華中科技大學(xué)機械制造工藝基礎(chǔ)部分課后答案.ppt

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1.1.4 某工廠鑄造一批啞鈴，常出現(xiàn)如圖1-59所示的明縮孔，有什么措施可以防止，并使鑄件的清理 工作量最小？,,答：可采用順序凝固，使鑄件按規(guī)定方向從一部分到另一部分逐漸凝固。在鑄件可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位安放冒口?；蛟阼T件遠離澆冒口的部位增設(shè)冷鐵，加快該處的冷卻速度，使厚壁凸臺反而最先凝固，從而實現(xiàn)自下而上的順序凝固。如圖所示,,答：1.因為該鑄件有應(yīng)力是不穩(wěn)定的，將自發(fā)的通過變形來減小內(nèi)應(yīng)力，趨于穩(wěn)定狀態(tài)。向下凹。 2.采用同時凝固以便冷卻均勻，或用“反變形”工藝。 3.采用如下圖所示結(jié)構(gòu)?；蛟黾油鈭A角，減小熱節(jié)。,1.1.11 某鑄件時常產(chǎn)生裂紋缺陷，如何區(qū)分其性質(zhì)？如果屬于熱裂紋，應(yīng)該從那些方面尋找原因？,(1)熱裂常發(fā)生在 鑄件的拐角處，截面厚度突變處等應(yīng)力集中的部位或鑄件最后凝固區(qū)的縮孔附近或尾部。裂紋往往沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折，不規(guī)則，裂縫較寬，裂口表面氧化較嚴重。 冷裂外形常穿過晶粒，呈連續(xù)直線狀。裂縫細小，寬度均勻，斷口表面干凈光滑，具有金屬光澤或微氧化色。 （2）鑄件結(jié)構(gòu)不合理，合金的收縮大，型（芯）砂退讓性差以及鑄造工藝不合理均可能引起熱裂，剛和鐵中的硫，磷降低了剛和鐵的韌性，使熱裂的傾向大大提高。,1.2.2 確定如圖所示鑄件的鑄造工藝方案，要求如下： （1）按單件小批生產(chǎn)條件分析最佳方案; （2）按所選方案繪制澆注位置，分型面，分模面。 采用型芯三箱造型，或使用型芯二箱造型,上,下,造型方法為手工造型，方案如圖：,1.3.2 試比較壓力鑄造，低壓鑄造，擠壓鑄造三種方法的異同點及應(yīng)用范圍。,異同點：壓力鑄造是動型提供壓力，最后從動型中頂出鑄件；低壓鑄造是壓縮空氣提供壓力，鑄件由澆口進行補縮，不要冒口；擠壓鑄造的壓力很小，外力不直接作用在工件上，沒有塑性變形組織。 應(yīng)用范圍：壓力鑄造廣泛應(yīng)用于汽車，拖拉機，儀器儀表，醫(yī)療器械等制造行業(yè)中；低壓鑄造常用來生產(chǎn)汽缸體，汽缸蓋，活塞，曲軸箱，殼體等高質(zhì)量鋁合金，鎂合金鑄件，有時用于生產(chǎn)銅合金，鑄鐵件。擠壓鑄造適合于生產(chǎn)各種力學(xué)性能要求高，氣密性好的后壁鑄件，如汽車鋁輪轂，發(fā)動機鋁活塞，鋁缸體，制動器鋁鑄件等，不適合生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件。,1.4.2在方便鑄造和易于獲得合格鑄件的條件下，圖1-62所示鑄件構(gòu)造有何值得改進之處？怎樣改進？,構(gòu)造改進如圖所示： 懸臂部分改為工字梁。,1.5.4 某鑄件壁厚有5mm，20mm,52mm三種，要求鑄件各處的抗拉強度都能達到150MPa，若選用HT150牌號的灰鑄鐵澆注，能否滿足其性能要求？,答：由表中數(shù)據(jù)可得： HT150 175（2.5~10mm） 145 (10~20mm) 130 (20~30mm) 120 (30~50mm) 因鑄件在壁厚20mm,52mm處無法承受150MPa強度，所以不滿足性能要求。,2.1.1 錫在20℃、鎢在1100 ℃變形，各屬于哪種變形？為什么(錫的熔點為232 ℃，鎢的熔點為3380 ℃)？ 答：按照絕對溫度計算。絕對溫度零點是-237 ℃。 錫在20℃變形屬于熱變形，其T再=0.4（232+237）K (1100+237)K。,2.2.3 如何確定模鍛件分模面的位置？ 答：按照以下原則確定分模面的位置 要保證模鍛件能從模膛中取出。 