《汽车零部件制造技术》习题及答案

汽车零部件制造技术习题答案

项目一毛坯制造技术

任务1铸造技术

1、判断题

(1)液态金属充满铸型型腔获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力称为合金的流动

性(V)

(2)液态合金的流动性越好其充型能力越强，便于浇铸出轮廓清晰、薄而复杂的铸

件W)

(3)浇注温度越高，液态收缩越大；材料的结晶温度范围越大，凝固收缩越大；

材料收缩率越大，铸件的收缩也越大(V)

(4)砂型铸造是一种将液体金属浇入到砂质铸型中，待其冷却、凝固后，将砂型

破坏取出铸件的铸造方法(V)

(5)手工造型的常用方法有：整模两箱造型、两箱分模造型、三箱分模造型、挖

砂造型、活块造型等(V)

(6)制造铸型或型芯用的材料，称为造型材料(V)

(7)消除铸件内应力的主要方法是对其进行调质处理(x)

(8)熔模铸造主要适用于形状简单的大型工件(x)

(9)合金收缩性好坏不对铸件缩孔产生有影响(x)

(10)砂型铸造是铸件面质量和尺寸精度最好的铸造方法(x)

2、选择题

(1)合金流动性差，可能使铸件产生的缺陷是(C)

A粘砂B偏析C冷隔D裂纹

(2)在各种铸造方法中最基本的方法是(D)

A金属型铸造B熔模铸造C压力铸造D砂型铸造

(3)砂型铸造中可铸造的材料是(C)

A任何金属材料B以有色金属为主C黑色金属为主D仅限黑色金属

(4)铸件上的大平面、薄壁和形状复杂的部分放在下箱主要是为了防止(D)

A浇不足B夹砂C错箱D缩孔

(5)在铸件厚壁处垫冷铁，基主要作用是(B)

A起补缩作用B防止缩孔缩松C增大金属的流动性D防止产生气孔

(6)两箱分模造型适用于铸件形状是(A)

A形状较复杂且有良好对称面的铸件(最大截面在中部)B最大截面在一端，

且为平面的铸件C形状为两端截面大、中间截面小的铸件D最大截面不在端

部，且模样又不宜分成两半的铸件

(7)造型材料透气性好坏，决定了铸件可能存在的缺陷是(A)

