机械制造基础分章作业.pdf

第1章 机械工程材料 作业1.常见的金属晶格类型有哪些？说明其特征。答：常见的金属晶格类型有三种：（1）体心立方晶格。它的晶胞是一个立方体，在立方品胞的八个顶点和中心 各有一个原子。（2）面心立方晶格。它的晶胞是一个立方体，在立方晶胞的八个顶点和六个 面的中心各有一个原子。（3）密排六方晶格。它的晶胞是六棱柱体，在棱柱体的十二个棱角上，上下 两个面的中心各有一个原子。2.何谓过冷度？它与冷却速度有何关系？它对铸件晶粒大小有何影响？比较 普通铸铁件表层和心部晶粒的大小。答：在极其缓慢的冷却条件下测得的结晶温度称为理论结晶温度To,在实际 冷却条件下测得的洁净温度称为实际洁净温度，总是低于T。，To与之差 称为过冷度。金属液体的冷却速度越大，就越低，AT也就越大。增加过冷度能使晶核形成速度大于长大速度，使晶核数量相对增多,可起到细 化晶粒的目的.普通铸快件表层结晶温度低，心部结晶温度高,所以表层的晶粒小于心部的晶 粒.3.何谓金属的同素异构转变？试写出纯铁的同素异构转变过程。答：一些金属在固态下的晶体结构随温度发生变化的现象称为同素异构转变。纯铁的同素异构转变如下：8-Fe we、y-Fe 9120c、a-Fef体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格4.试述固溶强化和细化强化的原理。答：固熔强化：在一种固熔体的晶格中熔入了另一种元素的原子，必然会造 成晶格的畸变，晶格畸变必然导致合金的强度、硬度升高。这种溶质原子使固溶 体的强度和硬度升高的现象称为固溶强化。固溶强化是强化金属材料的重要途径 之一。细化强化：由于多晶粒是由许多不同的晶核长成的晶粒所组成的，因此晶粒 的大小会对金属力学性能产生很大的影响。一般情况下，金属晶粒越细，金属的 强度越高，塑性、韧性越好。细化强化是通过采取细化晶粒的措施来提高金属材 1料的硬度和强度.通常采用增加过冷度、进行孕育处理和金属的同素异构转变等 措施。5.默绘出简化后的Fe-Fe3c平衡图。说明主要特性点、特性线的意义。答：Fe-Fe3c平衡图如下：(1)主要特性点:符号温度/cwc(%)说明A15380纯铁的熔点C11484.3共晶点D12276.69渗碳体的熔点E11482.11炭在面心-Fe中的最大溶解度G9120体心面心同素异构转变点P7270.0218碳在体心-Fe中的最大溶解度S7270.77共析点Q6000.0057碳在体心-Fe中的溶解度(2)主要特性线：1)ACD线一一液相线。在此线上方，铁碳合金是均匀液相，用符号L表示。液态合金冷却到AC线开始结晶出奥氏体；冷却到CD线开始结晶出一次渗碳Fe3C2)AECF线-一固相线。在此线下方，铁碳合金全部结晶成固相。3)ECF线-共晶线。液态合金冷却到此线都会发生共晶转变，形成莱氏体。24)GS线一一As线。是奥氏体和铁素体的相互转变线，在冷却过程中从奥氏 体中析出铁素体。5)ES线一一A。,线。是碳在面心铁中的溶解度线。在冷却过程中，从奥氏体 中析出二次渗碳体。6)PSK线-共析线，又称4线。奥氏体冷却到此线时发生共析转变，形成 珠光体。6.试用冷却曲线分析碳的质量分数为0.4%、0.77%、1.2%的铁碳合金，从液 态冷却到室温是的结晶过程和组织转变。答：(1)0.4%的铁碳合金结晶过程和组织转变为：L AC L+A AE A GS A+F PSK P+F(2)0.7 7%的铁碳合金结晶过程和组织转变为：L 乂+/GS+PSK)p(3)1.2%的铁碳合金结晶过程和组织转变为：L AC L+A AE A A+Fe3 Cn PSK P+Fe3 Cn7.有三个形状和大小相同的试样，分别由20、45、T10钢制成(牌号与钢中 碳的质量分数的关系请参看表1.3),有什么方法能迅速地将他们区分开？答：常采用火花鉴别法。分别在功率为0.200.7 5kW的电动砂轮机上，在转 速高于3000r/min下，选择砂轮粒度为40-6 0目，中等硬度，直径为(pl 50 200mm。施加压力以206 0N为宜，对三种钢材进行磨削来进行火花鉴别。当火花特征为：火花束较长，流线少，芒线稍粗，多为一次花，发光一般，带暗红色，无花粉时，则为20钢的火花特征。火花特征为：火花束稍短，流线较细长而多，爆花分叉较多，开始出现二次、三次花，花粉较多，发光较强，颜色橙。则为45钢的火花特征。火花特征为：火花束较短而粗，流线多而细，碎花、花粉多，又分叉多且多 为三次花，发光较亮。