。2，應(yīng)避免圓柱面與圓柱面相交。3，避免橢圓形、工字型或其他非規(guī)則形狀界面及非規(guī)則外形。4，避免加強(qiáng)筋和凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)。5，復(fù)雜件應(yīng)設(shè)計(jì)成為由簡(jiǎn)單件構(gòu)成的組合體。P104/1、如何確定分模面的位置？為什么模鍛生產(chǎn)中不能直接鍛出通孔？答： 在制定模鍛件圖時(shí)，須遵照下列原則確定分模面的位置：a. 要保證模鍛件易于從模膛中取出。通常分模面選在模鍛件的最大截面上。b. 所選定的分模面應(yīng)能使模膛的深度最淺。這樣有利于金屬充填模膛，便于鍛件的取出和鍛模的制造。c. 選定的分模面應(yīng)能使上、下兩模沿分模面的模膛輪廓一致。這樣在安裝鍛模和生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)?，F(xiàn)象時(shí)，便于及時(shí)調(diào)整鍛模位置。d. 分模面最好是平面，且上、下鍛模的模膛深度盡可能一致。便于模膛制造。e. 所選分模面盡可能使鍛件所加的敷料最少。這樣既可提高材料的利用率，又減少了切削加工的工作量。 在模鍛生產(chǎn)過(guò)程中，為了避免上、下模膛中的上、下模突出部分在模鍛的鍛足階段直接接觸，以避免該部分的直接剛性接觸所引起的模具損壞或模鍛設(shè)備損壞，提高模具的使用壽命，從而提高生產(chǎn)效率、保證模鍛設(shè)備的安全運(yùn)行，要求上、下模膛中的突出部分在鍛足階段有一定的距離。由于上、下模膛中的上、下模突出部分的高度有限，在模鍛過(guò)程中不可能把金屬完全分開而擠壓出通孔，而只能壓凹成盲孔，中間留有一層連皮，這層連皮在切飛邊時(shí)沖除后，才成為通孔。由此可知，在模鍛生產(chǎn)中不能直接鍛出通孔。P118/3、板料沖壓工序中的剪切和沖裁，沖孔和落料有什么異同？答：1，沖孔和落料是使板料按封閉的輪廓分離的工序。沖孔是沖去中間的廢料，周邊為所需的零件，而落料則相反，是為了獲得沖下的零件。2，剪切是將板料沿不封閉曲線分離的一種加工方法，而沖裁則是將板料按粉筆輪廓分離的一種加工方法。6、翻邊件的凸緣高度尺寸較大而一次翻邊實(shí)現(xiàn)不了時(shí)，應(yīng)采取什么措施？答：翻邊件的凸緣高度尺寸較大，而一次翻邊實(shí)現(xiàn)不了時(shí)，可采用先拉深，后沖孔，再翻邊的工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。7、在成批大量生產(chǎn)條件下，沖制外徑為40mm、內(nèi)徑為20mm、厚度為2mm的墊圈時(shí)，應(yīng)選用何種沖模進(jìn)行沖制才能保證孔和外圓的同軸度？答：應(yīng)選用復(fù)合模進(jìn)行沖制才能保證孔與外圓的同軸度。復(fù)合沖模是指在沖床的一次沖程中，在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道工序的沖模，適用于產(chǎn)量大、精度要求高的沖壓件生產(chǎn)。第三章P135/1、焊接電弧是怎樣一種現(xiàn)象？用直流電和交流電焊接時(shí)電弧有何差異？答：電弧實(shí)質(zhì)是在一定條件下，電荷通過(guò)兩極之間的氣體空間的一種導(dǎo)電現(xiàn)象，或者說(shuō)是一種氣體放電現(xiàn)象。直流電焊接時(shí)有正接和反接之分，焊件接正極，焊條接負(fù)極，稱為正接，反之稱為反接。交流電焊接的時(shí)候，陰極陽(yáng)極不斷交替變化，所以不存在極性問(wèn)題。