工程材料及机械制造基础习题答案

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13、熔模铸造有何优缺点?和实型铸造相比有哪些不同? 优缺点:(1)可生产形状复杂及薄壁铸件;(2)铸件尺寸精度高、表面质量好;(3)适应性广;(4)工艺过程复杂、不易控制,生产周期长,铸型的制造费用高,铸件不宜太大。

与实型铸造相比,工艺较复杂,需要两次造型,两次浇注,且不易控制;使用和消耗的材料较贵。

14、金属型铸造、压力铸造、反压铸造和挤压铸造有何不同?

金属型铸造:依靠合金液重力将熔融金属浇入金属铸型而获得铸件的方法。 压力铸造:将熔融金属在压铸机中以高速压射入金属铸型内,并结晶的铸造方法。 反压铸造:用较低的压力使金属液自下而上充填型腔,并在压力下结晶以获得铸件的铸造方法。

挤压铸造:对定量浇入铸型型腔中的液态金属施加较大的机械压力,使其成形、凝固获得零件毛坯的一种工艺方法。

15、离心浇注有何优缺点?主要适用于哪些场合

优点:工艺简单,铸件组织致密,无缩孔、气孔、夹渣等缺陷,力学性能好,便于铸造“双金属”铸件,铸造合金的种类不受限制。缺点:铸件内表面质量差,孔的尺寸不易控制。

主要适用于大批量生产灰铸铁及球墨铸铁管、汽缸套及滑动轴承等中空件,也可浇注刀具、齿轮等成形铸件。

16、在大批量生产时,铝活塞、照相机机身、机床机身、大直径铸铁管、汽轮机叶片和薄壁波导管最适宜采用哪一种铸造方法?

铝活塞、汽轮机叶片适宜采用反压铸造;照相机机身适宜采用压力铸造;机床机身适宜采用砂型铸造;大直径铸铁管、薄壁波导管适宜采用离心铸造 17、什么是铸件的最小壁厚?为何要规定铸件的最小壁厚?是否铸件壁厚越大越好?

铸件的最小壁厚指某种合金在一定的铸造工艺下能得到合格铸件的壁厚的最小值。如果铸件的壁厚小于规定的最小壁厚,铸件将可能出现浇不到等缺陷,而成为废品。铸件壁厚不是越大越好,而是根据使用要求选取,并需大于铸件的最小壁厚。

18、为什么要设计铸件的结构圆角?图7-52铸件的结构设计是否合理?如不合理,在不改变分型面和浇注位置的前提下加以修改。

为便于造型,避免铸件在尖角处产生裂纹和应力集中,避免因尖角在浇注时造成冲砂、砂眼和黏砂等缺陷。图7-52铸件的结构设计不合理,孔不应该有上部圆角,或者不铸出孔。

19、指出如图7-53所示铸件结构不合理之处,并加以改正。

20、为什么要设计铸件的结构斜度?铸件的结构斜度与起模斜度有何异同? 为方便起模和避免损坏砂型。铸件的结构斜度是从使用角度考虑设计的,而起模斜度是考虑铸造工艺要求附加的,如铸件的结构斜度大于起模斜度,可不在考虑与起模斜度。

第八章 压力加工(151)

1、 常用的金属压力加工方法有哪些?各有何特点?

(1) 轧制:使金属坯料通过一对回转轧辊间的空隙产生变形。 (2) 挤压:使金属坯料从挤压模的模孔中挤出而变形。 (3) 拉拔:将金属坯料从拉拔模的模孔中拉出而变形。

(4) 自由锻:将金属坯料放在上下砧板间受冲击力或压力而变形。 (5) 模锻:将金属坯料放在模锻模膛内受冲击力或压力而变形。 (6) 板料冲压:利用冲模,使金属板料产生分离或变形。

2、为什么弹簧丝都采用冷拉、冷卷成形?在拉制过程中为什么被拉过模孔而截面缩小的钢丝其截面不会再缩小,也不会被拉断?

冷拉簧丝在冷拉过程中受挤压,表面形成压应力,有利于提高疲劳强度。弹簧主要受剪应力,而冷拉簧丝纤维组织沿轴向分布,垂直于剪应力方向,有利于承受剪应力。

冷卷成形是为了保持冷拉簧丝的特点。

被拉过模孔而截面缩小的钢丝其截面不会再缩小,也不会被拉断,是因为在模孔

的挤压下,金属发生冷变形,,材料的强度、硬度提高,塑性和韧性下降的原因。 3、纤维组织是如何形成的?它的存在有何利弊?设计零件时如何合理利用纤维组织?

