材料成型及机械制造工艺基础简答题[1]

1、什么叫刀具的前角？什么叫刀具的后角？简述前角、后角的改变对切削加工的影响。

答：前角是刀具前面与基面间的夹角，在正交平面中测量；后角是刀具后面于切削平面间的夹角，在正交平面中测量。

前角大，刀具锋利，这时切削层的塑性变形和摩擦阻力减小，切削力和切削热降低；但前角过大会使切削刃强度减弱，散热条件变差，刀具寿命下降，甚至会造成崩刀。

增大后角，有利于提高刀具耐用度，但后角过大，也会减弱切削刃强度，并使散热条件变差。

2、试述常用的手工造型有哪些？答：整模造型，分模造型，挖砂造型，活块造型，刮板造型，三箱造型。

3、切削热是怎样产生？它对切削加工有何影响答：在切削过程中，切削层金属的变形及刀具的前面与切屑、后面与工件之间的摩擦所消耗的功，绝大部分转变成切削热。

切削热由切屑、刀具、工件及周围介质传出，其中传入切屑和周围介质的热量对加工无直接影响。

传入刀具的热量是切削区的温度升高，刀具的温度升高，磨损加剧，会影响刀具的使用寿命。

切削热传入工件，工件温度升高，产生热变形，将影响加工精度。

4 工件在锻造前为什么要加热？什么是金属的始锻温度和终锻温度？若过高和过低将对锻件产生什么影响？答：金属坯料锻造前，为了提高其塑性，降低变形抗力，使金属在较小的外力作用之下产生较大的变形，必须对金属坯料进行加热。

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。

5、常见的电弧焊接缺陷有哪些？产生的主要原因是什么？答：咬边：焊接电流太大，焊条角度不合适，电弧过长，焊条横向摆动的速度过快；气孔：焊接材料表面有油污、铁锈、水分、灰尘等，焊接材料成分选择不当，焊接电弧太长或太短，焊接电流太大或太小；夹渣：电流过小，熔渣不能充分上浮，运条方式不当，焊缝金属凝固太快且周围不干净，冶金反应生成的杂质浮不到熔池表面；未焊透：焊接电流太小，焊接速度太快，焊件装配不当，焊条角度不对，电弧未焊透工件；裂纹：焊接材料的化学成分选择不当，造成焊缝金属硬、脆，在焊缝冷凝后期和继续冷却过程中形成裂纹，金属液冷却太快，导致热应力过大而形成裂纹，焊件结构设计不合理，造成焊接应力过大而产生裂纹。

6、什么是主运动？什么是进给运动？各自有何特点？答：主运动是由机床或人力提供的主要运动，它促使刀具和工件之间产生相对的运动，从而使刀具前面接近工件；特点是在切削过程中速度最高，消耗动力最大，其运动方式可以是旋转运动也可以是往复直线运动。

进给运动也是由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动，即可以连续进行切削，并得到具有所需几何特性的已加工表面；特点是在切削过程中速度低，消耗动力少，其运动可以是间歇的，也可以是连续的，可以是直线送进，也可以是圆周送进。

在切削加工中，主运动只有一个，而进给运动可以有一个或数个。

7、拉深变形时常见的缺陷是什么？分别采取什么措施加以解决？答：拉深缺陷：折皱和拉穿措施：折皱――加压边圈拉穿――凸凹模间的间隙要合适；凸凹模间的圆角要合适；选用合理的拉深系数。

8、焊接应力与变形产生的原因是什么？常见的几种变形形式是什么？答：原因：焊缝局部不均匀的加热和冷却；变形形式：收缩变形，角变形，弯曲变形，扭曲变形，波浪变形。

9、减少焊接应力与变形的工艺措施有那些？答：工艺措施：结构设计：焊缝位置应尽量对称结构中性轴；在保证结构有足够承载能力的条件下，尽量减少焊缝的长度和数量。

焊接工艺：反变形法，刚性固定法，合理安排焊接次序，焊前预热焊后缓冷焊后热处理。

焊后矫形处理：机械矫形，火焰矫形。

10、分析积屑瘤产生的原因，特性；对切削加工的影响和对积屑瘤的控制。

答：原因：切屑与前刀面的摩擦阻力超过材料的内部结合力时，有一部分金属会粘附在切削刃附近而形成；特性；时生时灭；原因：对切削加工的影响：利：可保护刀刃代替刀刃进行切削；使实际前角增大，切削比较轻快；弊：使切削层厚度不断变化，影响尺寸精度；导致切削力的变化，引起振动，有一些积屑瘤碎片粘附在工件的已加工表面上，使表面变得粗糙。

