機械制造工藝基礎(chǔ)部分課后答案.ppt

1 1 4某工廠鑄造一批啞鈴 常出現(xiàn)如圖1 59所示的明縮孔 有什么措施可以防止 并使鑄件的清理工作量最小 答 可采用順序凝固 使鑄件按規(guī)定方向從一部分到另一部分逐漸凝固 在鑄件可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位安放冒口 或在鑄件遠離澆冒口的部位增設(shè)冷鐵 加快該處的冷卻速度 使厚壁凸臺反而最先凝固 從而實現(xiàn)自下而上的順序凝固 如圖所示 1 1 5某廠自行設(shè)計了一批如圖所示的鑄鐵鐵槽型梁 鑄后立即進行了機械加工使用一段時間后 在梁的長度方向上發(fā)生了彎曲變形 1 該梁壁厚均勻 為什么還會變形 判斷梁的變形方向 2 有何鑄造工藝措施能減少變形 3 為防止鑄件變形 請改進槽型梁結(jié)構(gòu) 答 1 因為該鑄件有應(yīng)力是不穩(wěn)定的 將自發(fā)的通過變形來減小內(nèi)應(yīng)力 趨于穩(wěn)定狀態(tài) 向下凹 2 采用同時凝固以便冷卻均勻 或用 反變形 工藝 3 采用如下圖所示結(jié)構(gòu) 或增加外圓角 減小熱節(jié) 1 1 11某鑄件時常產(chǎn)生裂紋缺陷 如何區(qū)分其性質(zhì) 如果屬于熱裂紋 應(yīng)該從那些方面尋找原因 1 熱裂常發(fā)生在鑄件的拐角處 截面厚度突變處等應(yīng)力集中的部位或鑄件最后凝固區(qū)的縮孔附近或尾部 裂紋往往沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展 外形曲折 不規(guī)則 裂縫較寬 裂口表面氧化較嚴(yán)重 冷裂外形常穿過晶粒 呈連續(xù)直線狀 裂縫細小 寬度均勻 斷口表面干凈光滑 具有金屬光澤或微氧化色 2 鑄件結(jié)構(gòu)不合理 合金的收縮大 型 芯 砂退讓性差以及鑄造工藝不合理均可能引起熱裂 剛和鐵中的硫 磷降低了剛和鐵的韌性 使熱裂的傾向大大提高 1 2 2確定如圖所示鑄件的鑄造工藝方案 要求如下 1 按單件小批生產(chǎn)條件分析最佳方案 2 按所選方案繪制澆注位置 分型面 分模面 采用型芯三箱造型 或使用型芯二箱造型 上 下 造型方法為手工造型 方案如圖 1 3 2試比較壓力鑄造 低壓鑄造 擠壓鑄造三種方法的異同點及應(yīng)用范圍 異同點 壓力鑄造是動型提供壓力 最后從動型中頂出鑄件 低壓鑄造是壓縮空氣提供壓力 鑄件由澆口進行補縮 不要冒口 擠壓鑄造的壓力很小 外力不直接作用在工件上 沒有塑性變形組織 應(yīng)用范圍 壓力鑄造廣泛應(yīng)用于汽車 拖拉機 儀器儀表 醫(yī)療器械等制造行業(yè)中 低壓鑄造常用來生產(chǎn)汽缸體 汽缸蓋 活塞 曲軸箱 殼體等高質(zhì)量鋁合金 鎂合金鑄件 有時用于生產(chǎn)銅合金 鑄鐵件 擠壓鑄造適合于生產(chǎn)各種力學(xué)性能要求高 氣密性好的后壁鑄件 如汽車鋁輪轂 發(fā)動機鋁活塞 鋁缸體 制動器鋁鑄件等 不適合生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件 1 4 2在方便鑄造和易于獲得合格鑄件的條件下 圖1 62所示鑄件構(gòu)造有何值得改進之處 怎樣改進 構(gòu)造改進如圖所示 懸臂部分改為工字梁 1 5 4某鑄件壁厚有5mm 20mm 52mm三種 要求鑄件各處的抗拉強度都能達到150MPa 若選用HT150牌號的灰鑄鐵澆注 能否滿足其性能要求 答 由表中數(shù)據(jù)可得 HT150175 2 5 10mm 145 10 20mm 130 20 30mm 120 30 50mm 因鑄件在壁厚20mm 52mm處無法承受150MPa強度 所以不滿足性能要求 2 1 1錫在20 鎢在1100 變形 各屬于哪種變形 為什么 錫的熔點為232 鎢的熔點為3380 答 按照絕對溫度計算 絕對溫度零點是 237 錫在20 變形屬于熱變形 其T再 0 4 232 237 K 1100 237 K 2 2 3如何確定模鍛件分模面的位置 答 按照以下原則確定分模面的位置要保證模鍛件能從模膛中取出 按選定的分模面制成的鍛模后 應(yīng)使上 下兩模沿分模面的模膛輪廓一致 以便在安裝鍛模和生產(chǎn)中容易發(fā)現(xiàn)錯?