33个思考题

新增1铸件结构的工艺性问题

1	铸件的外形应力求简单，使造型简便
2	尽量使分型面平直且数量少
3	凸台和筋条的结构应便于起模
4	结构斜度应合理
5	应尽量不用或少用型芯
6	应使铸型中的型芯定位准确、安放稳固、排气通畅、清理方便

1.合金的流动性、收缩性及铸造性能的影响

名称	概念
流动性	液态金属本身的流动能力
改变	合金流动性↑→液态合金的充型能力↑
收缩性	铸件在冷却、凝固过程中，其体积和尺寸减少的现象叫做收缩。
改变	收缩性↑，更容易产生缩孔、缩松和应力、变形、裂纹

流动性↑→液态合金的充型能力↑
充型能力好：
可获得外形完整、尺寸准确、轮廓清晰的铸件
有利于排气和排渣
有利于补缩

充型能力不好，铸件易产生以下缺陷：
浇不足：液态金属未充满铸型而产生缺肉的现象。
冷隔：两股金属流汇合时因表层氧化而未能融合而产生凹坑或缝隙的现象。
气孔：铸件内表面或近表面处有大小不等的、光滑的孔洞。
夹渣：浇注时熔渣随液体金属进入型腔。形状不规则，表面粗糙，呈不同颜色

2.砂型铸造的分型面的选择原则

原则	实际要求
应使造型工艺简化	尽量使分型面平直且数量少;
应使造型工艺简化	避免活块造型和挖砂造型等
应使造型工艺简化	尽量减少型芯的数量
尽量使铸件全部或大部位于同一砂箱（避免产生错箱缺陷）	且最好位于下砂箱（便于下芯和检验铸件壁厚）

3.砂型铸造件常见缺陷及消除方法

缺陷	铸件的尺寸精度低、表面粗糙、铸造缺陷多、砂型只能使用一次、工艺过程烦琐、生产率低
消除方法	消除缺陷后焊补

4.浇注系统的组成

（1）浇口杯 ；（2）直浇道；（3）横浇道；（4）内浇道

浇口杯	承受金属液的冲击和分离熔渣，避免对砂型和型芯的冲击
直浇道	利用它的高度

5.常见特种铸造方法及其适用范围

特种铸造方法	适用范围
熔模铸造	主要用于制造各种复杂形状的小零件，特别是高熔点金属或难切削加工的铸件，如汽轮机叶片、刀具等。
金属型铸造	主要用于大批量生产形状不太复杂、壁厚较均匀的有色合金的中小件，如铝活塞、汽缸体等。
压力铸造	主要适用于大批量生产低熔点有色合金铸件，特别是形状复杂的薄壁小件，如精密小仪器、仪表、医疗器械等。
离心铸造）	主要用于生产后中小型管、筒类零件，如铸铁管、铜套、内燃机缸套、钢套衬铜的双金属件等。

6.常见铸件的铸造方法（见P128）

(1)砂型铸造（2）熔模铸造
（3）金属性铸造，可以实现“一型多铸”，铸件尺寸精度高，表面质量好，铸件力学性能好。缺点是制造金属成本高，周期长。容易产生冷隔、裂纹等缺陷；
（4）压力铸造
（5）离心铸造：铸件力学性能好，不需型芯和浇注系统；
（6）低压铸造

8.金属变形的实质是什么？

实质：晶粒内部、晶粒间产生滑移和晶粒发生转动。

9.冷变形对金属组织性能的影响？

冷变形	在再结晶温度以下的变形成为冷变形。
后果	产生加工硬化
优点	尺寸、形状精度高，表面质量好；金属硬度、强度提高；劳动条件好；
但是	变形抗力大，变形程度小，金属内部残余应力大
继续进行条件	进行中间再结晶退火

10.什么是加工硬化？如何消除？

加工硬化：随着变形程度的增加，金属的强度和硬度提高，而塑性韧性下降的现象称为加工硬化。
措施：可以通过回复和再结晶消除加工硬化的影响
回复能消除部分加工硬化的不良影响。
在结晶退火处理