A气孔B夹渣C缩孔D裂纹

3、问答题

(1)何谓铸造？

答：铸造是溶炼金属并将金属液浇入预先制备的铸型中，待金属液凝固后获得一

定形状和性能铸件的方法。铸造成形实质上是利用金属在熔融状态下的流动性来

实现成形的。

(2)影响合金流动性的因素有哪些？

答：影响合金流动性的因素主要有化学成分、浇注条件和铸型填充条件等。

1)化学成分对合金流动性的影响

合金的流动性主要取决于它本身的化学成分。对于铁碳合金，离共晶点越远,

结晶温度区间越宽，流动性就越差。换句话说，即亚共晶铸铁的流动性随含碳量

的增加而提高；过共晶铸铁的流动性随含碳量的增加而下降。同样对于其他合金,

合金的熔点越低，结晶温度区间越小，合金的流动性越好，反之则反。

2)浇注条件对合金流动性的影响

i浇注温度指的是浇注时熔融合金的温度，一般要求比它的液相线温度高，即

存在过热度，推迟它的凝固时间，以保持良好的流动性。浇注温度愈高，合金的

粘度下降，且因过热度高，合金在铸型中保持流动的时间长，故充型能力强；反

之，充型能力差。

但浇注温度也不是越高越好，否则容易造成氧化、吸气、过收缩、粘砂、胀

砂等不良后果。所以，每种合金有自己的合理浇注温度范围。通常铸钢的浇注温

度为1520~1620℃,灰口铸铁为1200~1380℃,铝合金为680~780℃。

ii充型压力液态金属在流动方向上受的压力越大，其流动性越好。砂型铸造

时，充型压力是由直浇道所产生的静压力取得的，故直浇道的高度必须适当。在

压力铸造、低压铸造和离心铸造时，因充型压力主要由外力提供，所以充型能力

较强。

3)铸型填充条件对合金流动性的影响

铸型中凡是增加金属流动阻力和冷却速度的因素，均会使合金的流动性降低,

主要包括如下因素：

i铸型的蓄热能力指铸型从金属中吸收和贮存热量的能力。铸型材料导热系

数越小，传递热量的速度越慢，液态合金保温效果越好，流动性也越好。砂型蓄

热能力比金属型好，故金属型铸造较砂型铸造容易产生浇不足等缺陷。

ii铸型的预热温度把铸型预热到适当温度，可以减少铸型和液体合金之间的

温差，从而减缓合金冷却速度，提高合金流动性。

iii铸件的结构当铸件壁厚过小，有大的水平面等结构时都使金属液的流动阻

力增大。浇注系统的结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越差。

iv铸型的透气性高温液态合金浇入铸型时，巨大的热量会使铸型中的气体膨胀,

型砂中的少量水分还会汽化，煤粉、木屑等有机物会燃烧产生大量的气体，这些

气体会使型腔中的压力急剧升高，阻碍液态合金流动，降低合金流动性。因此，

铸型需有良好的透气性。生产上常采用在远离浇口的最高部位开设出气口的办法

来提高铸型透气性。

(3)如何防止铸件缩孔、缩松？

答：防止的基本原则是将缺陷转移到铸件的外部，保证在铸件的内部形成致密的

结构，即采用“顺序凝固"原则。

所谓“顺序凝固"，就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位（如教材中图1-8

中卬）通过安放冒口等工艺措施，使得铸件上远离冒口的部位先凝固（如如教材

中图1-8中I）,然后是靠近冒口部位凝固（如教材中图1-8中口），最后才是

冒口本身的凝固。按照这样的凝固顺序，先凝固部位的收缩，由后凝固部位的金

属液来补充，后凝固部位的收缩，由冒口中的金属液来补充，从而使得铸件各个

部位的收缩都能够得到补充，而将缩孔转移到冒口之中。冒口为铸件的多余部分,

在铸件清理时将其去除。

为了实现顺序凝固，在安放冒口的同时，还可在铸件上某些厚大部位增设冷铁（如

如教材中图1-9）。由于冷铁加快了凸台的冷却速度，使得厚度较大的凸台反而

最先凝固，从而实现了自下而上的顺序凝固，防止了凸台处缩孔、缩松的产生。

冷铁仅是加快某些部位的冷却速度，以控制铸件的顺序凝固，其本身并不起补缩

的作用，通常采用钢或铸铁制作。

（4）对造型材料有哪些性能要求？

答：1）足够的强度指造型材料在制造、搬运及浇注时，不至于破坏的能力。

强度过低，易造成塌箱，产生砂眼等缺陷；强度过高，易使型砂透气性和退让性

变差。

2）透气性指造型材料间存在空隙，让气体通过的能力。当液体金属浇入铸

型后，在高温作用下，铸型中的水份和有机物的蒸发分解、燃烧产生大量的气体,

良好的透气性可以使当金属充满铸型时，铸型空腔存在的气体和浇注时随金属液

卷入型腔的气体也全部都排出，如果砂型的透气性不好，导致气体不能顺利排出，

就会产生气孔。

3)可塑性指造型材料在外力作用下，能形成一定形状，当外力去掉后，仍

能保持此形状的能力。如果造型材料的可塑性好，就可使铸型能保持清楚的模型

轮廓。

4)耐火性指造型材料在承受高温作用下，不软化、不烧结的能力。如果耐

火性不好，造型材料易破碎，导致型芯砂透气不好。

5)可让性指铸件在凝固冷却收缩时，型腔能被压坏而不阻碍收缩的能力。如果

可让性不好，铸件受阻，产生内应力，就会使铸件产生变形及裂纹等缺陷。

(5)手工造型有哪些方式？

答：有整模两箱造型、两箱分模造型、三箱分模造型、挖砂造型、活块造型等。

(6)常用的机器造型有哪些方式？

答：有震压造型、微震压实造型、抛砂造型、气冲造型、负压造型。

(7)常用的特种造型有哪些方式？

答：有熔模铸造、金属型铸造、压力铸造和离心铸造。

(8)铸造件常见有哪些缺陷？如何防止？

答：常出现缩孔、缩松、砂眼、冷隔、裂纹等铸造缺陷。

任务2锻造技术

1、判断题

（1）锻造温度过高会出现过热、过烧现象，因此锻造温度越低越好（x）

（2）空气锤、曲柄压力机和油压机是常用的自由锻造设备（V）

（3）徽粗不是自由锻造基本工序（x）

（4）无论什么样的工件，若采用模锻都可一次锻造成型（x）

⑸工件上的孔，无论大小都应一次性锻造出来，小孔不锻造则不合理（x）

（6）模锻工件，在合模处设置飞边不合理，因为增大了加工内容（x）

（7）零件尺寸越大，一定是重要工件，因此一定要何用模锻（x）

（8）模锻时，不要设置起模斜度（x）

（9冲段造时，因加热出现烧损而浪费了材料，因此工件尽可能不锻造（x）

（10）无论锻造比为多少，工件都就安排一次锻造成型（x）

2、选择题

（1）下列材料中，锻造性最好的是（A）

A20B45CQT600-03DHT200

（2）锻造几吨重的大型锻件，一般采用（A）

A自由锻造B模锻C胎模锻C板料冲压

（3）单件小批量生产，最经济的锻造方式是（A）

A自由锻B模锻C精锻

(4)将锻件放在充填有石棉灰、干砂或炉灰等材料的坑中堆在一起冷却称为(B)

A空冷B坑冷C炉冷

(5)难以用自由锻锻出，添加一部分金属以简化锻件形状，这部分添加的金属称

为(A)

A工艺余块B连皮C飞边

(6)模锻分型面应该设置在(A)

