機械制造基礎-簡答題答案

第一部分工程材料四、簡答題1．什么是工程材料？按其組成主要分為哪些種類?答：工程材料主要指用于機械工程和建筑工程等領域的材料。

按其組成主要分為：金屬材料、高分子材料、無機非金屬材料、復合材料。2．什么是金屬的熱處理？有哪些常用的熱處理工藝？答：金屬熱處理就是通過加熱、保溫和冷卻來改變金屬整體或表層的組織，從而改善和提高其性能的工藝方法。

金屬熱處理工藝可分為普通熱處理（主要是指退火、正火、淬火和回火等工藝）、表面熱處理（包括表面淬火和化學熱處理）和特殊熱處理（包括形變熱處理和真空熱處理等）。3．鋼退火的主要目的是什么？常用的退火方法有哪些？答：鋼退火的主要目的是：①細化晶粒，均勻組織，提高機械性能；②降低硬度，改善切削加工性；③消除殘余內應力，避免鋼件在淬火時產生變形或開裂；④提高塑性、韌性，便于塑性加工⑤為最終熱處理做好組織準備。常用的退火方法有完全退火、等溫退火、球化退火、去應力退火、擴散退火、再結晶退火。4．鋼正火的主要目的是什么？正火與退火的主要區(qū)別是什么？如何選用正火與退火？答：鋼正火的主要目的是①細化晶粒，改善組織，提高力學性能；②調整硬度，便于進行切削加工（↑HB)；③消除殘余內應力，避免鋼件在淬火時產生變形或開裂；④為球化退火做好組織準備。正火與退火的主要區(qū)別是冷卻速度不同。正火與退火的選用：①不同的退火方法有不同的應用范圍和目的，可根據零件的具體要求選用；②正火可用于所有成分的鋼，主要用于細化珠光體組織．其室溫組織硬度比退火略高，比球化退火更高；③一般來說低碳鋼多采用正火來代替退火。為了降低硬度，便于加工，高碳鋼應采用退火處理。5．淬火的目的是什么？常用的淬火方法有哪幾種？答：淬火是將鋼奧氏體化后快速冷卻獲得馬氏體組織的熱處理工藝。淬火的目的主要是為了獲得馬氏體，提高鋼的硬度和耐磨性。它是強化鋼材最重要的熱處理方法。常用的淬火方法有：單液淬火、雙液淬火、分級淬火和等溫淬火。6.淬火后，為什么一般都要及時進行回火？回火后鋼的力學性能為什么主要是決定于回火溫度而不是冷卻速度？答：淬火鋼一般不宜直接使用，必須進行回火以消除淬火時產生的殘余內應力，提高材料的塑性和韌性，穩(wěn)定組織和工件尺寸。由于回火后鋼的力學性能取決于回火后的組織與結構，而回火后的組織與結構是由回火溫度而不是由冷卻速度決定的。7．回火的目的是什么？常用的回火操作有哪些？試指出各種回火操作得到的組織、性能及應用范圍。答：回火的目的是：①消除淬火時產生的殘余內應力；②提高材料的塑性和韌性，獲得良好的綜合力學性能；③穩(wěn)定組織和工件尺寸。常用的回火方法有以下三種：（1）低溫回火（250℃組織：回火組織為回火馬氏體。性能：基本上保持了淬火后的高硬度（一般為58～64HRC）和高耐磨性。應用：主要用于高碳工具鋼、模具、滾動軸承、滲碳、表面淬火的零件及低碳馬氏體鋼和中碳低合金超高強度鋼。（2）中溫回火（350～500℃組織：回火組織為回火屈氏體。性能：回火屈氏體的硬度一般為35～45HRC，具有較高的彈性極限和屈服極限。它們的屈強比（σs／σb）較高，一般能達到0．7以上，同時也具有一定的韌性。應用：主要用于各種彈性元件。（3）高溫回火（500～650℃）組織：回火組織為回火索氏體。性能：其綜合力學性能優(yōu)良，在保持較高強度的同時，具有良好的塑性和韌性。硬度一般為25～35HRC。應用：廣泛用于綜合力學性能要求高的各種機械零件，例如軸、齒輪坯、連桿、高強度螺栓等。8．什么是調質處理？調質的主要目的是什么？鋼在調質后是什么組織？度一般應在HRC60以上。

2）足夠的強度和韌性。以便承受切削力和切削時產生的振動，防止刀具脆性斷裂和崩刃。

3）高的耐磨性。即抵抗磨損的能力。一般情況下，刀具材料硬度越高，耐磨性越好。

4）高的耐熱性。指刀具材料在高溫下仍能保持硬度、強度、韌性和耐磨等性能。

5）良好的工藝性和經濟性。為便于刀具本身的制造，刀具材料應具有好的切削性能、磨削性能、焊接性能及熱處理性能等，而且要追求高的性能價格比。3、切削過程中有哪些物理現象？試述積屑瘤的產生對切削加工的影響。

