機(jī)械制造工藝解析

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??？

冒口

縮

冷鐵

-答：可采用次序凝固，使鑄件按規(guī)定方

向從一部分到另一部分逐漸凝固。在鑄件也許出現(xiàn)縮孔的厚大部位安放冒

口。或在鑄件遠(yuǎn)離澆冒口的部位增設(shè)冷鐵，加緊該處的冷卻速度，使厚壁

凸臺(tái)反而最先凝固，從而實(shí)現(xiàn)自下而上的次序凝固。如圖所示

某廠自行設(shè)計(jì)了一批如圖所示的鑄鐵鐵槽型梁。鑄后立即進(jìn)行了機(jī)械加工使用

一段時(shí)間后，在梁的長度方向上發(fā)生了彎曲變形。

（1）該梁壁厚均勻，為何還會(huì)變形？判斷梁的I變形方向。

（2）有何鑄造工藝措施能減少變形？

（3）為防止鑄件變形，請(qǐng)改善槽型梁構(gòu)造

答：1.由于該鑄件有應(yīng)力是不穩(wěn)定日勺，將自發(fā)時(shí)逍過變形來減小內(nèi)應(yīng)力，趨于穩(wěn)

定狀態(tài)。向下凹。

2.采用同步凝固以便冷卻均勻，或用“反變形”工藝。

3.采用如下圖所示構(gòu)造?；蛟鲩L外圓角，減小熱節(jié)。

某鑄件時(shí)常產(chǎn)生裂紋缺陷，怎樣辨別其性質(zhì)？假如屬于熱裂紋，應(yīng)當(dāng)從那些方

面尋找原因？

（1）熱裂常發(fā)生在鑄件的拐角處，截面厚度突變史等應(yīng)力集中的部位或鑄件最終

凝固區(qū)日勺縮孔附近或尾部。裂紋往往沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展，外形波折，不規(guī)則，裂

縫較寬，裂口表面氧化較嚴(yán)重。

冷裂外形常穿過晶粒，呈持續(xù)直線狀。裂縫細(xì)小，寬度均勻，斷口表面潔凈

光滑，具有金屬光澤或微氧化色。

（2）鑄件構(gòu)造不合理，合金的收縮大，型（芯）砂退讓性差以及鑄造工藝不合

理均也許引起熱裂，剛和鐵中口勺硫，磷減少了剛和鐵的韌性，使熱裂的傾向大大

提高。

確定如圖所示鑄件的鑄造工藝方案，規(guī)定如下：

（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

造型措施為手工造型，方案如圖:

試比較壓力鑄造，低壓鑄造，擠壓鑄造三種措施的異同點(diǎn)及應(yīng)用范圍。

?異同點(diǎn)：壓力鑄造是動(dòng)型提供壓力，最終從動(dòng)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(jìn)行補(bǔ)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(jī)，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(shí)用于生產(chǎn)銅合金，鑄鐵件。擠壓鑄造適合于生產(chǎn)多種

力學(xué)性能規(guī)定高，氣密性好的后壁鑄件，如汽車鋁輪轂，發(fā)動(dòng)機(jī)鋁活塞，鋁缸

體，制動(dòng)器鋁鑄件等，不適合生產(chǎn)構(gòu)造復(fù)雜的鑄件。

在以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)造有何值得改善

之處？怎樣改善？

G4

130(20-30mm)

120(3()-5()mm)

因鑄件在壁厚20mm,52mm處無法承受15()MPa強(qiáng)度，因此不滿足性能規(guī)定。

錫在2()℃、鉤在1100℃變形，各屬于哪種變形？為何(錫時(shí)熔點(diǎn)為232C,

鴇的熔點(diǎn)為338()℃)?

