金属工艺学第五版课后习题答案

1、机械制造基础课后练习讲解第一篇，第一章， p11 页3、对于具有力学性能要求的零件，为什么在零件图上通常仅标注其硬度要求，而极少标注其他力学性能要求？答：硬度是指除了表面抵抗局部变形、特别是塑性变形、压痕、划痕的能力，反应了金属材料综合的性能指标，同时， 各种硬度与强度间有一定的换算关系，故在零件图的技术条件下，通常只标出硬度要求，其他力学性能要求可以按照换算关系获得。机械制造基础课后练习讲解5、下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么？ 答： b：抗拉强度，材料抵抗断裂的最大应力。 s：屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形的最大应力。 0.2 ：条件屈服强度，脆性材料抵抗塑性变形的最大应力 -

2、1 ：疲劳强度，材料抵抗疲劳断裂的最大应力。 ：延伸率，衡量材料的塑性指标。 k：冲击韧性，材料单位面积上吸收的冲击功。hrc：洛氏硬度， hbs：压头为淬火钢球的布氏硬度。 hbw：压头为硬质合金球的布氏硬度。机械制造基础课后练习讲解第一篇，第二章，p23 页2、金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响，细化晶粒的途径是是什么？答：一般来说，同一成分的金属，晶粒越细，其强度、硬度越高，而且塑性和韧性也愈好。影响晶粒粗细的因素很多， 但主要取决于晶核的数目，晶核越多，晶核长大的余地愈 小，长成的晶粒越细，主要途径有：1、提高冷却速度，增加晶核数目；2、添加变质剂（孕育处理），增加外来晶核； 3、热

3、处理或塑性加工，固态金属晶 粒细化； 4、凝固时震动液体，碎化结晶的枝状晶。幻灯片 1幻灯片 2幻灯片 3幻灯片 4机械制造基础课后练习讲解第一篇，第三章，p29 页3、碳钢在油中淬火，后果如何？为什么合金钢通常不在水中淬火？答：由于碳钢的淬透性较差，因此在油中淬火时，心部冷却 速度较慢，可能得不到马氏体组织，降低了材料的力学性能。对于合金钢，其淬透性较好，若在水中淬火，其整个截面将全部变成马氏体，内应力较大，容易产生变形及开裂。5、钢锉、汽车大弹簧、车床主轴。发动机缸盖螺钉最终热处理有何不同？幻灯片 5机械制造基础课后练习讲解答：钢锉的最终热处理为淬火 +低温回火，其组织为低温回火马氏体，主

4、要提高表面的硬度及耐磨性。汽车大弹簧为淬火 +中温回火，组织为回火屈氏体，保持材料的高弹性。车床主轴为淬火 +高温回火，组织为回火索氏体，具有较高的综合机械性能。发动机缸盖螺钉为渗碳 +淬火+低温回火，表层组织为回火马氏体组织，表面具有较高的硬度和耐磨性，而心部为索氏体 组织，具有较高的综合机械性能，达到“面硬心软 ”的使用目的。幻灯片 6机械制造基础课后练习讲解第一篇，第四章，p35 页1、下列牌号钢各属于哪类钢？试说明牌号中数字和符号的含义，其中哪些牌号钢的焊接性能好？15 40 q195 q345 crwmn 40cr 60si2mn答：（ 1）碳素结构钢： 15 40；普通碳素结构钢：

5、 q195；低合金高强钢： q345；合金工具钢： crwm；n 合金结构钢： 40cr 60si2mn 。（ 2） 15， 40钢含义：含碳量分别为 0.15%，0.4%的碳素结构钢。幻灯片 7机械制造基础课后练习讲解q195：屈服强度为 195mpa的普通碳素结构钢。 q345：屈服强度等级为 395mp的a 低合金高强钢。 crwm：n 含碳量大于 1%，而含cr 、w、mn合金元素均不足 1.5%的合金工具钢。 40cr ： 含碳量 0.4%左右，而 cr合金元素含量不足 1.5%的结构钢。60si2mn：含碳量 0.6%左右， si 含量为 2%，mn含量小于 1.5% 结构钢。（