11.自由锻的主要工序有哪些？

自由锻工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序
基本工序: 墩粗→拔长→冲孔→扩孔→弯曲→错移→扭转→切割

12.模锻的制坯模膛有哪些？

A	拔长模膛
B	滚挤模膛
C	成型模膛
D	弯曲模膛
E	墩粗台和压扁台

13、模锻的预锻模膛和终锻模膛有何区别？

区别1	考虑到终锻过程是以墩粗成型为主，因此预锻模膛的高度应大于终锻模膛
2	不设毛边槽
3	圆角、斜度较大
4	细小的沟槽和花纹不制出。对于形状简单或批量不大的模锻件，可不设置预锻模膛。

14.冲裁的落料模和冲孔模的刃口尺寸如何确定？

落料时	由工件尺寸确定凹模尺寸，凸模尺寸等于凹模尺寸减去双边间隙值
冲孔时	由工件尺寸确定凸模尺寸，凹模尺寸等于凸模尺寸加上双边间隙值。

落料模	所取凹模刃口尺寸应靠近落件公差范围内的最小尺寸
冲孔模	所取凸模刃口尺寸应靠近孔的公差范围内的最大尺寸

15.什么是拉伸系数？拉深件的常见缺陷有哪些？

拉伸系数	拉伸系数m=拉深件直径d/胚料直径D
常见缺陷1	当拉应力值超过材料的强度极限时，拉伸件将被拉裂甚至拉穿
常见缺陷2	在拉伸时，由于胚料边缘在切线方向受到压缩，因而可能产生波浪形，形成另一种缺陷——起皱

16.焊接方法分哪三类？熟悉和了解常见焊接方法。

焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。

焊接过程的实质是利用加热或加压、或两者兼用，借助于金属原子的结合和扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来。

熔化焊	将焊件接头处局部加热到熔化状态，通常还需加入填充金属（如焊丝、电焊条）已形成共同的熔池，冷却凝固后即可完成焊接过程。
压力焊	将焊件接头处局部加热到高温塑性状态或接近熔化状态，然后施加压力，使接头处紧密接触并产生一定的塑性变形，从而完成焊接过程。
钎 焊	将填充金属（低熔点钎料）熔化后，渗入到焊件接头处，通过原子的扩散和溶解而完成焊接过程。

熔化焊{电弧焊（焊条电弧焊 埋弧自动焊 气体保护焊）、气焊、电渣焊、等离子弧焊、激光焊}
压力焊{电阻焊（点焊 缝焊 对焊）、摩擦焊、超声波焊、爆炸焊}
钎焊（硬钎焊、软钎焊）

17.焊接接头的热影响区包含哪几部分？其组织性能如何？

热影响区：焊缝附近的金属，在焊接热源作用下，发生组织和性能变化的区域

熔合区	金属组织粗大，处在熔化和半融化状态，化学成分不均匀，其力学性能最差
过热区	金属属于严重过热状态，晶粒粗大，其塑性、韧性很低，容易产生焊接裂纹
正火区	金属发生重结晶，晶粒细化，力学性能好
部分变相区	部分金属组织发生相变，此区晶粒大小不均匀，力学性能稍差

18.焊接变形的种类及防止消除方法

序号	焊接变形基本形式
1	收缩变形
2	角变形
3	弯曲变形
4	扭曲变形
5	波浪变形

防止和减少减少变形的四个措施

1)加裕量法	根据经验，焊件尺寸在下料是增加一定裕量，以备焊缝收缩，特别是横向收缩
2)刚性固定法	焊前将焊件固定在夹具上或经过定位焊来限制其变形。但这种方法会产生较大焊接残余应力，故只适用于塑性较好的低碳钢结构
3)反变形法	预先估计其结构变形的方向和数量，焊前将焊件安放在与焊接变形相反的位置，以抵消焊后所产生的焊接变形
4)选择合理的焊接顺序	进行焊接时，采用合理的焊接顺序，能有效减少焊接变形

