机械制造工艺基础第三版周世权课后答案
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从而实现自下而上的顺序凝固。如 图所示
1.1.5 某厂自行设计了一批如图所示的铸铁铁槽型梁。铸后立即进行了机 械加工使用一段时间后，在梁的长度方向上发生了弯曲变形。 （1） 该梁壁厚均匀，为什么还会变形？判断梁的变形方向。 （2） 有何铸造工艺措施能减少变形? （3） 为防止铸件变形，请改进槽型梁结构。
答：由表中数据可得： HT150 175（2.5~10mm）
145 (10~20mm) 130 (20~30mm) 120 (30~50mm) 因铸件在壁厚20mm,52mm处无法承受150MPa强度，所以不满足性能要 求。
2.1.1 锡在20℃、钨在1100 ℃变形，各属于哪种变形？为什么(锡的熔点 为232 ℃，钨的熔点为3380 ℃)？ 答：按照绝对温度计算。绝对温度零点是-237 ℃。
冷裂外形常穿过晶粒，呈连续直线状。裂缝细小，宽度均匀，断 口表面干净光滑，具有金属光泽或微氧化色。 （2）铸件结构不合理，合金的收缩大，型（芯）砂退让性差以及铸 造工艺不合理均可能引起热裂，刚和铁中的硫，磷降低了刚和铁的 韧性，使热裂的倾向大大提高。
1.2.2 确定如图所示铸件的铸造工艺方案，要求如下： （1）按单Байду номын сангаас小批生产条件分析最佳方案; （2）按所选方案绘制浇注位置，分型面，分模面。
3) 最好把分模面选在模膛深度最浅的位置处，使金属很容易充满模膛，便于取出 锻件，有利于锻模的制造。
4) 选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。
5) 最好使分模面为一个平面，使上、下锻模的膛深度基本一致，差别不宜过大， 以便于制造锻模。
不合理的地方如图：
1.应设计为圆角，减小金属流动时的摩 擦阻力和使金属液充分的填满模膛；
锡在20℃变形属于热变形，其T再=0.4×（232+237）K <（237+20）K； 钨在1100 ℃变形属于冷变形，其T再=0.4×(3380+237)K>(1100+237)K。 2.2.3 如何确定模锻件分模面的位置？
答：按照以下原则确定分模面的位置
1) 要保证模锻件能从模膛中取出。
2) 按选定的分模面制成的锻模后，应使上、下两模沿分模面的模膛轮廓一致，以 便在安装锻模和生产中容易发现错模现象，及时调整锻模的位置。
2.4.9 试述图2-60所示冲压件的生产过程。
1.先从板材上冲裁出上图形状。
2.再在图示位置冲掉两个圆孔。
3.最后沿着图示虚线位置折弯。
3.2.6 常见焊接缺陷有哪几种？其中对焊接接头性能危害最 大的为哪几种？
答：焊接接头的不完整性称为焊接缺陷，主要有焊接裂纹，未焊透，夹 渣，气孔和焊缝外观缺陷等。其中危害最大的是焊接裂缝和气孔。
2.应有一定的拔模斜度,便于拔模；
3.应设计得更厚，不然金属容易冷却， 不易充满模膛；
4.应为非机械加工面，模锻的尺寸精度 高和表面粗糙度底，所示处不用于配合。
2.4.4 用Φ50冲孔模具来生产Φ50落料件能否保证冲压件的精度？为什么？
答：不能。冲孔模的设计以凸模为基准，考虑到磨损，凸模取合乎公差要求的 最大值，因而，使用冲孔模，来生产落料件，尺寸偏大。
2.4.5 用Φ250×1.5板料能否一次拉深成直径为Φ50的拉深件？应采取哪些措 施才能保证正常生产？如果为多次拉深，请设计每次拉深系数。
答：不能一次拉深成型，应采用多次拉深，为保证材料有足够的塑性，一两 次拉深之后应安排工序间的退火处理，再着，多次拉深中，拉深系数应一次比一次 大。
各次拉深系数，m1=0.5，m2=0.625，m3=0.64(m=m1×m2×m3=0.2) 。
1.1.4 某工厂铸造一批哑铃，常出现如图1-59所示的明缩 孔，有什么措施可以防止，并使铸件的清理 工作量最小？
冒口 缩 孔
冷铁
▪答：可采用顺序凝固，使铸件按 规定方向从一部分到另一部分逐渐
凝固。在铸件可能出现缩孔的厚大 部位安放冒口。或在铸件远离浇冒
口的部位增设冷铁，加快该处的冷
却速度，使厚壁凸台反而最先凝固，
• 应用范围：压力铸造广泛应用于汽车，拖拉机，仪器仪表，医疗器械等 制造行业中；低压铸造常用来生产汽缸体，汽缸盖，活塞，曲轴箱，壳 体等高质量铝合金，镁合金铸件，有时用于生产铜合金，铸铁件。挤压 铸造适合于生产各种力学性能要求高，气密性好的后壁铸件，如汽车铝 轮毂，发动机铝活塞，铝缸体，制动器铝铸件等，不适合生产结构复杂 的铸件。