，F(xiàn)象 及時調(diào)整鍛模的位置 最好把分模面選在模膛深度最淺的位置處 使金屬很容易充滿模膛 便于取出鍛件 有利于鍛模的制造 選定的分模面應(yīng)使零件上所加的敷料最少 最好使分模面為一個平面 使上 下鍛模的膛深度基本一致 差別不宜過大 以便于制造鍛模 2 2 5圖2 55所示的零件的模鍛工藝性如何 為什么 應(yīng)如何修改使其便于模鍛 圖2 55 答 工藝性不好 原因在于有突出物 不便于取模 存在著薄壁 而且沒有一定的拔模斜度 修改后的圖形見教材P70 如圖2 26 2 2 6圖2 56所示的兩個零件采用錘上模鍛工藝成形 試選擇合適的分模面 圖2 56 a 平連桿 b 彎連桿 2 2 7圖2 57所示零件若批量分別為單件 小批 大批量生產(chǎn)時 應(yīng)選用哪種方法制造 定性的畫出各種方法所需的鍛件圖 其生產(chǎn)為單件 宜采用自由鍛 鍛件圖如下 小批量生產(chǎn)的齒輪 宜采用摩擦壓力機上模鍛 鍛件圖如下 大批量生產(chǎn)的通孔回轉(zhuǎn)體零件 宜采用平鍛機上模鍛 鍛件如下 圖2 57不同的零件 2 2 9圖2 58所示零件采用模鍛方法制坯 設(shè)計上有哪些不合理的地方 為什么 不合理的地方如圖 1 應(yīng)設(shè)計為圓角 減小金屬流動時的摩擦阻力和使金屬液充分的填滿模膛 2 應(yīng)有一定的拔模斜度 便于拔模 3 應(yīng)設(shè)計得更厚 不然金屬容易冷卻 不易充滿模膛 4 應(yīng)為非機械加工面 模鍛的尺寸精度高和表面粗糙度底 所示處不用于配合 2 4 4用 50沖孔模具來生產(chǎn) 50落料件能否保證沖壓件的精度 為什么 答 不能 沖孔模的設(shè)計以凸模為基準(zhǔn) 考慮到磨損 凸模取合乎公差要求的最大值 因而 使用沖孔模 來生產(chǎn)落料件 尺寸偏大 2 4 5用 250 1 5板料能否一次拉深成直徑為 50的拉深件 應(yīng)采取哪些措施才能保證正常生產(chǎn) 如果為多次拉深 請設(shè)計每次拉深系數(shù) 答 不能一次拉深成型 應(yīng)采用多次拉深 為保證材料有足夠的塑性 一兩次拉深之后應(yīng)安排工序間的退火處理 再著 多次拉深中 拉深系數(shù)應(yīng)一次比一次大 各次拉深系數(shù) m1 0 5 m2 0 625 m3 0 64 m m1 m2 m3 0 2 2 4 9試述圖2 60所示沖壓件的生產(chǎn)過程 1 先從板材上沖裁出上圖形狀 2 再在圖示位置沖掉兩個圓孔 3 最后沿著圖示虛線位置折彎 3 2 6常見焊接缺陷有哪幾種 其中對焊接接頭性能危害最大的為哪幾種 答 焊接接頭的不完整性稱為焊接缺陷 主要有焊接裂紋 未焊透 夾渣 氣孔和焊縫外觀缺陷等 其中危害最大的是焊接裂縫和氣孔 3 2 11產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的原因是什么 焊接過程中和焊后 焊縫區(qū)縱向受力是否一樣 清除和防止焊接應(yīng)力有哪些措施 答 焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的約束 不能自由膨脹和收縮 當(dāng)約束很大時 則會產(chǎn)生殘余應(yīng)力 無殘余變形 當(dāng)約束很小時 