金属工艺学第五版课后习题答案

1、幻灯片1幻灯片2幻灯片3.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

2、性变形的最大应力 -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

3、核；3、热处理或塑性加工，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，主要提高表面的硬度及耐磨性。汽

4、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？1540 Q195 Q345 CrWMn 40Cr 60Si2Mn答：（ 1）碳素结构钢：15 40 ；普通碳素结构钢：Q195；低合金高强钢：Q345

5、；合金工具钢：CrWMn；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幻灯片8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 395MPa的低合金高强钢。 CrWMn：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。（ 3）含碳量越低，含合金元素量越低焊接

6、性能越好，因此15，Q195，Q395钢的焊接性能好。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讲解5、现拟制造如下产品，请选出适用的钢号答：六角

7、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除。可能的原因有：1、材料化学成分发生变化，其结晶温

8、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幻灯片12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。机械制造基础课后练习讲解第二篇，第二章，P61 页2、影响铸铁石墨化的主要因素是

9、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。摩托车汽缸体：铝合金或灰铸铁，形状复杂，材料铸造性能好。火车轮：铸钢，

10、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幻灯片15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，

11、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。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幻灯片17幻灯片18.机械制造基础课后练习讲解（a）支架 - 分模造型机械制造基础课后练习讲解（c ）绳轮 - 挖砂造型 +四箱造型机械制造基础课后练习讲解（c ）绳轮 - 活块造型.幻灯片19幻灯片20幻灯片21.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。用钻孔方式加工内螺纹立铸用切削的方式加工出凹槽机械制造基础课后练习讲

12、解卧铸.幻灯片22幻灯片23.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

13、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幻灯片26幻灯片27.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？机械制造基础课后练习讲解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，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

14、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，

15、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性较好，质量较好。2为平砧拔长，压应力数目少，可锻性较差，零件表面质量较差。12幻灯片3

16、0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，其获得的孔径为50mm，而获得的落料件尺寸要大于 50mm。3、用 250× 1.5m

17、m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幻灯片33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。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？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

18、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幻灯片35幻灯片36.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，清除覆盖在焊缝上的焊渣。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，

19、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（ CO、氩气等）；等离子弧焊接- 离子气体（氩2气）。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

20、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幻灯片38幻灯片39.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。机械制造基础课后练习讲解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：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

21、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

22、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=1.5mm2, 切削层公称宽度： bDap/sink r =3/sin60=3.464mm,切削层公称厚度 h Dapsink r

23、=3sin60=2.598mm,.幻灯片43幻灯片44幻灯片45.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。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。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？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

24、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幻灯片47幻灯片48.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

25、砂轮进行修整。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。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幻灯片50幻灯片51.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