3.2.11 产生焊接应力与变形的原因是什么？焊接过程中和焊后，焊缝区 纵向受力是否一样？清除和防止焊接应力有哪些措施？
答：焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的约束，不能自由膨胀和收 缩。当约束很大时，则会产生残余应力，无残余变形。当约束很小时， 既产生残余应力，又产生残余变形。 采取以下措施可以防止或消除焊接应力： (1)焊接不要有密集交叉，截面和长度也要尽可能小，以减少焊接局 部加热，从而减少焊接应力。 （2）采取合理的焊接顺序，使焊缝能够自由收缩，以减少应力。 （3）采用小线能量，多层焊，也可减少焊接应力。 （4）焊前预热可以减少工件温差，也能减少残余应力。 （5）当焊缝还处于较高温度时，锤击焊缝使金属伸长，也能减少焊接 残余应力。
采用型芯三箱造型，或使用型芯二箱造型
下上
下
上
造型方法为手工造型，方案如图：
上 下
1.3.2 试比较压力铸造，低压铸造，挤压铸造三种方法的异同点及应 用范围。
• 异同点：压力铸造是动型提供压力，最后从动型中顶出铸件；低压铸造 是压缩空气提供压力，铸件由浇口进行补缩，不要冒口；挤压铸造的压 力很小，外力不直接作用在工件上，没有塑性变形组织。
1.4.2在方便铸造和易于获得合格铸件的条件下，图1-62所示铸件构造
有何值得改进之处？怎样改进？
构造改进如图所示：
悬臂部分改为工字梁。
1.5.4 某铸件壁厚有5mm，20mm,52mm三种，要求铸件各处的抗拉强度 都能达到150MPa，若选用HT150牌号的灰铸铁浇注，能否满足其性能要 求？
答：1.因为该铸件有应力是不稳定的，将自发的通过变形来减小内应 力，趋于稳定状态。向下凹。
2.采用同时凝固以便冷却均匀，或用“反变形”工艺。 3.采用如下图所示结构。或增加外圆角，减小热节。
1.1.11 某铸件时常产生裂纹缺陷，如何区分其性质？如果属于热裂 纹，应该从那些方面寻找原因？
(1)热裂常发生在 铸件的拐角处，截面厚度突变处等应力集中的部位 或铸件最后凝固区的缩孔附近或尾部。裂纹往往沿晶界产生和发展， 外形曲折，不规则，裂缝较宽，裂口表面氧化较严重。
1.1.5 某厂自行设计了一批如图所示的铸铁铁槽型梁。铸后立即进行了机 械加工使用一段时间后，在梁的长度方向上发生了弯曲变形。 （1） 该梁壁厚均匀，为什么还会变形？判断梁的变形方向。 （2） 有何铸造工艺措施能减少变形? （3） 为防止铸件变形，请改进槽型梁结构。
答：由表中数据可得： HT150 175（2.5~10mm）
145 (10~20mm) 130 (20~30mm) 120 (30~50mm) 因铸件在壁厚20mm,52mm处无法承受150MPa强度，所以不满足性能要 求。
2.1.1 锡在20℃、钨在1100 ℃变形，各属于哪种变形？为什么(锡的熔点 为232 ℃，钨的熔点为3380 ℃)？ 答：按照绝对温度计算。绝对温度零点是-237 ℃。
冷裂外形常穿过晶粒，呈连续直线状。裂缝细小，宽度均匀，断 口表面干净光滑，具有金属光泽或微氧化色。 （2）铸件结构不合理，合金的收缩大，型（芯）砂退让性差以及铸 造工艺不合理均可能引起热裂，刚和铁中的硫，磷降低了刚和铁的 韧性，使热裂的倾向大大提高。
1.2.2 确定如图所示铸件的铸造工艺方案，要求如下： （1）按单Байду номын сангаас小批生产条件分析最佳方案; （2）按所选方案绘制浇注位置，分型面，分模面。
3) 最好把分模面选在模膛深度最浅的位置处，使金属很容易充满模膛，便于取出 锻件，有利于锻模的制造。
4) 选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。
5) 最好使分模面为一个平面，使上、下锻模的膛深度基本一致，差别不宜过大， 以便于制造锻模。
不合理的地方如图：
1.应设计为圆角，减小金属流动时的摩 擦阻力和使金属液充分的填满模膛；
锡在20℃变形属于热变形，其T再=0.4×（232+237）K <（237+20）K； 钨在1100 ℃变形属于冷变形，其T再=0.4×(3380+237)K>(1100+237)K。 2.2.3 如何确定模锻件分模面的位置？
答：按照以下原则确定分模面的位置
1) 要保证模锻件能从模膛中取出。