则为T12钢的火花特征。8.试川铁碳合金平衡图的知识说明产生下列现象的原因。(1)钢的锻造一般在高温(约1000T250C)下进行；(2)绑扎物体一般用镀锌低碳钢丝，起吊重物一般用的钢丝绳却用含碳量 0.6%-0.75%的钢制成。(3)钳工锯碳的确质量分数高的钢料比锯碳的质量分数低的钢料费力，并且 锯条易磨钝。答：(1)因为钢件在1000-1250(内组织为奥氏体，由于奥氏体的强度、硬 度不高，塑性、韧性良好。其硬度约为170220HBS,塑性为40%50%,是多 3数钢种在高温进行压力加工时要求的组织。(2)因为低碳钢丝的组织是铁素体+渗碳体，其铁素体成份较多，铁素体的 强度、硬度较低,韧性、塑性好，易于变形，而起吊重物一般用的钢丝绳川含碳 量0.6%-0.75%的钢制成，是因为铁素体成份较少，渗碳体的成份多，渗碳体的 硬的渗碳体又具有较高的强度、一定的硬度。(3)由于钢中碳的质量分数越高，则渗碳体含量越高，铁素体含量越小，S 此使材料硬度、强度增加，锯切越费力。9.在 铁碳合金平衡图上画出钢的退火、正火和淬火加热温度范围。答：退火：(1)完全退火，加热到43+(30-50)C；(2)球化退火：加热温 度为a或Ac”(20-30)C;(3)去应力退火加热温度为500 C-600 C；正火：加热到心或以上40-60。淬火:加热温度为品或M以上(30-50)C.10.比较下列钢材经不同的热处理后硬度值的高低，并说明原因。(1)45钢加热到700 保温后水冷;(2)45钢加热到750 C保温后水冷;(3)45钢加热到840 C保温后水冷；(4)T12钢加热到700 C保温后水冷；(5)T12钢加热到780 保温后水冷;答：硬度由高到低如下：(括号中数字代表题中序号)H(5)T H(3)f H f H(4)f因为：亚共析钢的淬火加热温度一般为AC3+(30-50)o将亚共析钢加热 到此温度，可获得细小的奥氏体，淬冷后则获得细小的马氏体。如果力口热至U Aci AC3之间，将获得铁素体和奥氏体，淬冷后，铁素体保留在组织中，会降低淬火 钢的硬度。过共析钢的淬火加热温度一般为Aci+(30-50)o将过共析钢加热到此温 度，组织为奥氏体和少量的渗碳体，淬火后，获得马氏体和渗碳体组织，渗碳体能提高钢的硬度和耐磨性。材料淬火温度水冷硬度(HRC)硬度(HBS)45钢750是4524845钢840 是5553645钢不淬火退火态不大于197T12780是66693T12840是61627T12不淬火退火态不小于207411.下列各种情况，应分别采取哪些预备热处理或最终热处理？（1）20钢锻件要改善切削加工性；（2）45钢零件要获得良好的综合力学性能（200-450HBS）；（3）65钢制弹簧要获得高的弹性（50-55HRC）；（4）45钢零件要获得中等硬度（40-45HRC）；（5）T12钢锻件要消除网状渗碳体并改善切削加工性；（6）精密工件要消除切削加工中产生的内应力。答：（1）完全退火或正火；（2）调质处理；（3）淬火+中温回火；（4）淬火+中温回火；（5）球化退火；（6）去应力退火。12.确定下列各题中的热处理方法。（1）某机床变速齿轮，用45钢制造，要求表面有较高的耐磨性，硬度为 52-7 5HRC,心部有较好的综合力学性能，硬度为220-250HBSo工艺路线为：下 料-锻造-热处理1-粗加工-热处理2-精加工-热处理3-磨削。（2）锲刀，川T12钢制造，要求高的硬度（6 2-6 4HRC）和耐磨性。其工艺路 线为：下料-锻造-热处理机加工-热处理2-成品。（3）某小型齿轮，用20钢制造，要求表面有高的硬度（58-6 2HRC）和耐磨 性，心部有良好的韧性。其工艺路线为：下料-锻造-热处理上机加工-热处理2-磨削。答：（1）热处理1退火，热处理2调质处理，热处理3表面淬火+低温U火；（2）热处理1球化退火，热处理2表面淬火+低温回火；（3）热处理1正火，热处理2渗碳后表面淬火+低温回火。13.说明以下各种钢的类别：Q235A、08 F、T10、T10Ao答：Q235A是屈服强度大于等于235MPa的质量等级为A的碳素结构沸腾钢；08 F是含碳量为0.08%的优质碳素结构钢,且是沸腾钢;T10是是含碳量约为1.0%左右的碳素工具钢；T10A是含碳量约为1.0%左右的高级优质碳素工具钢。14.在生产中，若将不同牌号的钢乱川或搞错，例如：（1）把Q235、20钢当作45钢或T8钢;（2）把45钢、T8钢当成20钢;（3）把低碳钢丝当作碳素弹簧钢丝等。