答：按照絕對(duì)溫度計(jì)算。絕對(duì)溫度零點(diǎn)是-237℃o

錫在2()℃變形屬于熱變形，其T再=0.4X(232+237)K<(237+20)K：

鴇在1100℃變形屬于冷變形，其T再=0.4X

(338O+237)K>(1100+237)Ko

怎樣確定模鍛件分模面的位置？

答：按照如下原則確定分模面的位置

1)要保證模鍛件能從模膛中取出。

2)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腳輪廓一致,

以便在安裝鍛模和生產(chǎn)中輕易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)模現(xiàn)象，及時(shí)調(diào)整鍛模的位置。

3)最佳把分模面選在模膛深度最淺的位置處，使金屬很輕易充斥模膛，便于

取出鍛件，有助于鍛模的制造。

4)選定n勺分模面應(yīng)使零件上所加的敷料至少。

5)最佳使分模面為一種平面，使上、下鍛模的膛深度基本一致，差異不合適

過大，以便于制造鍛模。

圖2-55所示的零件的模鍛工藝性怎樣？為何？應(yīng)怎樣修改使其便于模鍛?

答：工藝性不好，原因在于有突出物，不便于取模，存在著薄壁，并且沒有一定

的拔模斜度。

修改后日勺圖形見教材P70,如圖2-26o

圖2-56所示日勺兩個(gè)零件采用錘上模鍛工藝成形，試選擇合適的分模面。

圖2-57所示零件若批量分別為單件、小批、大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)選用哪種措施制

造？定性的畫出多種措施所需的鍛件圖。

(1)其生產(chǎn)為單件，宜采用自由鍛，鍛件圖如下。

(2)小批量生產(chǎn)的齒輪，宜采用摩擦壓力機(jī)上模鍛，鍛件圖如下。

(3)大批量生產(chǎn)的通孔回轉(zhuǎn)體零件，宜采用平鍛機(jī)上模鍛，鍛件如下。

圖2-57不同樣的零件

圖2-58所示零件采用模鍛措施制坯，設(shè)計(jì)上有哪些不合理的地方？為何?

不合理日勺地方如圖:

1.應(yīng)設(shè)計(jì)為圓角，減小金屬流動(dòng)時(shí)的摩擦阻力和使金屬液充足的填滿模膛;

2.應(yīng)有一定日勺拔模斜度，便于拔模;

3.應(yīng)設(shè)計(jì)得更厚，否則金屬輕易冷卻，不易充斥模膛；

4.應(yīng)為非機(jī)械加工面，模鍛日勺尺寸精度高和表面粗糙度底，所示處不用于配合

用①5()沖孔模具來芻產(chǎn)①50落料件能否保證沖壓件日勺精度？為何？

答：不能。沖孔模的設(shè)計(jì)以凸模為基準(zhǔn)，考慮到磨損，凸模取合乎公

差規(guī)定日勺最大值，因而，使用沖孔模，來生產(chǎn)落料件，尺寸偏大。

用①250X1.5板料能否一次拉深成直徑為①50日勺拉深件？應(yīng)采用哪些措施才

能保證正常生產(chǎn)？假如為多次拉深，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)每次次深系數(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J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)，m深0.5,m2=0.625,m3=0.64(m=mlXm2Xm3=0.2)。

試述圖2-60所示沖壓件/、〕生產(chǎn)過程。

e

1.先從板材上沖裁出上圖形狀。

2.再在圖示位置沖掉兩個(gè)圓孔。

3.最終沿著圖示虛線位置折彎

常見焊接缺陷有哪幾種？其中對(duì)焊接接頭性能危害最大的為哪幾種？

答：焊接接頭口勺不完整性稱為焊接缺陷，重要有焊接裂紋，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。

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)縱向受力與

否同樣？清除和防止焊接應(yīng)力有哪些措施？

答：焊接過程H勺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(shí)，則會(huì)產(chǎn)生殘存應(yīng)力，無殘存變形。當(dāng)約束很小時(shí)，既產(chǎn)生殘存應(yīng)力，

又產(chǎn)生殘存變形。

采用如下措施可以防止或消除煤接應(yīng)力：

(1)焊接不要有密集交叉，截面和長度也要盡量小，以減少焊接局部加

熱，從而減少焊接應(yīng)力。

(2)采用合理的焊接次序，使焊縫可以自由收縮，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)熱兀以減少工件溫差，也能減少殘存應(yīng)力。

（5）當(dāng)焊縫還處在較高溫度時(shí)，錘擊焊縫使金屬伸長，也能減少焊接殘存

應(yīng)力。

（6）焊后進(jìn)行消除應(yīng)力歐I退火可消除殘存應(yīng)力。

按下圖示拼接大塊鋼板與否合理？為何？要否變化？怎么變化？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2H勺拼接方式，或圖3方式。