对积屑瘤的控制：避免在中温中速加工塑性材料。

12、铸造厂生产了一批灰铸铁件。

经检测，随炉单个浇注的Φ30 试棒的抗拉强度为 205～210MPa，符合图纸得出的 HT200 的要求。

用户检验时，在铸件不同部位取样，检测结果表明，铸件上壁厚为 8mm 处的σb 为 200MPa；15mm 处的σb 为 196 MPa；25mm 处σb 为 175 MPa； 30mm 处的σb 为 168 MPa。

据此，用户认为该批铸件不合格，理由是：1）铸件力学性能不符合 HT200 要求；2）铸件整体强度不均匀。

试判断用户的意见是否正确，为什么？答：不正确；因随炉单个浇注的Φ30 试棒的抗拉强度为 205～210MPa，已达到图纸的要求；且符合国家对铸件性能的检测要求，铸件随着壁厚的增加，冷却速度减慢，晶粒粗大，力学性能降低。

13、某工厂用 T10 钢制造的钻头给一批铸铁件钻 10mm深孔，钻几个孔以后钻头很快就磨损，经检验，钻头的材质、热处理工艺、金相组织、硬度均合格，试问失败原因，并请提出解决办法。

答：铸件可能有麻口或白口组织，硬度太高，导致钻头磨损；（2）铸件表面可能有粘砂；导致钻头磨损；对铸件进行退火处理，消除铸件的麻口或白口组织；降低铸件硬度；用砂轮磨掉铸件表面粘砂。

16、在本课程学习中，有哪些内容涉及内应力问题。

试分析、说明这些内应力问题在金属成形和切削加工中形成的主要原因。

答：（1）铸件内应力问题：主要是由于铸件凝固时，因壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致于在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。

它是铸件产生变形和裂纹的基本原因。

（2）金属塑性变形时，制件内部也会产生应力，但当外力去除后，应力会消失，对制件质量没有影响，只有当锻件表面粗糙或有划痕、微裂纹、粗大夹杂等在拉伸时导致缺陷产生应力集中，使得缺陷扩展甚至造成制件开裂。

（3）焊接应力问题：焊接过程中，局部加热和冷却导致被焊结构产生较大的温度不均匀，造成焊接件产生应力与变形。

（4）切削加工时，一是因切削温度导致的工件产生应力，切削速度越高，表层切削温度越高，当切削温度不超过工件材料相变温度时，使工件表层产生较大拉应力。

另外是工件表面层塑性变形引起的应力，使得工件里层受到拉应力、表层受到压应力作用。

18、什么是定向凝固原则？需要采取什么措施来实现？答：定向凝固原则是提高增设冒口和冷铁使铸件远离冒口的部位先凝固，冒口本身最后凝固。

19、合金的收缩经历了哪几个阶段？各会产生什么影响？答：合金的收缩经历了液态、凝固和固态收缩，其结果表现为体积的减小、线尺寸的减小。

20、熔焊焊接冶金过程特点是什么？针对该特点，为了保证焊缝质量焊接过程中应该采取什么措施？答、反应区温度高、冶金反应激烈；熔池小而冷却速度快；冶金条件差易形成杂质等缺陷。

焊接前必须对铸件进行清理，焊接过程中对熔池金属进行冶金保护和机械保护。

21、什么是加工硬化？其产生原因是什么？答、冷变形时，晶粒破碎为碎晶块，出现晶格扭曲，位错密度增加；随着金属冷变形程度的增加，金属材料的强度、硬度的指标都会逐渐提高，但塑性、忍性的指标又会下降，此现象就称为加工硬化。