6、3）含碳量越低，含合金元素量越低焊接性能越好，因此15，q195，q395钢的焊接性能好。幻灯片 8机械制造基础课后练习讲解4、仓库中混存三种相同规格的 20钢、45钢和t10圆钢，请提出一种最为简便的区分方法答：（ 1）由于此三种钢碳含量差别较大，一般情况下，碳含量越高，硬度越高，因此根据三者硬度差别可以区分，20钢硬度最低， 45钢次之， t10钢最高。测量硬度的方法具体有：利用仪器测量，钢锯锯，更硬金属划擦等。一般情况下手感即可判断出硬度。（2） ）利用火花检测法，一般情况下，含碳量越高，其火花的分叉越少。（3） ）采用金相检测，碳含量越低，铁素体含量越高。幻灯片 9机械制造基础课后练习

7、讲解5、现拟制造如下产品，请选出适用的钢号答：六角螺钉： q215,q235。车床主轴： 45，40cr，40mnvb。钳工的錾子： t10， t8。液化石油气罐： 16mn， q295-q420。活扳手： 9crsi ，t8。脸盆： q195，q215。自行车弹簧： 60si2mn。门窗合页： q215，20 钢。幻灯片 10机械制造基础课后练习讲解第二篇，第一章，p48 页3、某定型生产的厚铸铁件，投产以来质量基本稳定，但近一段时间浇不到和冷隔的缺陷突然增多，试分析其可能的原因。答：浇不到和冷隔缺陷增多是由于液态合金的充型能力降低所致，由于投产以来质量基本稳定，因此，其结构影响因素应予以排

8、除。可能的原因有：1、材料化学成分发生变化，其结晶温度范围变宽。导致流动性变差。 2、浇注温度及充型压力变小也会造成充型能力的降低。3、铸型材料导热过快或铸型温度较低，使得液态合金温度降低过快。 4、铸型排气不畅或考虑天气因素导致温度降低过快。幻灯片 11机械制造基础课后练习讲解4、既然提高浇注温度可改善充型能力，那么为什么又要防止浇注温度过高？答：浇注温度过高铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、析出性气孔、粗晶等缺陷，降低了出来的力学性能，因此，在保证充型能力的前提下，浇注温度不宜过高。8、试用下面异形梁铸钢件分析其热应力形成原因，并用虚线标出铸件的变形方向。幻灯片 12机械制造基础课后练习讲解第

9、二篇，第二章，p61 页2、影响铸铁石墨化的主要因素是什么？为什么铸铁的牌号不用化学成分来表示？答：影响石墨化的因素有： 1、化学成分，其中碳与硅是强石墨化因素，此外，对于强碳化物形成元素，一般阻碍石墨化， 而弱碳化物形成元素对石墨化进程无明显影响。2、冷却速度，冷却速度越快，阻碍石墨化进程。由于同一成分的铸铁可以根据石墨化进程不同，得到不同强度级别的铸件产品，因此，铸件强度除受化学成分影响外，还与冷却速度有很大关系，因此铸铁牌号不用化学成分来表示。幻灯片 13机械制造基础课后练习讲解9、下列铸件宜选用哪类铸造合金？请阐述理由。答：车床床身：灰铸铁，主要是由于减震、铸造性能优良等。 摩托车汽缸

10、体：铝合金或灰铸铁，形状复杂，材料铸造性能好。火车轮：铸钢，具有较高的韧性及耐磨性能。压气机曲轴：球墨铸铁或铸钢，具有较高的韧性要求。汽缸套：蠕墨铸铁，具有优良的热性能。自来水管道弯头：铝合金或可锻铸铁，耐蚀性良好，成型方便。减速器涡轮：铜合金，具有优良的减摩性及耐蚀性能。幻灯片 14机械制造基础课后练习讲解第二篇，第三章，p73 页4、浇注位置选择和分型面选择哪个重要？若它们的选择方案发生矛盾该如何统一？答：浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的位置，铸件的浇注位置正确与否对铸件质量影响较大，是制定铸造方案时必须优先考虑的。当浇注位置和分型面选择发生矛盾时，应首先考虑浇注位置， 而后，根据试样形

11、状、技术要求等内容对其分型面进行分型面的综合考虑评价，同时还需采用必要的措施，如施加冒口、安放冷铁等，获得合格的铸件产品。幻灯片 15机械制造基础课后练习讲解5、图示铸件在单件生产条件下选用哪种造型方法。（a）支架 - 整模造型幻灯片 16机械制造基础课后练习讲解（a）支架 - 分模造型幻灯片 17机械制造基础课后练习讲解（c ）绳轮 - 挖砂造型 +四箱造型幻灯片 18机械制造基础课后练习讲解（c ）绳轮 - 活块造型幻灯片 19机械制造基础课后练习讲解（c ）绳轮 - 环芯造型 +分模造型环芯幻灯片 20机械制造基础课后练习讲解7、试绘制图示调整座铸件在大批量生产中的铸造工艺图。用钻孔方式