合理的焊縫次序?yàn)?，?yīng)先分別焊接左圖上，中，下三塊。然后將三塊連成

整體。

<----------------->

圖2

點(diǎn)焊的熱源是什么？為何會(huì)有接觸電阻？接觸電阻對(duì)點(diǎn)焊熔核時(shí)形成有什

么影響？怎樣控制接觸電阻的大?。?/p>

答：點(diǎn)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(diǎn)。工件無為金

屬，金屬有自身的電阻。接觸電阻小時(shí)，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或工藝墊片來變化接觸電阻。

用下列板材制作圓筒型低壓容器，試分析其可焊性，并選擇焊接措施和焊接

材料。

（1）A3鋼板，厚20mm,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）銀錦不銹鋼板，厚10mm，小批生產(chǎn)。

答：（對(duì)焊絲、焊劑、焊條牌號(hào)不做規(guī)定）

（1）可焊性很好，采用批量生產(chǎn)，小件使用CO2焊，選用H08Mn2SiA焊絲加

強(qiáng)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（板厚不不小于3邕米，無密封規(guī)定，應(yīng)選用電阻

點(diǎn)焊，有密封規(guī)定，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用敏弧焊焊絲選用特制的紫銅焊焊絲。焊劑

重要成分是硼砂和硼酸。

（5）焊接性不好，采用氮弧焊，專用鋁合金焊絲；

（6）饃、銘日勺加入使合金鋼中日勺碳當(dāng)量增長，可焊性差，應(yīng)采用氧弧焊，選用

Ni-Cr不銹鋼焊絲，也可采用手弧焊，采用不銹鋼焊條。

如下圖三種焊件，其焊件布置與否合理？若不合理，加以改正。

解：三種皆不合理，改善如下:

下圖示兩種低碳鋼支架，如批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)最合理的生產(chǎn)工藝方案。如用焊

接措施，試選用焊接措施，并對(duì)接頭形式與焊接材料提出工藝規(guī)定。

答：應(yīng)當(dāng)用焊接工藝，焊接措施是手弧焊。

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。

焊接梁尺寸如圖3-56所示，材料為15鋼廄有鋼板最大長度為2500mmo規(guī)定:

決定腹板與上、下翼板的焊縫位置,選擇焊接措施，畫出各條焊縫接頭形式并制定

各條焊縫和焊接次序

killII一IIIJP由

答：腹板與上、下翼板H勺焊縫位置應(yīng)選在腹板上日勺耳板與翼板交接處，圖中5?10

的位置，采用手弧焊，焊接次序如圖中數(shù)字所示，各焊縫接頭形式如下。注意對(duì)稱焊

上下翼板的對(duì)接接頭受力最大，先焊接，也要避開最大應(yīng)力處。

焊縫1,對(duì)接接頭，雙Y形接頭

對(duì)稱來焊

焊縫

2-6,8-10,口

T形接頭，不-----------r

開坡口

焊縫7

計(jì)算下圖示對(duì)接焊縫的橫向收縮量。

S=0.25*(3*3+17*17+3*17)/20+0.125*3

=4.7375

切屑是怎樣形成日勺?常見的切屑有幾種？

答：(I)金屬切削過程實(shí)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。伴隨切削日勺繼續(xù)進(jìn)行，刀具繼續(xù)給被切金屬層施加壓

力，金屬內(nèi)部日勺應(yīng)力和應(yīng)變也隨之變大；當(dāng)應(yīng)變抵達(dá)材料的屈服極限時(shí)，被切削

金屬層產(chǎn)生塑性變形。此時(shí)切削仍在進(jìn)行，金屬內(nèi)部應(yīng)力與應(yīng)變繼續(xù)變大，當(dāng)

應(yīng)力抵達(dá)材料斷裂強(qiáng)度極限時(shí)，被切金屬層就會(huì)斷裂而形成切屑。此時(shí)，金屬內(nèi)

