机械制造基础课后作业说课讲解

第一章工程材料的基本知识1，说明下列符号的含义及其所表示的机械性能指标的物理意义：σs，σb，HRC,180HBS10/1000/30 答：σs屈服强度符号，材料产生屈服现象时的最小应力值称为屈服强度。

σs=F S/S O. σb 抗拉强度符号，材料被拉断前承受最大载荷时的应力值称为抗拉强度。

σb= F b/S O. HRC洛氏硬度符号，压头为1200金刚石圆锥体。

180HBS10/1000/30表示用直径为10mm的淬火钢球在1000Kgf的载荷作用下，时间保持30s所测得的布氏硬度值为180。

2，为什么冲击韧性值不直接用于设计计算？它与塑性有何关系？答：冲击韧性值是通过一次摆锤冲击试验测得的，测试时要求一次冲断，而生产实地中的工件大多数都是多次冲击后才被破坏的，这与冲击试验中一次冲断的情况相差较大，所以冲击韧性值常规下只用于判定材料是塑性的还是韧性的，而不用于直接设计。

韧性是材料强度和塑性的综合指标,当材料的强度和塑性都很好时，材料的韧性才会很好。

3，何谓金属的疲劳和蠕变现象？它们对零件的使用性能有何影响?答：金属在连续交变载荷的作用下发生突然性的断裂称为疲劳断裂。

金属在高温长时间应力作用下产生明显的塑性变形直至断裂的现象称为蠕变。

在设计零件时，必须考虑疲劳强度和蠕变强度及持久强度。

4.Fe—Fe3C相图在生产实践中有何指导意义？有何局限性？答：铁碳合金相图的指导意义：（1），选择材料方面的应用；（2），铸造方面的应用；（3），锻造方面的应用；（4），热处理方面的应用；由于铁碳相图是以无限缓慢加热和冷却速度得到的，而在实际加热和冷却都有不同程度的滞后现象。

第二章钢的热处理一，何为钢的热处理？钢的热处理有哪些基本类型？答：钢在固态下采用适当方式进行加热、保温，并以一定的冷却速度冷却到室温，改变钢的组织从而改变其性能的一种工艺方法。

类型包括退火、正火。

淬火、回火四种基本类型。

二，退火和正火的主要区别是什么？生产中如何选择正火和退火？答：正火比退火的冷却速度快些，故正火的组织比较细，硬度强度比退火高。

根据其加工性、使用性、经济性来选择。

三，常用的淬火方法有哪些，说明它们的主要特点及应用范围。

答：1，单液淬火法：操作简单，易于实现机械化，自动化。

2，双液淬火法：适用于高碳工具钢制造的易开裂工件，如丝锥、板牙等。

3，分级淬火法：适用于由合金钢制造的工件或尺寸较小、形状复杂的碳钢工件。

4，等温淬火法：适用于形状复杂、且要求具有较高硬度和韧性的工具、模具等工件。

5，局部淬火法：对要求局部有高硬度的工件。

四，回火的目的是什么？常用的回火方法有哪几种？指出各种回火方法得到的组织、性能及应用范围。

答：回火的目的有四个：1，降低脆性，消除或减少内应力。

2，获得工件所要求的机械性能。

3，稳定工件的尺寸。

4，降低工件硬度，利于切削加工。

低温回火组织为回火马氏体，一般为工模具钢要求高硬度高强度的工艺。

中温回火组织为回火屈氏体，一般为弹簧钢处理工艺。

高温回火（调质）组织为回火屈氏体，一般为中碳结构钢处理工艺。

第三章常用材料及选用1，现有40Cr刚制造的机床主轴，心部要求具有良好的强韧性（200-300HBS），轴颈处要求硬而耐磨（54-58HRC），试问：（1）应进行哪种预处理和最终热处理？(2)热处理后获得什么组织？（3）热处理工序在加工工艺路线中位置如何安排？答：(1)预处理为调质处理（正火，860℃保温1.5h,空冷）,轴颈最终热处理为调频淬火热处理。