按選定的分模面制成的鍛模后，應(yīng)使上、下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，以便在安裝鍛模和生產(chǎn)中容易發(fā)現(xiàn)錯?，F(xiàn)象，及時調(diào)整鍛模的位置。 最好把分模面選在模膛深度最淺的位置處，使金屬很容易充滿模膛，便于取出鍛件，有利于鍛模的制造。 選定的分模面應(yīng)使零件上所加的敷料最少。 最好使分模面為一個平面，使上、下鍛模的膛深度基本一致，差別不宜過大，以便于制造鍛模。,2.2.5 圖2-55所示的零件的模鍛工藝性如何？為什么？應(yīng)如何修改使其便于模鍛？,圖2-55,答：工藝性不好，原因在于有突出物，不便于取模，存在著薄壁，而且沒有一定的拔模斜度。 修改后的圖形見教材P70，如圖2-26。,2.2.6 圖2-56所示的兩個零件采用錘上模鍛工藝成形,試選擇合適的分模面。,圖2-56,(a) 平連桿,(b) 彎連桿,2.2.7 圖2-57所示零件若批量分別為單件、小批、大批量生產(chǎn)時，應(yīng)選用哪種方法制造？定性的畫出各種方法所需的鍛件圖。,其生產(chǎn)為單件，宜采用自由鍛，鍛件圖如下。 小批量生產(chǎn)的齒輪，宜采用摩擦壓力機上模鍛，鍛件圖如下。 大批量生產(chǎn)的通孔回轉(zhuǎn)體零件，宜采用平鍛機上模鍛，鍛件如下。,圖 2-57 不同的零件,2.2.9 圖2-58所示零件采用模鍛方法制坯，設(shè)計上有哪些不合理的地方？為什么？,不合理的地方如圖： 1.應(yīng)設(shè)計為圓角，減小金屬流動時的摩擦阻力和使金屬液充分的填滿模膛； 2.應(yīng)有一定的拔模斜度,便于拔模； 3.應(yīng)設(shè)計得更厚，不然金屬容易冷卻，不易充滿模膛； 4.應(yīng)為非機械加工面，模鍛的尺寸精度高和表面粗糙度底，所示處不用于配合。,2.4.4 用Φ50沖孔模具來生產(chǎn)Φ50落料件能否保證沖壓件的精度？為什么？ 答：不能。沖孔模的設(shè)計以凸模為基準(zhǔn)，考慮到磨損，凸模取合乎公差要求的最大值，因而，使用沖孔模，來生產(chǎn)落料件，尺寸偏大。,2.4.5 用Φ2501.5板料能否一次拉深成直徑為Φ50的拉深件？應(yīng)采取哪些措施才能保證正常生產(chǎn)？如果為多次拉深，請設(shè)計每次拉深系數(shù)。 答：不能一次拉深成型，應(yīng)采用多次拉深，為保證材料有足夠的塑性，一兩次拉深之后應(yīng)安排工序間的退火處理，再著，多次拉深中，拉深系數(shù)應(yīng)一次比一次大。 各次拉深系數(shù)，m1=0.5，m2=0.625，m3=0.64(m=m1m2m3=0.2) 。,2.4.9 試述圖2-60所示沖壓件的生產(chǎn)過程。,1.先從板材上沖裁出上圖形狀。,2.再在圖示位置沖掉兩個圓孔。,3.最后沿著圖示虛線位置折彎。,3.2.6 常見焊接缺陷有哪幾種？其中對焊接接頭性能危害最大的為哪幾種？,答：焊接接頭的不完整性稱為焊接缺陷，主要有焊接裂紋，未焊透，夾渣，氣孔和焊縫外觀缺陷等。其中危害最大的是焊接裂縫和氣孔。,3.2.11 產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的原因是什么？焊接過程中和焊后，焊縫區(qū)縱向受力是否一樣？清除和防止焊接應(yīng)力有哪些措施？,答：焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的約束，不能自由膨脹和收縮。當(dāng)約束很大時，則會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，無殘余變形。當(dāng)約束很小時，既產(chǎn)生殘余應(yīng)力，又產(chǎn)生殘余變形。 采取以下措施可以防止或消除焊接應(yīng)力： (1)焊接不要有密集交叉，截面和長度也要盡可能小，以減少焊接局部加熱，從而減少焊接應(yīng)力。 （2）采取合理的焊接順序，使焊縫能夠自由收縮，以減少應(yīng)力。 （3）采用小線能量，多層焊，也可減少焊接應(yīng)力。 （4）焊前預(yù)熱可以減少工件溫差，也能減少殘余應(yīng)力。 （5）當(dāng)焊縫還處于較高溫度時，錘擊焊縫使金屬伸長，也能減少焊接殘余應(yīng)力。 （6）焊后進行消除應(yīng)力的退火可消除殘余應(yīng)力。,3.2.12 按下圖示拼接大塊鋼板是否合理？為什么？要否改變？怎么改變？為減少焊接應(yīng)力與變形，其合理的焊接次序是怎樣的?,答：不合理。 焊縫密集交叉。局部加熱多，易產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形。 可考慮改成圖2的拼接方式，或圖3方式。 合理的焊縫次序為，應(yīng)先分別焊接左圖上，中，下三塊。然后將三塊連成整體。,a,圖1,圖3（來自朱春來的作業(yè)）,3.3.5 點焊的熱源是什么？為什么會有接觸電阻？接觸電阻對點焊熔核的形成有什么影響？怎樣控制接觸電阻的大?。?答：點焊是用圓柱電極壓緊工件，通過電流流過工件產(chǎn)熱獲得焊點。工件無為金屬，金屬有自身的電阻。接觸電阻小時，吸熱少而散熱快，導(dǎo)致熔核偏向電阻大的一方，形成熔核偏移?？梢圆捎锰厥怆姌O或工藝墊片來改變接觸電阻。,3.4.3 用下列板材制作圓筒型低壓容器，試分析其可焊性，并選擇焊接方法和焊接材料。 （1）A3鋼板，厚20 mm ，批量生產(chǎn)；（2）20鋼板，厚2mm，批量生產(chǎn)；（3）45鋼板，厚6mm，單件生產(chǎn)；（4）紫銅板，厚4mm，單件生產(chǎn)；（5）鋁合金板，厚20mm，單件生產(chǎn)；（6）鎳鉻不銹鋼板，厚10mm，小批生產(chǎn)。,答：（對焊絲、焊劑、焊條牌號不做要求） （1）可焊性較好，采用批量生產(chǎn), 小件使用CO2焊，選用H08Mn2SiA焊絲加強脫氧和合金化，大件用埋弧焊選用H08A或H08MnA焊絲和HJ431焊劑； （2）可焊性良好，采用縫焊（板厚小于3毫米，無密封要求，應(yīng)選用電阻點焊，有密封要求，選用縫焊）； （3）可焊性不大好，采用手弧焊，使用J607，或J707焊條； （4）銅的焊接性較低碳鋼低?？蛇x用氬弧焊焊絲選用特制的紫銅焊焊絲。焊劑主要成分是硼砂和硼酸。 （5）焊接性不好，采用氬弧焊，專用鋁合金焊絲； （6） 鎳、鉻的加入使合金鋼中的碳當(dāng)量增加, 可焊性差, 應(yīng)采用氬弧焊，選用Ni-Cr不銹鋼焊絲，也可采用手弧焊，采用不銹鋼焊條。,3.5.1 如下圖三種焊件，其焊件布置是否合理？若不合理，加以改正。,解：三種皆不合理，改進如下：,,,只一條焊縫即可,3.5.2 下圖示兩種低碳鋼支架，如批量生產(chǎn)，設(shè)計最合理的生產(chǎn)工藝方案。如用焊接方法，試選用焊接方法，并對接頭形式與焊接材料提出工藝要求。,答：應(yīng)當(dāng)用焊接工藝，焊接方法是手弧焊。 選用J422焊條。 接口形式可采用單邊Y型坡口。,圖畫得不理想，沒有遵守軸測圖的畫法規(guī)定。,3.5.3 焊接梁尺寸如圖3-56所示,材料為15鋼,現(xiàn)有鋼板最大長度為2500mm。要求:決定腹板與上、下翼板的焊縫位置,選擇焊接方法,畫出各條焊縫接頭形式并制定各條焊縫和焊接次序,圖3-56 焊接工藝設(shè)計,答: 腹板與上、下翼板的焊縫位置應(yīng)選在腹板上的耳板與翼板交接處,圖中5~10的位置,采用手弧焊,焊接順序如圖中數(shù)字所示,各焊縫接頭形式如下。注意對稱焊 上下翼板的對接接頭受力最大，先焊接，也要避開最大應(yīng)力處。,焊縫1,對接接頭,雙Y形接頭,焊縫2~6,8~10, T形接頭,不開坡口,焊縫7,,,,,,,,,,,此四處也要講順序，對稱來焊,3.5.6 計算下圖示對接焊縫的橫向收縮量。,S=0.25*(3*3+17*17+3*17)/20+0.125*3 =4.7375,,4.2.10 切屑是怎樣形成的?常見的切屑有幾種? 答：（1）金屬切削過程實際就是切屑的形成過程。被切削金屬層受到刀具的擠壓作用，產(chǎn)生彈性變形。隨著切削的繼續(xù)進行，刀具繼續(xù)給被切金屬層施加壓力，金屬內(nèi)部的應(yīng)力和應(yīng)變也隨之變大；當(dāng)應(yīng)變達到材料的屈服極限時，被切削金屬層產(chǎn)生塑性變形。此時切削仍在進行， 金屬內(nèi)部應(yīng)力與應(yīng)變繼續(xù)變大，當(dāng)應(yīng)力達到材料斷裂強度極限時，被切金屬層就會斷裂而形成切屑。