部應(yīng)力迅速下降，又重新開始彈性變形一塑性變形一斷裂變形日勺循環(huán)，產(chǎn)生新日勺

切屑。

(2)常見日勺切屑有帶狀、節(jié)狀、崩碎三類切屑。

粗車45鋼軸外圓，毛坯直徑dw=86mm,粗車后直徑dm=8()mm,被加工外圓

表面長度lw=50mm,切入、切出長度11=12=3mm,切削用量vc=120m/min,

f=0.2mm/r,ap=3mm,試求基本工藝時(shí)間tm。

答：車削行程長度1=11+12+1w=50+3+3mm=56mm；

tm=兀*dw*l*h/(1000*v*f*ap)

l=lw+ll+12=50+3+3=56mm

h=(86-80)2=3

vc=120m/min=2m/s代入得：

tm=n*86*56*3/(1000*2*0.2*3)=37.8s

簡述平面銃刀的構(gòu)造特點(diǎn)，并根據(jù)銃刀的特點(diǎn)歸納平面銃削的工藝特點(diǎn)。

答:平面銃刀重要有圓柱銃刀和端面銃刀兩種，前者軸線平行于被加工表面，

后者軸線垂直于被加工表面。由于銃刀日勺刀齒都是相似日勺，因此可以用一種刀齒

的特點(diǎn)來闡明整個(gè)銃刀日勺特點(diǎn)。而每個(gè)刀齒都相稱于一把車刀，因此銃刀的構(gòu)造

特點(diǎn)與車刀幾乎相似。

銃削日勺工藝特點(diǎn)重要有如下幾種方面：

(1)生產(chǎn)率高。

(2)輕易產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)。

(3)刀齒散熱條件很好。

（4）切削的方式多樣化。

對(duì)7級(jí)精度日勺斜齒圓柱齒輪、蝸輪、扇形齒輪、多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪，各采用什

么措施加工比較合適？

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。

對(duì)齒面淬硬和齒面不淬硬的6級(jí)精度直齒圓柱齒輪，其齒形區(qū)）精加工面應(yīng)采

用什么措施？

答：對(duì)沒有淬硬的6級(jí)精度直齒圓柱齒輪可以進(jìn)行剃齒，從而抵達(dá)需要的精

度。而對(duì)淬硬了的可以采用布齒，以消除淬火后日勺氧化皮和輕微磕碰而產(chǎn)生日勺齒

面毛刺與壓痕.

7.2.5試分析圖7-61所示齒輪的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝配基掛及滾切齒形時(shí)的定位基準(zhǔn)、測

量基準(zhǔn)。

答：平面B是平面A的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，其他均以中心軸為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，齒輪的軸線和

端面

B為裝配基準(zhǔn)，滾切齒形時(shí)以孔和端面B為定位基準(zhǔn)，孔口勺軸線為測量基準(zhǔn)。

7.2.9分析圖7-64所示鉆較連桿零件小頭孔，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(duì)不合理的定位方案提出修改意見。

答：(1)A元件限制了x、y方向移動(dòng)兩個(gè)自由度,B元件限制了x、y方向的移

動(dòng),平面限制了繞x、y的轉(zhuǎn)動(dòng)和沿z的移動(dòng);

(2)存在過定位,A和B都限制了零件x、y方向上日勺移動(dòng)；

(3)改動(dòng)如圖a所示，將小頭上改為菱形銷。

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(jìn)意見。

答：(a)如下圖所示。

(b)中各臺(tái)階面難以加工，應(yīng)當(dāng)留有退刀槽或過渡圓。

(c)內(nèi)部螺紋孔難以加工，應(yīng)當(dāng)從零件的頂部打通。

8平

此

處

一

平

面

很

難

工

加

支兩處平

面設(shè)計(jì)

成平齊

-.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。

序號(hào)工序內(nèi)容TFT簡圖定位基準(zhǔn)機(jī)床設(shè)缶

切割下料鋸床

容

1^2

熱處理（調(diào)質(zhì)）熱處理爐

——

僑兩劑面.毛坯外WI恍端面，打頂

打中心孔尖

孔專用機(jī)床

Y—

相年一地外網(wǎng)節(jié)■—端外網(wǎng)及頂尖孔臥式車床

相軍。2Cmm軸徑

06.H

相下另一端外咧另一端外圓及頂尖孔臥式車床

租車020mm軸徑

色GS

6修整頂尖孔外圓臥式車床

-

7精車一端外圓一端外圓及頂尖孔臥式車床

⑴精車①20k6mm軸

徑