机械制造工艺基础部分课后答案.ppt

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1、1.1.4 某工厂铸造一批哑铃，常出现如图 1-59所示的明缩 孔，有什么措施可以防止，并使铸件的清理 工作量最小？ 缩 孔 冒口 冷铁 答：可采用顺序凝固，使铸件按 规定方向从一部分到另一部分逐渐 凝固。在铸件可能出现缩孔的厚大 部位安放冒口。或在铸件远离浇冒 口的部位增设冷铁，加快该处的冷 却速度，使厚壁凸台反而最先凝固， 从而实现自下而上的顺序凝固。如 图所示 1.1.5 某厂自行设计了一批如图所示的铸铁铁槽型梁。铸后立即进行了机 械加工使用一段时间后，在梁的长度方向上发生了弯曲变形。 （ 1） 该梁壁厚均匀，为什么还会变形？判断梁的变形方向。 （ 2） 有何铸造工艺措施能减少变形 ?

2、（ 3） 为防止铸件变形，请改进槽型梁结构。 答： 1.因为该铸件有应力是不稳定的，将自发的通过变形来减小内应 力，趋于稳定状态。向下凹。 2.采用同时凝固以便冷却均匀，或用“反变形”工艺。 3.采用如下图所示结构。或增加外圆角，减小热节。 1.1.11 某铸件时常产生裂纹缺陷，如何区分其性质？如果属于热裂 纹，应该从那些方面寻找原因？ (1)热裂常发生在 铸件的拐角处，截面厚度突变处等应力集中的部位 或铸件最后凝固区的缩孔附近或尾部。裂纹往往沿晶界产生和发展， 外形曲折，不规则，裂缝较宽，裂口表面氧化较严重。 冷裂外形常穿过晶粒，呈连续直线状。裂缝细小，宽度均匀，断 口表面干净光滑，具有金属

3、光泽或微氧化色。 （ 2）铸件结构不合理，合金的收缩大，型（芯）砂退让性差以及铸 造工艺不合理均可能引起热裂，刚和铁中的硫，磷降低了刚和铁的 韧性，使热裂的倾向大大提高。 1.2.2 确定如图所示铸件的铸造工艺方案，要求如下： （ 1）按单件小批生产条件分析最佳方案 ; （ 2）按所选方案绘制浇注位置，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 上 下 上 下 造型方法为手工造型，方案如图： 1.3.2 试比较压力铸造，低压铸造，挤压铸造三种方法的异同点及应 用范围。 异同点：压力铸造是动型提供压力，最后从动型中顶出铸件；低压铸造 是压缩空气提供压力，铸件由浇口进行补缩，不

4、要冒口；挤压铸造的压 力很小，外力不直接作用在工件上，没有塑性变形组织。 应用范围：压力铸造广泛应用于汽车，拖拉机，仪器仪表，医疗器械等 制造行业中；低压铸造常用来生产汽缸体，汽缸盖，活塞，曲轴箱，壳 体等高质量铝合金，镁合金铸件，有时用于生产铜合金，铸铁件。挤压 铸造适合于生产各种力学性能要求高，气密性好的后壁铸件，如汽车铝 轮毂，发动机铝活塞，铝缸体，制动器铝铸件等，不适合生产结构复杂 的铸件。 1.4.2在方便铸造和易于获得合格铸件的条件下，图 1-62所示铸件构造 有何值得改进之处？怎样改进？ 构造改进如图所示： 悬臂部分改为工字梁。 1.5.4 某铸件壁厚有 5mm， 20mm,52

5、mm三种，要求铸件各处的抗拉强度 都能达到 150MPa，若选用 HT150牌号的灰铸铁浇注，能否满足其性能要 求？ 答：由表中数据可得： HT150 175（ 2.510mm） 145 (1020mm) 130 (2030mm) 120 (3050mm) 因铸件在壁厚 20mm,52mm处无法承受 150MPa强度，所以不满足性能要 求。 2.1.1 锡在 20 、钨在 1100 变形，各属于哪种变形？为什么 (锡的熔点 为 232 ，钨的熔点为 3380 )？ 答：按照绝对温度计算。绝对温度零点是 -237 。 锡在 20 变形属于热变形，其 T再 =0.4 （ 232+237） K (1