将会给工件性能带来什么影响？答：（1）会使工件的强度不够，在使川中造成损坏；（2）工件的强度过高，若是作的螺钉，有可能使螺纹孔损坏；（3）做成的弹簧弹性不够。15.在常用碳素钢中为下列工件选择合适的材料并确定相应的热处理方法:普 5通螺钉、弹簧垫圈、扳手、钳工锤、手用锯条。答:普通螺钉用Q235、Q215等碳素钢，不进行热处理；弹簧垫圈川6 5Mn等 优质碳素结构钢，要经淬火+中温回火；扳手川35或45优质碳素结构钢，一般 进行发黑处理；钳工锤一般用T7或T7 A等到碳素工具钢，一般进行淬火+低温回 火；手用锯条一般用T10或T10A等碳素工具钢，一般进行淬火+低温回火。16.说明下列合金钢的类别、主要化学成分、热处理特点及大致川途：16 Mn、Crl 2Mo V 6 0Si2Mn 3Cr2W8 V 20CrMnTi GCrl 5 W18 Cr4V 40Cr CrWMn l Crl 8 Ni9o答：16 Mn是低合金结构钢，常用于桥梁、船舶、车辆、压力容器和建筑结构 等，一般不进行热处理；Crl 2Mo V是高碳高铭工具钢，常用于制造落料模、弯曲 模等到冷作模具，热处理为球化退火、淬火+低温回火；6 0Si2Mn属合金弹簧钢，用于作减震板簧、螺旋弹簧等，热处理为淬火+中温回火，还要进行喷丸处理；3Cr2W8 V属合金模具钢，用于热挤模和压铸模等，锻后退火、淬火+高温或中温 回火；20CrMnTi属合金渗碳钢，主要用于加工尺寸较大的变速齿轮等高强度渗 碳工件，热处理方式为渗碳后淬火+低温网火；GCrl 5属滚动轴承钢，川于制造 滚动轴承，热处理为球化退火、淬火+低温回火；W18 Cr4V属合金刃具钢，制造 钻头、铳刀等，热处理为锻后退火、淬火+回火；40Cr属合金调质钢，制造较为 重要的轴、齿轮、蜗杆等，热处理为淬火+高温回火；CrWMn属低合金工具钢，做拉刀、长钱刀和长丝锥等低速刀具，热处理为为球化退火、淬火+低温回火；l Crl 8 Ni9属铭银不锈钢，做要求良好耐蚀性的各种结构工件、容器、管道等。17.说明下列工件或工具应选川什么材料比较合适，并确定相应的最终热处理 方法：沙发弹簧、汽车板弹簧、普通车床主轴、汽车变速箱齿轮、圆板牙、重载冲 孔板、铝合金压铸模、低精度塞规、高精度量规、手术刀。答：沙发弹簧用普通弹簧钢丝，在200250。C的油槽中进行回火；汽车板 弹簧用6 0Si2Mn钢，淬火+中温回火后进行喷丸处理；车床主轴40Cr或40MnVB 等合金调质钢，淬火+低温回火；汽车变速箱齿轮川20CrMnTi,渗碳后淬火+低 温回火；圆板牙川9CrSi低合金工具钢，锻后球化退火，淬火+低温回火；重载 冲孔板用Crl 2或Crl 2Mo V,球化退火，淬火+低温回火；铝合金压铸模用3Cr2W8 V,锻后退火，淬火+高温或中温回火；低精度塞规用GCrl 5或9CrSi,淬火+低温回 火；高精度量规川GCrl 5或9CrSi,淬火+低温回火，进行稳定化处理，在150。C左右进行长时间保温；手术刀用7 Crl 7,淬火+低温或中温回火；18.为什么铸造生产中常发现化学成分具有三低（碳、硅、镜的质量分数低）一高（硫的质量分数高）特点的铸铁，容易成白口铸铁？为什么在同一铸件中，往往表层或薄壁部分较易形成白口铸铁？6答：因为在白口铁中，碳全部以渗碳体形式存在，而在铸铁的化学成分中，碳、硅是强烈促进石墨化的成份，其含量越高，石墨化也易进行，而硫是强烈阻 碍石墨化的元素，还会降低铁水的流动性，镐虽阻碍石墨化，但能减轻硫的有害 作用；铸件的冷却速度对其石墨化的影响也很大，在表层或薄壁部分，因冷却速 度较快，石墨化不充分而易形成白口铸铁。19.下列铸件宜采川何种铸铁制造？车床床身、农用柴油机曲轴、自来水三通、手轮。答：车床床身一般用HT200或HT250灰铸铁、农用柴油机曲轴用球墨铸铁；自来水三通和手轮一般用HT100 一般灰铸铁制造。20为什么在砂轮上磨淬过火的W18 Cr4V 9SiCr、T12A等钢制工具时，要经 常用水冷却，而磨YT30等制成的刀具，却不能用水急冷？答：因为这些钢制工具都属于合金工具钢，当在高温下容易退火而失去工作 能力，所以要常川水冷却；而YT30属于硬质合金，对热冷比较敏感，如果用水 冷则会造成刀具出现裂纹而报废。21.下列刀具应选川何种硬质合金？（1）高速切削铸铁件的刀具，精加工，连续切削无冲击；（2）高速切削一般钢铸件的刀具，加工中较大冲击。