金属工艺学课后习题答案

P（2）一般情况下，车削的切削过程为什么刨削、铣削等平稳？对加工有何影响？ 答：1.除了车削断续表面外，一般情况下车削过程是连续进行的，不像铣削和刨 削，在一次走刀过程中刀齿有多次切入和切出，产生冲击；

2.当车几何形状、背吃刀量和进给量一定时，切削层公称横街表面积是不变 的；因此车削时切削力基本上不发生变化；

3.车削的主运动为工件回转，避免了惯性力和冲击的影响；所以车削过程比 铣削和刨削平稳。

连续切削效率高，表面粗糙度等级高，加工精度也高；断续切削效率低，表 面粗糙度等级低，加工精度也低。 （14）铣削为什么比其他加工容易产生振动？

答：铣刀的刀齿切入和切出时产生冲击，并将引起同时工作刀齿数的增减，在切 削过程中每个刀齿的切削层厚度hi随刀齿位置的不同而变化，引起切削层截 面积变化，因此在铣削过程中铣削力是变化的，切削过程不平稳容易产生振 动。

（19)磨削为什么能达到较高的精度和较小的表面粗糙度值？

答：1.磨粒上较锋利的切削刃，能够切下一层很薄的金属，切削厚度可以小刀微 米；

2.磨削所用的磨床，比一般切削加工精度高，刚度及稳定性较好，并且具有 微量进给机构，可以进行微量切削；

3.磨削时切削速度很高，当磨粒以很高的切削速度从工件表面切过时，同时 有很多切削刃进行切削，每个磨刃仅从工件上切下极少量的金属，残留面 积高度很小，有利于形成光洁表面。 (2）试决定下列零件外圆卖面的加工方案： 1.紫铜小轴，φ20h7，Ra值为0.8um； 粗车→半精车→精车

2.45钢轴，φ50h6,Ra值为0.2um，表面淬火49-50HRC。 粗车→半精车→淬火→低温回火→粗磨→精磨 （3）下列零件上的孔，用何种方法加工比较合理？

1.单件小批生产中，铸铁齿轮上的孔，φ20H7，Ra值为1.6um； 钻→粗镗→半精镗

2.大批大量生产中，铸铁齿轮上的孔，φ50H7，Ra值为0.8um； 钻→扩→拉

3.高速三面刃铣刀的孔，φ27H6，Ra值为0.2um； 钻→粗镗→粗磨→半精磨

4.变速箱体上传动轴的轴承孔，φ62J7，Ra值为0.8um。 钻→粗镗→半精镗→精镗

（1）什么是退火？什么是正火？他们的特点和用途有何不同？

答：退火指将钢加热、保温、然后随炉或埋入灰中使其缓慢冷却的热处理工艺，

中碳合金钢、高碳钢及复杂件以退火为宜 正火是将钢加热到Ac3以上30-50℃(亚共析钢）或Accm以上30-50℃（过共析 钢）保温后在空气中冷却的热处理工艺

（1）为什么铸造是毛坯生产中的重要方法？试从铸造的特点并综合示例分析之。 答：1.可制成形状复杂，特别是形状复杂的内腔的毛坯，如箱体，汽缸体等 2.适应范围广，工业上常用的金属材料都可铸造

3.可直接利用成本低廉的废机构或切屑，设备费用较低，同时铸件加工余 量小，节省金属，减少机械加工余量，从而降低了制造成本

（6）什么是顺序凝固原则？什么是同时凝固原则？各采取什么措施来实现？上述两 种每个原则适用场合有何不同？

答：顺序凝固原则值指在铸件可能缩孔的厚大部位通过安置冒口等工艺措施， 是铸件远离冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口部位凝固，最后才是冒口 本身的凝固；采用冷铁可加快某些部位的冷却速度，一控制铸件的凝固顺 序；

同时凝固原则指相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近 既同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的温差，厚薄不同的部位趋近 通时凝固，采取的措施是将金属液从薄部引入。 第二篇 铸造

（1）砂型铸造的关键技术包括：

1．造型方法的选择。2．浇注位置和分型面的选择。3. 工艺参数的选择。 （2）铸件浇注位置选择应遵循以下原则： 1.铸件的重要加工面应朝下。 2.铸件的大平面应朝下。

3.为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷，应将面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置。 4.对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在铸型的上部或侧面，以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现自下而上的定向凝固。 铸型分型面的选择原则： 1. 应使造型工艺简化。

2. 应尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱，以保证铸件的精度。

3. 为便于造型，下芯，合箱和检验铸件的壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱。但型腔也不宜过深，并尽量避免使用吊芯和大的吊砂。

（3）型芯通常用于形成铸件的内腔，有时还可用它来简化铸件的外形，以制出妨碍起模的凸台，凹槽等。芯头起定位，支撑，排气的作用。 第三篇 锻造部分

1. 简述自由锻造的成型特点及其基本工序。

答：自由锻造的成型特点是：生产所用工具简单，具有较大的通用性，应用范围较为广泛，是生产大型和特大型锻件的唯一成型方法，锻件精度低。其基本工序为：镦粗 拔长 冲孔 弯曲 扭转 错移 切割。

2. 简述模膛锻造的成型特点及其基本工序。

答：模膛锻造的成型特点是：所生产的锻件尺寸精确，加工余量较小，结构可以较复杂，而且生产率高。其基本工序为： 长轴类：制坯—预锻—终锻 短轴类：镦粗—预锻—终锻

4.简述冲压成型的基本工序。当对坯料进行圆筒形拉深时，需要合理控制材料的变形程度。试问：何谓拉深系数？其数值大小应如何控制？

答：冲压成型的基本工序有分离工序和变形工序两大类。拉深系数是指拉深件直径与坯料直径的比值，其数值大小一般情况下不应小于0.5—0.8（坯料塑性差取上限，坯料塑性好取下限）。