既產(chǎn)生殘余應(yīng)力 又產(chǎn)生殘余變形 采取以下措施可以防止或消除焊接應(yīng)力 1 焊接不要有密集交叉 截面和長度也要盡可能小 以減少焊接局部加熱 從而減少焊接應(yīng)力 2 采取合理的焊接順序 使焊縫能夠自由收縮 以減少應(yīng)力 3 采用小線能量 多層焊 也可減少焊接應(yīng)力 4 焊前預(yù)熱可以減少工件溫差 也能減少殘余應(yīng)力 5 當(dāng)焊縫還處于較高溫度時 錘擊焊縫使金屬伸長 也能減少焊接殘余應(yīng)力 6 焊后進行消除應(yīng)力的退火可消除殘余應(yīng)力 3 2 12按下圖示拼接大塊鋼板是否合理 為什么 要否改變 怎么改變 為減少焊接應(yīng)力與變形 其合理的焊接次序是怎樣的 答 不合理 焊縫密集交叉 局部加熱多 易產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形 可考慮改成圖2的拼接方式 或圖3方式 合理的焊縫次序為 應(yīng)先分別焊接左圖上 中 下三塊 然后將三塊連成整體 a 圖1 圖3 來自朱春來的作業(yè) 3 3 5點焊的熱源是什么 為什么會有接觸電阻 接觸電阻對點焊熔核的形成有什么影響 怎樣控制接觸電阻的大小 答 點焊是用圓柱電極壓緊工件 通過電流流過工件產(chǎn)熱獲得焊點 工件無為金屬 金屬有自身的電阻 接觸電阻小時 吸熱少而散熱快 導(dǎo)致熔核偏向電阻大的一方 形成熔核偏移 可以采用特殊電極或工藝墊片來改變接觸電阻 3 4 3用下列板材制作圓筒型低壓容器 試分析其可焊性 并選擇焊接方法和焊接材料 1 A3鋼板 厚20mm 批量生產(chǎn) 2 20鋼板 厚2mm 批量生產(chǎn) 3 45鋼板 厚6mm 單件生產(chǎn) 4 紫銅板 厚4mm 單件生產(chǎn) 5 鋁合金板 厚20mm 單件生產(chǎn) 6 鎳鉻不銹鋼板 厚10mm 小批生產(chǎn) 答 對焊絲 焊劑 焊條牌號不做要求 1 可焊性較好 采用批量生產(chǎn) 小件使用CO2焊 選用H08Mn2SiA焊絲加強脫氧和合金化 大件用埋弧焊選用H08A或H08MnA焊絲和HJ431焊劑 2 可焊性良好 采用縫焊 板厚小于3毫米 無密封要求 應(yīng)選用電阻點焊 有密封要求 選用縫焊 3 可焊性不大好 采用手弧焊 使用J607 或J707焊條 4 銅的焊接性較低碳鋼低 可選用氬弧焊焊絲選用特制的紫銅焊焊絲 焊劑主要成分是硼砂和硼酸 5 焊接性不好 采用氬弧焊 專用鋁合金焊絲 6 鎳 鉻的加入使合金鋼中的碳當(dāng)量增加 可焊性差 應(yīng)采用氬弧焊 選用Ni Cr不銹鋼焊絲 也可采用手弧焊 采用不銹鋼焊條 3 5 1如下圖三種焊件 其焊件布置是否合理 若不合理 加以改正 解 三種皆不合理 改進如下 只一條焊縫即可 3 5 2下圖示兩種低碳鋼支架 如批量生產(chǎn) 設(shè)計最合理的生產(chǎn)工藝方案 如用焊接方法 試選用焊接方法 并對接頭形式與焊接材料提出工藝要求 答 應(yīng)當(dāng)用焊接工藝 焊接方法是手弧焊 選用J422焊條 接口形式可采用單邊Y型坡口 圖畫得不理想 沒有遵守軸測圖的畫法規(guī)定 3 5 3焊接梁尺寸如圖3 56所示 材料為15鋼 現(xiàn)有鋼板最大長度為2500mm 要求 決定腹板與上 下翼板的焊縫位置 選擇焊接方法 畫出各條焊縫接頭形式并制定各條焊縫和焊接次序 圖3 56焊接工藝設(shè)計 答 腹板與上 下翼板的焊縫位置應(yīng)選在腹板上的耳板與翼板交接處 圖中5 10的位置 采用手弧焊 焊接順序如圖中數(shù)字所示 各焊縫接頭形式如下 注意對稱焊上下翼板的對接接頭受力最大 先焊接 也要避開最大應(yīng)力處 焊縫1 對接接頭 雙Y形接頭 焊縫2 6 8 10 T形接頭 不開坡口 