金属工艺学部分作业答案.ppt

金属材料成形基础,作业,机械制造基础作业（1）,1.材料的常用力学性能指标有那些？若某种材料的零件在使用过程中突然发生断裂，是由于那些力学性能指标不足所造成的？,常用力学性能指标有:强度、塑性、刚度、硬度、冲击韧性、疲劳强度。,强度、塑性、冲击韧性、疲劳强度。,2.（1）碳溶入Fe中所形成的固溶体是铁素体，其符号为F，性能特点是强度低，塑性高。（2）碳溶入Fe中所形成的固溶体是奥氏体，其符号为A，性能特点是强度低，塑性高。（3）渗碳体是 Fe 与 C 形成的金属化合物，其分子式为Fe3C，性能特点是硬度高，脆性大。,2.将下表中所列达到钢种归类,2.合金的结构有（1）固溶体，（2）金属化合物，（3）机械混合物 三种；其中固溶体具有良好的塑性，金属化合物具有高的硬度和脆性。,3.铸造合金从冷却、凝固至室温，起收缩要经历液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段，其中固态收缩是产生应力和裂纹的根本原因，液态收缩和凝固收缩是产生缩孔和缩松的主要原因。,4影响铸铁组织和性能的因素是什么？现有三根直径分别为10mm、30mm、60mm的灰口铸铁试棒，测得它们的抗拉强度均为200Mpa，问这三根试棒的成分是否相同？牌号是否相同？为什么？,1)化学成分和冷却速度。,2）牌号相同，成分不同。因为其强度相同。,3）因为影响铸铁组织和性能的因素是化学成分和冷却速度两个因素。试棒的直径不同冷却速度不同，要获得同一强度，必须调整其化学成分。,5有一测试铸造应力用的应力框铸件，如图1-1所示，凝固冷却后，用钢锯沿A-A线锯断，此时断口间隙的大小会发生什么变化？为什么？,1）变大。,2）因为凝固冷却后，铸件30的粗杆处于拉应力状态，铸件10的细杆处于压应力状态。当沿A-A锯断后，粗杆给予细杆的压力被释放，所以断口间隙会变大。,6.灰口铸铁的组织和性能决定于什么因素？为什么在灰口铸铁中，碳硅含量越高，则其强度越低？,1）灰口铸铁的组织和性能决定于化学成分和冷却速度。,2）因为碳、硅含量越高，铸铁中的石墨片就越粗大，石墨数量也越多，对基体的破坏就越严重。同时基体中铁素体的量增加，珠光体的量减少。所以铸铁的强度越低。,7用成分相当于牌号HT200的铁水浇注成如图1-2所示的铸件，该铸件最厚截面为60mm，最薄截面为15mm，试问最厚和最薄截面上的组织是否相同？为什么？,1）不同。,2）因为铸件壁厚不同，即其冷却速度不同。厚壁处铸件的冷却速度慢，铸铁中的石墨片就粗大，石墨数量也越多，对基体的破坏就越严重。同时基体中铁素体的量增加，珠光体的量减少。薄壁处铸件的冷却速度快，铸铁中石墨片细小，石墨数量较少。同时基体中铁素体的量减少，珠光体的量增多。,8.某些铸件如图1-3所示，请回答下列问题：（1）选择分型面并用符号“”表示；（2）确定浇注位置并用符号“上、下”表示；（3）对铸件结构不合理的地方作出修改。,9.图1-4所示为铸铁底座，在保证50的孔和H不变的前提下，请回答：（1）修改结构不合理之处；（2）在图上标出最佳分型面和浇注位置。,10确定如图1-5 所示铸件的铸造工艺方案。要求如下：（1）在单件、小批生产条件下，分析最佳工艺方案；（2）按所选最佳工艺方案绘制铸造工艺图（包括浇注位置、分型面、机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯及芯头等）,其余,上,下,材料：HT150,收缩率：1%,11确定如图1-6 所示铸件的铸造工艺方案。要求如下：（1）在单件、小批生产条件下，分析并确定最佳工艺方案；（2）按所选最佳方案绘制铸造工艺图（包括浇注位置、分型面、机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯及芯头等）,上,下,收缩率:1%,上,下,上,下,12.图2-1所示铸件在单件、小批量生产中，应采用哪种造型方法？在原图上用符号标出最佳的分型面与浇注位置。,下,上,铸造收缩率：1%,13.生产如图2-3所示铸件，材料为HT150，试回答下列问题（1）标出图示零件几种不同的分型方案；（2）在你认为最佳的分型方案上做铸造工艺图。,12铸件结构工艺性：判断下列铸件的结构工艺性，若不合理，请在原图上进行修改。,1.纯铅（T熔：327）的再结晶温度为-33，它在常温下的变形为 热 变形。而钨（T熔：3380）在1000的变形为 冷 变形，这是因为 T再=11881000。,T再=0.4T熔=0.4（327+273）=240（K）,T再=240 273=-33（）,T再=0.4T熔=0.4（3380+273）=1461（K）,T再=1461 273=1188（）,机械制造基础作业（2）,2.压力加工的基本生产方式有轧制、挤压、拉拔、自由锻、模锻、板料冲压，对于大型重要件，例如大型发电机中转子的毛坯应采用自由锻方法来生产。