需多次拉深时，后一道的拉深系数比前一道的拉深系数大，在一两次拉深后，应安排工序间的退火处理

第四篇 焊接部分

1.焊接电弧是怎样一种物理现象？电弧各区的温度有多高？温度高对焊接质量会带来什么后果？ ?答：焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间的放电现象，即在局部气体介质中有大量电子流通过的导电现象。

阳极区温度约为2600K中心区约为6000～8000K。

2.何谓焊接热影响区？各区段对焊接头性能有何影响？

答：焊接热影响区是只焊缝两侧金属因焊接热作用而发生组织何性能变化的区域。 1）????? 熔合区 焊缝与母材交界区，局部熔化

???? 组织：铸造组织+受热长大的粗晶。晶粒大小不均，化学成分不均 性能；接头中性能最差。

2）????? 过热区：温度远高于相变温度，晶粒产生急剧长大。过热组织。 性能：塑性韧性下降。接头中性能较差

3）????? 正火区：组织：发生重结晶，晶粒细化，正火组织 ?????????? 性能：其力学性能优于母材

4）部分相变区：组织：部分相变（F、P）晶粒不均（部分F和P重结晶成为较细晶粒，未转变的F长大）

??????????????力学性能比正火区稍差。?

3.产生焊接应力与变形的原因时什么？如何减小或消除焊接应力？如何预防和消除焊接变形？

答：金属材料具有热胀冷缩的基本属性。由于焊件在焊接过程中是局部受热且各部分材料冷却速度不同，因而导致焊件各部分材料产生不同程度的变形，引起了应力。焊接时局部加热是焊件产生应力与变形的根本原因。 减小焊接应力的工艺措：

（1）选择合理的焊接顺序；设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。 （2）预热法 即在焊前将工件预热到350～400℃，然后再进行焊接。预热可使焊接金属和周围金属的温差减小，焊后又比较均匀地同时缓慢冷却收缩，因此，可显著减小焊接应力，也可同时减小焊接变形。

（3）焊后退火处理 这也是最常用的、最有效的消除焊接应力的一种方法。整体退火处理一般可消除80%～90%的焊接应力。

防止与减小焊接变形的工艺措施

（1）反变形法 用试验或计算方法，预先确定焊后可能发生变形的大小和方向，在焊前将工件安置在与变形相反的位置上，以抵消焊后所发生的变形。

（2）加余量法 根据经验，在焊件下料时加一定余量，通常为工件尺寸的0.1%～0.2%，以补充焊后的收缩，特别是横向收缩。

（3）刚性夹持法 焊前将焊件固定夹紧，焊后变形即可大大缩小。但刚性夹持法只适用

于塑性较好的低碳钢结构，对淬硬性较大的钢材及铸铁不能使用，以免焊后产生裂纹。 （4）选择合理的焊接顺序 如果在构件的对称两侧都有焊缝，应设法使两侧焊缝的收缩互相抵消或减弱。

（5）机械矫正或火焰矫正来矫正焊接变形

下册 切削加工 ⑷ 答：

⑴较高的硬度。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，常温硬度一般在60HRC以上。 ⑵足够的强度和韧度，以承受切削力、冲击、和振动。

⑶较好的耐磨性，以抵抗切削过程中的磨损，维持一定的切削时间。

⑷较高的耐热性，以便在高温下仍能保持较高硬度，又称为红硬性或热硬性。

⑸较好的工艺性，以便于制造各种刀具。工艺性包括锻造、轧制、焊接、切削加工、磨削加工和热处理性能等。 11.答：刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具耐用度，以表示。

粗加工时，多以切削时间（min）表示刀具耐用度。

精加工时，常以走刀次数或加工零件个数表示刀具的耐用度。 3、如何决定板料冲孔和落料的凸、凹模尺寸及合理间隙值？ 1）凸、凹模尺寸

落料：以凹模为设计基准，D凹 = d落；D凸= D凹 – Z

冲孔：以凸模（冲头）为设计基准，D凸 = d孔；D凹 = D凸 + Z 2） 合理的凸凹模间隙：Z（双边间隙）= （5%~10%）t（壁厚） 4、说明金属锻造性（可锻性）的意义，有哪些影响因素？

3） 金属塑性变形的能力又称为金属的锻造性，它指金属材料在塑性成形加工时获得毛坯或零件的难易程度。

4） 锻造性用金属的塑性指标 (延伸系数δ和断面减缩率Ψ )和变形抗力来综合衡量。 5） 影响金属塑性的因素:

6） (1)金属本身的性质 —— ①化学成分：碳含量越低，材料的锻造性越好；②组织状态：纯金属和固溶体具有良好的锻造性。 7） (2)变形的加工条件

8） 1)变形温度↑，塑性↑； 9） 2)变形速度的影响；见课件；

10） 3)应力状态的影响，压状态为三向压应力时塑性最好。 2、何谓金属冷变形和热变形？

变形温度低于回复温度时，金属在变形过程中只有加工硬化而无回复与再结晶现象，变形后的金属只具有加工硬化组织，这种变形称为冷变形。

变形温度在再结晶温度以上时，变形产生的加工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何加工硬化痕迹，这种变形称为热变形。 3、同种金属材料分别经过冷、热变形，其组织和性能有何差异？何谓金属再结晶？ （1）冷变形：

1）组织变化的特征：①晶粒沿变形最大方向伸长；②晶粒扭曲，产生内应力，变形织构；③晶粒间产生碎晶。

2）性能变化的特征：随着变形程度的增加，会其强度和硬度不断提高，塑性和韧性不断下降