A平面B曲面C阶梯面D可为任意形状的表面

2、问答题

(1)何谓锻造？

答：锻造是一种利用锻压设备对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具

有一定机械性能、一定形状和尺寸的压力加工方法。通过锻造能消除金属在冶炼

过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属

流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件

严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻

件。

(2)自由锻造主要应用于什么场合？

答：自由锻的设备和工具有很大的通用性且工具简单，成本低；生产周期短，

应用广泛(锻件的重量可以从不足1千克到数百吨)；适应性强，自由锻是大型

锻件的唯一加工方法；

自由锻造的锻件精度较低，加工余量大，劳动强度大，生产率低，锻件的形

状和尺寸靠锻工的技术来保证。

自由锻主要应用于单件、小批量生产，大型锻件的生产，修配，新产品的试

制等。

（3）模锻与自由锻比较有何特点？

答：模锻与自由锻相比，具有以下特点

1）生产效率较高。模锻时，金属的变形在模膛内进行，故能较快获得所需形

状；

2）能锻造形状复杂的锻件，并可使金属流线分布更为合理，提高零件的使用

寿命；

3）模锻件的尺寸较精确，表面质量较好，加工余量较小；

4）节省金属材料，减少切削加工工作量。在批量足够的条件下，能降低零件

成本；

5）模锻操作简单，劳动强度低。

6）模锻生产受模锻设备吨位限制，模锻件的质量一般在150kg以下。模锻

设备投资较大，模具费用较昂贵，工艺灵活性较差，生产准备周期较长。因此，

模锻适合于小型锻件的大批量生产，不适合单件小批量生产以及中、大型锻件的

生产。

(4)自由锻造的基本工序有哪些？

答：自由锻工序分为基本工序、辅助工序和精整工序。

1)基本工序

改变坯料的形状和尺寸以达到锻件基本成形的工序，包括徽粗、拔长、冲孔、

弯曲、切割、扭转、错移等。最常用的是微粗、拔长、冲孔。

(1)微粗使坯料高度减小，横截面积增大的锻造工序称为徽粗,如图1-45所

示，左图为完全徽粗，右图为端部微粗)。徽粗常用于锻造齿轮坯、凸轮坯、圆盘

形锻件。对于环、套筒等空心锻件，微粗变形往往作为冲孔前的预备工序。

(2)拔长沿垂直于工件的轴向进行锻打，以使其截面积减小，而长度增加的

锻造工序称为拔长，如图1-46所示。常用于锻造轴类和杆类等零件。

(3)冲孔利用冲头在工件上冲出通孔或盲孔的锻造工序称为冲孔。常用于锻

造齿轮、套筒和圆环等空心锻件，对于直径小于25mm的孔T殳不锻出，而是采

用钻削的方法进行加工。

(4)弯曲使坯料轴线产生一定曲率的工序。

(5)扭转使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的工序。

(6)错移使坯料的一部分相对于另一部分平移错开，但仍保持轴心平行的

工序。它是生产曲拐或曲轴类锻件所必须的工序。

(7)切割分割坯料或切除锻件余量的工序。

(8)锻接将两分离工件加热到高温，在锻压设备产生的冲击力或压力作用

下，使两者在固相状态下结合成一牢固整体的工序。

实际生产中最常用的是微粗、拔长、冲孔三个基本工序。

2）辅助工序

为了方便基本工序的操作，而使坯料预先产生某些局部变形的工序。如压钳

口、倒棱和切肩。

3）精整工序

修整锻件的最后尺寸和形状，消除表面的不平和歪扭，使锻件达到图纸要求的工序。

如修整鼓形、平整端面、校直弯曲。

（5）模锻模膛设计应在哪些注方面加以注意？

答：1）分型面要保证模锻件能从模膛中取出；上下两模沿分模面的模膛轮

廓一致；分模面能使模膛深度最浅；分模面为平面，使上下锻模的模膛深度一致

2）确定余块零件上难以锻出的部分，需添加余块；需锻出的孔须留连皮,

以减少模膛凸出部位的磨损。连皮厚度通常为4~8mm。

3）模锻斜度为了使锻件易于从模膛中取出，锻件与模膛侧壁接触部分需

带一定斜度，称为模锻斜度。外壁斜度通常为7°,特殊情况可用5。和10°;内壁

斜度应较外壁斜度大2。~3。。

4）模锻圆角半径锻件上的转角处须采用圆角，以利于金属充满模膛和提

高锻模寿命。凸圆角半径为单面加工余量加成品零件的圆角半径（或倒角值），

凹圆角半径为R=（2~3）ro

R:为凹圆角半径

r:为凸圆角半径

(6)对钢材进行锻造时，为什么要加热？是否加热越高越好？

答：金属坯料在锻造之前的加热是为了提高坯料的塑性、降低变形抗力，改

善锻压性能。

金属在锻造时，允许加热到的最高温度称为始锻温度，始锻温度过高会使坯

料产生过热、过烧、氧化、脱碳等缺陷，造成废品。

金属停止锻造的温度叫做终锻温度，终锻温度过低，塑性下降，变形抗力增

大，当降到一定温度的时候，不仅变形困难，而且容易开裂，必须停止锻造，重

新加热后再锻。

(7)试说明锻造工艺图如何绘制？

答：锻件工艺图是制定锻造工艺和检验的依据，绘制时主要考虑工艺余块、

余量及锻件公差。为了便于了解零件的尺寸和检查锻件的实际加工余量，在图上

