机械制造基础简答题答案

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1、第一部分工程材料四、简答题1. 什么是工程材料？按其组成主要分为哪些种类？答：工程材料主要指用于机械工程和建筑工程等领域的材料。按其组成主要分为：金属材料、高分子材料、无机非金属材料、复合材料。2. 什么是金属的热处理？有哪些常用的热处理工艺？答：金属热处理就是通过加热、保温和冷却来改变金属整体或表层的组织，从而改善和提 高其性能的工艺方法。金属热处理工艺可分为普通热处理（主要是指退火、正火、淬火和回火等工艺）、表面 热处理（包括表面淬火和化学热处理）和特殊热处理（包括形变热处理和真空热处理等）。3. 钢退火的主要目的是什么？常用的退火方法有哪些？答：钢退火的主要目的是： 细化晶粒，均匀组织，

2、提高机械性能； 降低硬度，改善切削加工性； 消除残余内应力，避免钢件在淬火时产生变形或开裂； 提高塑性、韧性，便于塑性加工 为最终热处理做好组织准备。常用的退火方法有完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、扩散退火、再结晶退火。4. 钢正火的主要目的是什么？正火与退火的主要区别是什么？如何选用正火与退火？答：钢正火的主要目的是 细化晶粒，改善组织，提高力学性能； 调整硬度，便于进行切削加工（fHB）； 消除残余内应力，避免钢件在淬火时产生变形或开裂； 为球化退火做好组织准备。正火与退火的主要区别是冷却速度不同。正火与退火的选用： 不同的退火方法有不同的应用范围和目的，可根据零件的具体要求选用

3、； 正火可用于所有成分的钢，主要用于细化珠光体组织.其室温组织硬度比退火略高，比 球化退火更高； 一般来说低碳钢多采用正火来代替退火。为了降低硬度，便于加工，高碳钢应采用退火 处理。答：淬火是将钢奥氏体化后快速冷却获得马氏体组织的热处理工艺。淬火的目的主要是为了获得马氏体，提高钢的硬度和耐磨性。它是强化钢材最重要的热处 理方法。常用的淬火方法有：单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火。6. 淬火后，为什么一般都要及时进行回火？回火后钢的力学性能为什么主要是决定于回火 温度而不是冷却速度？答：淬火钢一般不宜直接使用，必须进行回火以消除淬火时产生的残余内应力，提高材料的 塑性和韧性，稳定组织和工件

4、尺寸。由于回火后钢的力学性能取决于回火后的组织与结构，而回火后的组织与结构是由回火温 度而不是由冷却速度决定的。7. 回火的目的是什么？常用的回火操作有哪些？试指出各种回火操作得到的组织、性能 及应用范围。答：回火的目的是： 消除淬火时产生的残余内应力； 提高材料的塑性和韧性，获得良好的综合力学性能； 稳定组织和工件尺寸。常用的回火方法有以下三种：(1) 低温回火(250C以下)组织：回火组织为回火马氏体。性能：基本上保持了淬火后的高硬度(一般为5864 HRC)和高耐磨性。应用：主要用于高碳工具钢、模具、滚动轴承、渗碳、表面淬火的零件及低碳马 氏体钢和中碳低合金超高强度钢。(2) 中温回火(

5、350500 C )组织：回火组织为回火屈氏体。性能：回火屈氏体的硬度一般为3545 HRC，具有较高的弹性极限和屈服极限。它们的屈强比(os/ob)较高，一般能达到0. 7以上，同时也具有一定的韧性。应用：主要用于各种弹性元件。(3) 高温回火(500650C)组织：回火组织为回火索氏体。性能：其综合力学性能优良，在保持较高强度的同时，具有良好的塑性和韧性。硬度一般为2535 HRC。应用：广泛用于综合力学性能要求高的各种机械零件，例如轴、齿轮坯、连杆、 高强度螺栓等。8. 什么是调质处理？调质的主要目的是什么？钢在调质后是什么组织?答：通常在生产中将各种钢件淬火及高温回火的复合热处理工艺称

