華中科技大學機械制造工藝基礎部分課后答案

1、1.1.4 某工廠鑄造一批啞鈴，常出現(xiàn)如圖某工廠鑄造一批啞鈴，常出現(xiàn)如圖1-591-59所示的明縮孔，有什么措施可以防止，并使鑄件所示的明縮孔，有什么措施可以防止，并使鑄件的清理的清理 工作量最??？工作量最小？縮孔冒口冷鐵答：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 某廠自行設計了一批如圖所示的鑄鐵鐵槽型梁。鑄后立即進行了機某廠自行設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

2、向上發(fā)生了彎曲變形。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。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，請改進槽型梁結構。為防止鑄件變形，請改進槽型梁結構。答：1.因為該鑄件有應力是不穩(wěn)定的，將自發(fā)的通過變形來減小內應力，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.采用如下圖所示結構?；蛟黾油鈭A角，減小熱節(jié)。1.1.11 某鑄件時常產生裂紋缺陷，如何區(qū)分其性某鑄件時常產生裂紋缺陷，如何區(qū)分其性質？如果

3、屬于熱裂紋，應該從那些方面尋找原因？質？如果屬于熱裂紋，應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）鑄件結構不合理，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 1.2.2 確定如圖所示鑄件的鑄造工藝方案，要求如下：確定如圖所示鑄件的鑄造工藝方案，要求

4、如下：（1 1）按單件小批生產條件分析最佳方案）按單件小批生產條件分析最佳方案; ;（2 2）按所選方案繪制澆注位置，分型面，分模面。）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采用型芯三箱造型，或使用型芯二箱造型上下上下上下造型方法為手工造型，方案如圖：1.3.2 1.3.2 試比較壓力鑄造，低壓鑄造，擠壓鑄造三試比較壓力鑄造，低壓鑄造，擠壓鑄造三種方法的異同點及應用范圍。種方法的異同點及應用范圍。 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

5、塑性變形組織。 應用范圍：壓力鑄造廣泛應用于汽車，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汽缸體，汽缸蓋，活塞，曲軸箱，殼體等高質量鋁合金，鎂合金鑄件，有時用于生產銅合金，鑄鐵件。擠壓鑄造適合于生產各種力學性能要求高，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，不適合生產結構復雜的鑄件。1.4.21.4.2在方便鑄造和易于獲得合格鑄件的條件下，圖在方便鑄造和易于獲得合格鑄件的條件下，圖1-621-62所示鑄件構造有所示鑄件構造有何值得改進之處？怎樣改進？何值得改進之處？怎樣改進？構造改進如圖所示：懸臂部分改為工字梁。1.5.4 1.5.4 某鑄件壁

6、厚有某鑄件壁厚有5mm5mm，20mm,52mm20mm,52mm三種，要求鑄件各處的抗拉強度三種，要求鑄件各處的抗拉強度都能達到都能達到150MPa150MPa，若選用，若選用HT150HT150牌號的灰鑄鐵澆注，能否滿足其性能要牌號的灰鑄鐵澆注，能否滿足其性能要求？求？答：由表中數(shù)據(jù)可得：HT150 175（2.510mm） 145 (1020mm) 130 (2030mm) 120 (3050mm) 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 )？

7、 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中容易發(fā)現(xiàn)錯?，F(xiàn)象，及時調整鍛模的位置。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。選定的分模面應使零件上所加的敷料最少。1) 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

8、2-55所示的零件的模鍛工藝性如何？為什么？應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、大批量生產時，應選用哪種方法制造？定性的畫出各種方法所需的鍛件圖。其生產為單件，宜采用自由鍛，鍛件圖如下。小批量生產的齒輪，宜采用摩擦壓力機上模鍛，鍛件圖如下。大批量生產的通孔回轉體零件，宜采用平鍛機上模鍛，鍛件如下。 圖

9、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，設計上有哪些不合理的地方？為什么？不合理的地方如圖：1.應設計為圓角，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.應有一定的拔模斜度,便于拔模；3.應設計得更厚，不然金屬容易冷卻，不易充滿模膛；4.應為非機械加工面，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。沖孔模的設計以凸模為基準，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，來生產落料件，尺寸偏大。 2.4.5 用2501.5板料能否一次拉深成直徑為50的拉

10、深件？應采取哪些措施才能保證正常生產？如果為多次拉深，請設計每次拉深系數(shù)。 答：不能一次拉深成型，應采用多次拉深，為保證材料有足夠的塑性，一兩次拉深之后應安排工序間的退火處理，再著，多次拉深中，拉深系數(shù)應一次比一次大。 各次拉深系數(shù)，m1=0.5，m2=0.625，m3=0.64(m=m1m2m3=0.2) 。 2.4.9 試述圖2-60所示沖壓件的生產過程。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 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？大的為哪幾種？答：