用双点划线(或细实线)画出零件的轮廓形状。用粗实线画出锻件的轮廓形状，

在尺寸线上面标注锻件的尺寸和公差，下面标注零件的名义尺寸，并加括号。在

绘制绘制锻件工艺图时还应考虑如下内容：

(1)工艺余块难以用自由锻锻出，添加一部分金属以简化锻件形状，这部

分添加的金属称为工艺余块，它将在切削加工时去除。

(2)加工余量零件表面要留加工余量。

余量大小与零件形状、尺寸等因素有关，数值可查有关国家标准。

(3)锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量。

公差的数值可查有关锻造公差标准，如带孔盘状类零件查《带孔圆盘类锻件

机械加工余量与锻造公差JB4249-86》。

任务3冲压制造技术

1、判断题

1）冲模的制造一般是单件小批量生产，因此冲压件也是单件小批量生产。（X）

2）落料和弯曲都属于分离工序，而拉深、翻边则属于变形工序。（x）

3）复合工序、连续工序、复合一连续工序都属于组合工序。（V）

4）分离工序是指对工件的剪裁和冲裁工序。（V）

5）所有的冲裁工序都属于分离工序。（V）

6）成形工序是指对工件弯曲、拉深、成形等工序。（V）

7）成形工序是指坯料在超过弹性极限条件下而获得一定形状。（V）

8）把两个以上的单工序组合成一道工序，构成复合、级进、复合一级进模的组

合工序。（x）

9）冲压变形也可分为伸长类和压缩类变形。（V）

10）冲压加工只能加工形状简单的零件。（x）

11）冲压生产的自动化就是冲模的自动化。（x）

2、填空题

1）冷冲模是利用安装在压力机上的模具对材料施加变形力,使其产生变

形或分离,从而获得冲件的一种压力加工方法。

2）因为冷冲压主要是用里L加工成零件，所以又叫板料冲压。

3）冷冲压不仅可以加工金属材料材料,而且还可以加工非金属材料。

4）冲模是利用压力机对金属或非金属材料加压，使其产生分离或变形而得到所

需要冲件的工艺装备。

5）冷冲压加工获得的零件一般无需进行速退加工加工，因而是一种节省原材料、

节省能耗的少、无切屑的加工方法。

6）冷冲模按工序组合形式可分为单工序模具和组合工序模具,前一种模具在

冲压过程中生产率低，当生产量大时，一般采用后一种摸具，而这种模具又依组

合方式分为复合模、级进模、复合-级进模等组合方式。

7）冲模制造的主要特征是单件小批量生产，技术要求高，精度高，是技术密集

型生产。

8）冲压生产过程的主要特征是，依靠冲模和压力机完成加工，便于实现自动化化,

生产率很高，操作方便。

9）冲压件的尺寸稳定，互换性好，是因为其尺寸公差由模具来保证。

3、问答题

1）什么是冲压加工？冲压成形加工与其他加工方法相比有何特点？

答：冲压加工就是建立在材料塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料

进行加工，以获得要求的零件的形状、尺寸及精度。

冲压成形加工与其他加工方法相比，具有以下的优点：少、无屑加工；零件精

度较高；互换性好；材料利用率高；生产效率高；个人技术等级不高；产品成本

低等。

冲压成形加工与其他加工方法相比，具有以下的缺点：模具要求高，制造复杂,

周期长，制造费用昂贵；有噪声，不宜小批量生产等。

2）冷冲压有哪些基本工序，各是什么？

答：冷冲压按性质分有分离工序和成形工序两类。分离工序包括落料、冲孔、

剪切、切断、切槽、切边等几大类；成形工序包括拉深、胀形、翻边、扩口、缩

口等工序。

3）冲裁变形过程分为哪几个阶段?裂纹在哪个阶段产生？首先在什么位置产生?

答：冲裁变形过程分为弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段。裂纹出

现在断裂分离阶段。材料内裂纹首先在凹模刃口附近的侧面产生，紧接着才在凸

模刃口附近的侧面产生。

4）翻边常见的废品是什么？如何防止？

答：翻边常见的废品是：对于内曲翻边，竖边边缘发生破裂；对于外曲翻边，

是发生起皱。对于内曲翻边来说，为了竖边边缘不破裂，将竖边边缘不破裂时的

极限变形程度E"乍为内曲翻边的成形极限。对于外曲翻边，为了避免起皱可采用

压边装置。

任务4粉末冶金技术

L判断题

1)压制形状复杂的粉末机械零件应选择松装密度高、流动性好的粉末为原料。(V)

(2)一般情况下，提高粉末的松装密度可改善粉末的流动性。(V)

(3)还原铁粉适合制造形状复杂、密度较低的粉末冶金零件。(V)

(4)材质相同的金属粉末，松装密度高的粉末其流动性通常较好。(V)

(5)铁基粉末在压制前一般应添加成型剂。(V)

(6)粉末压坯强度与坯体中的残留应力大小有关。(V)

(7)还原铁粉颗粒是多孔结构的，而雾化铁粉颗粒为致密结构。(V)

(8)在烧结后期，晶界扩散有利于孔隙球化，而表面扩散有利于孔隙消除。

(x)

(9)晶内孔隙可通过境界扩散消除。(V)

(10)MnO2可被金属粉还原。(V)

2、问答题

(1)粉末冶金技术有何重要优缺点，并举例说明。

答：重要优点：

①能够制备部分其他方法难以制备的材料，如难熔金属，假合金、多孔材料、

特殊功能材料(硬质合金)；

②因为粉末冶金在成形过程采用与最终产品形状非常接近的模具，因此产品

加工量少而节省材料;

