《机械制造基础》作业评讲

《机械制造基础》作业评讲(1)责任教师张莉《机械制造基础》是机械类各专业专科的重要技术基础必选课。本课程包含金属材料及热处理的基本知识、金属材料的热加工、公差配合与技术测量、形状和位置公差及检测、表面粗糙度及检测、金属切削机床及刀具、机械加工工艺知识等方面的内容，是数控技术专业必须掌握的一门综合性应用技术基础课程。通过本课程的学习，使学生掌握机械制造的基本知识，为以后其他专业课程的开展打下良好的专业基础。学习这门课，需要多做练习题。我会在四次作业评讲中，给大家讲解一下主要的作业题，帮助大家进一步理解各章教学内容。1、何为钢的热处理?钢的热处理方法有哪些基本类型?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是钢的热处理及类型。答：钢的热处理，是将钢在固态下进行加热、保温和冷却，改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种金属加工工艺。钢的热处理可分为整体热处理和表面热处理两大类，整体热处理包括退火正火、淬火、回火，表面热处理包括表面淬火、火焰加热表面淬火和化学热处理2、退火和正火的主要区别是什么?生产中如何选择退火和正火?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是退火和正火的原理。答：正火与退火的主要区别是正火的冷却速度稍快，所得组织比退火细，硬度和强度有所提高，退火与正火主要用于各种铸件、锻件、热轧型材及焊接构件，由于处理时冷却速度较慢，故对钢的强化作用较小，在许多情况下不能满足使用要求。除少数性能要求不高的零件外，一般不作为获得最终使用性能的热处理，而主要用于改善其工艺性能，故称为预备热处理。对于力学性能要求不高的零件，正火可作为最终热处理，低碳钢退火后硬度偏低，切削加工后表面粗糙度高。正火后可获得合适的硬度，改善切削性能，过共析钢球化退火前进行一次正火，可消除网状二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球粒化。3、一批45钢(含碳量0.45％)试样(尺寸15mm×10mm)，因其组织晶粒大小不均匀，需采用退火处理。应采用以下哪种退火工艺?（1）缓慢加热至700℃，保温足够时问，随炉冷却至室温；（2）缓慢加热至840℃，保温足够时间，随炉冷却至室温；（3）缓慢加热至1l00℃，保温足够时间，随炉冷却至室温。涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是退火的原理和分类。答：采用（2）种，即完全退火，：“完全”是退火件加热获得完全的奥氏体组织，也就是钢的组织全部进行了重结晶，所以，原来的晶粒组大，组织不匀，有内应力，塑性、韧性差，易裂，变形可以解决，但必须控制退火加热温度，否则晶粒仍粗大。4、现有40Cr钢制造的机床主轴，心部要求良好的强韧性（200～300HBS），轴颈处要求硬而耐磨（54～58HRC），试问：（1）应进行哪种预处理和最终热处理？（2）热处理后获得什么组织？（3）热处理工序在加工工艺路线中位置如何安排？涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是热处理的应用。答：（1）要心部有良好的强忍性，而外部硬而耐磨，则可以采用淬火作为预处理，高温回火作为最终热处理。（2）得到回火索氏体组织。（3）热处理一般是为了在加工过程中和加工后获得良好的力学性能，在工艺路线中的安排要根据实际情况确定，如锻造后可正火或者调质，要有预备热处理和最终热处理。5、选择零件材料应遵循哪些原则？涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是零件材料选择。答：1）、使用性原则，保证零件完成规定功能的必要条件。2）、工艺性能原则，材料加工的难易程度。3）、经济性原则，降低成本，取得最大经济效益，使产品具有最强的竞争力。6、说明下列符号的含义及其所表示的机械性能指标的物理意义：σs，σb，HRC，180HBS10/1000/30。涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是材料的力学性能。答：σs，材料产生屈服现象时的最小应力值，即屈服强度；σb，材料被拉断前承受的最大载荷时的应力值，即抗拉强度；HRC，洛氏硬度的一种表示方法；180HBS10/1000/30表示用直径10mm的淬火钢在1000kgf的载荷作用下时间保持30秒所测得的布氏硬度值为180。《机械制造基础》作业评讲(2)责任教师张莉1、什么是金属的流动性？其影响因素主要是什么?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是金属的铸造性能的金属流动性。答：液态合金本身的流动能力，称为流动性。影响因素主要有：材料的化学成分、浇注温度、铸件结构与铸型条件2、何谓加工硬化？如何改善加工硬化后的金属与合金的性能?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是金属的塑性变形。答：金属在塑性变形过程中，随着变形程度的增加，其强度、硬度提高，。而塑性、韧性降低的现象称为加工硬化。可以通过金属的回复和再结晶来改善金属和合金的性能。3、什么是金属的锻造性能？其影响因素主要是什么?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是金属的锻造性能。金属的锻造性能是衡量金属材料锻造成形难易程度的一种工艺性能。锻造性能好表明改金属易于锻造成形。影响因素主要有：材料的化学成分、组织状态和变形温度。4、什么是基准制？为什么要规定基准制？在哪些情况下采用基轴制？涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是公差配合的基本概念基准制，理解记忆即可。答：基准制是指同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度。以两个相配合的零件中的一个零件作为基准件，并选定标准公差带，二改变另一个零件的公差带位置，从而形成各种配合的一种制度。基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度，称为基轴制配合。在下列情况下采用基轴制。1）、直接使用有一定公差等级（IT8～IT11）而不再进行机械加工的冷拔钢材做轴。2）、加工尺寸小于1mm的精密轴比同级孔困难时。3）在同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个孔件的应采用基轴制。5、用查表法确定下列各配合的孔、轴的极限偏差、计算极限间隙或过盈，并画出公差带图。（1）Φ20H8/f7（2）Φ30F8/h7（3）Φ14H7/r6（4）Φ60P6/h5（5）Φ45JS6/h5（6）Φ40H7/t6涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是公差配合的基本知识。解：（1）由标准公差表得：φ20mm的IT8=33μm