4、焊接應(yīng)力是什么原因引起的？它對(duì)焊接結(jié)構(gòu)有什么危害？如何消除焊接應(yīng)力？答：焊接過(guò)程是一個(gè)極不平衡的熱循環(huán)過(guò)程，因而焊件各部分在熱脹冷縮及塑性變形的影響下，產(chǎn)生焊接應(yīng)力。焊接應(yīng)力的存在將影響焊接構(gòu)件的使用性能，其承載能力大大降低，甚至在外載荷改變時(shí)可能出現(xiàn)脆斷的危險(xiǎn)。消除的措施有：1，避免焊縫密集交叉和焊縫過(guò)大過(guò)長(zhǎng)。2，選擇合理的焊接順序，使焊縫能夠自由收縮。3，使用預(yù)熱法。4，采用小能量焊接方法，分層焊。5，錘擊焊縫法。6，焊后去應(yīng)力退火處理。5、分層焊時(shí)，焊工有時(shí)候會(huì)用圓頭小錘對(duì)紅熱狀態(tài)的焊縫進(jìn)行敲擊，請(qǐng)解釋原因。答：焊后使用圓頭小錘對(duì)紅熱狀態(tài)下的焊縫進(jìn)行敲擊可以延展焊縫，從而使焊接應(yīng)力得到一定的釋放。P147/1、焊條藥皮有哪些作用？在藥皮形成中是否可以用硅鐵、鈦鐵來(lái)替代錳鐵？答：在焊接過(guò)程中對(duì)保證焊縫質(zhì)量和改善工藝性能起著極其重要的作用。1，穩(wěn)弧。2，造氣。3，造渣。4，脫氧。5，合金化。6，改善熔滴過(guò)渡。不能，因?yàn)镸n可以與S結(jié)合成MnS，MnS可熔入渣中而使硫部分脫除。P172/4、如圖1所示，焊接梁，材料為20鋼，現(xiàn)有鋼板最大長(zhǎng)度為2500mm，設(shè)計(jì)要求：確定腹板、上、下翼板、筋板的焊縫位置；選擇焊接方法；畫出各條焊縫的接頭形式；確定各條焊縫的焊接次序。圖1 焊接梁示意圖（1）焊接位置應(yīng)考慮到焊縫避免交叉密集、焊縫盡量中心對(duì)稱、焊縫避開最大應(yīng)力和應(yīng)力集中處，另外還要考慮板材規(guī)格確定拼接方式。因此確定如下圖所示焊接位置（涂黑處表示上下翼板和腹板的焊縫），中心應(yīng)力最大不布置焊縫，焊件左右對(duì)稱抵消焊接變形，板材拼接時(shí)焊縫不交叉密集。 圖2 焊接位置示意圖（2）焊接方法大批量生產(chǎn)時(shí)翼板和腹板分別采用埋弧焊焊接然后用焊條電弧焊連在一起，焊接筋板時(shí)同樣用焊條電弧焊，小批量生產(chǎn)全部使用焊條電弧焊（3）焊接接頭翼板腹板分別用對(duì)接接頭拼接，然后T形接頭組裝，筋板同樣采用T形接頭。同時(shí)注意翼板和腹板、翼板和筋板厚度不同，為避免較大應(yīng)力集中，焊接前在翼板開凹槽。圖3 翼板凹槽示意圖焊接筋板時(shí)在與腹板翼板相交處避免應(yīng)力集中應(yīng)有倒角圖4 腹板翼板相交處倒角示意圖（4）焊接次序焊接時(shí)首先將翼板腹板各自焊接起來(lái)（下翼板還需先彎曲），然后將上翼板與腹板焊在一起，焊接時(shí)注意前后對(duì)稱的焊，以免變形，再將下翼板與腹板焊接同樣注意前后對(duì)稱焊接，最后焊接筋板，焊接時(shí)前后對(duì)稱左右對(duì)稱焊接，抵消變形量。此外，每條焊縫焊接時(shí)采用對(duì)稱法安排順序。 機(jī)械加工工藝基礎(chǔ) P8/2、 切削用量三要素是指的什么？銑削和磨削為什么有四個(gè)要素？答：切削用量的三要素指的是切削速度，進(jìn)給量和背吃刀量。銑床有工件運(yùn)動(dòng)和刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，有兩個(gè)吃刀量（背吃刀量和側(cè)吃刀量）。