《数控加工机械基础》
习题集
项目一常用金属材料 (2)
课题一碳钢 (2)
课题二合金钢 (12)
课题三铸铁 (20)
课题四有色金属 (25)
课题五硬质合金 (28)
项目二常见热处理 (31)
课题常见热处理 (31)
项目三机械传动装置及零部件 (37)
课题一主轴传动装置零部件 (37)
课题二进给传动装置及零部件 (52)
课题三自动换刀装置及零部件 (56)
项目四液压和气压传动装置 (60)
课题一液压装置 (60)
课题二气压传动装置 (65)
综合测试卷（一） (67)
综合测试卷（二） (72)
项目一常用金属材料
课题一碳钢
任务一碳钢
一．填空题
1．碳钢是指含碳量小于_______的铁碳合金。碳钢的常存元素硅、锰、硫、磷中，有益元素是___________；有害元素是___________。
2．碳素按含碳量的多少分类，当含碳量__________％以下为低碳钢，含碳量__________％为中碳钢；含碳___________％为高碳钢。
3．结构钢常用于制造______________________________________；
工具钢常用于制造_________________________________________。
4．普通碳素结构钢牌号的含义是：Q表示_________；Q后面的数字表示________
__________；数字后的A、B、C、D表示_______________；牌号末尾的“F”表示________，末尾是“b”，则表示________。
3．45钢含碳量为______%，按含碳量分属于________钢，按质量分属于________钢，按用途分属于________钢。
4．T12A钢按用途分属于钢，按含碳量分属于钢，按质量分属于钢。5．常用碳钢可分为碳素结构钢、_________________钢、碳素工具钢和铸造碳钢。Ｑ235—A.F 属于___________________钢，T10属于_________________钢。
6．05-15号优质碳素结构钢一般涂上色，便于和其它材料区分。
7．将下列常用的碳钢材料牌号填入相应的表格
牌号：ZG200—400 45 Ｑ235—A.F T10
8．机械制造中，切削加工方法有_______、_______、______、______、______及______。通常用和来衡量金属材料切削加工性的好坏，中碳钢的切削加工性要比低碳钢（好、差）。
9．金属材料最佳的切削硬度为 HBS。硬度过高，
硬度过低。
10．欲制造下列零件，请选择合适的材料。
彩色铁丝螺栓螺母汽车壳体
弹簧小轴链条供选择的材料：08 20 45 65Mn Ｑ195 Ｑ235—A.F
供选择材料 T7 T10 T12
二．选择题
1．世界第一产钢大国是( ) A．日本 B．美国 C．俄罗斯 D．中国
2． 20钢属于( ) 45钢属于( ) 70钢属于( ) T12的钢属于( ) A．低碳钢 B．中碳钢 C．高碳钢
3．下列钢的常存元素中,能产生冷脆性的是( )
A．Si B．Mn C．S D． P
4．普通钢、优质钢和高级优质钢的分类依据是( ) A．主要质量等级 B．主要性能 C．主要用途 D．前三者综合考虑
5．普通钢的含硫量应控在( ) A．S≤0.055% B．S≤0.045% C．S≤0.035% D．S≤0.030%
6．高级优质钢的含磷量应控制在( ) A．P≤0.045% B．P≤0.040% C．P≤0.030% D．P≤0.055%
7．碳素工具钢含碳量一般都( ) A．＜0.7% B．＞0.7% C．>0.5%
8．下列钢材中，脱氧程度和质量最差的是( ) A．镇静钢 B．半镇静钢 C．沸腾钢
9．08钢平均含碳量为( ) A．0.08% B．0.8% C．8.0% D． 80%
10.牌号ZG340-640中两组数字分别表示( )
A．伸长率和断面收缩率 B．屈服点和抗拉强度 C．强度和硬度 D．强度和塑性11．制造下图普通铁钉的材料是( )
A．Ｑ195 B．45 C．65n D． T12A
12．制造下图的摩托车链条，应选用( )
A．Ｑ195 B．20 C．T12A D．65n
13．制造普通螺钉、螺母，应选用( )
A．Ｑ235—A.F B．08 C．60Mn D． T8A
14．制造下图曲轴的材料是( )
A．08F B．45钢 C．T12
15．制造小轿车便携工备用油箱应选用( )
A．T13 B．T10 C．80 D．08
三．下列说法你认为对的打√，错的打×。
1．高碳钢的质量优于中碳钢，中碳钢的质量优于低碳钢。 ( )
2．碳素工具钢都是优质或高级优质钢。 ( )
3．碳素结构钢按质量等级分为A、B、C、D四个等级，A级质量最好。 ( )
4．手工锯条（如下图所示）通常用T10A钢制造，T10A钢平均含碳量为10%。 ( )
5．轧钢机机架、重载大型齿轮等零件，形状复杂，很难用锻压等方法成形，常选用铸钢制造。
( ) 四．何为碳钢？碳钢材料有何特点？
五．常用的碳素结构钢有哪几类？各自的牌号是如何表示的？
六．碳素工具钢特点是什么？其牌号如何表示？
七．某学校计划做一批如下图所示的学生用钢质课桌椅，请你选择合适的碳钢。
八．1983年在上海召开的第4届国际材料及热处理大会的会标是小炉匠锤打的图案，为什么古代著名的刀剑都要经过反复锻打?