12、加工内螺纹立铸用切削的方式加工出凹槽幻灯片 21机械制造基础课后练习讲解卧铸幻灯片 22机械制造基础课后练习讲解成对卧铸 - 最优的大批量生产工艺幻灯片 23机械制造基础课后练习讲解第二篇，第四章，p81 页2、什么是铸件的结构斜度？它与起模斜度有何不同？图示铸件结构是否合理？应如何改正？答：结构斜度是指铸件垂直于分型面上的不加工表面具有的斜度，是为了更好起模而设计。结构斜度应标注在零件图中，斜度较大，是铸件固有的结构特点；起模斜度标注于模型图中， 斜度较小。铸件零件图中不标出。幻灯片 24机械制造基础课后练习讲解5、为什么要有结构圆角？图示铸件上哪些圆角不够合理？应如何改正？答：铸件结构有结

13、构圆角的原因有：直角处易形成缩孔、缩松。直角处易产生应力集中。合金在结晶过程中易形成柱状晶，性能变差。圆角美观，避免浇注时冲毁铸型。幻灯片 25机械制造基础课后练习讲解9、试用内接圆方法确定下图所示铸件的热节部位。在保证尺寸h的前提下，如何使铸件的壁厚尽量均匀？幻灯片 26机械制造基础课后练习讲解幻灯片 27机械制造基础课后练习讲解第三篇，第一章，p109 页2、碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会冷变形强化现象？答：碳钢在锻造温度范围内变形时，会发生冷变形强化现象， 只是由于变形温度在再结晶温度以上，因此，这种冷变形强化现象会产生再结晶，加工硬化现象会消除。3、铅在 20，钨在 1000变形，

14、各属于哪种变形？为什么？答：铅熔点为 327，即 600k，而再结晶温度为 0.4t 熔=240k=- 27，即铅的再结晶温度为 -27，因此在 20加工是热加工。钨的熔点是 3380，即 3653k，再结晶温度为 1461k，即1188，因此即使将钨加热到 1000时，其变形也属于冷变形。幻灯片 28机械制造基础课后练习讲解6、“趁热打铁 ”的含义何在？答：温度是金属的可锻性重要的影响因素，一般情况下，温度越高，其可锻性越好，因此，将金属加热到一定温度，获得单相奥氏体组织，而奥氏体组织是面心立方，其塑性、韧性较 好，具有较低的变形抗力，可以实现获得较好的锻造性能。当温度降低到奥氏体化温度以下

15、时，会产生相变，形成双相组织，且这两种双相组织的性能差别较大，因此，其可锻性变 差，使得加工难于进行，若强行锻造，会导致加工硬化，锻坯破裂报废。因此，趁热打铁的含义是将钢铁材料处于奥氏体单相区内进行锻造，可以获得良好的锻造性能。幻灯片 29机械制造基础课后练习讲解第三篇，第二章，p126 页2、为什么重要的轴类锻件在锻造过程中安排有镦粗工序？答：原因主要有：碎化晶粒，提高轴类零件的力学性能； 焊合轴类零件内部裂纹、孔洞缺陷；改变轴类零件的纤维组织方向，降低材料力学性能的各向异性。4、在图示的两种抵铁上进行拔长时，效果有何不同？1为v形槽砧拔长，锻件所受压应力数目较多，因此，此抵铁拔长的材料可锻

16、性较好，质量较好。2为平砧拔长，压应力数目少，可锻12性较差，零件表面质量较差。幻灯片 30机械制造基础课后练习讲解5、如何确定分模面的位置？ 答：确定锻件分模面的原则为：应保证模锻件从膜膛中取出。应使上下两膜沿分模面的膜膛轮廓一致，否则容易产生错膜。同时可以及时方便的调整锻模位置。分模面应选在能是膜膛深度最浅的位置上。选定的分模面应使零件上所增加的余块量最少。幻灯片 31机械制造基础课后练习讲解第三篇，第三章，p138 页2、用 50mm冲孔模来生产 50mm落料件能否保证落料件的精度，为什么？答：不能保证，因为对于同一个冲裁模，其获得的冲孔件尺寸和落料件尺寸不同，对于 50mm冲孔模，其获