6、100+237)K。 2.2.3 如何确定模锻件分模面的位置？ 答：按照以下原则确定分模面的位置 1) 要保证模锻件能从模膛中取出。 2) 按选定的分模面制成的锻模后，应使上、下两模沿分模面的模膛轮廓一致，以 便在安装锻模和生产中容易发现错模现象，及时调整锻模的位置。 3) 最好把分模面选在模膛深度最浅的位置处，使金属很容易充满模膛，便于取出 锻件，有利于锻模的制造。 4) 选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。 5) 最好使分模面为一个平面，使上、下锻模的膛深度基本一致，差别不宜过大， 以便于制造锻模。 2.2.5 图 2-55所示的零件的模锻工艺性如何？为什么？应如何修改使其便于 模锻？

7、图 2-55 答：工艺性不好， 原因在于有突出物，不 便于取模，存在着薄壁， 而且没有一定的拔模斜 度。 修改后的图形见教材 P70，如图 2-26。 2.2.6 图 2-56所示的两个零件采用锤上模锻工艺成形 ,试选择合适的分模面。 图 2-56 (a) 平连杆 (b) 弯连杆 2.2.7 图 2-57所示零件若批量分别为单件、小批、大批量生产时，应选用哪 种方法制造？定性的画出各种方法所需的锻件图。 (1) 其生产为单件，宜采用自由锻，锻件图如下。 (2) 小批量生产的齿轮，宜采用摩擦压力机上模锻，锻件图如下。 (3) 大批量生产的通孔回转体零件，宜采用平锻机上模锻，锻件如下。 图 2-5

8、7 不同的零件 2.2.9 图 2-58所示零件采用模锻方法制坯，设计上有哪些不合理的地方？为什 么？ 不合理的地方如图： 1.应设计为圆角，减小金属流动时的摩 擦阻力和使金属液充分的填满模膛； 2.应有一定的拔模斜度 ,便于拔模； 3.应设计得更厚，不然金属容易冷却， 不易充满模膛； 4.应为非机械加工面，模锻的尺寸精度 高和表面粗糙度底，所示处不用于配合。 2.4.4 用 50冲孔模具来生产 50落料件能否保证冲压件的精度？为什么？ 答：不能。冲孔模的设计以凸模为基准，考虑到磨损，凸模取合乎公差要求的 最大值，因而，使用冲孔模，来生产落料件，尺寸偏大。 2.4.5 用 250 1.5板料能

9、否一次拉深成直径为 50的拉深件？应采取哪些措 施才能保证正常生产？如果为多次拉深，请设计每次拉深系数。 答：不能一次拉深成型，应采用多次拉深，为保证材料有足够的塑性，一两 次拉深之后应安排工序间的退火处理，再着，多次拉深中，拉深系数应一次比一次 大。 各次拉深系数， m1=0.5， m2=0.625， m3=0.64(m=m1 m2 m3=0.2) 。 2.4.9 试述图 2-60所示冲压件的生产过程。 1.先从板材上冲裁出上图形状。 2.再在图示位置冲掉两个圆孔。 3.最后沿着图示虚线位置折弯。 3.2.6 常见焊接缺陷有哪几种？其中对焊接接头性能危害最 大的为哪几种？ 答：焊接接头的不完

10、整性称为焊接缺陷，主要有焊接裂纹，未焊透，夹 渣，气孔和焊缝外观缺陷等。其中危害最大的是焊接裂缝和气孔。 3.2.11 产生焊接应力与变形的原因是什么？焊接过程中和焊后，焊缝区 纵向受力是否一样？清除和防止焊接应力有哪些措施？ 答：焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的约束，不能自由膨胀和收 缩。当约束很大时，则会产生残余应力，无残余变形。当约束很小时， 既产生残余应力，又产生残余变形。 采取以下措施可以防止或消除焊接应力： (1)焊接不要有密集交叉，截面和长度也要尽可能小，以减少焊接局 部加热，从而减少焊接应力。 （ 2）采取合理的焊接顺序，使焊缝能够自由收缩，以减少应力。 （ 3）采用小线能