,3.图3-1所示垫圈拟采用简单冲裁模生产，其冲压工序为（1）落料、（2）冲孔，若模具的单面间隙为0.05mm，则（1）的凸模尺寸为49.9mm、凹模尺寸为50mm，（2）的凸模尺寸为15mm、凹模尺寸为15.1mm。,4.图3-3所示为一钢制拖钩，可以用下列方法制造：铸造、锻造、板料切割，其中以锻造方法制得的拖钩拖重能力最大。这是因为（1）细化晶粒、改善组织，提高力学性能；（2）压合铸造缺陷；（3）使纤维组织不被切断，并沿制件外形合理分布。,拔长；切肩、拔长；切肩、拔长。,5对图2-3和图2-4定性绘出锻件图，并选择自由锻基本工序（零件全部机械加工）。,（1）阶梯轴（图2-3）。坯料尺寸：150220；材料：45钢；生产批量：10件。,（2）套筒（图2-4）。坯料尺寸：150170；材料：45钢；生产批量：20件。,镦粗；冲孔；切肩；芯轴拔长。,拔长；局部镦粗；冲孔。,拔长；局部镦粗；冲孔。,镦粗；冲孔；切肩；芯轴拔长。,（3）压盖,6图2-5所示零件大批量生产时，应选择哪种锻造方法较为合理？请定性绘出锻件图，并选择锻造基本工序。,工序:1)镦粗、2）预锻、3）终锻、4）切边、5）冲孔、6）修整。,7下列自由锻件、模锻件及冲压件的结构工艺性是否合理，若不合理，请修正。,设计模锻斜度；,设计模锻斜度；,模锻件壁不能太薄；,最小截面与最大截面之比应大于0.5。,1.按照焊接过程的特点，可把焊接方法分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。手工电弧焊属于熔化焊，而点焊属于压力焊。,2.手工电弧焊的焊条由（1）焊条芯和（2）药皮两部分组成；（1）的作用是导电、填充；（2）的作用是机械保护作用、冶金处理作用、稳定电弧的作用。,机械制造基础作业（3）,3焊接接头由（1）焊缝 和（2）焊接热影响区 组成，（2）又可分为 熔合区，过热区，正火区 和 部分相变区 等四个区域，其中对焊接接头性能影响最大的区域是熔合区和过热区。,4.电弧焊的冶金过程特点是（1）熔池温度高于一般冶金温度，（2）熔池冷却速度快、液态停留时间短，（3）空气对焊缝的影响严重。,5.生产中常见的焊接变形形式有：收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪形变形等五种。减小和预防焊接变形的工艺方法有：加裕量法、反变形法、刚性固定法、选择合理的焊接次序等。矫正焊接变形的方法有：机械矫正法和火焰矫正法。,6.填表比较下例不同的焊接方法,4.在焊接丁字形截面梁时（如图4-1），由于焊缝位置分布不对称，因此焊后易产生弯曲变形，请在原图上用画出弯曲后的焊件轮廓（即焊件的弯曲方向），现拟采用火焰加热法矫正该变形，在原图上标出加热部位。,5.现有厚4mm、长1200mm、宽800mm的钢板3块，需拼焊成一长1800mm、宽1600mm的矩形钢板，问如图所示的拼焊方法是否合理？为什么？若须改变，怎样改变？为减小焊接应力与变形，其合理的焊接次序应如何安排？,6判断下列各种焊件的结构是否合理？若不合理，请在原图上修改。,机械制造基础作业（4）,1.切削用量三要素是 V、f、ap。车外圆时，已知工件转速n=320r/min，车刀移动速度vf=64mm/min，其它条件如图4-1所示，试求切削速度v、进给量f、切削深度ap。,V=,2.绘图表注下列刀具的几何角度（0、0、Kr、Kr）1）外圆车刀（0=100、0=80、Kr=600、Kr=100）2）端面车刀（0=150、0=100、Kr=450、Kr=300）3）内圆车刀（0=100、0=80、Kr=600、Kr=100）,1）车外圆,n,f,切削平面,主剖面,0,0,kr,Kr,切削平面,主剖面,0,0,kr,Kr,(2)端面车刀,0,0,kr,Kr,n,(3)内圆车刀,3.工件的基准包括（1）设计 基准和（2）工艺 基准，其中（1）为 在零件图上所使用的基准，（2）为 在零件的制造、装配和测量过程中 所使用的基准。,4.填表回答所列加工方法的主运动和进给运动的执行者（工件或刀具）及运动形式（旋转运动、直线运动或往复直线运动）,5.选择图5-2所示零件内孔的加工方法（材料：45）,6.图4-3所示为心轴体零件，数量28 件，毛坯为锻件，请选择加工方案。,7.图4-4所示为小架零件，数量50 件，毛坯为铸件，请选择加工方案。,1.按零件要求，选择加工方法及加工顺序。,机械制造基础作业（4）,2判断下列零件的结构工艺性是否合理，若不合理，请在原图上修改。,3如图5-3图示为一小轴零件，中小批生产，试填表制定其机械加工工艺过程。,材料：45,淬火回火：HRC4045,单件、小批量生产,4如图5-4图示为一法兰盘零件，毛坯为铸件，中小批生产，试填表制定其机械加工工艺过程。,5如图5-5图示为一支架零件，毛坯为铸件，中小批生产，试填表制定其机械加工工艺过程。,