九．什么是易切削钢？切削加工时有何特点？你所知道的易切削钢有哪一些？
十．访问工厂和借助图书资料、因特网，了解碳钢在生活和机械中的应用情况。
任务二力学性能
一．填空题
1．
2．金属材料在静载荷作用下抵抗___________或_________的能力称为强度。它的衡量指标有__________和__________。
3．金属材料在载荷作用下产生________________而不破坏的能力称为塑性。它的衡量指标有___________和___________。
4．硬度是指 的能力。常用的硬度测定方法有 ______________、______________和______________。
5．金属材料抵抗__________作用而不破坏的能力称为韧性。材料韧性的大小用______来衡量。 6．碳钢随着含碳量的增加，其伸长率_______，断面收缩率_______，冲击韧性_______，冷弯性能_______，可焊性_______，硬度 _______。
7．普通碳素结构钢，按屈服点的不同，分为___个牌号，随着牌号中屈服点增大，其________和___________提高，___________和___________
降低。
8. 金属材料的力学性能指金属材料在外力作用下所表现出来的性能。它包括__________、___________、___________、___________和疲劳强度。 9．请你将符合性能和应用描述的碳钢牌号填进表格。
牌号： 10 45 65Mn T10 T13 Ｑ235—A.F Ｑ275 二．选择题
1．作强度试验时，试样拉断前能承受的最大应力称为材料的 ( )
A．弹性极限 B．屈服点 C．抗拉强度
2.金属在断裂前产生永久变形的能力称为 ( )
A、强度 B．硬度 C．塑性 D．韧性
3．布氏硬度测量压痕的 ( ) A．直径B．深度 C．对角线长度
4．硬度测定中，以压痕深度计量硬度值的是 ( ) A．布氏硬度 B．洛氏硬度 C．维氏硬度
5．有关工件的图纸上，出现了以下硬度技术条件的标注方法，标注正确的是 ( ) A．650HBS B． HV=200—250kg/mm2 C．HRC62—65 D．HRC80—85
6.为了保证飞机的安全，当飞机达到设计允许的使用时间（如10000小时），必须强
行退役，这主要是考虑到材料的 ( ) A．强度 B．塑性 C．硬度 D．韧性 E．疲劳强度
7．作拉伸实验时，试样承受的载荷为 ( )
A．静载荷 B．冲击载荷 C．交变载荷
8.下图为三种不同金属材料的拉伸曲线，强度最大的是( )
塑性最好的是 ( )
A B C
9．下图为渗碳后的圆柱齿轮，为测试渗碳层的硬度，通常选用的硬度测定法是 ( ) A．HBS B．HRA C．HRB D．HRC E．HV
10．下图水槽采用1Cr13锈钢经深度冷冲压加工而成。由此工艺性能，你认为下列对1Cr13钢力学性能表述正确的是 ( )
A．硬度高B．强度大C．韧性差D．塑性好
三．下列说法你认为对的打√，错的打×。
1.金属材料在静载荷作用下，抵抗永久变形和断裂的能力称为塑性( ) 2．金属材料的δ、ψ值越大，表示材料的塑性越好。 ( ) 3．金属材料屈服点越大，则允许工作应力越大。 ( ) 4．一般来说，材料的硬度越高，耐磨性越好。 ( ) 5．有A、B两个工件，A的硬度是230－250HBS，B的硬度是HRC60－64，因此Ａ比
Ｂ硬度高的多。 ( ) 6．作布氏硬度试验时，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。( ) 7．洛氏硬度是以压痕深度计量硬度值的。( )
8．下图为包胶纸铁丝，它可用于绑扎糖果、蛋糕等食品，这是因为这种铁丝强度、硬度低，
塑性、韧性好。 ( ) 9．08钢可用冷冲压和焊接方法制成下图的汽车备用油箱，这是由于08钢塑性好缘故。