答：（1）选用短切削加工用硬质合金（K类），或采用长切削或短切削加工用 硬质合金（M类）；（2）选用长切削加工用硬质合金（P类），或采用长切削或短切 削加工用硬质合金（M类）。22.什么是功能材料及理想材料？说出你知道的五种现代功能材料，并指出 他们的作用范围。答：功能材料是指具有特殊的电、磁、光、热、声、力、化学性能和理化效 应的各种新材料，用以对信息和能量的感受、计测、传导、输运、屏蔽、绝缘、吸收、控制、记忆、存储、显示、发射、转化和变换的目的。理想材料零件是一种按照零件的最隹使川功能要求来设计制造的，由单质材 料、复合材料、功能梯度材料和按照一定规律分布的功能细结构材料甚至嵌入器 件等构成的复杂非均匀材料零件。它之所以称之为“理想”，是因为其主体构成 材料的设计制造无不以实现功能和结构的完美结合为目标。电功能材料：电功能材料是指主要利川材料的电学性能和各种电效应的材 料。包括导电材料、超导电材料、电阻材料、电接点材料、电绝缘材料、电容器 材料、电压材料、热释电材料和光导电材料等。电功能材料广泛川于电气工程、电子技术和仪器仪表诸领域。磁功能材料：主要利用材料的磁性能和磁效应，实现对能量和信息的转换、7传递、调制、存储、检测等功能。它们广泛用于机械、电力、电子、电信、仪器、仪表等领域。光学功能材料：主要功能有光的发射和传输、光信息转换、存储、显示、计 算和光的吸收。川于机械、电力、电子、电信、仪器、仪表等领域。具有独特热物理性能和热效应的材料称为热功能材料，用于制作发热、致冷、感温元件，或作为蓄热、传热、绝热介质，应川于各技术领域。当材料同时兼有 优良的热传导、电导和适当的热膨胀特性和强度性能时,又可川来制作集成电路、电子元器件等的基板、引线框架、谐振腔、双金属片等。敏感材料：传感器通常由敏感元件和转换元件所组成。敏感材料按物理、化 学和结构特性可分为半导体、陶瓷、有机聚合物、金属、复合材料等；多用于机 械、电力、电子、电信、仪器、仪表等领域。23.什么是纳米材料？说出你知道的10种纳米材料，并指出他们的作用范 围。纳米材料又称超微细材料，其粒子粒径范围在1l OOnm之间，即指至少在 一维方向上受纳米尺度(0.1l OOnm)调制的各种固体超细材料。纳米TiO2粉体按一定比例加入到化妆品中，则可以有效地遮蔽紫外线。将金 属纳米粒子掺杂到化纤制品或纸张中，可以大大降低静电作川。纳米陶瓷材料除 保持传统性能外，还具有高韧性和延展性，TiO2陶瓷晶体材料能被弯曲，其塑性 变形可达100%。将纳米大小的抗辐射物质掺入到纤维中，可制成防紫外线、电 磁波辐射的“纳米服装”。纳米材料溶于纤维，不仅能吸收阻隔95%以上的紫外 线和电磁波，而且具有无毒、无刺激，不受洗涤、着色和磨损影响，可做成衬衣、裙装、运动服等，保护人体皮肤免受辐射伤害。纳米银粉、银粉轻烧结体作为化 学电池、燃烧电池和光化学电池中的电极，可以增大与液体或气体之间的接触面 积，增加电池效率，有利于电池的小型化。川拌入纳米微粒的水泥、混凝土建成 的楼房，可以吸收降解汽车尾气，城市的钢筋水泥从此能像森林一样“深呼吸。纳米膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能够对这些制剂进行过滤，从而消除污染。数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后，可主动搜索并攻击癌 细胞或修补损伤组织。8第二章习题参考答案2-1零件、铸件和模样三者在形状和尺寸上有哪些区别？答：在尺寸方面：零件尺寸最小，铸件上有加工余量，尺寸比零件大，模样上除了要加加工余量 外，还需加上液态金属的收缩率，故尺寸最大。在形状方面：铸件与零件相比，铸件在垂直于分型面的壁上有起模斜度，且有些小孔、小槽 不铸出。模样与铸件相比，在需铸出的孔处，并无孔，且需加上型芯头。2-2确定图2-6 3所示零件的浇注位置、分型面和手工造型方法，并画出铸造工艺图。图2-6 3支承台解：铸造工艺图如下图所示。在零件的铸造工艺图上，分型面在图中横向的中心线上，已 标在图上。手工造型时应采用两箱造型法。说明：零件图中的8个小孔不铸出，垂直于分型 面的铸件表面应加上起模斜度。92-3比较各种铸造方法的特点。答：各种铸造方法的特点见下表。铸造类别砂型铸造金属型铸造压力铸造熔模铸造离心铸造适用合金不限制以有色合金为主用于有色合金以碳钢和合金钢为主多用于黑色金属和铜合金铸件大小及重量不限制中小件一般中小件一般 25kg中小件尺寸精度(CT)9644铸件最小壁厚/mm灰铸铁件3,铸钢件5,有色合金3铝合金23,铸铁4,铸钢5铜合金 h3、.