2) 按选定的分模面制成的锻模后，应使上、下两模沿分模面的模膛轮廓一致，以 便在安装锻模和生产中容易发现错模现象，及时调整锻模的位置。
2.4.9 试述图2-60所示冲压件的生产过程。
1.先从板材上冲裁出上图形状。
2.再在图示位置冲掉两个圆孔。
3.最后沿着图示虚线位置折弯。
3.2.6 常见焊接缺陷有哪几种？其中对焊接接头性能危害最 大的为哪几种？
答：焊接接头的不完整性称为焊接缺陷，主要有焊接裂纹，未焊透，夹 渣，气孔和焊缝外观缺陷等。其中危害最大的是焊接裂缝和气孔。
2.应有一定的拔模斜度,便于拔模；
3.应设计得更厚，不然金属容易冷却， 不易充满模膛；
4.应为非机械加工面，模锻的尺寸精度 高和表面粗糙度底，所示处不用于配合。
2.4.4 用Φ50冲孔模具来生产Φ50落料件能否保证冲压件的精度？为什么？
答：不能。冲孔模的设计以凸模为基准，考虑到磨损，凸模取合乎公差要求的 最大值，因而，使用冲孔模，来生产落料件，尺寸偏大。
2.4.5 用Φ250×1.5板料能否一次拉深成直径为Φ50的拉深件？应采取哪些措 施才能保证正常生产？如果为多次拉深，请设计每次拉深系数。
答：不能一次拉深成型，应采用多次拉深，为保证材料有足够的塑性，一两 次拉深之后应安排工序间的退火处理，再着，多次拉深中，拉深系数应一次比一次 大。
各次拉深系数，m1=0.5，m2=0.625，m3=0.64(m=m1×m2×m3=0.2) 。
1.1.4 某工厂铸造一批哑铃，常出现如图1-59所示的明缩 孔，有什么措施可以防止，并使铸件的清理 工作量最小？
冒口 缩 孔
冷铁
▪答：可采用顺序凝固，使铸件按 规定方向从一部分到另一部分逐渐
凝固。在铸件可能出现缩孔的厚大 部位安放冒口。或在铸件远离浇冒
口的部位增设冷铁，加快该处的冷
却速度，使厚壁凸台反而最先凝固，
• 应用范围：压力铸造广泛应用于汽车，拖拉机，仪器仪表，医疗器械等 制造行业中；低压铸造常用来生产汽缸体，汽缸盖，活塞，曲轴箱，壳 体等高质量铝合金，镁合金铸件，有时用于生产铜合金，铸铁件。挤压 铸造适合于生产各种力学性能要求高，气密性好的后壁铸件，如汽车铝 轮毂，发动机铝活塞，铝缸体，制动器铝铸件等，不适合生产结构复杂 的铸件。
3.2.11 产生焊接应力与变形的原因是什么？焊接过程中和焊后，焊缝区 纵向受力是否一样？清除和防止焊接应力有哪些措施？
答：焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的约束，不能自由膨胀和收 缩。当约束很大时，则会产生残余应力，无残余变形。当约束很小时， 既产生残余应力，又产生残余变形。 采取以下措施可以防止或消除焊接应力： (1)焊接不要有密集交叉，截面和长度也要尽可能小，以减少焊接局 部加热，从而减少焊接应力。 （2）采取合理的焊接顺序，使焊缝能够自由收缩，以减少应力。 （3）采用小线能量，多层焊，也可减少焊接应力。 （4）焊前预热可以减少工件温差，也能减少残余应力。 （5）当焊缝还处于较高温度时，锤击焊缝使金属伸长，也能减少焊接 残余应力。
采用型芯三箱造型，或使用型芯二箱造型
下上
下
上
造型方法为手工造型，方案如图：
上 下
1.3.2 试比较压力铸造，低压铸造，挤压铸造三种方法的异同点及应 用范围。
• 异同点：压力铸造是动型提供压力，最后从动型中顶出铸件；低压铸造 是压缩空气提供压力，铸件由浇口进行补缩，不要冒口；挤压铸造的压 力很小，外力不直接作用在工件上，没有塑性变形组织。
1.4.2在方便铸造和易于获得合格铸件的条件下，图1-62所示铸件构造
有何值得改进之处？怎样改进？
构造改进如图所示：
悬臂部分改为工字梁。
1.5.4 某铸件壁厚有5mm，20mm,52mm三种，要求铸件各处的抗拉强度 都能达到150MPa，若选用HT150牌号的灰铸铁浇注，能否满足其性能要 求？
答：1.因为该铸件有应力是不稳定的，将自发的通过变形来减小内应 力，趋于稳定状态。向下凹。
2.采用同时凝固以便冷却均匀，或用“反变形”工艺。 3.采用如下图所示结构。或增加外圆角，减小热节。
1.1.11 某铸件时常产生裂纹缺陷，如何区分其性质？如果属于热裂 纹，应该从那些方面寻找原因？
(1)热裂常发生在 铸件的拐角处，截面厚度突变处等应力集中的部位 或铸件最后凝固区的缩孔附近或尾部。裂纹往往沿晶界产生和发展， 外形曲折，不规则，裂缝较宽，裂口表面氧化较严重。