磨床有工件運(yùn)動(dòng)和砂輪運(yùn)動(dòng)，有兩個(gè)進(jìn)給量（縱向進(jìn)給量和徑向進(jìn)給量），所以有四要素。P16/1、設(shè)立刀具靜止參考系的前提條件是什么？答：前提條件是假定刀尖與車床中心高等高，刀柄的軸向?qū)ΨQ面垂直于進(jìn)給方向，并且不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響。3、刀具在什么情況下工作？刀具切削部分材料必須具備哪些性能？答：工件材料對(duì)刀具的切削抗力將引起劇烈摩擦、高溫、切削力、沖擊力和振動(dòng)等。這就要求刀具必須具備高的硬度、良好的耐磨性、高的耐熱性、足夠的強(qiáng)度和韌性，以及一定的工藝性。P22/3、積屑瘤可以保護(hù)刀尖，代替刀具切屑，為何精加工是不允許產(chǎn)生積屑瘤？積屑瘤產(chǎn)生的條件是什么？答：積屑瘤時(shí)生時(shí)滅，刀具工作前角不斷變化，使吃刀量ap也不斷變化，導(dǎo)致切削很不穩(wěn)定，影響加工精度和表面粗糙度。當(dāng)金屬與前面的摩擦阻力超過(guò)切削本身分子間的結(jié)合力時(shí)，切屑底層金屬被阻滯并粘附在刀尖上，長(zhǎng)出一個(gè)“瘤”狀的金屬塊，這就是積屑瘤。5、一般情況下，粗、精加工分別應(yīng)如何確定切削用量的選擇順序？答：（1）粗加工按ap-f-vc的順序選擇。1， 由于粗加工的主要目的是用最少的走刀次數(shù)盡快切除多余金屬，只留后續(xù)的加工余量，所以應(yīng)根據(jù)毛坯尺寸首先選擇ap。2， 由于粗加工不必考慮表面粗糙度，在ap確定后，選取大的f，減少走刀時(shí)間。3， Ap和f確定后，在機(jī)床功率和刀具耐用度允許的前提下選取vc，這時(shí)vc一般不高。（2）精加工按vc-f-ap的順序選擇。由于精加工的主要目的是保證產(chǎn)品質(zhì)量和低的表面粗糙度，所以首先應(yīng)選擇盡可能高的vc，然后選擇達(dá)到表面粗糙度要求的f，最后再根據(jù)精加工余量決定ap。P31/4、什么叫成型面？車削成型面的方法有哪幾種？分別用在什么場(chǎng)合？答：以一平面曲線為動(dòng)線，繞與其共面的直線旋轉(zhuǎn)一周而形成的平面叫做成形面。常用的成形面方法有三種：（1） 雙手聯(lián)動(dòng)法，適用于小批量單件生產(chǎn)的精度不高的成形面。（2） 成形法，適用于加工長(zhǎng)度短，剛性好的零件上的成形面。（3） 靠模法，適用于加工成批大量，工件上成形面長(zhǎng)，曲率變化不大的成形面。P37/3、鉆削的加工特點(diǎn)是什么？答：（1）導(dǎo)向差，容易引偏，由于鉆頭只有兩條很窄的棱邊與孔壁接觸，所以導(dǎo)向差，容易使所鉆孔的軸線歪斜或擴(kuò)大孔徑。（2）鉆頭剛性差，由于鉆頭一般較長(zhǎng)，受孔徑尺寸所限，鉆頭的長(zhǎng)徑比較大，加上在鉆頭上開了兩條盡可能大的排屑槽，更削弱了它的剛性。鉆孔時(shí)，鉆頭彎曲將產(chǎn)生斜孔。 （3）排屑困難，切削條件差。由于鉆孔是在實(shí)體上進(jìn)行，切屑只能是靠?jī)蓷l排屑槽排除，加上排屑方向一般與其重力方向相反，更加不易排屑。因此切削熱不易散發(fā)，切削條件很差。另外，排屑流出時(shí)與孔壁摩擦，有時(shí)切屑還可能卡阻在排屑槽里，常常出現(xiàn)因切屑無(wú)法排除而使鉆頭扭斷的現(xiàn)象。（4）加工精度差，切屑與孔壁摩擦，擠壓，拉毛與刮傷已加工表面，使其表面粗糙度大。