( ) 10．测试淬火钢（如螺丝刀刀口）的硬度，通常选用HRC。( )
四．金属材料的强度和塑性是通过拉伸试验测定的。下图是低碳钢试样通过拉伸试验后绘制的拉伸曲线，请解答下列问题：
1．低碳钢试样从何处开始发生塑性变形？弹性变形发生在
哪一阶段？
2．请你标示出低碳钢试样从何处发生屈服现象，哪一阶段
低碳钢强度逐渐提高？
3．根据拉伸曲线你认为该低碳钢的塑性如何？
五．下图反映的是含碳量对钢力学性能的影响。请认真观察分析，完成以下问题：
1．随着含碳量增加，碳钢的塑性、韧性如何变化，强度、硬度呢？
2．在Ｑ195、45、C．T8A和T13钢塑性、韧性最好的是哪种钢？强度最大的是哪种钢？硬度的是哪种钢？
3．为什么工业上使用的钢含碳量一般不超过1.4%？
六．1957年国家投资1.3亿元人民币，用5万吨Ｑ235钢（屈服点为235MPa）建造的建造的武汉长江大桥（见下图）。若达到Ｑ235钢相同的强度，武汉长江大桥采用Ｑ420钢
（14MnMoVB，屈服点为420MPa）建造，钢材重量可减至2.2万吨，节约钢材64%。请你根据钢材应用这一案例，谈一谈强度大的金属材料有哪些实际意义？
优质碳素结构钢的牌号力学性能
（1）根据上表不同材料的力学性能，你认为：
塑性好的是______________________。
塑性差的是______________________。
强度高的是。
（2）塑性好的材料有哪些实际意义？
八．汽车保险杠是吸收缓和外界冲击力，防护车身和乘员安全的装置。请问用做汽车保险杠的钢梁应具有何种突出的力学性能？
九．1998年6月3日上午11时，一辆由德国慕尼黑开往汉堡的ICE1型884次高速列车，在行驶至距莱比锡东北方约60公里的小镇埃舍德附近时，列车脱轨并以200公里时速撞断一座立交桥后解体，事故造成101人死亡，88人重伤，酿成世界高速铁路历史上最为惨重的事故。事故发生后德国铁路机构经过调查后认为：事故因是列车第一节车厢后部的一个车轮轮箍发生金属疲劳断裂引起的。请问什么是金属材料的疲劳断裂？产生疲劳断裂的原因是什么？
课题二合金钢
任务一合金结构钢
一．填空题
1.合金钢是在普通碳素钢基础上添加适量的或合金元素的钢。合金元素可以是，也可以是。
2.合金钢种类很多，按合金元素含量可分为、、
三种；按质量分为、两种；按特性和用途又分为、、三种。
3．60Si2Mn钢中，平均含C______%、Si ______%、Mn ______%；
9Mn2V钢中，平均含 C______%、Mn ______% 、V______%；
Cr12钢中，平均含C______%、Cr______%。
4．合金结构钢主要用于制造______________和_____________。合金工具钢主要用于制造________________。
5．40Cr是典型的_________钢，加入Cr元素，一个作用是_________，另一个作用是_________，其最终热处理是__________________。
6．GCr15是_______________钢，主要用于制作________________，其主有要性能与低合金刃具钢相近，故也可以用来制造刀具、冷模具和____具等。
小轴钢板弹簧
齿轮滚动轴承
材料牌号：20CrMnTi 40Cr 60Si2Mn GCr15
二．选择题
1．红硬性是指钢在高温下（＞550℃）保持( ) Ａ．高强度Ｂ．高韧性Ｃ．高抗氧化性Ｄ．高硬度和高耐耐性
2.下列牌号的钢中,属于高合金钢的是( )
Ａ．GCr15SiMn Ｂ．CrWMn Ｃ．20Cr2Ni4 Ｄ．W18Cr4V
3．GCr15钢含Cr为( ) Ａ．15% Ｂ．1.5% Ｃ．0.15%