是相应于理想要素处于不同位置AiBi、A2B2 A3B3 所得到的各 20个最大变动量，其中hi为各个最大变动量中的最小值，即hih2V，即3 就是其直线度误差值。因此，评定形状误差时，理想要素的位置应符合最小条件，以便得到唯一的最小的误差值。如图ib所示，评定圆度误差时用两同心圆包容被测实际要素，图中画出了 a 和C2两组，其中a组同心圆包容区域的半径An小于任何一组同心圆包容区域 的半径。这时，认为3组的位置符合最小条件，其区域为最小区域，则区域宽 度乙n为该实际圆的圆度误差值。10.什么是基准？什么是模拟基准？说一说实验室哪些测量工具可作为模拟 基准？答：基准是即是理想要素，在位置公差中对被测要素起着定向或定位的作用，也是确定位置公差的依据。模拟基准是指采用模拟法来体现的基准。如实验室中 的测量平台等。11.川框式水平仪按节距法测量导轨直线度误差、桥板跨距为200mm,水平 仪为0.02/1000,测得结果如下表所示。试作误差曲线，并求出其直线度误差值。答：水平仪分度值为0.02/1000,在200mm长度上相对高度为：200 X 0.2/1000=0.0()4mm,将误差值列出表1进行计算后，再按比例作图2所示，横坐 标为分段距离，纵坐标为被测导轨高度误差值，连接各点，即得经过缩放后的导 轨轮廓线。表1节距法测量平导轨数据分析表分段距离0-2002004004006006008008 001000气泡相对于其零线的格数+1+1-2-2+1累 积 格 数+1+20-2-1高度误差值(|J m)+4+80-8-421由图2用最小区域法评定其直线度误差，可得导轨的直线度误差 为:f=0.012mm.12.分别说明圆跳动和全跳动，端面对轴线的垂直度和端对轴线的端面全跳 动各有何区别？答：圆跳动是以某一轴线的某一圆的跳动误差而全跳动则是以某一轴线的某 一圆柱面或平面的跳动误差。端面对轴线的垂直度是以线为基准的，而面对轴线 的端面全跳动则是以面为基准的整个面的垂直度。13.齿轮传动的使用要求有哪些？影响各使用要求的误差主要有哪几个项 目？答：齿轮传动的使用要求有传递运动的平稳性，载荷分布均匀性以及齿侧间 隙。影响各使用要求的误差主要有：齿圈径向跳动误差、齿厚偏差、公法线长度 变动误差及公法线平均长度偏差。14.在齿轮的误差项目中，AFw和Fwm有何异同之外？答：AFw是公法线长度变动误差而AFwui是公法线平均长度偏差。AFw是实 际公法线长度最大值与最小值而Fwm是指在齿轮一周公法线长度均值与公称 值之差。15.齿轮误差的单项综合检测有何区另U?答：齿轮的单项测量是指对被测齿轮的单个参数项目进行的测量，单项测量 除了川于验收外，也常川于工艺过程是否正常找出加工误差产生的原因必要时对 工艺过程进行调整。22齿轮综合测量是将被测齿轮与测量元件按单面或双面啮合作连续啮合运动，沿啮合线方向或径向测出齿轮的综合误差，综合测量是连续性测量，效率高，易 于实现机械化，自动化测量，适用于大批生产齿轮的测量。16.根据齿轮工作图，试说明在尺寸、形位、表面粗糙度及齿轮制造精度等 到方面有哪些检测项目？分别使用什么检测方法和测量器具？答：需要检测的尺寸有：齿顶圆直径、内孔直径及槽宽，使川单项检测可以 用内径千分尺、游标卡尺。形位公差有齿轮两端面对内孔轴线的跳动公差、键槽 两端面对内孔轴线的对称度公差。使用单项检测，可以用模拟心轴，用千分表测 量齿轮两端面对内孔轴线的全跳动，用量块及千分表测量齿轮键槽两端面对内孔 轴线的全跳动。表面粗糙度有内孔面，槽两端面，使用单项检测，可以用粗糙度 比较仪等。齿圈径向跳动误差：用齿圈径向跳动检查仪；齿厚偏差：用齿厚游标 卡尺测量；公法线长度变动量：用公法线长度千分尺测量；23第六章金属切削原理作业1.切削加工由哪些运动组成？它们各有什么作用？答：切削加工由主运动和进给运动组成。主运动是直接切除工件上的切屑层，使之转变为切屑，从而形成工件 新包表面。进给运动是不断的把切削层投入切削，以逐渐切出整个工件表 面的运动。2.切削用量三要素是什么？答：切削用量三要素的切削速度，进给量，和背吃刀量。3.刀具正交平面参考系由哪些平面组成？它们是如何定义的？答：刀具正交平面参考系由正交平面P。,基面Pr,切削平面Ps组成；正交平 面是通过切削刃上选定点,且与该点的基面和切削平面同时垂直的平面；基面是 通过切削刃上选定点，且与该点的切削速度方向垂直的平面；切削平面是通过切 削刃上选定点,且与切削刃相切并垂直与基面的平面。