③对于一部分产品，尤其是形状特异的产品，采用模具生产易于，且工件加工

量少，制作成本低,如齿轮产品。

重要缺点：

①由于粉末冶金产品中的孔隙难以消除，因此粉末冶金产品力学性能较相同铸

造加工产品偏低；

②由于成形过程需要模具和相应压机，因此大型工件或产品难以制造；

③规模效益比较小

（优点：材料利用率高，加工成本较低，节省劳动率，可以获得具有特殊性能

的材料或产品，缺点：由于产品中孔隙存在，与传统加工方法相比，材料性能较

差例子：铜-铝假合金制造，这是用传统方法不能获得的材料）

2、工业上用于大批量制造铁基粉末冶金零部件的铁粉包括哪两类？它们在制造零

部件时各有什么优缺点？

答：还原铁粉和雾化铁粉。

还原铁粉：低的成本，为制造大量价质优价廉的中低密度铁基粉末冶金零部

件创造条件；颗粒形状复杂，粉末成形性能好，便于制造形状复杂或薄壁类零部

件；粉末烧结活性好；但粉末纯度、压缩性较低。

雾化铁粉有分为气体雾化铁粉和水雾化铁粉：

气体雾化铁粉：为近球形粉末，颗粒表面粗糙，粉末的成形性能较好。

水雾化铁粉：为不规则粉末，颗粒表面粗糙，氧含量较低、压缩性较好。

3、粉末冶金用铜粉可采用哪些方法制备？比较这些铜粉在性能上的差异。

答：水溶液电解法制铜粉：粉末纯度高，粉末形状多为树枝状，成形性很好，

压缩性较差。气体还原法制铜粉：粉末纯度高，多孔海绵状，成形性好。

气体雾化法制铜粉：为近球形粉末，颗粒表面粗糙，粉末的成形性能较好。

水雾化法制铜粉：为不规则粉末，颗粒表面粗糙，氧含量较低、压缩性较好。

4、分析粉末冶金过程中是哪一个阶段提高材料利用率，为什么？试举例说明。

答：粉末冶金过程中是由模具压制成形过程提高材料利用率，因为模具设计接

近最终产品的尺寸，因此压坯往往与使用产品的尺寸很接近，材料加工量少，利

用率高；例如，生产汽车齿轮时，如用机械方法制造，工序长，材料加工量大，

而粉末冶金成形过程可利用模具成形粉末获得接近最终产品的形状与尺寸，与机

械加工方法比较，加工量很小，节省了大量材料。

5、分析烧结时形成连接通孔隙和闭孔隙的条件。

答：原子向颗粒结合面的大量迁移使烧结颈扩大，颗粒间距离缩小，形成连

续的空隙网络；当烧结体密度达到90%以后，多数孔隙被完全分隔，闭孔隙大为

增加。

孔隙变化：烧结过程中，孔隙随时都在变化，由孔隙网络逐渐形成隔离的

闭孔，孔隙球化收缩，少数闭孔长大。连通孔隙的不断消失与隔离闭孔的收缩

是贯穿烧结全过程中组织变化的特征。孔隙的消失主要靠体积扩散和塑性流动，

表面扩散和蒸发凝聚也起一定的作用；

闭孔生成后，表面扩散和蒸发凝聚只对孔隙球化有作用，但不影响收缩,

塑性流动和体积扩散才对孔隙收缩起作用。

项目二机械加工技术

任务1切削加工刀具

1、判断题

1）切削速度越快，越不易形成带状切屑。（X）

2）“不可接受”的切屑，是指拉伤工件的已加工表面、划伤机床、造成刀具的早期破损、

影响操作者的安全的切屑。（V）

3）形成积屑瘤后，刀具前角将增大（V）

4）切削速度对刀具的耐用度影响最大（V）

5）对切削温度影响最大的因素是切削速度（V）

6）对切削力影响最大的因素是背吃刀量的大小（V）

7）背向力不会引起工件弯曲变形

8）刀具前角的大小对切削性能无影响（x）

9）刃倾角的大小不仅影响切削力的大小，还影响切屑的流向（x）

10）主偏角的大4不会对工件表面粗糙度有影响（x）

11）后角大小对刀具强度无影响

12）高速钢刀具的耐热性能没有硬质合金好（V）

13）YT15是高速钢刀具（x）

14）对刀具镀层进行处理，其目的是为提高刀具的耐磨性能（V）

2、填空题

1）切屑形状可分为萤彷、遨、粒状和崩碎几种类型。

2）在切削加工中采取适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，使之形成"可接受"的

良好屑形，通常称之为切屑控制，又称切屑处理。

3）在一定的切削速度和保持连续切削的情况下，加工塑性材料时，在刀具前刀面常常粘结

一块剖面呈三角状的硬块，这块金属被称为积屑瘤。

4）通常将作用在刀具上的力分解为三个垂直方向的分力，这三个分力分别是：主切削力、

进给力和背吃刀力。

5）在金属切削过程中，切削层抵抗变形所产生的变形抗热是切削热产生的二因，

另外，切屑、工件与刀具的壁也产生了大量的摩擦热

6）过切削刃选定点且垂直主切削速度（或轴线）的平面，称为基面P”