19.什么是可焊性（焊接性能）？如何评价？

金属材料的焊接性主要是指在一定焊接工艺条件下，金属获得优良焊接接头的难易程度

可焊性	金属的焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性
工艺焊接性	焊接接头产生工艺缺陷的可能性
使用焊接性	焊接接头在使用过程中可靠性
如何评价	可通过各种焊接工艺试验来直接加以评定，也可通过钢的化学成分来间接评定

20.改善焊接性能的主要工艺措施有哪些？

工艺措施1	焊前预热，焊后缓冷，焊后进行热处理。
2	尽量选用抗裂缝性较好的低氢型焊条。
3	选用细焊条、小电流、开坡口进行多层焊，以防止母材过多地熔入焊缝，同时减少焊缝热影响区的宽度。

21.焊条的组成及其作用？

焊芯	导电，产生电弧，提供焊接电，并作为焊缝的填充金属
药皮	形成气-渣联合保护，防止空气中有害物质侵入
2	对焊缝进行脱硫、脱氧，并渗入合金元素，以保证焊缝金属获得符合要求的化学成分和力学性能
3	稳定电弧燃烧，有利于焊缝成形，减少飞溅等

22.什么是酸性焊条，什么是碱性焊条？

酸性焊条	药皮中含多量的酸性氧化物（SiO2、TiO2）的焊条
特点1	焊缝金属的力学性能差，特别是冲击韧性与塑性低。
2	工艺性较好，对工件表面的铁锈、水分等清理要求低。
3	交、直流均可用。
适用范围	适用于一般低碳钢和强度较低的普通低合金钢的焊接。

碱性焊条	药皮中含多量的碱性氧化物（CaO、CaF2等）的焊条
特点1	焊缝金属力学性能好，特别是冲击韧性高
2	抗裂缝性能较强，由于CaO能很好地起脱硫作用，且焊缝中含氢量又极低。
3	水分含量少：因为不用有机物做造气剂，且焊条烘干温度较高。
4	会产生有毒气体HF。
5	只用直流反接。
适用范围	主要用于焊接重要的结构件。

23.什么是焊接电源的正接和反接？

一般情况下皆用正接，因焊件上热量大，可提高生产率，如焊厚板、难熔金属等。
反接只在特定要求时才用，如焊接有色金属、薄钢板或采用低氢型焊条等。

正接	焊件接电源正极，焊条接电源负极
反接	焊件接电源负极，焊条接电源正极

24.什么是主运动和进给运动？

切削运动包括主运动和进给运动

主运动	切下切屑所必须的运动。它是切削运动中速度最高、消耗功率最多的运动。
进给运动	与主运动配合，以便重复或连续不断地切下切屑，从而形成所需工件表面的运动。

25.什么是切削用量，各自如何定义的？

切削用量	切削速度、进给量、切削深度三者的总称
切削速度vc	主运动的线速度成为切削速度
进给量	刀具在运动方向上相对工件的位移量
背吃刀量ap	待加工表面与已加工表面的垂直距离

26.在正交平面参照系中，在基面、切削平面以及正交平面中定义的常见五个角度分别是什么？各角度对切削性能有何影响？

五个角度：前角、后角、主偏角、负偏角、刃偏角

前角	在正交平面内测量的前刀面和基面间的夹角
影响切屑变形程度	较大的前角可减少切屑的变形，使切削轻快，降低切削温度，减少刀具磨损
影响刀刃强度	前角增大，刀具强度较弱，散热体积减小，切削温度升高，刀具寿命下降

后角	正交平面内测量的主后刀面和切削平面的夹角
影响主刀面和工件过渡表面的摩擦	增大后角可减少刀具与工件之间的摩擦，可减少刀具的磨损，降低工件的表面粗糙度
配合前角改变切削刃的锋利和强度	后角过大，切削刃的强度减弱，散热体积减少，影响刀具寿命

