教学文件机械制造工程学课后习题解答教师：郑德星第一章绪论1-1、制造：可以理解为制造企业的生产活动，输入的是生产要素，输出的是具有使用价值的产品。
1-2、制造技术：是完成制造活动所需的一切手段的总和。
包括运用一定的知识和技术，操作可以利用的物质和工具，采取各种有效的方法等。
第二章金属热加工成型工艺简介2-1.影响充型能力的因素?答：影响充型能力的因素：1、合金的流动性，与合金本身材质有关。
合金的流动性越好，充型能力越强。
2、浇注条件：浇注温度和充型压力。
浇注温度对充型能力有决定性影响，越高越好；压力约大，能力越强。
3、铸型填充条件：铸型材料，铸型温度，铸型中气体2-2.砂型铸造浇注位置的选择原则？答：铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置，这个位置选择正确与否、对铸件质量影响很大。
选择浇江位置时应考虑下列原则：1、铸件的重要加工面或主要工作面应朝下。
2、铸件的大平面应朝下。
3、为防止铸件上大面积薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷，应尽量将大面积的菠壁部分放在铸型的下部或正直、倾斜，这对于流动性差的合金尤为重要。
4、容易形成缩孔的铸件，浇注附应该把厚的部分放在分型面附近的上部或侧面，这样便于在铸件厚处直接安置冒口，使之自下而上地顺序凝固、进行补缩以防止缩孔。
如上述起重机卷扬筒铸件(图2—8)，厚端放在上那是合理的；反之，若厚端在下部，则难以补缩。
应能减少型芯的数量，便于型芯的固定和排气。
2-3.砂型铸造分型面的选择原则？答：1、应使铸型有最少的分型面，并尽量做到只有一个分型面。
2、分型面的选择应尽量使型芯和活块数量少以使制模、造型和合箱等工序简化。
3、应尽量使铸件全部或大部放在同一砂箱内，这样易于保证铸件精度。
若铸件的加工面多，也应尽量使其加工基准面与大部分加工面在同一砂箱内。
4、为便于造型、下芯、合箱及检验铸件壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱。
但下箱型腔也不宜过深，并力求避免使用吊芯和大的吊砂。
5、分型面尽量采用平直面，以简化模县制造及造型工艺。
2-4.简述铸件的凝固方式和收缩方式?答：铸件的凝固方式，根据凝固区的宽窄划分的：逐层凝固，糊状凝固，中间凝固；金属从浇注温度冷却到空温要经历三个互相联系的收缩阶段：液态收缩，凝固收缩，固态收缩。
2-5 金属的可锻性及其影响因素？答：金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时难易程度的一种工艺性能。
金属的可锻性好，表明材料易于经受压力加工成形。
可段性差说明该金属不宜于选用压力加工方法成形。
金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。
1）化学成分的影响；2）金属组织的影响；3)变形温度的影响；4)变形速度的影响；5)应力状态的影响2-6 自由锻，模锻及胎膜锻的区分?答：自由锻镀是利用冲击力或压力使合金在两个抵铁之间产生变形，从而获得所需形状及尺寸的锻件。
金属受力变形时在抵铁间向各个方向自由流动，不受什么限制锻件形状和尺寸是出锻工的操作技术来保证的。
模锻是在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的模膛，使坯料在模膛内受压变形。
在变形过程中由于模膛对金属坯料流动的限制，因此锻造终了时能得到和模膛形状相符的零件。
胎模锻是在自由锻设备上使用胎模生产模锻件的一种方法。
胎模锻一般用自由锻方法制坯，然后在胎模中最后成形。
2-7 焊接方法按焊接过程的特点的分类及各类特点？答：焊接方法的种类很多；按焊接过程的特点可分为三大类。
熔化焊利用局部加热的方法，将两工件的结合处加热到熔化状态并形成共同的溶池，还另加填充金演；冷却结晶以后形成牢固的接头，将两工件焊接成为整体。