6、为调质处理。调质的主要目的是提高零件的综合机械性能。钢在调质后的组织是：回火索氏体9. 说明下列零件毛坯进行正火的主要目的及正火后的组织：(1) 20钢锻造的齿轮毛坯；(2) 45钢锻造用的机床主轴毛坯；(3) T12轧制而成的锉刀毛坯(组织为网状Fe3CH和片状珠光体)。答：(1) 20钢齿轮正火后的组织为：S+F目的：提高硬度，避免粘刀，改善切削加工性。(2) 45钢锻造用的机床主轴毛坯正火后的组织为：S+F目的：(正火代替完全退火，节约时间和能源)细化晶粒，改善组织，改善机械性能。(3) T12钢轧制而成的锉刀毛坯正火前的组织为网状Fe3CII和片状珠光体，正火后的组织 为：S+ Fe3

7、CII目的：细化晶粒，改善组织，减少或消除网状渗碳体，为后续工序(球化处理)做好组织准 备。10. 指出下列工件的淬火及回火温度，并说明其回火后获得的组织及其大致硬度。(1)(2)(3)45钢小轴(要求综合性能)；60弹簧钢；T12锉刀。答：工件淬火温度回火温度回火后的组织回火后的硬度45钢小轴Ac3 + 3050C500650CS回HRC 253560弹簧钢Ac3 + 3050C350500CT回HRC 4550T12锉刀Ac1 + 3050C150250CM回HRC 556511. 45钢轴的生产工艺过程如下，试说明其中各热处理工序的目的。锻造正火粗加工调质精加工 局部表面淬火+低温回火

8、磨削答：正火：消除锻造时产生的内应力或调整材料的硬度，使其便于切削加工。调质处理：提高材料的综合机械性能。局部表面淬火+低温回火：局部表面淬火是为了局部提高材料表面的硬度，从而提高其耐 磨性；低温回火是为了消除残余内应力，防止工件变形开裂，同时保持材料淬火后的高硬度。12. 用45钢制车床主轴，要求轴颈部位硬度为5658HRC，其余地方为2024 H RC， 其加工工艺路线为：锻造f正火f机械加工f轴颈表面淬火f低温回火f磨加工。请说明以下问题。(1) 正火的目的及大致热处理工艺参数。(2) 表面淬火及低温回火的目的。(3) 使用状态下轴颈及其他部位的组织。答：(1)主轴正火的目的是为了细化晶

9、粒，改善组织，消除内应力，同时，改善切削加工性，保证主轴心部的力学性能。加热到850C，保温一定的时间，出炉后在空气中冷却。(2) 表面淬火的目的是为了获得马氏体组织，提高主轴的硬度，改善耐磨性；低温回火的 目的是为了消除淬火应力，防止变形和开裂，同时，保持高的淬火硬度。(3) 使用状态下轴颈表面的组织是回火马氏体M回，轴颈心部的组织是回火索氏体和铁素 体S回+F,其他部位的组织是索氏体和铁素体S+F。15.试分析下列零件的工作条件和主要力学性能要求，选择相应的材料(写出23种材料 的牌号)：(1) 弹簧 (2)汽车变速箱小齿轮(3)机床传动用大齿轮(4) 轻载载货汽车发动机曲轴(5)钳工用的

10、锉刀 (6)高速切削刀具(7)机床主轴(8)机床床身答：(1) 弹簧：60、65、70、65Mn、60Si2MnA(2) 汽车变速箱小齿轮：40、45、40Cr、40Mn、20Cr、20CrMnTi、35CrMo(3) 机床传动用大齿轮：35、45、50、HT200、HT250、HT300、HT350(4) 轻载载货汽车发动机曲轴：40Cr、35CrMo、QT600-3、QT700-2、QT800-2(5) 钳工用的锉刀：T10、T11、T12、T13(6) 高速切削刀具：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2(7) 机床主轴：45、40Cr、35CrMo(8) 机床床身：HT200、HT250

11、、HT200、HT350第十三章切削加工基础知识1、何谓切削运动？刀具与工件之间的相对运动称为切削运动。它包括主运动和进给运动。主运动是切下切屑所需的最基本的运动。与进给运动相比，它的速度高、消耗机床功率 多。主运动一般只有一个。进给运动是多余材料不断被投入切削，从而加工出完整表面所需的运动。进给运动可以有一个或几个。主运动和进给运动的适当配合，就可对工件不同的表面进行加工。2、试述刀具材料应具备的性能。刀具材料应具备的性能为：1) 高的硬度。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。在常温下，刀具材料的硬 度一般应在HRC60以上。2）足够的强度和韧性。以便承受切削力和切削时产生的振动，防止刀具