22、常见的焊接变形有哪些？应采取什么措施解决？答、收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形；注意结构设计、焊接工艺及焊后矫形处理。

23、在拉深中最容易出现的缺陷是什么？为保证拉深件的质量，应该采取什么措施？答、会产生破裂、起皱及凸耳；为保证拉深件的质量，应该注意凸凹模的圆角半径、凸凹模间隙、正确选择压边力和拉深系数。

24、试分析预锻模膛和终锻模膛的作用并说明它们的区别。

答、预锻模膛的作用是使坯料的形状和尺寸更接近锻件；经过终锻模膛后坯料最终变形到锻件所需要的外尺寸；前者比后者高度大、宽度小，预锻模膛没有飞边槽，而且预锻模膛的模锻斜度、圆角及模膛体积比终锻模膛大。

25、何谓金属的可锻性？用什么指标来进行综合衡量？金属的可锻性取决于哪些因素？答、金属的可锻性：衡量金属材料在塑性成形时获得优质零件的难易程度；用什么指标来进行综合衡量：金属的塑性和变形抗力；金属的可锻性取决于哪些因素：合金的成分及组织：化学成分，金属组织；变形条件：变形温度，变形速度，应力状态。

26、焊接接头的构成是什么？并分析焊接接头的组织和性能。

答、焊接接头构成：由焊缝区，熔合区，热影响区构成。

焊缝区：组织为柱状晶粒，易使化学成分和杂质在焊缝中心区产生偏析，使焊缝金属力学性能下降；熔合区：少量的铸态组织和粗大的过热组织，化学成分不均匀，组织不均匀；塑性差，强度低，脆性大，易产生焊接裂纹和脆性断裂，是焊接接头最薄弱的环节之一；过热区：该区组织过热，晶粒粗大，塑性韧性差，也是焊接接头的一个薄弱的环节；正火区：冷却后为均匀细小的正火组织，力学性能较好；部分相变区：冷却后为粗大的铁素体与细晶粒珠光体，晶粒大小不一致，力学性能稍差。

27、拉深件在拉深过程中易出现什么缺陷？应分别采取什么措施加以解决？答、易出现折皱――加压板或压边圈；（２分）拉穿――合适的凸凹模间隙、合适的凸凹模圆角、控制拉深系数的大小，变性程度大时可进行多次拉深，后续的拉深系数比前面的大，并且可安排中间退火。

28、简述熔化焊的冶金过程特点及保证焊缝质量的措施。

答、冶金过程特点：熔池温度高，有益的合金元素容易烧损；熔池体积小，冷却速度快，化学成分不均匀，气体来不及逸出会产生气孔；动态熔池更新。

保证焊缝质量的措施：渗加有益的合金元素，保证焊缝的化学成分；造成有效地保护隔绝空气对焊缝的不利影响；进行脱氧、脱硫、脱磷等。

29、试画出车削细长轴工件的装夹情况，并分析各定位元件分别约束了哪几个自由度？答、用三爪卡盘和前后顶尖装夹：三爪卡盘约束了Ｙ轴、Ｚ轴的平移；前后顶尖约束了Ｘ轴、Ｙ轴、Ｚ轴的平移；Ｙ轴、Ｚ轴的转动；属于过定位；把三爪卡盘换成卡箍。

30、常见的焊接变形有哪些？应分别采取什么措施加以解决？答、焊接变形有收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形。

措施：结构设计――焊缝布置尽量对称、减少焊缝长度和数量；工艺设计――加裕量、反变形法、合理安排焊接次序、焊前预热焊后缓冷、焊后热处理；焊后矫形处理――机械矫形、火焰矫形。

31、什么是液态合金的充型能力？合金的流动性取决于那些因素？合金的流动性不好对铸件质量有何影响？为什么铸钢的流动性比铸铁差？答.1)合金的充型能力：液态金属填充铸型的能力；2)合金的流动性取决于那些因素：化学成分和浇注条件；3)合金的流动性不好对铸件质量有何影响：会产生冷隔和浇不足；4)为什么铸钢的流动性比铸铁差？铸钢的结晶温度高，结晶温度范围大。