通过热变形时材料内部的夹杂物及其他非基体物质,沿塑性变形方向形成纤维组织。它使材料顺纤维方向的强度、塑性和韧性增加,垂直纤维方向的同类性能下降,力学性能出现各向异性。设计零件时应使纤维组织沿拉最大正应力方向,而最大剪应力垂直于纤维方向,并尽可能使纤维方向沿零件的轮廓分布而不被切断。

4、何谓冷变形和热变形?纯铅丝和纯铁丝反复折弯会发生什么现象?为什么? 材料在再结晶温度以下变形称为冷变形,反之为热变形。纯铅丝和纯铁丝反复折弯会发生加工硬化(即强度、硬度增加,塑性、韧性下降)现象。这是因为金属在外力作用下产生塑性变形,晶体与晶体间发生位移,使位错阻力增加所至。 5、何谓金属的可锻性?影响可锻性的因素有哪些?

金属的可锻性(锻造性能):是衡量材料压力加工难易程度的工艺性能。包括塑性和变形抗力。

影响可锻性的因素有:(1)金属的化学成分;(2)金属的组织结构;(3)变形温度;(4)变形速度;(3)应力状态。 6、为什么锻件的力学性能常优于铸件?

因为热变形可使金属的致密度提高,细化组织,提高其力学性能。 7、为什么重要的轴类锻件在锻造过程中均安排有鐓粗工序? 为提高零件的锻造比,以提高纤维组织的明显程度及材料的致密度,破碎铸造状态下的树枝状组织,细化晶粒,达到提高其力学性能的目的。 8、在图8-54所示的两种砧铁上拔长时,其效果有何不同?

图a比图b效果好,图a材料在V型砧铁作用下受压面较多,有利于纤维组织的形成和阻碍内部缺陷的产生和扩展。图b材料在平砧铁材料表面层在两侧处于拉应力状态,容易产生垂直方向的裂纹。

9、试述自由锻、胎模锻和模锻的特点及适用范围。

自由锻特点:锻造时,金属能够沿上、下砧块向没有受到锻造工具工作表面限制的各方向流动。(2)工具简单,应用广泛,对设备要求低,生产周期短;生产率低,尺寸精度不高,表面粗糙度高,对工人操作水平要求高,自动化程度低。用于单件、小批量生产。

胎模锻特点:介于自由锻与模锻之间(1)不需用昂贵的设备,可扩大自由锻的范围。(2)操作灵活,可局部成形。(3)胎模结构简单,制造容易。(4)胎模锻尺寸精度不高,工人劳动强度大,胎模容易损坏,生产率不高。。用于中、小批量的小型锻件的生产。 模锻的特点:(1)锻件质量较好,力学性能较高。(2)锻件形状复杂,尺寸精度高,表面质量较好。(3)生产率高,劳动强度小,操作简便,对工人技术要

求低,容易实现机械化。(4)节约金属材料,锻件加工余量和公差较小。适用于中、小型锻件的成批和大量生产。

10、对于如图8-55所示的零件采用自由锻制坯,试定性绘出锻件图,选择自由锻工序,并绘出变形简图。

11、图8-56所示模锻零件的设计有哪些不合理的地方?应如何改进?

图示模锻零件的设计不合理的地方:φ90的外圆表面为不加工面,但它没有倒角、圆弧过度和拔模斜度等,齿轮齿形及外圆更不能不加工。

12、图8-57所示三种零件若分别进行单件、小批量和大批量生产时,应选用哪种锻造方法制造?试定性绘出锻件图。

13、下列零件应选用何种锻造方法制坯? (1)活扳手(大批量):模锻 (2)大六角螺钉(成批);模锻 (3)铣床主轴(成批);自由锻 (4)起重机吊钩(单件)。自由锻

14、如何确定冲孔模和落料模的刃口尺寸?用直径50mm的冲孔模具来生产直径50mm的落料件能否保证冲压件的精度?为什么?

冲孔模和落料模要求凸模和凹模间有合理的间隙,其间隙一般为板厚的5%~10%。用直径50mm的冲孔模具来生产直径50mm的落料件不能保证冲压件的精度,因为工件上孔的尺寸取决于凸模的尺寸,而外形尺寸取决于凹模尺寸。 15、板料拉深时,如何防止工件拉裂和边缘起皱?

① 凸凹模的工作部分必须具有一定的圆角;② 凸凹模间隙要合理;③ 控制拉深系数;④ 设置压边圈;⑤ 涂润滑油。 16、冲模结构分为哪几类?各有何特点?

按每一次冲程完成工序的多少可分为简单模、连续模和复合模。

简单模一次冲程只能完成一道工序,结构简单,成本低,生产率较低,主要用于简单冲裁件的批量生产;连续模在一次冲程内在模具的不同位置上可以同时完成两道以上的工序,但结构复杂,成本高。适用于大批量生产精度要求不高的中小型零件;复合模在一次冲程内在模具的同一位置上可同时完成两道以上的工序,零件加工精度,高生产率高,但模具制造复杂,成本高,适用于大批量生产。

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