4.刀具的工作角度和标注角度有什么区别？影响刀具工作角度的主要因素有 哪些？答：刀具的标注角度是刀具设计图上需要标注的刀具角度，它用于刀具的制 造、刃磨和测量；而刀具的工作角度是指在切削过程中，刀具受安装位置和进给 运动的影响后形成的刀具角度。影响刀具工作角度的主要因素有：横向和纵向进给量增大时，都会使工作前 角增大，工作后角减小；外圆刀具安装高于中心线时，工作前角增大，工作后角 减小；刀杆中心线与进给量方向不垂直时，工作的主副偏角将增大或减小。5.什么是积屑瘤？试述其成因、影响和避免方式。答：积屑瘤在以低速加工塑性金属材料时，在刀具前面靠近切削刃处粘着一 小块剖面呈三角形的硬块（硬度通常是工件材料的23倍），叫着积屑瘤。切削时，由于粘结作川，使得切屑底层与切屑分离并粘结在刀具前面上，随 着切屑连续流出，切屑底层依次层层堆积，使积屑瘤不断长大。积屑瘤稳定时可 以保护切削刃，代替切削，但由于积屑瘤形状不稳定，对精加工不利，且其破裂 可能加剧刀具的磨损。避免方式：加切削液；不在中速区进行切削；增大刀具前角等。6.金属切削层的三个变形区各有什么特点？答：第一变形区的特征是沿滑移面的剪切变形，以及随之而来的加工硬化；第二变形区的特征是切屑与刀具之间的强烈的挤压和磨擦所引起的切屑层金属 的剧烈变形和切屑与刀具界面温度的升高，形成积屑瘤；第三变形区是在已加工 24表面形成过程中受到挤压、磨擦使表面层金属产生变形，并伴随切削热的作用。7.各切削力对加工过程有何影响？答：主切削力Fc：是计算机床动力，校核刀具.夹具的强度和刚变的主要 依据之一；轴向力Fc：是计算和校验机床进给系统的动力.强度和刚度的主 要依据之一；径向力Fp：是用来计算与加工精度有关的工作扰度.刀具和机 床零件的强度等。8.切削热是如何产生的？它对切削过程有什么影响？答：切削热主要来自切削区域的三个变形区，即切削层金属发生弹性和塑性 变形产生的热；刀具前刀面与切削底部摩擦产生的热；刀具后刀面与工件已加工 表面摩擦产生的热。影响：大量的切削热使切削温度升高，切削温度能改变工件材料的性能；改 变前刀面的摩擦系数和切削力的大小；影响刀具磨损和积屑瘤的形成与消退；也 影响工件的加工精度和已加工表面质量等。9.刀具磨损的形式有哪些？磨损的原因有哪些？答：（1）形式：前刀面磨损，后刀面磨损，前刀面和后刀面同时磨损或边界 磨损。（2）原因：硬质点磨损-硬质点磨损是由于工件基体组织中的碳化物、氮化物、氧化物等硬质点及积屑瘤碎片在刀具表面的刻划作用而引起的机械磨 损。在各种切削速度下，刀具都存在硬质点磨损。硬质点磨损是刀具低速切削时 发生磨损的主要原因，因为其它形式的磨损还不显著。粘结磨损-在高温高压作川下，切屑与前刀面、已加工表面与后刀面之间的磨 擦面上，产生塑性变形，当接触面达到原子间距离时，会产生粘结现象。硬质合 金刀具在中速切削工件时主要发生粘结磨损。扩散磨损-切削过程中，由于高温、高压的作用，刀具材料与工件材料中某些 化学元素可能互相扩散，使两者的化学成分发生变化，削弱刀具材料的性能，形 成扩散磨损。硬质合金中的Co、C、W等元素扩散到切屑中被带走，切屑中的 铁也会扩散到硬质合金中，使刀面的硬度和强度降低，磨损加剧。扩散磨损是硬 质合金刀具在高速切削时磨损的主要原因之一。化学磨损-在一定温度下，刀具材料与某些周围介质（如空气中的氧，切削液 中的添加剂硫、氯等）发生化学反应，生成硬度较低的化合物而被切屑带走，或 因刀具材料被某种介质腐蚀，造成刀具的磨损。10.什么是刀具的磨钝标准？什么是刀具的耐川度？答：刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。25刀具耐用度是指刀具由刃磨后开始切削，一直到磨损量达到磨钝标准所经过 的总切削时间。11.何谓工件材料的切削加工性？它与哪些因素有关？答：切削加工性是在一定条件下，某种材料切削加工的难易程度。材料加工 的难易，不仅取决于材料本身，还取决于具体的切削条件。影响因素：(1)材料的强度和硬度。工件材料的硬度和强度越高，切削力越 大，消耗的功率也越大，切削温度刀就越高，刀具的磨损加国J,切削加工性就越 差。(2)材料的韧性。韧性大的材料，在切削变形时吸收的能量较多，切削力和切 削温度较高，并且不易断屑，故其切削加工性能差。(3)材料的塑性。材料的塑性越大，切削时的塑性变形就越大，刀具容易产生 粘结磨损和扩散磨损；在中低速切削塑性较大的材料时容易产生积屑瘤，影响表 面加工质量；塑性大的材料，切削时不易断屑，切削加工性较差。