11、量，多层焊，也可减少焊接应力。 （ 4）焊前预热可以减少工件温差，也能减少残余应力。 （ 5）当焊缝还处于较高温度时，锤击焊缝使金属伸长，也能减少焊接 残余应力。 （ 6）焊后进行消除应力的退火可消除残余应力 。 3.2.12 按下图示拼接大块钢板是否合理？为什么？要否改变？怎么改变？ 为减少焊接应力与变形，其合理的焊接次序是怎样的 ? 答：不合理。 焊缝密集交叉。局部加热多，易产生焊 接应力和变形。 可考虑改成图 2的拼接方式，或图 3方式。 合理的焊缝次序为，应先分别焊接左图 上，中，下三块。然后将三块连成整体。 2a a 图 1 图 2 图 3（来自朱春来的作业） 3.3.5 点焊的热源

12、是什么？为什么会有接触电阻？接触电阻对点焊熔核的 形成有什么影响？怎样控制接触电阻的大小？ 答：点焊是用圆柱电极压紧工件，通过电流流过工件产热获得焊点。工 件无为金属，金属有自身的电阻。接触电阻小时，吸热少而散热快， 导致熔核偏向电阻大的一方，形成熔核偏移。可以采用特殊电极或工 艺垫片来改变接触电阻 。 3.4.3 用下列板材制作圆筒型低压容器，试分析其可焊性，并选择焊接方法 和焊接材料。 （ 1） A3钢板，厚 20 mm ，批量生产；（ 2） 20钢板，厚 2mm，批量生产； （ 3） 45钢板，厚 6mm，单件生产；（ 4）紫铜板，厚 4mm，单件生产；（ 5） 铝合金板，厚 20mm，

13、单件生产；（ 6）镍铬不锈钢板，厚 10mm，小批生产。 答： （对焊丝、焊剂、焊条牌号不做要求） （ 1）可焊性较好，采用批量生产 , 小件使用 CO2焊，选用 H08Mn2SiA焊丝加强脱氧和合金化，大件用埋弧焊选用 H08A或 H08MnA焊丝和 HJ431焊剂； （ 2）可焊性良好，采用缝焊（板厚小于 3毫米，无密封要求，应 选用电阻点焊，有密封要求，选用缝焊）； （ 3）可焊性不大好，采用手弧焊，使用 J607，或 J707焊条； （ 4）铜的焊接性较低碳钢低。可选用氩弧焊焊丝选用特制的紫铜 焊焊丝。焊剂主要成分是硼砂和硼酸。 （ 5）焊接性不好，采用氩弧焊，专用铝合金焊丝； （ 6

14、） 镍、铬的加入使合金钢中的碳当量增加 , 可焊性差 , 应采用 氩弧焊，选用 Ni-Cr不锈钢焊丝，也可采用手弧焊，采用不锈钢焊 条。 3.5.1 如下图三种焊件，其焊件布置是否合理？若不合理，加以改正。 解：三种皆不合理，改进如下： 只一条焊缝即可 3.5.2 下图示两种低碳钢支架，如批量生产，设计最合理的生产工艺方案。 如用焊接方法，试选用焊接方法，并对接头形式与焊接材料提出工艺要 求。 答：应当用焊接工艺，焊接方法是手弧焊。 选用 J422焊条。 接口形式可采用单边 Y型坡口。 图画得不理想， 没有遵守轴测图 的画法规定。 3.5.3 焊接梁尺寸如图 3-56所示 ,材料为 15钢 ,