鉆頭的引偏使孔的軸線歪斜或孔徑擴(kuò)大，鉆頭的長(zhǎng)徑比較大以及橫刃引起的軸向力增大，使遠(yuǎn)離指點(diǎn)的切削部分運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，造成尺寸精度差，只能用于粗加工。（5）軸向力大。P39/2、鏜削加工可以糾正零件原加工誤差嗎？為什么？答：不能。鏜削實(shí)質(zhì)上是鉸削，它只適用于精鏜，提高孔的形狀精度和降低表面粗糙度，并不能糾正孔位誤差。P50/2、為什么通常采用逆銑而不用順銑？答：普通機(jī)床通過(guò)傳統(tǒng)的絲杠傳遞工作臺(tái)與主軸運(yùn)動(dòng)，在普通銑削加工過(guò)程中，順銑因?yàn)榻z杠的間隙使刀具在切削過(guò)程中的振動(dòng)，引起刀具加工不穩(wěn)定導(dǎo)致工件表面光潔度差與刀具損壞率高，而逆銑能夠通過(guò)刀具切入方向與工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向相反消除絲杠的間隙，解決順銑產(chǎn)生的問(wèn)題，能夠參與重型切削。P59/1、磨削過(guò)程的實(shí)質(zhì)是什么？答：磨削加工所用的砂輪，其表面上的磨粒都是由很硬的非金屬材料經(jīng)粘接而成，分布很不規(guī)則，高低不平。磨削時(shí)，凸出最高的磨粒對(duì)工件進(jìn)行切削，凸出較少和已經(jīng)磨鈍的磨粒在工件表面刻出細(xì)溝，凹下去的磨粒只是與工件表面滑擦而過(guò)，起著拋光的作用。所以，實(shí)質(zhì)上磨削過(guò)程就是切削、刻劃和滑擦綜合作用于工件表面的過(guò)程。P66/1、常用的螺紋主要有哪幾大類？她們的主要用途分別是什么？答：常用的主要有三種類型（一）、普通螺紋：牙形為三角形，用于連接或緊固零件。普通螺紋按螺距分為粗牙和細(xì)牙螺紋兩種，細(xì)牙螺紋的連接強(qiáng)度較高。（二）、傳動(dòng)螺紋：牙形有梯形、矩形、鋸形及三角形等?？梢詡鬟f軸向的動(dòng)力（三）、密封螺紋：用于密封連接，主要是管用螺紋、錐螺紋與錐管螺紋5、螺紋的主要加工方法有哪幾種？哪一種加工方法的精度最高？哪一種加工方法用得最廣？直徑很小的螺紋的最好加工方法是哪一種？答：車螺紋，攻螺紋，套螺紋，銑螺紋，磨螺紋，滾壓螺紋（搓螺紋和滾螺紋）。精度最高的是滾螺紋，滾螺紋是利用兩個(gè)滾輪來(lái)完成加工的，兩個(gè)滾輪的外圓面開有與待滾螺紋牙型相符的螺紋，其中一個(gè)滾輪的軸線固定不動(dòng)，另一個(gè)滾輪的軸線作徑向平行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。滾螺紋時(shí)，坯料在轉(zhuǎn)速相同、方向相反的兩個(gè)滾輪之間，被強(qiáng)行滾壓成型。被滾壓出來(lái)的螺紋精度很高，可達(dá)3級(jí)。應(yīng)用的最廣的是車螺紋。車螺紋的特點(diǎn)是可以通過(guò)車床機(jī)構(gòu)的調(diào)整，能很方便地車削不同螺距、不同線數(shù)、不同直徑、不同牙型的螺紋，所用刀具簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用最廣。直徑很小的螺紋最好的加工方法是攻螺紋和套螺紋。攻螺紋和套螺紋的特點(diǎn)是特別適宜于小尺寸的螺紋加工。對(duì)于特別小的螺紋，攻螺紋和套螺紋幾乎是其他切削加工方法不能替代的。攻螺紋和套螺紋的另一特點(diǎn)是操作十分靈活，特別適宜于成批大量箱體類零件上小螺紋的加工。P83/5、什么叫成形法加工齒形？什么叫展成法加工齒形？?jī)烧吒饔泻蝺?yōu)缺點(diǎn)？答：成形法是用與被切齒輪的齒槽法