焊縫7 此四處也要講順序 對稱來焊 3 5 6計算下圖示對接焊縫的橫向收縮量 S 0 25 3 3 17 17 3 17 20 0 125 3 4 7375 4 2 10切屑是怎樣形成的 常見的切屑有幾種 答 1 金屬切削過程實際就是切屑的形成過程 被切削金屬層受到刀具的擠壓作用 產(chǎn)生彈性變形 隨著切削的繼續(xù)進行 刀具繼續(xù)給被切金屬層施加壓力 金屬內(nèi)部的應(yīng)力和應(yīng)變也隨之變大 當(dāng)應(yīng)變達到材料的屈服極限時 被切削金屬層產(chǎn)生塑性變形 此時切削仍在進行 金屬內(nèi)部應(yīng)力與應(yīng)變繼續(xù)變大 當(dāng)應(yīng)力達到材料斷裂強度極限時 被切金屬層就會斷裂而形成切屑 此時 金屬內(nèi)部應(yīng)力迅速下降 又重新開始彈性變形 塑性變形 斷裂變形的循環(huán) 產(chǎn)生新的切屑 2 常見的切屑有帶狀 節(jié)狀 崩碎三類切屑 4 3 2粗車45鋼軸外圓 毛坯直徑dw 86mm 粗車后直徑dm 80mm 被加工外圓表面長度lw 50mm 切入 切出長度l1 l2 3mm 切削用量vc 120m min f 0 2mm r ap 3mm 試求基本工藝時間tm 答 車削行程長度l l1 l2 lw 50 3 3mm 56mm tm dw l h 1000 v f ap l lw l1 l2 50 3 3 56mmh 86 80 2 3vc 120m min 2m s代入得 tm 86 56 3 1000 2 0 2 3 37 8s 5 3 3簡述平面銑刀的結(jié)構(gòu)特點 并根據(jù)銑刀的特點歸納平面銑削的工藝特點 答 平面銑刀主要有圓柱銑刀和端面銑刀兩種 前者軸線平行于被加工表面 后者軸線垂直于被加工表面 由于銑刀的刀齒都是相同的 所以可以用一個刀齒的特點來說明整個銑刀的特點 而每個刀齒都相當(dāng)于一把車刀 因此銑刀的結(jié)構(gòu)特點與車刀幾乎相同 銑削的工藝特點主要有以下幾個方面 1 生產(chǎn)率高 2 容易產(chǎn)生沖擊和振動 3 刀齒散熱條件較好 4 切削的方式多樣化 5 4 1對7級精度的斜齒圓柱齒輪 蝸輪 扇形齒輪 多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪 各采用什么方法加工比較合適 答 斜齒圓柱齒輪采用滾齒 蝸輪采用滾齒法 扇形齒輪 多聯(lián)齒輪采用插齒法 內(nèi)齒輪采用插齒法或拉齒法 5 4 2對齒面淬硬和齒面不淬硬的6級精度直齒圓柱齒輪 其齒形的精加工面應(yīng)采取什么方法 答 對沒有淬硬的6級精度直齒圓柱齒輪可以進行剃齒 從而達到需要的精度 而對淬硬了的可以采用珩齒 以消除淬火后的氧化皮和輕微磕碰而產(chǎn)生的齒面毛刺與壓痕 7 2 5試分析圖7 61所示齒輪的設(shè)計基準(zhǔn) 裝配基準(zhǔn)及滾切齒形時的定位基準(zhǔn) 測量基準(zhǔn) 圖7 61 答 平面B是平面A的設(shè)計基準(zhǔn) 其它均以中心軸為設(shè)計基準(zhǔn) 齒輪的軸線和端面B為裝配基準(zhǔn) 滾切齒形時以孔和端面B為定位基準(zhǔn) 孔的軸線為測量基準(zhǔn) 7 2 9分析圖7 64所示鉆鉸連桿零件小頭孔 保證小頭孔與大頭孔之間的距離及兩孔的平行度 1 指出各定位元件所限制的自由度 2 判斷有無欠定位或過定位 3 對不合理的定位方案提出修改意見 圖7 64連桿 圖a 7 3 8指出圖7 69所示零件難以加工或無法加工的部位 并提出改進意見 a 答 1 A元件限制了x y方向移動兩個自由度 B元件限制了x y方向的移動 平面限制了繞x y的轉(zhuǎn)動和沿z的移動 存在過定位 A和B都限制了零件x y方向上的移動 改動如圖a所示 將小頭上