(4)材料的导热率。材料的导热系数越高，切削热越容易传出，越有利于降低 切削区的温度，减小刀具的磨损，切削加工性也越好。但温升易引起工件变形，且尺寸不易控制。12.试对碳素结构钢中含碳量大小对切削加工性的影响进行分析。答：高炭钢的硬度高，塑性低，导热性差，故切削力大，切削温度高，刀具 耐用度低，切削加工性差。中碳钢的切削加工性较好，但经热轧或冷轧，或经正 火或调值后，其加工性也不相同，低碳钢硬度低，塑性和韧性高，故切削变形大,切削温度高，断屑困难，易粘屑，不易得到小的表面粗糙值，切削加工性差。13.说明前角和后角的大小对切削过程的影响。答：增大前角可减小切削变形，切削热，降低切削功率的消耗还可以抑制积 屑瘤和鳞刺的产生，提高加工质量。增大前角，会使楔角减小，切削刃与刀头强 度降低，易造成崩刃，还会使刀头的散热面积容热体积减小，使切削区局部温度 上升，易造成刀具的磨损，刀具难川度下降。增大后角可减小刀具后面与已加工 表面间的摩擦，减小刀具磨损，还可使切削刃钝圆半径减小，提高刃口锋利程度,改善表面加工质量。但后角过大，将削弱切削刃的强度，减小散热体积使散热条 件恶化，降低刀具难用度。14.说明刃倾角的作用。答：影响切屑的流出方向；当入s=00时，切屑沿主切削刃方向流出；当入s 0时，切屑流向待加工表面；当入s0时，切屑流向已加工表面。影响刀尖强度和散热条件；当入so 时，切削过程中远离刀尖的切削刃处 先接触工件，刀尖可免受冲击，同时，切削面积在切入时由小到大，切出时由大 26到小逐渐变化，因而切削过程比较平稳，大大减小了刀具受到的冲击和崩刃的现 象。影响切削刃的锋利程度。当刃倾角的绝对值增大时，可使刀具的实际前角增 大，刃口实际钝圆半径减小，增大切削刃的锋利性。15.切削液的主要作用是什么？答：（1）冷却作川。切削液能从切削区域带走大量切削热，使切削温度降低。其中冷却性能取决于它的导热系数、比热、汽化热、汽化速度、流量和流速等。（2）润滑作用。切削液能渗入到刀具与切屑、加工表面之间形成润滑膜 或化学吸附膜，减小摩擦。其润滑性能取决于切削液的渗透能力、形成润滑膜的 能力和强度。（3）清洗作用。切削液可以冲走切削区域和机床上的细碎切屑和脱落的 磨粒，防止划伤已加工表面和导轨。清洗性能取决于切削液的流动性和使用压力。（4）防锈作川。在切削液中加入防锈剂，可在金属表面形成一层保护膜,起到防锈作用。防锈作用的强弱，取决于切削液本身的成分和添加剂的作用。27第七章金属切削加工作业1.试述下列机床型号的含义：CM6 132,CK6 150K,MG1432,Y3150E答：CM6 132：C一类别代码，车床类；M通用特性代号，精密；6一组代 号，表示卧式车床组；1一型代号，表示卧式车床型；32一主参数，表示最大加 工直径为320毫米。CK6 150K：C一类别代码，车床类；K通用特性代号，数字控制；6组代 号，表示卧式车床组；1一型代号，表示卧式车床型；50一主参数，表示最大加 工直径为500毫米，K重大改进编号，表示进行的第n次改进。MG1432：M类别代码，磨床类；G通用特性代号，高精度；1组代号，表示外圆磨床组；4一型代号，表示万能型；32一主参数，表示最大磨削长度为 320毫米。Y3150E：Y一类别代码，表示齿轮加工机床；3组代号，表示滚齿及铳齿 机组；1一型代号，表示滚齿机型；50一主参数，表示最大加工直径为500毫米,E重大改进序号，第五次重大改进。2.在CA6 140型卧式车床上车削导程L=10mm的米制螺纹，试指出最多可 有几条车削螺纹的传动路线？解：根据CA6 140型卧式车床传动系统图，车削导程S=10mm的米制螺纹的 运动平衡式为：S=7。基。倍。扩，由此可以得到以下两条车螺纹传动路线：(1)。其=卫，。=1=生乂至，使川正常螺纹传动路线。基 7 14 缶 35 28(2)。其=虫，。倍=工=空x，使用扩大螺纹传动路线，使。扩=4,基 7 14 缶 4 35 48 7也可以实现S=10mm的米制螺纹的车削。3.CA6 140型卧式车床快速电动机可以随意正反转吗？答：不能，快速电机只能正转，机床的快速移动的方向是由车床本身的机械 结构来实现的，而不是依靠快速电机。4.CA6 140型卧式车床主轴转速在40、160、400r/min时能否实现扩大4和16倍的螺纹加工，为什么？解：采用机床扩大螺纹传动链时的主运动传动路线表达式为：2856电动机 mm T入彳,一、38-1 M.