切削過程中的物理現象有積屑瘤和加工硬化現象。積屑瘤的存在有利也有弊。積屑瘤的不穩(wěn)定使切削深度和厚度不斷發(fā)生變化，影響加工精度，并引起切削力的變化，產生振動、沖擊，而且脫落的積屑瘤碎片粘附在已加工表面上，使加工表面粗糙。因此，在精加工過程中，應采取改變切削速度、選用適當的切削液等措施避免積屑瘤的產生。由于積屑瘤的硬度高于刀具，可以代替切削刃進行切削，起到保護刀具的作用，同時積屑瘤的存在，增大了刀具的實際工作前角，使切削過程輕快。因此，粗加工時積屑瘤的存在是有利的。4、簡述合理選用切削用量三要素的基本原則。

選擇切削用量的原則是：在保證加工質量，降低成本和提高生產率的前提下，使ap、f、v的乘積最大，即使基本工藝時間最短。

粗加工時，要盡可能提高金屬切除率，同時還要保證規(guī)定的刀具耐用度。在機床功率足夠時，應盡可能選取大的背吃刀量，除留下精加工的余量外，最好一次走刀切除全部粗加工的余量。其次，根據工藝系統的剛度，按工藝裝備及技術條件選擇大的進給量。最后再根據刀具耐用度的要求，針對不同的刀具材料和工件材料，選擇合適的切削速度v，以保證在一定刀具耐用度條件下達到最高生產率。

精加工時，首先應保證零件的加工精度和表面質量，同時還要保證必要的刀具耐用度和生產率。精加工往往采用逐漸減小背吃刀量的方法來逐步提高加工精度。為了既可保證加工質量，又可提高生產率，精加工時常采用專門的精加工刀具并選用較小的背吃刀量和進給量，以及較高的切削速度將工件加工到最終的質量要求。第十四章零件表面的加工方法1、加工細長軸時，容易產生腰鼓形（中間大、兩頭?。嚪治霎a生的原因及應采取的措施。加工細長軸時，由于工件徑向剛性較差，在切削受力的過程中，引起較大的徑向變形，使中間部位的切削深度較兩端小，從而產生腰鼓形變形。為減小腰鼓形變形，可采用較大的主偏角，減小切削深度，采用中心架、跟刀架等方法。3、簡述鉆孔時，產生“引偏”的原因及減小“引偏”的措施。鉆孔時，產生“引偏”是由于橫刃較長又有較大負前角，使鉆頭很難定心；鉆頭比較細長，且有兩條寬而深的容屑槽，使鉆頭剛性很差；鉆頭只有兩條很窄的螺旋棱帶與孔壁接觸，導向性也很差；由于橫刃的存在，使鉆孔時軸向抗力增大。因此，鉆頭在開始切削時就容易引偏，切入以后易產生彎曲變形，致使鉆頭偏離原軸線。

鉆頭的引偏將使加工后的孔出現孔軸線的歪斜、孔徑擴大和孔失圓等現象。減小“引偏”的措施包括預鉆錐形定心坑；采用鉆套為鉆頭導向；刃磨時，盡量將鉆頭的兩個半鋒角和兩條主切削刃磨得完全相等。6、何為順銑和逆銑?試分析一般采用逆銑而很少采用順銑的原因。周銑銑平面又分為逆銑和順銑兩種方法。當銑刀和工件接觸部分的旋轉方向與工件的進給方向相反時稱為逆銑；當銑刀和工件接觸部分的旋轉方向與工件的進給方向相同時稱為順銑。

順銑忽大忽小的水平分力FH的方向與工作臺的進給方向相同，由于工作臺進給絲杠與固定螺母之間一般都存在間隙，當水平分力FH值較小時，絲杠與螺母之間的間隙位于右側，而當水平分力FH值足夠大時，就會將工件連同絲杠一起向右拖動，使絲杠與螺母之間的間隙位于左側。在這種情況下，水平分力FH的大小變化會使工作臺忽左忽右來回竄動，造成切削過程不平穩(wěn)，嚴重時會打刀甚至損壞機床。逆銑時，水平分立FH與進給方向相反，因此，工作臺進給絲杠與螺母之間在切削過程中始終保持一側緊密接觸，工作臺不會竄動，切削過程平穩(wěn)。銑床工作臺的進給絲桿和螺母無消除間隙裝置時，一般采用逆銑。8、磨削加工為什么可以獲得較高的精度及較低的粗糙度？由于磨粒的刃口半徑ρ小，能切下一層極薄的材料；又由于砂輪表面上的磨粒多，磨削速度高（30～35m/s），同時參加切削的磨粒很多，在工件表面上形成細小而致密的網絡磨痕；再加上磨床本身的精度高、液壓傳動平穩(wěn)和微量進給機構，因此，磨削的加工精度高（IT8～IT5）、表面粗糙度小（Ra=1.6～0.2μm）。9、什么是特種加工？它與傳統的切削加工相比有何特點？特種加工不是采用常規(guī)的刀具或磨具對工件進行切削加工的工藝方法，而是利用電能、光能、化學能、聲能、磁