(2)热处理后获得的组织是回火索氏体。

（细粒状渗碳体和铁素体基体的混合物）。

（3）下料--锻造--调质—机加工—高频淬火—回火—磨加工。

2，选择零件材料应遵循哪些原则？答：（1）根据成品的要求（2）根据加工条件（3）考虑经济性2，有一Ф30mm×300mm的轴，要求摩擦部分硬度为53-55HRC，现选用30钢来制造，经调制处理后表面高频淬火(水冷)和低温回火，使用过程中发现摩擦部分严重磨损，试分析失败原因，并提出再生产时解决的方法。

答：30钢经淬火处理后得到的金相组织大部分为板条状马氏体，高温回火后其金相组织为回火索氏体加铁素体加珠光体，表面高频淬火后只得到部分针状马氏体，故其硬度与耐磨性都不够。

再生产时将钢材改用为45钢或40Cr钢制造可解决耐磨问题。

第四章金属毛坯的热成型1，砂型铸造的工艺过程主要包括哪些内容？答：根据零件图的形状和尺寸，设计制造模样和芯盒；制备型砂和芯砂；用模样制造砂型；用芯盒制造型芯；把烘干的型芯装入砂型并合型；熔炼合金并将金属液浇入铸型；凝固后落砂、清理；检验合格便获得铸件。

2，手工造型方法有哪几种？答：整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型四种。

3，何谓加工硬化？如何改善加工硬化后的金属与合金的性能？答：金属在塑性变形过程中，随着变形程度的增加，其强度、硬度提高，而塑性、韧性降低的现象称为加工硬化。

通过回复与再结晶可以改善加工硬化后金属的性能。

4，什么是金属的锻造性能？其影响因素主要是什么？答：金属的锻造性能是衡量金属在经受压力加工时获得优良制品的难易程度的工艺性能。

主要因素为金属的塑性和变形抗力两个指标。

5，自由锻主要有哪些工序？答：自由锻工序主要有基本工序、辅助工序、精整工序三大类6，板料冲压有哪些基本工序？答：主要有分离工序和变形工序。

7，何谓焊接电弧？其构造与温度分布如何？答：焊接电弧是电极与工件之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。

电弧分为阳极区、阴极区、弧柱区。

其中阳极区热量占43%，阴极区热量占36%，弧柱区热量占21%。

8，什么是电弧的极性？如何选用？答：用直流电焊接时就有极性的选择，焊件接正极，焊条接负极，称为正接，反之称为反接，焊薄板时常用反接法。

9，电焊条由哪些部分组成？其作用是什么？答：电焊条由焊芯与药皮组成。

焊芯传导电流、产生电弧、作为焊缝填充金属。

药皮提高电弧燃烧稳定性及对焊缝熔池起机械保护作用。

10，结合具体机械，找出铸件、锻件、焊接件、冲压件和型材为坯料的几种零件，并初步分析为何选用这种类型的毛坯。

11，为何齿轮多用锻件，而带轮和飞轮多用铸件？答：因为齿轮承受的冲击载荷较大，带轮和飞轮承受的冲击载荷较小，所以齿轮的韧性要求要比飞轮和带轮高。

故齿轮多用锻件，而带轮与飞轮多用铸件。

第五章公差配合与技术测量1，基本尺寸、极限尺寸、极限偏差和尺寸公差的含义是什么？它们之间的相互关系是如何？在公差带图解上怎样表示？答：基本尺寸是通过它应用上下偏差可算出极限尺寸的尺寸。

极限尺寸是指一个孔或轴允许的尺寸的两个极端值。

极限偏差是极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。

尺寸公差是最大极限尺寸与最小极限尺寸之差。

公差带在垂直零线方向的宽度代表公差值，上面线表示上偏差，下面线表示下偏差。

2，什么是标准公差？规定它有什么意义？国标规定了多少个公差等级？怎样表达？答：标准公差系列是国家标准制定出的一系列标准公差数值。

是为了简化和统一公差的要求，使规定的等级既能满足不同的使用要求，又能大致代表各种加工方法的精度。

为零件设计和制造带来极大的方便。

国标规定了20个公差等级。

用标准公差符号IT和数字组成；分别由IT01/IT0/IT1/IT2—IT18来表示。

等级依次降低，公差等级依次增大。

3，怎样解释偏差和基本偏差？为什么要规定基本偏差？有哪些基本偏差系列？如何表示？轴和孔的基本偏差是如何规定的？答：尺寸偏差是指某一尺寸（极限尺寸、实际尺寸等）减去基本尺寸所得的代数差，其值可为正负零。