压力焊利用加压力(或同时加热)的方法，使两工件接合面紧密接触在一起，并产生一定的塑性，使他们的原子组成新的结晶，将两工件焊接起来。
钎焊对工件和作为填充金属的材料进行适当的加热、工件全属不熔化，但熔点低的钎料被熔后填充到工件之间，与固态的被焊金属相互溶解和扩散，钎料凝固后，将两工件焊接在一起。
2-8 电焊条的选用原则？答：1）低碳钢和普通低合金钢构件，一般都要求焊缝金属与母材等强度、因此可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。
但应注意，钢材是按屈服强度定等级的，而结构钢焊条的等级是按抗拉强度最低保证值。
2）对同一等级的酸性焊条或碱性焊条的选用，主要应考虑钢板厚度、结构形状、载荷性质和钢材的抗裂性能而定，通常对要求塑性好、冲击韧性高、抗裂能力强、低温性能好的，应选用碱性焊条。
如焊件受力不复杂，母材质量较好，应尽量选用较经济的酸性焊条。
3）低碳钢与低碳合金结构钢焊接，按照异种钢街头中强度低的钢选用焊条。
4）对耐热钢和不锈钢等有特殊性能要求的钢种焊接，应选用相应的专用焊条，以保证焊缝金属的主要成分和母材相同。
第三章切削过程及其控制3-1、什么是切削用量三要素？在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系？答：切削用量是指切削速度，进给量 (或进给速度)和背吃刀量，三者又称为切削用量三要素。
，3-2、确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要几个基本角度？试画图标出这些基本角度。
答：前角ro，后角ɑ。
，主偏角kr，副偏角kr`，刃倾角λs，副后角ɑ`。
3-3、刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能？答：(1)较高的硬度和耐磨性; (2)足够的强度和韧性; (3)较高的耐热性; (4)良好的导热性和耐热冲击性能; (5)良好的工艺性3-4、常用的硬质合金有哪几类？如何选用？答：三类：P类、K类和M类。
P类(相当于我国YT类)硬质合金由WC、TiC和Co组成，也称钨钛钴类硬质合金。
这类合金主要用于加工钢料，此类硬质合金不宜加工不锈钢和钛合金。
K类(相当于我国YG类)硬质合金由WC和Co组成，也称钨钻类硬质合金。
这类合金主要用来加工铸铁、有色金属及其合金。
M类(相当于我国YW类)硬质台合是在WC、TiC、Co的基础上再加入TaC(或NbC)而成。
这类硬质合金既可以加工铸铁和有色金属，又可以加工钢料，还可以加工高温合金和不锈钢等难加工材料，有通用硬质合金之称。
3-5、怎样划分切削变形区，第一变形区有哪些变形特点?答：(1)第一变形区从OA线开始发生塑性变形，到OM线金属晶粒的剪切滑移基本完成。
OA 线和OM线之间的区域(图中I区)称为第一变形区。
(2)第二变形区切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面处的金属纤维化、基本上和前刀面平行。
这一区域〔图中Ⅱ区)称为第二变形区。
(3)第三变形区已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩撩，造成表层金属纤维化与加工硬化。
这一区域(图中Ⅲ区)称为第三变形区。
在第一变形区内，变形的主要特征就是沿滑移线的剪切变形，以及随之产生的加工化。
3-6、什么是积屑瘤？它对加工过程有什么影响？如何控制积屑瘤的产生?答：在切削速度不高而又能形成带状切屑的情况下。
加工一般钢料或铝合金等塑性材料时，常在前刀面切削处粘着一块呈三角状的埂块，它的硬度很高、通常是工件材料硬度的2—3倍，这块粘附在前刀面的金属称为积屑瘤。
积屑瘤对切削过程的影响：使刀具前角变大；使切削厚度变化；使加工表面粉糙度增大；对刀具寿命的影响粘在前刀面上的积屑瘤，可代替刀刃切削，有减小刀具磨损，提高刀具寿命的作用；但如果积屑瘤从刀具的刀面上频繁脱落，可能会把前刀面上刀具材料颗粒拽去(这种现象易发生在硬质合金刀具上)，反而使刀具寿命下降。