17、得的孔径为 50mm，而获得的落料件尺寸要大于 50mm。3、用 250× 1.5mm的坯料能否一次拉深成直径 50mm的拉深件，应采取哪些措施才能保证正常生产？答：该零件的拉伸系数 m为0.2 ，变形程度越大，坯料被拉入凹模越困难，易产生废品。可以采用多次拉深工艺，每次拉深后 进行退火处理，同时施加润滑，安放压边圈。幻灯片 32机械制造基础课后练习讲解7、试述图示冲压件的生产过程。答：首先落料，而后进行冲孔，最后进行弯曲。幻灯片 33机械制造基础课后练习讲解第四篇，第一章，p166 页4、如图所示的拼接大块钢板是否合理？为什么？为减小焊接应力与变形，应怎样改变？合理的焊接次序是什么

18、？答：不合理，因为图示的焊件焊缝密集交叉，焊接时形成焊接热影响区使得材料性能变差，若多条焊缝密集交叉，则热影响区相互交错，极易在交叉部位形成裂纹。焊接时，为减少焊接应力，应尽可能采用 “t”形交叉焊缝，且焊接次序按照“先焊小，后焊大 ”的原则，使得各部位焊接时可以自由伸缩。幻灯片 34机械制造基础课后练习讲解5、试分析厚件多层焊时，为什么有时用小锤对红热状态的焊缝进行锤击？答：用小锤对红热状态的焊缝进行锤击原因有：通过锤击， 松弛由于热影响区收缩引起的拉应力；细化焊缝区的晶粒， 使得焊缝区力学性能得到改善；锤击红热态焊缝时，可以焊合焊缝内的微裂纹、孔洞等缺陷，提高焊缝的力学性能；锤击焊缝，清除

19、覆盖在焊缝上的焊渣。幻灯片 35机械制造基础课后练习讲解7、焊条药皮起什么作用？在其它电弧焊中，用什么取代药皮的作用？答：提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金属的有害作 用，对熔池的脱氧和加入合金元素，可以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。其它电弧焊中，起到药皮作用的是：埋弧焊- 焊剂；气体保护焊中- 气体（ co2、氩气等）；等离子弧焊接 - 离子气体（氩 气）。幻灯片 36机械制造基础课后练习讲解第四篇，第三章，p183 页2、现有直径 500mm的铸铁齿轮和带轮各 1件，铸造后出现图示的断裂现象，曾先后用 j422焊条和钢芯铸铁焊条进行电弧焊冷焊补，但焊后再次断裂，试分析其原因，请问采

20、用哪些方法 能保证焊后不裂，并可进行切削加工？答：其主要原因是： j422焊条为结构钢酸性焊条，焊缝韧性差，焊芯碳含量较低，不符合焊条同成分及等强度原则，而对于钢芯铸铁焊条冷焊，其焊接应力较大，易在热影响区形成白口组织，焊后会发生断裂。采用热焊工艺，镍基铸铁焊条或铜基铸铁焊条，焊前预热，焊后缓冷，并尽快进行热处理。幻灯片 37机械制造基础课后练习讲解第四篇，第四章，p191 页1、图示工件，其焊缝布置是否合理，若不合理，如何改正。幻灯片 38机械制造基础课后练习讲解幻灯片 39机械制造基础课后练习讲解幻灯片 40机械制造基础课后练习讲解第五篇，第一章，p30 页6、简述车刀各角度的作用。主偏角

21、：影响切削层截面的形状和参数，切削分力的变化及已加工表面的粗糙度。副偏角：减少副切削刃与工件已加工表面的摩擦，减少切 削振动，同时对工件已加工表面的粗糙度ra 值影响较大。前角：主要作用是使刀具刃口锋利，同时影响切削刃强度和散热情况。后角：减少刀具与工件间的摩擦和磨损，也影响切削刃强度和散热状况。刃倾角：影响切屑的流量、切削分力及刀尖的强度。幻灯片 41机械制造基础课后练习讲解8、何谓积屑瘤，它是如何形成的？对切削加工有哪些影响答：当切削塑性材料时，在一定切削速度下，在切削刃附近粘附着一小块金属代替切削刃切削，称为积屑瘤。主要是由于切屑沿刀具前刀面流出时，在一定的切削速度下， 在一定的温度与压