12、脆性断裂和 崩刃。3）高的耐磨性。即抵抗磨损的能力。一般情况下，刀具材料硬度越高，耐磨性越好。4）高的耐热性。指刀具材料在高温下仍能保持硬度、强度、韧性和耐磨等性能。5）良好的工艺性和经济性。为便于刀具本身的制造，刀具材料应具有好的切削性能、 磨削性能、焊接性能及热处理性能等，而且要追求高的性能价格比。3、切削过程中有哪些物理现象？试述积屑瘤的产生对切削加工的影响。切削过程中的物理现象有积屑瘤和加工硬化现象。积屑瘤的存在有利也有弊。积屑瘤的不稳定使切削深度和厚度不断发生变化，影响加工 精度，并引起切削力的变化，产生振动、冲击，而且脱落的积屑瘤碎片粘附在已加工表面上， 使加工表面粗糙。因此，在精

13、加工过程中，应采取改变切削速度、选用适当的切削液等措施 避免积屑瘤的产生。由于积屑瘤的硬度高于刀具，可以代替切削刃进行切削，起到保护刀具 的作用，同时积屑瘤的存在，增大了刀具的实际工作前角，使切削过程轻快。因此，粗加工 时积屑瘤的存在是有利的。4、简述合理选用切削用量三要素的基本原则。选择切削用量的原则是：在保证加工质量，降低成本和提高生产率的前提下，使ap、 f、v的乘积最大，即使基本工艺时间最短。粗加工时，要尽可能提高金属切除率，同时还要保证规定的刀具耐用度。在机床功率 足够时，应尽可能选取大的背吃刀量，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，根据工艺系统的刚度，按

14、工艺装备及技术条件选择大的进给量。最后再 根据刀具耐用度的要求，针对不同的刀具材料和工件材料，选择合适的切削速度v，以保证 在一定刀具耐用度条件下达到最高生产率。精加工时，首先应保证零件的加工精度和表面质量，同时还要保证必要的刀具耐用度 和生产率。精加工往往采用逐渐减小背吃刀量的方法来逐步提高加工精度。为了既可保证加 工质量，又可提高生产率，精加工时常采用专门的精加工刀具并选用较小的背吃刀量和进给 量，以及较高的切削速度将工件加工到最终的质量要求。第十四章零件表面的加工方法1、加工细长轴时，容易产生腰鼓形（中间大、两头小），试分析产生的原因及应采取的措 施。加工细长轴时，由于工件径向刚性较差，

15、在切削受力的过程中，引起较大的径向变形， 使中间部位的切削深度较两端小，从而产生腰鼓形变形。为减小腰鼓形变形，可采用较大的 主偏角，减小切削深度，采用中心架、跟刀架等方法。3、简述钻孔时，产生“引偏”的原因及减小“引偏”的措施。钻孔时，产生“引偏”是由于横刃较长又有较大负前角，使钻头很难定心；钻头比较细长， 且有两条宽而深的容屑槽，使钻头刚性很差；钻头只有两条很窄的螺旋棱带与孔壁接触，导 向性也很差；由于横刃的存在，使钻孔时轴向抗力增大。因此，钻头在开始切削时就容易引 偏，切入以后易产生弯曲变形，致使钻头偏离原轴线。钻头的引偏将使加工后的孔出现孔轴线的歪斜、孔径扩大和孔失圆等现象。减小“引 偏”的措施包括预钻锥形定心坑；采用钻套为钻头导向；刃磨时，尽量将钻头的两个半锋角 和两条主切削刃磨得完全相等。6、何为顺铣和逆铣?试分析一般采用逆铣而很少采用顺铣的原因。周铣铣平面又分为逆铣和顺铣两种方法。当铣刀和工件接触部分的旋转方向与工件的进给 方向相反时称为逆铣；当铣刀和工件接触部分的旋转方