4．制造直径为30mm的连杆，要求整个截面上具有良好的综合力学性能，应该选用( )Ａ．45钢经正火处理Ｂ．60Si2Mn钢经淬火+中温回火Ｃ．40Cr钢经调质处理
5．现需制造一汽车传动齿轮，要求表面高硬度、耐磨和高的疲劳强度，心部具有良好
的塑性和韧性应采用( )Ａ．T10钢淬火、低温回火Ｂ．45钢调质处理Ｃ．20CrMnTi经渗碳、淬火、低温回火
三．下列说法你认为对的打√，错的打×
1．凡是存在合金元素的钢就是合金钢( ) 2．红硬性是指金属材料在高温（＞550℃）下保持高硬度（≥60HRC）的能力。( ) 3．比较重要或大截面的结构零件通常选用来合金钢制造。( ) 4．钢中合金元素含量越多，则淬火后钢的硬度越高。( ) 5．30CrMnSi和3Cr2W8V含碳量相同，它们都是合金结构钢。 ( ) 6．GCr15是滚动轴承钢，含Cr量为15%，因此它是一种高合金钢。 ( ) 7．40Cr钢比40钢的淬透性好。( ) 8．20CrMnTi是常见的合金渗碳钢。（）四．何为合金钢？合金钢与碳钢相比，具有哪些优良性能？
五．下图为我国武汉长江大桥、南京长江大桥、江西九江大桥图片，分析三座大桥建桥用钢，回答下列问题：
1．Ｑ235、Ｑ345（16Mn ）和Ｑ420（15MnVN ）分别属于哪类钢？请说出它们的含义。 2．比较这三种钢的力学性能，你认为中国大陆的桥梁用钢力学性能上变化是什么？
1957年投资1.3亿元，用5万吨 1966年投资2.87亿元，用10多万吨 1991年用Ｑ420（15MnVN ） Ｑ235钢建造的武汉长江大桥 Ｑ345（16Mn ）建造的南京长江大桥 建成的江西九江大桥
六．国家体育场(“鸟巢”) 是2008年北京奥运会主体育场，由2001年普利茨克奖获得
者赫尔佐格、德梅隆与中国建筑师李兴刚等合作设计。国家体育场是世界上跨度最大的钢结构体育建筑之一，它采用我国自主创新研制的4.2万吨Q460钢的一根根“钢筋铁骨”的巧妙编排，构成了孕育生命的“鸟巢”。 别具一格的建筑结构，恢宏的气势，给人以强烈的视觉冲击效果，富有戏剧性，新颖并具有震撼力。 1．请问Q460钢属于哪一类合金结构钢？ 请说明Q460的含义。
2
七．现有40钢和40Cr 钢两种钢材混装在一起，请你想一想采用哪些方法可以把它们鉴别出来？
任务二 合金工具钢
一．填空题
1．合金工具钢的 、 、 和韧性均比碳素工具钢高，按用途可分为 、 和 三类。
2. 模具钢可分为 、 两类，用于 、 、 、 压铸等。
3. 量具是用来度量工件尺寸的工具，如卡尺、块规、塞规及千分尺等。要求具有 和 。
4． W18Cr4V 、W6Mo5Cr4V2属于_________钢。该类钢经高温淬火及多次高温回后具有高的强度、_______和________，红硬性温度达到_______0
C ，故该类主要用于制造切削速度较高的刀具（如_______、铣刀等）和形状复杂、负荷较重的成形刀具（如齿轮铣刀、拉刀等）。
5．开孔器（如下图所示）切削时转速很高，要求具有较高硬和红硬性，常用 制造。
6．制造下列工具，请选用合适的材料。
材料牌号： 9CrSi Cr12 W18Cr4V 二．选择题
1．W18Cr4V 属于
( )
Ａ．低合金刀具钢 Ｂ．合金冷模具钢 Ｃ．合金热模具钢 Ｄ． 高速钢 2. 淬火时，合金工具钢比碳素工具钢变形和开裂的倾向小，这是因为 ( ) Ａ．这类钢的冶金质量好 Ｂ．含碳量比一般碳素工具钢低 Ｃ．淬透性好，可以用较低的冷却速度进行淬火冷却
3．欲制作下图冷模具，下列哪一组钢都可以用于制作该冷模具( ) Ａ．Cr12MoV 、9CrSi 、9Mn2V Ｂ．3Cr2W8V、 5CrMnMo 、9CrSi
Ｃ．Cr12MoV、5CrMnMo、9CrSi
4．下图为高速钢制造的刀具，它们的工作温度最高可达( ) Ａ． 200℃Ｂ．250℃Ｃ．600℃Ｄ．1000℃
5．丝锥形状复杂，宜选用( )