11、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 3.2.11 產生焊接應力與變形的原因是什么？焊接過程中和焊后，焊縫區(qū)產生焊接應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？清除和防止焊接應力有哪些措施？縱向受力是否一樣？清除和防止焊接應力有哪些措施？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。當約束很大時，則會產生殘余應力，無殘余變形。當約束很小時，既產生殘余應力，又產生殘余變形。 采取以下措施可以防止或消除焊接應力： (1)焊接不要有密集交叉，截面和長度也要盡可能小，以

12、減少焊接局部加熱，從而減少焊接應力。 （2）采取合理的焊接順序，使焊縫能夠自由收縮，以減少應力。 （3）采用小線能量，多層焊，也可減少焊接應力。 （4）焊前預熱可以減少工件溫差，也能減少殘余應力。 （5）當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力。 （6）焊后進行消除應力的退火可消除殘余應力。3.2.12 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？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？為減少焊接應力與變形，其合理的焊接次序是怎樣的為減少焊接應力與變形，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

13、產生焊接應力和變形。 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，應先分別焊接左圖上，中，下三塊。然后將三塊連成整體。2aa圖1圖2圖3（來自朱春來的作業(yè)）3.3.5 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？的形成有什么影響？怎樣控制接觸電阻的大??？答：點焊是用圓柱電極壓緊工件，通過電流流過工件產熱獲得焊點。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，導致熔核偏向電阻大的一方，形成熔核偏移?？梢圆捎锰厥怆姌O或工藝墊片來改變接觸電阻。3.4

14、.3 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。和焊接材料。（1 1）A3A3鋼板，厚鋼板，厚20 mm 20 mm ，批量生產；（，批量生產；（2 2）2020鋼板，厚鋼板，厚2mm2mm，批量生產；，批量生產；（3 3）4545鋼板，厚鋼板，厚6mm6mm，單件生產；（，單件生產；（4 4）紫銅板，厚）紫銅板，厚4mm4mm，單件生產；（，單件生產；（5 5）鋁合金板，厚鋁合金板，厚20mm20mm，單件生產；（，單件生產；（6 6）鎳鉻不銹鋼板，厚）鎳鉻不銹鋼板，厚10mm10mm，小批

15、生產。，小批生產。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, 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?？蛇x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量增加, 可焊性差, 應采用氬弧焊，選用Ni-Cr不銹鋼

16、焊絲，也可采用手弧焊，采用不銹鋼焊條。3.5.1 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。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 3.5.2 下圖示兩種低碳鋼支架，如批量生產，設計最合理的生產工藝方下圖示兩種低碳鋼支架，如批量生產，設計最合理的生產工藝方案。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。藝要求。答：應當用焊接工藝，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

17、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 焊接工藝設計 答: 腹板與上、下翼板的焊縫位置應選在腹板上的耳板與翼板交接處,圖中510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，也要避開最大應力處。焊縫1,對接接頭,雙Y形接頭焊縫26,810,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 3.5.6 計算下圖示對接焊縫的橫向收縮量。計算下圖示對接

18、焊縫的橫向收縮量。S=0.25*(3*3+17*17+3*17)/20+0.125*3 =4.73754.2.10 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，金屬內部的應力和應變也隨之變大；當應變達到材料的屈服極限時，被切削金屬層產生塑性變形。此時切削仍在進行， 金屬內部應力與應變繼續(xù)變大，當應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，金屬內部應力迅速下降，又重新開始彈性變形塑性變形斷裂變形的循環(huán)，產生新的切屑。 （2）常見的切屑有帶狀、

19、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=56mm h=(86-80)2=3 vc=120m/min=2m/s 代入得: tm=*86*56*3/（1000*2*0.2*3)=37.8s5.3.3 簡述平面銑刀的結構特

20、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。而每個刀齒都相當于一把車刀，因此銑刀的結構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）生產率高。 （2）容易產生沖擊和振動。 （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；內齒輪采用插齒法

21、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生的齒面毛刺與壓痕7.2.5 試分析圖7-61所示齒輪的設計基準、裝配基準及滾切齒形時的定位基準、測量基準。圖7-61答：平面B是平面A的設計基準，其它均以中心軸為設計基準，齒輪的軸線和端面B為裝配基準，滾切齒形時以孔和端面B為定位基準，孔的軸線為測量基準。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