7）在主切削刃选定点的正交平面p。内，前刀面与基面之间的夹角，称为前角Y。。

8）刀具在工作状态下的切削角度称为刀具的工作角度。

9）当前所使用的刀具材料有许多,不过应用最多的还是工具钢、高速钢和硬质合金。

10）国产普通硬质合金按其化学成分的不同，可分为四类，分别是管钻类（WC+Co）,合

金代号为YG,对应于国标K类；ii铝钛钻类（WC+TiC+Co）,合金代号为YT,对应于国

标P类；

铝钛铝（银）钻类（WC+TiC+TaC（Nb）+Co）,合金代号为YW,对应于国标M类；

碳化钛基类（WC+TiC+Ni+Mo）。合金代号出，对应于国标P01类。

3,问答题

1）分析积屑瘤对加工产生的影响及如何控制积屑瘤的产生。

答：（1）工件材料

工件材料的塑性越好，切屑变形越大，切屑底层与刀具前刀面的摩擦系数越大、接触长

度越长，越容易形成积屑瘤。

（2）刀具前角

刀具前角增大，可以减小切屑的变形、切屑与前刀面的摩擦、切削力和切削热，可以抑

制积屑瘤的产生或减小积屑瘤的高度。据有关资料介绍，刀具前角丫。大于等于40。时，积屑

瘤产生的可能就小。

（3）切削速度

切削速度主要是通过切削温度和摩擦系数来影响积屑瘤的。当刀具没有负倒棱时，在极

低的切削速度条件下，不产生积屑瘤。以中碳钢为例，切削速度Vc小于2m/min时，不产

生积屑瘤。当Vc处于2m/min~30m/min时，积屑瘤从生产到生长到最大。也即是说，切

削温度为300℃左右时，切屑与刀具间的摩擦系数最大,积屑瘤达到最高高度。随着切削速

度相应的切削温度提高，积屑瘤的高度逐渐减小。高速切削时（Vc大于120m/min）,由于切

削温度很高（800℃以上），切屑底层的滑移抗力和摩擦系数显著降低，积屑瘤也将消灭。所以

我们日常精加工时，为了达到较低的已加工表面粗糙度的办法是采用在刀具耐热性允许范围

内的高速切削，或采用低速（Vc小于5m/min）切削，以防止积屑瘤的产生，提高已加工表面

的质量。

（4）切削厚度。

切塑性材料时，切削力、切屑与前刀面接触区长度都将随切削厚度的增加而增大，将增

加生成积屑瘤的可能性。所以，在精加工时除选取较大的刀具前角，在避免积屑瘤的产生切

削速度范围内切削外，应采用减小进给量或刀具主偏角来减小切削厚度。

（5）冷却润滑条件

采用液时，冷却液带走大量热量、且切屑与前刀面的摩擦系数小，积屑瘤不易形成。

2）切削用量对切削温度有什么影响？

答：（1）切削用量

根据实验得到车削时切削用量三要素Vc、ap、f和切削温度。之间关系的经验公式：

高速钢刀具（加工材料45钢）：0=（140-170）a产°'f02-03v皿.