此時，金屬內(nèi)部應(yīng)力迅速下降，又重新開始彈性變形—塑性變形—斷裂變形的循環(huán)，產(chǎn)生新的切屑。 （2）常見的切屑有帶狀、節(jié)狀、崩碎三類切屑。,4.3.2 粗車45鋼軸外圓，毛坯直徑dw=86mm，粗車后直徑 dm=80mm，被加工外圓表面長度lw=50mm，切入、切出長度l1=l2=3mm，切削用量 vc=120m/min ，f=0.2mm/r，ap=3mm，試求基本工藝時間tm。 答：車削行程長度l=l1+l2+lw=50+3+3mm=56mm； tm=π*dw*l*h / (1000*v*f*ap) l=lw+l1+l2=50+3+3=56mm h=(86-80)2=3 vc=120m/min=2m/s 代入得: tm=π*86*56*3/（1000*2*0.2*3)=37.8s,,5.3.3 簡述平面銑刀的結(jié)構(gòu)特點，并根據(jù)銑刀的特點歸納平面銑削的工藝特點。 答:平面銑刀主要有圓柱銑刀和端面銑刀兩種，前者軸線平行于被加工表面，后者軸線垂直于被加工表面。由于銑刀的刀齒都是相同的，所以可以用一個刀齒的特點來說明整個銑刀的特點。而每個刀齒都相當(dāng)于一把車刀，因此銑刀的結(jié)構(gòu)特點與車刀幾乎相同。 銑削的工藝特點主要有以下幾個方面： （1）生產(chǎn)率高。 （2）容易產(chǎn)生沖擊和振動。 （3）刀齒散熱條件較好。 （4）切削的方式多樣化。,5.4.1 對7級精度的斜齒圓柱齒輪、蝸輪、扇形齒輪、多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪，各采用什么方法加工比較合適？ 答:斜齒圓柱齒輪采用滾齒，蝸輪采用滾齒法；扇形齒輪、多聯(lián)齒輪采用插齒法；內(nèi)齒輪采用插齒法或拉齒法。 5.4.2 對齒面淬硬和齒面不淬硬的6級精度直齒圓柱齒輪，其齒形的精加工面應(yīng)采取什么方法？ 答：對沒有淬硬的6級精度直齒圓柱齒輪可以進行剃齒，從而達到需要的精度。而對淬硬了的可以采用珩齒,以消除淬火后的氧化皮和輕微磕碰而產(chǎn)生的齒面毛刺與壓痕．,,7.2.5 試分析圖7-61所示齒輪的設(shè)計基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)及滾切齒形時的定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)。,圖7-61,答：平面B是平面A的設(shè)計基準(zhǔn)，其它均以中心軸為設(shè)計基準(zhǔn)，齒輪的軸線和端面 B為裝配基準(zhǔn)，滾切齒形時以孔和端面B為定位基準(zhǔn)，孔的軸線為測量基準(zhǔn)。,7.2.9 分析圖7-64所示鉆鉸連桿零件小頭孔，保證小頭孔與大頭孔之間的距離及兩孔的平行度。（1）指出各定位元件所限制的自由度；（2）判斷有無欠定位或過定位；（3）對不合理的定位方案提出修改意見。,圖7-64 連桿,圖a,7.3.8 指出圖7-69所示零件難以加工或無法加工的部位，并提出改進意見。,（a）,答： (1) A元件限制了x、y方向移動兩個自由度,B元件限制了x、y方向的移動,平面限制了繞x、y的轉(zhuǎn)動和沿z的移動; 存在過定位,A和B都限制了零件x、y方向上的移動; 改動如圖a所示，將小頭上改為菱形銷。,（b),(c),答：(a)如下圖所示。 （b)中各臺階面難以加工，應(yīng)該留有退刀槽或過渡圓。 (c)內(nèi)部螺紋孔難以加工，應(yīng)該從零件的頂部打通。,此處平面很難加工,,兩處平面設(shè)計成平齊,7.6.1. 如圖7-70所示的零件，成批生產(chǎn)為每月100件，試制定其加工工藝規(guī)程。 解：,,7.6.2. 圖7-71所示為車床主軸箱齒輪在小批生產(chǎn)條件下：（1）確定毛坯的生產(chǎn)方法及熱加工工藝方法；（2）制定出機械加工工藝規(guī)程。（注：齒輪精度為7級） 解：（1）毛坯采用自由鍛件，熱處理可采用調(diào)質(zhì)或表面淬火； （2）1、粗車外圓及端面，倒角，鉆孔，粗鏜孔，精車，精鏜孔；2、滾齒－齒端加工－剃齒－表面淬火－校正基準(zhǔn)－珩齒。,