基本偏差是指在极限与配合制中，确定公差带相对于零线位置的那个极限偏差。

基本偏差用拉丁字母表示。

大写字母代表孔，小写字母代表轴。

当公差带在零线上方时，基本偏差为下偏差；当公差带在零线下方时，基本偏差为上偏差。

因为任何加工不可能完全达到要求的尺寸，总会有偏差。

问题是允许偏差有多大。

偏差可以标注，也可以对加工指定加工精度等级。

该精度等级规定允许的偏差称基本偏差。

4，什么是基准制？为什么要规定基准制？在哪些情况下采用基轴制？答：基准制又叫配合制，是指同一极限值的孔和轴组成配合的一种制度。

规定基准制可以使加工有所依据。

标准公差带形成最多种的配合，国家标准规定了两种配合基准制：基孔制和基轴制，优先采用基孔制。

在以下两种情况下采用基轴制：①直接使用有一定公差等级（IT8-IT11）而2不再进行机械加工的冷拔钢材做轴。

②加工尺寸小于1mm的精密轴时。

③根据结构上的需要，在同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个孔件时应采用基轴制。

5，什么叫配合？配合的特征由什么来表示？答：配合是指基本尺寸相同的，相互结合的孔、轴公差带之间的关系。

配合的特征由孔和轴的公差带的相互位置来表示。

分为间隙配合、过盈配合、过渡配合三种。

6，什么叫一般公差？线性尺寸一般公差规定几级精度？在图样上如何标注？答：一般公差是指在车间普通工艺条件下机床设备一般加工能力可保证的公差。

线性尺寸一般公差分为四个等级：精密级、中等级、粗糙级、最粗级。

图样上分别用字母f/m/c/v表示。

7，用查表法确定下列各配合的孔、轴的极限偏差，计算极限间隙或过盈，并画出公差带图。

（1）Ф20H8/f7 (2) Ф30F8/h7 (3) Ф14H7/r6 (4) Ф60P6/h5(5) Ф45JS6/h5 (6) Ф40H7/t6第六章形状和位置公差及检测1，形位公差特征共有几项？其名称和符号是什么？答：形位公差的特征有14项，分别为：直线度—，平面度◇，圆度○，圆柱度，线轮廓度，面轮廓度，平行度，垂直度，倾斜度，位置度，同轴度（同心度），对称度，圆跳动，全跳动。

2，选择形位公差包括哪些内容？什么情况选择未注公差？未注公差在图样上如何标注？答：选择形位公差的内容包括零件的形体结构、功能要求、检测方便及经济性等方面因素。

在一般机床加工就能保证形位精度的情况下选择未注公差。

但要在标题栏或技术要求中注出如GB/T1184-K。

3，试解释图6-7注出的各项形位公差（说明被测要素、基准要素、公差带形状、大小和方位）4，将下列形位公差要求标注到6-8上。

（1）圆锥截面圆度为0.006mm；（2）圆锥面对Ф80H7轴线的斜向圆跳动公差为0.02mm；（3）右端面对左端面的平行度公差为0.005mm。

第七章表面粗糙度及测量1，表面粗糙度的含义是什么？对零件的工作性能有何影响？表面粗糙度是一种微观的几何形状误差，通常波距小于1mm，粗糙度越小越光滑。

主要对零件有以下影响：①影响零件的耐磨性；②影响配合性质的稳定性；③影响疲劳强度；④影响抗腐蚀性。

以及接触刚度、密封性、产品外观及表面反射能力都有明显的影响。

2，什么叫取样长度和评定长度？规定取样长度和评定长度有何意义？答：取样长度是指用于判别被测定轮廓不规则特征的X轴向（与轮廓总的走向一致）上的长度；由于零件表面粗糙度不一定很均匀，在测量和评定时，需规定一段最小长度作为评定长度。