IT7=21μm

由轴的基本偏差表得：n的基本偏差es=-20μm

因此：孔的上下偏差：ES=+33μm

EI=0

轴的上下偏差：es=-20μm

ei=es-IT7=-41μm

公差带图如下：可知为间隙配合Xmax=ES-ei=33+41=74μmXmin=EI-es=0+20=20μm其他同上，不再计算。6、将下列形位公差要求标注在图1上（1）圆锥截面圆度公差为0.006mm；（2）圆锥面对80H7轴线的斜向圆跳动公差为0.02mm；（3）右端面对左端面的平行度公差为0.005mm。图1涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是形位公差的基本知识及标注。答：标注如下：《机械制造基础》作业评讲（3）责任教师张莉1、表面粗糙度的含义是什么？对零件的工作性能有何影响？涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是表面粗糙度的概念。答：零件表面总会存在着由较小间距的峰谷组成的微量高低不平的痕迹，它是一种微观几何形状误差，用粗糙度来表示，表面粗糙度越小，表面越光滑。表面粗糙度的大小对零件的使用性能和使用寿命的影响如下：影响零件的耐磨性；影响配合性质的稳定性；影响疲劳强度；影响抗腐蚀性。2、在一般情况下，40H7和80H7相比，40H6/j5和40H6/s5相比，哪个应选用较小的粗糙度值？涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是粗糙度的选择原则。答：40H7和80H7相比，公差等级相同时，基本尺寸越小，粗糙度值就越小。40H6/j5和40H6/s5相比，前者是过渡配合，后者是过盈配合，则过盈配合要求粗糙度值小一些。3、什么是积屑瘤?试述其成因、影响和避免方式。涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是积屑瘤。掌握产生原因，影响以及避免方式。答：在加工过程中，由于工件材料是被挤裂的，因此切屑对刀具的前面产生有很大的压力，并摩擦生成大量的切削热。在这种高温高压下，与刀具前面接触的那一部分切屑由于摩擦力的影响，流动速度相对减慢，形成“滞留层”。当摩擦力一旦大于材料内部晶格之间的结合力时，“滞流层”中的一些材料就会粘附在刀具附近刀尖的前面上，形成积屑瘤。积屑瘤的影响：刀具实际前角增大；增大切削厚度；使加工表面粗糙度值增大；对刀具耐用度有影响。避免方式：（1）材料的性质材料的塑性越好，产生积屑瘤的可能性越大。因此对于中、低碳钢以及一些有色金属在精加工前应对于它们进行相应的热处理，如正火或调质等，以提高材料的硬度、降低材料的塑性。（2）切削速度当加工中出现不想要的积屑瘤时，可提高或降低切削速度，亦可以消除积屑瘤。但要与刀具的材料、角度以及工件的形状相适应。（3）冷却润滑冷却液的加入一般可消除积屑瘤的出现，而在冷却液中加入润滑成分则效果更好4、切削热是如何产生的?它对切削过程有什么影响?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是切削热及切削温度。掌握切削热产生的原因及对切削过程的影响。答：切削热源于切削层金属产生的弹性变形和塑性变形所作的功，以及刀具前后刀面与切屑和工件加工表面间消耗的摩擦功。它对切削过程有：切削温度高是刀具磨损的主要原因，它将限制生产率的提高；切削温度还会使加工精度降低，使已加工表面产生残余应力以及其它缺陷。5、常用车刀类型有哪些?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是车刀的类型。答：直头外圆车刀、弯头车刀、偏刀、车槽或切断刀、镗孔刀、螺纹车刀、成形车刀。6、铣床可加工哪些类型表面?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是铣削的方式。答：铣平面、铣台阶、铣键槽、铣T形槽、铣燕尾槽、铣齿形、铣螺纹、铣螺旋槽、铣外曲面、铣内曲面。7、钻削有何工艺特点?为什么钻削的精度低?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是钻削工艺。