主偏角	在基面内测量的主切削平面和假定工作平面间的夹角
影响切削条件和刀具寿命	在进给量和背吃刀量相同的情况下，减少主偏角可使刀刃参与切削的长度增加，切屑变薄，因而使刀刃单位长度上的切削负荷减轻，同时增大了散热面积，从而使切削条件得到改善，刀具寿命提高
影响切削分力的大小	在切削力同样大小的情况下，减少主偏角会使径向分力Fp增大。因此，在加工刚性较弱的零件（如细长轴）时，为避免工件变形和振动，应选用较大的主偏角

副偏角	在基面内测量的副切削平面与假定工作平面间的夹角
1	影响刀头强度
2	影响已加工表面的粗糙度

刃偏角	在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角
1	影响刀头强度
2	影响切屑流出方向

27.常见机床的主运动和进给运动分别是什么？

主运动：是切除工件上的被切削层，使之转变为切屑的运动

进给运动：是由机床或人力提供的运动。

28.刀具材料应具备什么性能？

序号	性能要求
1	高的硬度和耐磨性
2	足够的强度和韧性
3	高的耐热性和化学稳定性
4	良好的工艺性和经济性

29.常见刀具的结构特点

碳素结构钢	淬火硬度较高，可达HRC61~65；价格低廉；耐热性差（200-250℃）；淬火时易产生裂纹和变形
量具刃具钢	具有较高硬度，可达HRC61-65；硬度、耐磨性和韧性比碳素工具钢高；具有较高的耐热性（350-400℃）；热处理变形小

整体式	一般使用高速钢制造，刃口可磨得较锋利
焊接式	结构简单、紧凑、刚性好，灵活性较大
机夹重磨式	刀片与刀柄是两个可拆开的独立元件，工作时靠夹紧元件把它们紧固在一起
机夹可转位式	避免因焊接而引起的缺陷，在相同的切削条件下刀具切削性能大大提高；达一定条件下，卷屑、断屑稳定可靠；生产效率提高；刀片一般不需重磨。有利于涂层刀片的推广使用；刀具寿命长，节约费用

30.常见表面的加工方法，（参见P325）

31.传动系统图的分析。

32.锻件、冲压件和机加工件的结构工艺性。

锻件：
1、自由锻：

a、不允许有锥度和斜面结构
b、锻件形状应尽量简单，避免非平面交接结构，以免出现截交与相贯
c、上不允许有肋板、凸台、工字型截面等结构
d、采用组合件

2、模锻件：

a、必须保证模锻件易于从锻模取出
b、应有合适的模锻斜度和圆角半径
c、零件的外形应力求简单
d、采用组合结构

冲压件：

（1）对落料件和冲孔件的要求
A、落料件的外形和冲孔件的孔形应力求简单、对称，应尽可能采用圆形或矩形等规则图形，尽量避免长槽或细长悬臂结构
B、冲孔及其有关尺寸如图
C、冲裁件上直线与直线、曲线与曲线的交界处，都应采用圆弧连接
D、工件的结构应使在排样时尽可能将废料较低到最少

（2）对弯曲件的要求

A、弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径。为了减少回弹，保证弯曲角度和圆角半径的精度，圆角半径也不能太大
B、弯曲边要有一定的高度
C、保证孔的精度

（3）对拉伸件的要求

A、拉伸件外形应力求简单、对称，尽量避免深度大的拉伸件，以减少拉伸次数
B、带凸缘的筒形件，为发挥压边圈的作用，防止起皱，凸缘直径d1与拉伸件直径d、板厚m应满足
d+12m<=d1<=d+25m
C、拉伸件的圆角半径在不增加工艺程序的情况下，最下许可半价如图

机加工件：

1、便于安装
2、减少装夹次数
3、减少机床调整次数
4、减少加工困难
5、便于进刀和退刀
6、减少加工面积
7、减少刀具种类
8、增加工件刚度

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