(zn)5(1450/min,7.5左w)230 mm 51国50394120n III IV-V-712(右)主轴)585080 5830无从上述传动路线表达式可以得出，主轴转速系列为：扩大4倍时的主轴转速(r/min)为：40、50、64、80、100、125扩大 16 倍时的主轴转速(r/min)为：10、12.5、16、20、25、31.5由此可以看出只有当主轴转速为40r/min时可以实现4倍时的螺纹加工，在转速 为16 0r/min和400r/min时，不能实现扩大4和16倍的螺纹加工。5.常用车刀类型有哪些？可转位车刀与普通车刀相比，其优点是什么？答：军刀按用途分为：直头外圆车刀、弯头车、偏刀、车槽刀或切断刀、像妃刀、螺纹 军刀和成形车刀；按切削部分材料可分为：高速钢车刀、硬质合金车刀、陶瓷军刀、立方氮 化硼车刀和金刚石车刀等；按结构形式可分为整体式车刀、焊接硬质合金车刀、机夹重磨车 刀、机夹可转位军刀等，机夹可转位军刀与其它车相比，切削效率和刀具耐用度都大为提高,适应自动生产线与数控机床对刀具的要求。6.铳床可加工哪些类型表面？答：铳床主要用来加工平面、台阶、键槽、T形槽、燕尾槽、齿形、螺纹、螺旋槽、外 曲面和内曲面等。7.写出X6 132型卧式升降台铳床工作进给传动路线表达式。解：X6 132型卧式升降台铳床工作进给传动路线表达式为:292940292949电机 17 e 205363618 18 18 18 40-VI-VII VIII IX -X-X-X-X 32 44222240 40 40 40 49263218 18 40-X-X-322640 40 492952 4747-XVIII-M,MX（纵向进给）-06111nl及26+0.0526 0.2420+0.1图35，。6.-.15%-,b)H解尺寸链得：=6 Xmm,H=20 二播 mm10-13.图10-34(习题13图)所示零件的尺寸要求，其加工过程为：(1)在铳床上铳底平面；(2)在另一铳床上铳K面；(3)在钻床上钻、扩、较烟0H8孔，保证尺寸1250.1mm；(4)在铳床上加工M面，保证尺寸16 50.3mm；试求以K面定位加工放16 H7孔的工序尺寸，分析以K面定位的优缺点。50125 10.1图10-34 习题13图解：（1）画尺寸链如图所示，由于在加工。16 H7孔时是以K面为定位基准的,其工序尺寸为A,尺寸200属于间接保证的尺寸，为封闭环。解尺寸链得：（2）由工序尺寸A可以看出，在加工孔放16 H7时，工序尺寸A的 精度远高于设计尺寸200/9,因此 以K面定位时，出现基准不重合误 差，使工序尺寸精度提高，加工变 得困难。但以K而定位时,便于设计一套 专用夹具（钻模板）同时加工孔020H8孔及放16 H7孔。使专用夹具设计制造费用降低。5152第n章机床夹具作业l何谓机床夹具，夹具有哪些作用？答：在加工中，为了保证工件加工精度，使之占有确定以接受加工或检测的 工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。机床夹具的作川有：保证加工质量：采用夹具装夹工件可以保证工件与机床（或刀具）之间的相 对正确位置，容易获得比较高的加工精度和使一批工件稳定地获得同一加工精 度，基本不受工人技术水平的影响。提高生产率，降低生产成本：用夹具来定位、夹紧工件，就避免了用划线找 正等方法来定位工件，缩短了安装工件的时间。减轻劳动强度：采用夹具后，工件的装卸更方便、省力、安全。如可用气动、液压、电动夹紧。扩大机床的工艺范围。2.机床夹具有哪几个组成部分？各起何作川？答：机床夹具有定位元件、夹紧装置、导向元件和对刀装置、连接元件、夹 具体、其它装置或元件组成。定位元件用来确定工件在夹具中的加工位置；夹紧 装置是将定位后的工件压紧固定，以保证在加工时保持所限制和自由度；导向元 件和对刀装置用于保证刀具相对于夹具的位置，对于钻头、键刀等孔加工刀具导 向元件，对于铳刀等川对刀装置；连接元件用于保证保证夹具和机床工作台之间 的相对位置；夹具体是整个夹具的基座，在夹具体上要安装该夹具所需要的各种 元件、机构等到使之组成一个整体；其它元件是根据工序的要求不同，在夹具体 上的分度装置、靠模装置等。3.什么叫六点定位原则”？什么是欠定位？过定位？试分析图11-48中 定位元件限制哪些自由度？是否合理？如何改进？答：工件在直角坐标系中有六个自由度，夹具川合理分布的六个支承点限制