控制：1)正确选用切削速度，使切削速度避开产生积屑瘤的区域。
2)使用润滑性能好的切削液，目的在于减小切屑底层材料与刀具前刀面间的摩擦。
3)增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之间的压力。
4)适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。
3-7、试述影响切削变形的主要因素及影响规律。
答：1.工件材料：工件材料强度越高，切屑和前刀面的接触长度越短，导致切屑和前刀面的接触面积减小，前刀面上的平均正应力增大，前刀面与切屑间的摩擦系数减小，摩擦角β减小，剪切角Φ增大，变形系数Ah将随之减小。
2.刀具前角ro：增大刀具前角,剪切角Φ将随之增大，变形系数Ah将随之减小；但ro 增大后，前刀面倾斜程度加大，切屑作用在前刀面上的平均正应力σav减小，使摩擦角β和摩擦系数μ增大,而导致Φ减小。
由于后一方面影响较小，Ah还是随ro的增加而减小。
3.切削速度Vc：在无积屑瘤产生的切削速度范围内，切削速度越大，变形系数Ah越小。
主要是因为塑性变形的传播速度较弹性变形慢，切削速度越高，切削变形越不充分，导致变形系数Ah下降；此外，提高切削速度还会使切削温度增高，切屑底层材料的剪切屈服强度因温度的增高而略有下降，导致前刀面摩擦系数μ减小，使变形系数Ah下降。
4.切削层公称厚度hD：在无积屑瘤的切削速度范围内，切削层公称厚度hD越大，变形系数Ah越小。
这是由于hD增大时，前刀面上的法向压力Fn及前刀面上的平均正应力σav 随之增大，前刀面摩擦系数随之减小，剪切角Φ随之增大，所以Ah随hD增大而减小。
3-8、常见的切屑形态有哪几种，它们一般都在什么情况下生成?怎样对切屑形态进行控制? 答：(1)带状切屑这是最常见的一种切屑。
它的内表面是光滑的，外表面呈毛茸状。
加工塑性金属时，在切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大的工况条件下常形成此类切屑。
(2)节状切屑又称挤裂切屑。
它的外表面呈锯齿形，内表面有时有裂纹。
在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时常产生此类切屑。
(3)粒状切屑又称单元切屑。
在切屑形成过程中，如剪切面上的剪切应力超过了材料的断裂强度，切屑单元从被切材料上脱落，形成粒状切屑。
(4)崩碎切屑切削脆性金属时，由于材料塑性很小、抗拉强度较低，刀具切入后，切削层金属在刀具前刀面的作用下，未经明显的塑性变形就在拉应力作用下脆断，形成形状不规则的崩碎切屑。
加工脆性材料，切削厚度越大越易得到这类切屑。
控制方法：采用断屑槽；改变刀具角度；调整切削用量；3-9、切削力为什么要分解为三个分力，各分力的大小对加工过程有什么影响?答：为了便于测量和应用，可将F分解为三个互相垂直的分力。
Fc 垂直于基面，与切削速度Vc的方向一致，称为切削力(也称切向力、主切削力)。
是计算切削功率和设计机床的主要参数。
FP平行于基面，并与进给方向(即工件轴线方向)相垂直，称为背向力(也称切深抗力)。
FP会使机床加工系统(含机床、刀具和工件)产生变形，对加工精度的影响较大。
Ff 平行于基面，并与进给方向平行，称为进给力(也称轴向力)：Ff是设计机床进给机构或校核其强度的主要参数。
在上述三个分力中．Fc值最大，FP 约为(o．15—0．7) Fc，Ff约为(o．1—0．6) Fc。
3-10、在CA6140型车床上车削外圆，已知：工件材料为灰铸铁，其牌号为HT200；刀具材料为硬质合金，其牌号为YG6；刀具几何参数为：ro ＝10º，αo=αo`＝8º；kr=45º, kr`=10º(λs对三向切削分力的修正系数分别为 1.0,1.5,0.75)，rε＝0.5mm；切削用量为：αp=3mm,f=0.4mm/r,vc =80m/mm。