15、现有钢板最大长度为 2500mm。要求 : 决定腹板与上、下翼板的焊缝位置 ,选择焊接方法 ,画出各条焊缝接头形式并制定各条焊 缝和焊接次序 图 3-56 焊接工艺设计 答 : 腹板与上、下翼板的焊缝位置应选在腹板上的耳板与翼板交接处 ,图中 510的 位置 ,采用手弧焊 ,焊接顺序如图中数字所示 ,各焊缝接头形式如下。注意对称焊 上下翼板的对接接头受力最大，先焊接，也要避开最大应力处。 焊缝 1,对接接 头 ,双 Y形接头 焊缝 26,810, T形接头 ,不 开坡口 焊缝 7 此四处也要讲顺序， 对称来焊 3.5.6 计算下图示对接焊缝的横向收缩量。 S=0.25*(3*3+17*17+3

16、*17)/20+0.12 5*3 =4.7375 4.2.10 切屑是怎样形成的 ?常见的切屑有几种 ? 答 ： （ 1） 金属切削过程实际就是切屑的形成过程。被切削金 属层受到刀具的挤压作用，产生弹性变形。随着切削的继续进行， 刀具继续给被切金属层施加压力，金属内部的应力和应变也随之 变大；当应变达到材料的屈服极限时，被切削金属层产生塑性变 形。此时切削仍在进行， 金属内部应力与应变继续变大，当应 力达到材料断裂强度极限时，被切金属层就会断裂而形成切屑。 此时，金属内部应力迅速下降，又重新开始弹性变形 塑性变 形 断裂变形的循环，产生新的切屑。 （ 2） 常见的切屑有带状、节状、崩碎三类切屑

17、。 4.3.2 粗车 45钢轴外圆，毛坯直径 dw=86mm， 粗车后直径 dm=80mm，被加工外圆表面长度 lw=50mm，切入、切出长度 l1=l2=3mm，切削用量 vc=120m/min ， f=0.2mm/r， ap=3mm， 试求基本工艺时间 tm。 答：车削行程长度 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)=37.8s 5.3.3 简述平面铣刀

18、的结构特点，并根据铣刀的特点归纳平面 铣削的工艺特点。 答 :平面铣刀主要有圆柱铣刀和端面铣刀两种，前者轴线平行 于被加工表面，后者轴线垂直于被加工表面。由于铣刀的刀齿都 是相同的，所以可以用一个刀齿的特点来说明整个铣刀的特点。 而每个刀齿都相当于一把车刀，因此铣刀的结构特点与车刀几乎 相同。 铣削的工艺特点主要有以下几个方面： （ 1）生产率高。 （ 2）容易产生冲击和振动。 （ 3）刀齿散热条件较好。 （ 4）切削的方式多样化。 5.4.1 对 7级精度的斜齿圆柱齿轮、蜗轮、扇形齿轮、多联 齿轮和内齿轮，各采用什么方法加工比较合适？ 答 :斜齿圆柱齿轮采用滚齿，蜗轮采用滚齿法；扇形齿轮、

19、多联齿轮采用插齿法；内齿轮采用插齿法或拉齿法。 5.4.2 对齿面淬硬和齿面不淬硬的 6级精度直齿圆柱齿轮， 其齿形的精加工面应采取什么方法？ 答：对没有淬硬的 6级 精度 直齿圆柱齿轮可以进行剃齿，从 而达到需要的精度。而对淬硬了的可以采用珩齿 ,以消除淬火 后的氧化皮和轻微磕碰而产生的齿面毛刺与压痕 7.2.5 试分析图 7-61所示齿轮的设计基准、装配基准及滚切齿形时的定位基准、测 量基准。 图 7-61 答：平面 B是平面 A的设计基准，其它均以中心轴为设计基准，齿轮的轴线和端面 B为装配基准，滚切齿形时以孔和端面 B为定位基准，孔的轴线为测量基准。 7.2.9 分析图 7-64所示钻

20、铰连杆零件小头孔，保证小头孔与大头孔之间的距离及两 孔的平行度。（ 1）指出各定位元件所限制的自由度；（ 2）判断有无欠定位或过定 位；（ 3）对不合理的定位方案提出修改意见。 x z o A B x y o 图 7-64 连杆 x y o 图 a 7.3.8 指出图 7-69所示零件难以加工或无法加工的部位，并提出改进意见。 （ a） 答： (1) A元件限制了 x、 y方向移动两个自由度 ,B元件限制了 x、 y方向的移 动 ,平面限制了绕 x、 y的转动和沿 z的移动 ; (2) 存在过定位 ,A和 B都限制了零件 x、 y方向上的移动 ; (3) 改动如图 a所示，将小头上改为 菱形销