答：钻削工艺特点有：1）钻头刚性差、定心作用很差，钻孔时的孔轴线歪斜，钻头易扭断。2）易出现孔径扩大现象。3）排屑困难。4）钻削温度高。由于上述特点可知，钻孔的加工质量较差，尺寸精度一般为IT13～IT10，表面粗糙度Ra为50～12.5微米。8、磨削的工艺特点是什么?主要用于加工何种工件表面?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是磨削工艺。答：磨削的工艺特点是精：磨削的精度高，表面粗糙度值小。可磨削硬度高的材料。磨削径向力大。磨削温度高。砂轮的自锐性能好。主要用于加工精度要求较高的圆柱工件表面，也可加工精度要求高的平面表面。《机械制造基础》作业评讲(4)责任教师张莉1、何谓机床夹具?夹具有哪些作用?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是机床夹具，掌握夹具概念及作用。答：在机械加工中，为了保证工件加工精度，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。作用：保证产品加工精度，稳定产品质量。提高生产效率，降低加工成本。改善工人的劳动条件。扩大机床的工艺范围。2、什么叫“六点定位原则”?什么是欠定位?过定位?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是工件的定位及定位原理。答：夹具用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，即用一个支承点限制工件的一个自由度的方法，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原理。根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。同一个自由度被几个支承点重复限制的情况，称为过定位（也称为重复定位、超定位）。3、什么叫加工误差?它与加工精度、公差之间有何区别?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是加工精度和加工误差。答：加工误差时指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的偏差程度。加工精度是指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度。加工误差反映加工精度，加工误差答，表明零件的加工精度低。反之，加工误差小，则表明零件的加工精度高。4、提高机械加工精度的途径有哪些?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是提高加工精度的工艺措施。答：首先找出产生加工误差的主要因素，然后采取相应的工艺措施以减少或控制这些因素的影响。减少误差法，查明原因，对其直接进行消除或减弱。误差补偿法，人为造出一种新的原始误差，去抵消原来工艺系统中存在的原始误差。误差转移法，把原始误差从敏感方向转移岛误差的非敏感方向。误差均分法，利用有密切联系的表面之间的相互比较和相互修正利用互为基准进行加工，以达到很高的加工精度。5、什么是精基准?如何选择精基准?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是定位基准的选择。答：采用已加工表面作为定位基准表面，称为精基准。直接选用设计基准为定位基准，即基准重合原则。同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准，即基准同一原则。采用两个加工表面互相作为定位基准反复进行加工的方法，即互为基准原则。加工时以加工表面本身作为定位基准，即自为基准原则。6、零件的切削加工过程一般可分为哪几个阶段?各加工阶段的主要任务是什么?划分加工阶段有什么作用?涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是加工阶段的划分。答：加工过程一般可分粗加工阶段，切除毛坯的大部分加工余量。半精加工阶段，减小粗加工后留下