硬质合金刀具（加工材料45钢）：0=320a产严“。如⑷

上式表明，切削用量三要素Vc、ap、f中，切削速度Vc对温度的影响最显著,因为指数最大，

切削速度增加T宫，温升约增加32%;其次是进给量f,进给量增加一!音，温升约增加18%,

背吃刀量ap影响最小，背吃刀量增加一倍温升约增加7%。主要的原因是速度增加，使摩擦

热增多；f增加，切削变数减小，切屑带走的热量也增多，所以热量增加不多；背吃刀量的增

加，使切削宽度增加，显著增加热量的散热面积。

3）刀具的前角、后角、主偏角的定义？

答：前角Y。——在主切削刃选定点的正交平面Po内，前刀面与基面之间的夹角；

后角a。——在正交平面P。内，主后刀面与切削平面之间的夹角；

主偏角K1一主切削刃在基面Pr上的投影与进给方向的夹角；

4)前角的作用及选择原则？

答：前角的选择

刀具前角是一个重要的刀具几何参数。在选择刀具前角时，首先应保证刀刃锋利，同时

也要兼顾刀刃的承载能力与耐用度。但两者又是一对矛盾，需要根据生产现场的条件，考虑

各种因素，以达到一平衡点。

刀具前角增大，刀刃变锋利，可以减小切削的变形，减小切屑流出刀前面的摩擦阻力，

从而减小切削力和切削功率，切削时产生的热量也减小，提高刀具耐用度。但由于刀刃锋利，

楔角过小，刀刃的承载能力也自然会降低。而且，刀具前角增大到一定程度时，刀体散热体

积减小，这种因素变大时，又将使切削温度升高，刀具耐用度降低。刀具前角的合理选择，

主要由刀具材料和工件材料的种类与性质决定。

(1)刀具材料

由于刀具前角增大，将降低刀刃承载能力，因此在选择刀具前角时，应考虑刀具材料的

性质。刀具材料的不同，其强度和韧性也不同，强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角，

而脆性大的刀具甚至取负的前角。如高速钢前角可比硬质合金刀具大5。~10。；陶瓷刀具，

前角常取负值，其值一般在0。~-15。之间。图2-20示出了不同刀具材料韧性和前角的变化。

立方氮化硼刀具陶瓷刀具硬质合金刀具高速钢刀具

-----------------------------------------------►

刀具韧性增强，前角取大

图2-20不同刀具材料的韧性变化

(2)工件材料

工件材料的性质也是前角选择考虑的因素之一。加工钢件等塑性材料时，切屑沿前刀面

流出时和前刀面接触长度长，压力与摩擦较大，为减小变形和摩擦，一般采用选择大的前角。

如加工铝合金取丫。=25。~35。，加工低碳钢取丫。=20。~25。，正火高碳钢取丫。=10。~

15。,当加工高强度钢时，为增强切削刃，前角取负值。

加工脆性材料时，切屑为碎状，切屑与前刀面接触短，切削力主要集中在切削刃附近，

受冲击时易产生崩刃，因此刀具前角相对塑性材料取得小些或取负值，以提高刀刃的承载能

力。如加工灰铸铁，取较小的正前角。加工淬火钢或冷硬铸铁等高硬度的难加工材料时，宜

取负前角。一般用正前角的硬质合金刀具加工淬火钢时，刚开始切削就会发生崩刃。

(3)加工条件

刀具前角选择与加工条件也有关系。粗加工时，因加工余量大，切削力大，一般取较小

的前角；精加工时，宜取较大的前角，以减小工件变形和表面粗糙度值；带有冲击性的断续

切削比连续切削前角取得小。机床工艺系统好，功率大，可以取较大的前角。但用数控机床

加工时，为使切削性能稳定，宜取较小的前角。

(4)其它刀具参数

前角的选择还与刀具其它参数和刀面形状有关系，特别是与刃倾角有关。如负倒棱(如

图2-217b)角度丫。1)的刀具可以取较大的前角。大前角的刀具常与负刃倾角相匹配以保证切

削刃的强度与抗冲击能力。一些先进的刀具就是针对某种加工条件改进而设计的。

总之，前角选择的原则是在满足刀具耐用度的前提下，尽量选取较大前角。

刀具的合理前角参考值如表2-2和表2-3所示。

表2-2硬质合金刀具合理前角参考值

工件材料合理前角/（。）工件材料合理前角/（。）

〜”

碳钢<n441不锈奥氏体15-30

一C二二Q1二~0八

马氏体15--5

ub/GPa/C-70/11O1C钢

/Cno匚1n

淬硬>HRC40-5--10

正火13-18

40Cr

钢

调质10-15>HRC50-10--15

<220HBS10-15高强度钢8--10

灰铸铁

>200HBS5~10钛及钛合金5~15

纯铜25-35变形高温合金5~15

铜黄铜15-35铸造高温合金0~10

青铜（脆黄铜）5~15局）镒钢8--5

韦吕及专吕合金25-35

珞铳钢-2--5

软橡胶50-60

任务2专用夹具设计

1、判断题

1)夹具不是用于保证加工工件质量和扩大机床的加工工艺范围的。(X)

2)针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具是专用夹具。(V)

3氏论什么夹具，它的定位元件只能用于对工件的定位，不能用于工件的夹紧。(x)

4)一个在空间的自由状态下的工件，对三个相互垂直的坐标系来说，有六个活动可能性，

其中三种是移动，三种是转动.习惯上把这种活动的可能性称为自由度.(V)

5)用来限制工件自由度的固定点，称为定位支承点，简称支承点。用合理分布的六个支承

点限制工件六个自由度的法则，称为六点定位原理。(V)

6)根据工件的加工要求，有时并不需要限制工件的全部自由度，只对需加以限制的自由度

加以限制的定位称为不完全定位，不完全定位也称对应定位。(V)

7)欠定位不能保证加工要求，往往会产生废品，因此是绝对不允许的。(V)

8)偏心轮夹紧机构主要用于加工过程中有冲击力的工件。(x)

2、填空题

1)夹具是一种装夹工件的工艺装备，在切削机床上使用的夹具称为机床夹县。

2)夹具中用来确定工件正确位置的元件是定位元件。

3)定位误差的来源主要有两个方面：①基准位移误差。②基准不重合误差。

4)斜楔夹紧机构的自锁条件为：斜楔的升角小于斜面楔与工件、斜楔与夹具体之间的摩擦

角之和。

5)螺旋夹紧机构螺旋升角小,自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大。

3、问答题

1)机床夹具有何作用？

答：

(1)保证加工精度用机床夹具装夹工件，能准确确定工件与刀具、机床之间的相对位

置关系，可以保证加工精度。

(2)提高生产效率机床夹具能快速地将工件定位和夹紧，可以减少辅助时间，提高生

产效率。

(3)减轻劳动强度机床夹具采用机械、气动、液动夹紧装置，可以减轻工人的劳动强

度。

(4)扩大机床的工艺范围利用机床夹具，能扩大机床的加工范围，例如，在车床或钻

床上使用锋模可以代替锋床锋孔，使车床、钻床具有链床的功能。

2)夹具按其应用范围可分哪些类型？

答：按按夹具的应用范围分类，可将夹具分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹

具、组合夹具自动线夹具。它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的

主要依据。

(1)通用夹具通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三

爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。其特点是适用

性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。这类夹具已商品化，且成

为机床附件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。其缺

点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批

量生产中。

(2)专用夹具专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的

夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种

专用夹具，可获得较高的生产蔚口加工精度。专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品

种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。

(3)可调夹具可调夹具是针对通用夹封口专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹

具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可

使用。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。

(4)成组夹具这是在成组加工技术基础上发展起来的一类夹具。它是根据成组加工

工艺的原则，针对一组形状相近的零件专门设计的，也是具有通用基础件和可更换调整元件

组成的夹具。这类夹具从外形上看，它和可调夹具不易区别。但它与可调夹具相比，具有使

用对象明确、设计科学合理、结构紧凑、调整方便等优点。

(5)组合夹具组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。标准的模块元件具有较

高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。由于使用组

合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；因

此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。

(6)自动线夹具自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似;