Ａ．合金渗碳钢Ｂ．合金调质钢Ｃ．合金工具钢Ｄ．不锈钢
三．下列说法你认为对的打√，错的打×。
1．合金工具钢都是高级优质钢。（）2．CrWMn钢是一种热处理后硬度高、耐磨性高、尺寸稳定、变形小的合金工具钢，一般
用于制作低切削刀具、精密量具和冷模具等。 ( ) 3．冷冲模具工作时受冲击和磨擦，所以应选取用低合金钢来制造。 ( ) 4.下图为高速钢制造的机用刀片，它在1000℃时，仍能使硬度保持HRC50以上，从而
保证其切削性能和耐磨性。（）5.下图卧式步距规，它主要用于垂直测量。（）
四、下图为高速钢制造的车刀，请问该车刀通常采用什么牌号的高速钢制造？你知道高速钢
性能特点吗？
五、简述9SiCr与T9A制造同一种刀具，哪一种钢的使用寿命长？
任务三特殊性能钢
一．填空题
1．特殊性能钢有、和三种。
2. 能抵抗大气腐蚀的钢称为，在一些化学介质（如酸类等）中能抵抗腐蚀的钢称为。
3．3Cr13 钢中，平均含C ______%、Cr______%。
0Cr18Ni9钢中，平均含C ______%、Cr______%、Ni ______%。
4. 热强钢指较高温度下仍然保持一定的钢。
5. 耐磨钢常见牌号为，通常采用成型。主要用于制造
1．1Cr18Ni9属于 ( ) Ａ．高速钢Ｂ．轴承钢Ｃ．耐磨钢Ｄ．不锈钢
2．切削加工困难，基本上在铸态下使用的钢是 ( ) Ａ．高速钢Ｂ．耐热钢Ｃ．耐磨钢Ｄ．不锈钢
3．于制造下图咖啡机最合适的材料是 ( )
Ａ．CrWMn Ｂ． W18Cr4V Ｃ． 2Cr13 Ｄ．9SiCr
4．制造挖掘机铲斗选用 ( )
Ａ．1Cr18Ni9 Ｂ． ZGMn13 Ｃ． 60Si2Mn Ｄ．20CrMnTi
三．1Cr18Ni9板材中混入1Cr13板材，请你想一想怎能样找出1Cr13板材？
四．反应釜工业生产中用来进行化学反应的容器，它由锅盖、筒身、夹套、搅拌器、轴封传动装置及支承等组成。进行化学反应时，反应釜可同时测定压力、温度、PH值等指标，广泛用于石油化工、橡胶、农药、染料、医药、科研等行业，用以完成磺化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺。下图反应釜采用不锈钢制造，适用于强酸溶液反应。请问该不锈钢反应釜应选用了哪类不锈钢制造？该类不锈钢常见的牌号有哪些？
五．下图是用高锰钢铸造的球磨机衬板，该衬板基本上在铸态下直接使用，而不能采用切削
课题三铸铁
一．填空题
1．铸铁是指含碳量在___________以上铁碳合金。工业上常用的铸铁含碳量一般在____________之间。工业生产中常用的铸铁有__________________________、_____________________、___________________和___________________。
2．根据铸铁中碳的存在形式，铸铁可分______________、______________和____________。3．白口铸铁碳主要以___________形式存在。其断口呈________色，故称白口铸铁。由于白口铸铁______________，______________，很难进行切削加工。
4．灰口铸铁由于_________存在，割裂了金属基体的连续性，使铸铁的切屑易脆断，且对刀具有一定润滑作用，使刀具磨损减少，故工业生产中常用的铸铁具有优良的切削加工性能。
5．将下列常用铸铁的石墨显微形态和牌号填入相应的表格：
常用铸铁: 灰铸铁可锻铸铁蠕墨铸铁球墨铸铁
牌号： QT400-15 KTH300-06 HT300 RuT300
6．灰铸铁的力学性能比钢____（好、差）。由于石墨的存在，灰铸铁具有优良的____________、
______________、__________、__________和____________________。