21、。 （ b) (c) 答： (a)如下图所示。 （ b)中各台阶面难以加工，应该留有退刀槽或过渡圆。 (c)内部螺纹孔难以加工，应该从零件的顶部打通。 此处 平面 很难 加工 两处平 面设计 成平齐 7.6.1. 如图 7-70所示的零件，成批生产为每月 100件，试制定其加工工 艺规程。 解： 终检15 清洗14 外圆磨床两端顶尖孔精磨各轴径外圆 磨 20 k6 m m 轴径 磨 20 k6 m m 轴径 磨 35 k8 m m 轴径 13 钻床研磨顶尖12 热处理炉 热处理（渗碳淬火） 11 中间检查10 去毛刺9 卧式车床一端外圆及顶尖孔精车另一端外圆 精车 20 k6 m m 轴 径

22、倒角 8 卧式车床一端外圆及顶尖孔精车一端外圆 精车 20 k6 m m 轴 径 倒角 7 卧式车床外圆修整顶尖孔6 卧式车床另一端外圆及顶尖孔粗车另一端外圆 粗车 20 m m 轴径 5 卧式车床一端外圆及顶尖孔粗车一端外圆 粗车 20 m m 轴径 4 铣端面，打顶 尖 孔专用机床 毛坯外圆铣两端面， 打中心孔 3 热处理炉热处理（调质）2 锯床切割下料1 机床设备定位基准工序简图工序内容序号 两端顶尖孔 热处理（渗碳淬火） 一端外圆及顶尖孔 轴 径 一端外圆及顶尖孔 轴 径 修整顶尖孔 另一端外圆及顶尖孔 一端外圆及顶尖孔 铣端面，打顶 尖 孔专用机床 铣两端面， 热处理（调质） 0.0

23、2 A 终检15 清洗14 外圆磨床两端顶尖孔精磨各轴径外圆 磨 20 k6 m m 轴径 磨 20 k6 m m 轴径 磨 35 k8 m m 轴径 13 钻床研磨顶尖12 热处理炉 热处理（渗碳淬火） 11 中间检查10 去毛刺9 卧式车床一端外圆及顶尖孔 精车另一端外圆 精车 20 k6 m m 轴 径 倒角 8 卧式车床一端外圆及顶尖孔精车一端外圆 精车 20 k6 m m 轴 径 倒角 7 卧式车床外圆修整顶尖孔6 卧式车床另一端外圆及顶尖孔 粗车另一端外圆 粗车 20 m m 轴径 5 卧式车床一端外圆及顶尖孔 粗车一端外圆 粗车 20 m m 轴径 4 铣端面，打顶 尖 孔专用机

24、床 毛坯外圆铣两端面， 打中心孔 3 热处理炉热处理（调质）2 锯床切割下料1 机床设备定位基准工序简图工序内容序号 两端顶尖孔 热处理（渗碳淬火） 一端外圆及顶尖孔 轴 径 一端外圆及顶尖孔 轴 径 修整顶尖孔 另一端外圆及顶尖孔 一端外圆及顶尖孔 铣端面，打顶 尖 孔专用机床 铣两端面， 热处理（调质） 7.6.2. 图 7-71所示为车床主轴箱齿轮在小批生产条件下：（ 1）确定毛坯的生 产方法及热加工工艺方法；（ 2）制定出机械加工工艺规程。（注：齿轮精 度为 7级） 解：（ 1）毛坯采用自由锻件，热处理可采用调质或表面淬火； （ 2） 1、粗车外圆及端面，倒角，钻孔，粗镗孔，精车，精镗孔； 2、滚齿 齿端加工剃齿表面淬火校正基准珩齿。 其余 倒角14 5 模数 2.5 齿数 22 分度圆直径 ? 55 压力角 20