22、力作用下，与前刀面接触的倾斜底层受到很大的摩擦阻力，致使这一层金属的流出速度受到阻碍，形成一层“滞留层 ”，当滞留层的摩擦阻力大于材料的内部结合力时， 会粘附于前刀面靠近切削刃附近，形成积屑瘤。可以代替切削刃切削，保护刀具切削刃，增大了工作前角，是切削轻快，但是不断脱落，影响尺寸精度及加工表面精度。幻灯片 42机械制造基础课后练习讲解思考和练习题1、车外圆面工件转速等条件已知，求各切削参量。答：切削速度： vc=dn/1000 1m/min。进给量： f=vc/n=0.5mm。背吃刀量： ap =(100-94)/2=3.0mm, 切削层公称横截面积： ad f a p=3× 0.5

23、=1.5mm2, 切削层公称宽度： bd ap/sink r =3/sin60=3.464mm, 切削层公称厚度 h dapsink r =3sin60=2.598mm,幻灯片 43机械制造基础课后练习讲解5、车刀的主要角度试画出这些角度。幻灯片 44机械制造基础课后练习讲解第五篇，第三章，p85第三章复习题： 5、何谓钻孔时的 “引偏”？试举出几种减少引偏的措施。答：所谓引偏是指钻孔时，由于钻头弯曲而引起孔径扩大、孔不圆或孔的轴线歪斜等现象。减少的措施有：预钻锥型定心坑；用钻套为钻头导向；钻头的两个主切削刃尽量刃磨对称。幻灯片 45机械制造基础课后练习讲解12、周铣法中顺铣比逆铣有哪些优点？

24、实际生产中采用哪种方法？为什么？答：顺铣时，铣削力将工件压向工作台，减少了工件的振动可能性，在铣削过程中，每个刀齿的切削层厚度是由最大减少到零，减少了刀齿与工件之间的摩擦，表面质量较高。从提高刀具耐用度和工件表面质量、增加工件夹持的稳定性来看，顺铣比逆铣效果好，但是，由于顺铣不能消除丝杠与工作台的窜动，而目前一般铣床尚没有消除此间隙的机构，因此， 在大批量生产中，还是常采用逆铣法。幻灯片 46机械制造基础课后练习讲解18、既然砂轮在磨削过程中有自锐作用，为什么还要进行修整。答：砂轮的这种自行推陈出新，保持自身锋锐的性能称为自锐性。虽然本身具有自锐性，但由于切屑和碎磨粒会把砂轮阻塞，使它丧失了切

25、削能力，磨粒随机脱落的不均匀性，使得砂轮失去外形精度，所以，为了恢复砂轮的切削能力和外形精度，在磨削一定时间后，仍需对砂轮进行修整。幻灯片 47机械制造基础课后练习讲解思考和练习题， 1、加工要求精度高，表面粗糙度低的紫铜小轴或铝合金轴件外圆时，选用哪种加工工艺，为什么？答：应选用车削或铣削的加工工艺。由于这些零件材料的硬度较低，塑性较大，若采用砂轮磨削， 软的磨屑会堵塞砂轮，难以得到很光亮的表面，因此，当有色金属或铝合金零件精度要求较高，而避免粗糙度要求较低时， 不宜采用磨削加工，而是采用车削或铣削的加工工艺。幻灯片 48机械制造基础课后练习讲解思考和练习题 .2 、在车床上钻孔和钻床上钻孔，都会产生引偏，它们对加工的孔有何不同影响？在随后的精加工中，哪一种比较容易纠正，为什么？答：车床钻孔和钻床钻孔主运动不同，车床钻孔主运动为工件的转动，而钻床钻孔主运动为钻头的旋转运动，这样对孔的引偏影响不同，车床钻孔时钻头在尾座上不动，靠工件的旋转进行钻削，因此，与钻床钻孔相比，刚性较高，产生引偏的缺陷相对较小。在随后的精加工中，车床上形成的引偏容易纠正，因为引偏的程度较小。幻灯片 49机械制造基础课后练习讲解思考与练习题 .3 、若用周铣法铣削带黑皮铸件或锻件平面，为减少刀具磨损，应采用顺铣还是逆铣，为什么？答：应采用逆铣，因为铸件或锻件平面带有黑皮时，硬度一般较高，而顺铣