另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下

一个工位进行加工。

3）减小或消除过定位的方法措施有哪些？

答：

（1）改变定位元件结构

（2）减小接触面积

（3）缩短定位元件长度

（4）改固定定位为弹性定位或浮动定位

4）当工件以平面定位时，定位元件有哪些？

答：（说明：答题中的图号与教材中的图号对应）

（1）支承钉

如图2-34所示。当工件以粗糙不平的毛坯面定位时，采用球头支承钉（B型），使其与毛

坯良好接触。齿纹头支承钉（C型）用在工件的侧面，能增大摩擦系数，防止工件滑动。当工件

以加工过的平面定位时，可采用平头支承钉（A型）。在支承钉的高度需要调整时，应采用可调

支承。可调支承在一批工件加工前调整一次，调整后需要锁紧，其作用与固定支承相同。

（2）支承板

常用的支承板结构形式如图2-35所示。平面型支承板（A型）结构简单，但沉头螺钉处

清理切屑匕眼困难，适于作侧面和顶面定位；带斜槽型支承板（B型），在带有螺钉孔的斜

槽中允许容纳少许切屑，适于作底面定位。当工件定位平面较大时，常用几块支承板组合成

一个平面。一个支承板相当于两个支承点，限制两个自由度；两个(或多个)支承板组合，

相当于一个平面，可以限制三个自由度。

B型

图2-35支承板

夹具装配时，为使几个支承钉或支承板共面，装配后，需将其工作表面一次磨平，从而

保证各定位表面的等高性。

b)

1-调节支钉2-锁紧螺母

图2-36可调支承

(3)可调支承

图2-36所示为几种常见的可调支承。当工件定位表面不规整或批与批之间毛坯尺寸变化

较大时，常采用可调支承。可调支承也可用作组合夹具的调整元件。可调支承的支承高度可

以根据需要进行调整，调整到位后用螺母锁紧。一个可调支承限制一个自由度。

(4)自位支承(浮动支承)

常用自位支承的结构形式如图2-37所示。由于自位支承是活动的或是浮动的，无论结构

上是两点或三点支承，其实质只起一个支承点的作用，所以自位支承只限制一个自由度。使

用自位支承的目的在于增加与工件的接触点，减小工件变形或减少接触应力。

自位支承常用于毛坯表面、阶梯表面及有角度误差的平面定位。

图2-37自位支承

5)以工件的圆柱孔定位，定位元件有哪些？

各类套筒、盘类、杠杆、拨叉等零件，常以圆柱孔定位。所采用的定位元件有圆柱销和

各种心轴。这种定位方式的基本特点是：定位孑后定位元件之间处于配合状态，并要求确保

孔中心线与夹具规定的轴线相重合。孔定位还经常与平面定位联合使用。

(1)定位销定位削分为短销和长销。短销只能限制两个移动自由度，而长销除限制

两个移动自由度外，还可限制两个转动自由度。其结构形式如图2-39所示。当要求孔销配合

只在一个方向上限制工件自由度时，可用菱形销，如图2-40所示。

图2-39圆柱定位销

图2-40棱形结构

(2)圆柱心轴圆柱心轴定位主要有间隙配合、过盈配合和小锥度心轴三种。其结构

形式如图2-41所示。间隙配合拆卸方便，但定心精度不高，为减少因间隙配合而造成的工件

倾斜，工件常以孑与端面联合定位，因而要求工件定位孑■定位端面、工件限位圆柱面与限

位端面之间有较高的垂直度，它们最好能在一次装夹中加工出来。

图2-41圆柱心轴的结构

过盈配合定心精度高，不用另设夹紧装置，但装拆工件不方便，易损伤工件定位孔。

小锥度心轴的锥度为1:5000-1:1000,工件安装时轻轻敲入或压入，通过孔与心轴

接触表面的弹性变形来夹紧工件。使用小锥度心轴可获得较高的定位精度。

除了上述刚性心轴外，在生产中还经常采用弹性心轴、液塑心轴和自动定心心轴等。这

些心轴在工件定位同时将工件夹紧，使用方便。

(3)圆锥销结构见图2-42,采用圆锥销定位时，圆锥销与工件圆孔的接触线为一个

圆，限制工件的三个移动自由度。

图2-42圆柱销定位

6)以工件外圆柱表面定位，定位元件有哪些？

答：(文中图号与教材中图号对应)

当基准面是外圆柱面时，多采用圆孔、V形块、半圆孔、自动定心装置等定位。

(1)圆孔用孔定位时，往往与其端面配合使用。孔与工件外圆柱面配合采用间隙配

合G7/h6或F8/h7,二者配合长度短，可以限制工件两个移动自由度；二者配合长度长，限

制工件四个自由度。孔常以衬套形式固定在本体上，使其制窗口更换更方便。材料采用20#

钢,渗碳淬火达到HRC55~60.如图2-44所示

图2-44工件以圆孔定位

(2)V形块工件以外圆表面定位常用的定位元件是V形块，V形块夹角a有60°,

和应用最广泛且已标准化，参见图

90°120°.90°2-450

V形块的主要参数有：

D——V形块设计心轴直径；

a-V形块两限位面间的夹角；

H——V形块高度；

N——V形块开口尺寸。

由图28-20可求出安装尺寸T

q---J

2.aa

sin—tan—

L22」

当a=90°时，T=H+0.707D+0.5N

用V形块定位，无论定位基准是否经过加工，是完整的圆柱面或圆弧面，均可采用。并

且能使工件的定位基准轴线对中在V形块的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响，

即对中性好。

图2-46所示为V形块的几种结构形式。2-46a)图用较短的精定位基面，2-46b)图用于

粗定位基面和台阶基面，2-46C)图用于较长的精定位基面和相距较远的两定位面。V形块不

一定采用整体结构的钢件，可在铸铁底座上镶淬硬支承板或硬质合金板，如2-46d)图所示。

V形块可作为主要定位件，限制工件的四个自由度；也可作为次要定位件，限制工件的

二个移动自由度；或作为辅助定位件，起角向定位作用，限制工件一个转动自由度并兼做