2416 机械制造基础 判断题 填空题 简答题 计算题 —11—
刀具几何角度：前角增大，功消耗步，切削温度降低；主偏角增大，散热面积减小，切削温度略有上升。 3．以车削外圆为例简述切削力及其分解。
答：通常将车刀对工件作用分解为相互垂直的三个分力：切削力、进给力和背向力。 切削力（或称主切削力、切向分力）：切削合力在主运动方向上的正投影。 进给力（或称轴向分力）：切削合力在进给运动方向上的正投影。 背向力（或称径向分力）：切削合力在垂直于工作平面上的分力。 1．根据铁碳相图说明当含碳量为0. 7%的碳素钢从液体状态凝固过程中经过有液态到室温组织的基本过程，包括不同区间的状态和结构。
二、简答题（共40分）知识点的表述内容正确给分（画线处为知识点，其表述文字仅供参考） 答：在AC线以上为液态；
在通过AC线的时候（或约1380℃）开始凝固，在到达AE线之前为液固混合态； 通过AE线完全凝固，组织为奥氏体l 温度下降通过GS线后有铁索体（或F，）出现； 通过727℃奥氏体（或A、或7态、）转变为珠光体(或P)； 室温组织 为珠光体和铁索体的机械混合物。
二、简答题（回答要点，按照关键知识点得分，共40分）
1．什么是积屑瘤？试述其成因和对加工的影响。在精加工工艺设计中，如何考虑积屑瘤问题？(20分)
答：在切削塑性金属材料时，经常在前刀面上靠刃口处粘结一小块很硬的金属楔块，这个金属楔块称积屑瘤。在中速切削（v一0. 33m/s左右）塑性材料时，在一定的切削条件下，随着切屑与刀具前刀面温度的提高，压力、摩擦力的增大，使接近刀具前刀面切削刃处的切屑塑性变形层流速减慢，愈接近刀具前刀面处的切屑流速愈慢。当温度和压力增加到一定程度，底层金属层与刀具前刀面产生粘结时，出现切屑“滞流”现象。
积屑瘤改变刀具实际前角，在粗加工中减小切削力，有利于切削，在精加工中由于积屑瘤的不稳定，影响零件的精度，脱落的积屑瘤碎片会划伤零件表面，影响零件的表面质量。在精加工中，积屑瘤是不利于保证零件精度的，似此需要避免产生积屑瘤。在工艺设计中可采用高速切削和低速切削方法，常用方法是合金刚刀具的宽刃低速切削或硬质合金刀具的高速切削。
2．什么是顺铣？顺铣对加工的基本影响？（15分>
答：在铣刀与工件已加工面的切点处，旋转铣刀切削刃的运动方向与工件进给方向相同的铣削称为顺铣。对加工的影响分两个方面：
从切削层的特点看：切削层由深到浅，容易产生振动，不利于保证工件表面质量。但刀具磨损较小。
从工件夹紧角度看：由于顺铣过程中，切削力和进给运动方向一致，不利于工件夹紧，因此注意对装夹的可靠性。 3．六点定位原则？ 答：“六点定位原则”是指夹具用合理分布的六个支承点，限制工件的六个自由度，即用一个支承点限制工件的一个自由度的方法，使工件在夹具中的位置完全确定。 机械制造基础作业1 1、工程材料分类
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2416 机械制造基础 判断题 填空题 简答题 计算题 —12—
2、描述金属材料力学性能的指标，填写其使用的符号和内涵
答： a)强度?：金属材料在外载荷的作用下抵抗塑性变形的能力称为强度，强度可分为屈服强度?s、抗拉强度?b等。 b)塑性：金属材料在外载荷作用下产生断裂前所能承受最大塑性变形的能力称为塑性。衡量指标有伸长率?和断面收缩率?。
c)硬度：指金属材料抵抗比它更硬的物体压入其表面的能力，即抵抗局部变形的能力。衡量指标有：布氏硬度（HBS、HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC） d)冲击韧性?kv：金属抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力称为冲击韧性。
e)疲劳强度??1：金属材料经受无数次交变载荷作用而不引起断裂的最大应力值称为材料的疲劳强度。 3、填写材料拉伸曲线图中的特征点的符号，并描述其含义
答： a)横坐标表示：变形量 b)纵坐标表示：载荷
c)S点：屈服点，即当载荷加到FS时，在曲线上开始出现水平线段，表示载荷不增加，试样却继续伸长，这种现象称为屈服，其应力值用?s表示。
d)b点：抗拉强度，材料被拉断前承受最大载荷时的应力值，用?b表示。
e)k点：当载荷降低到k点的应力值时，试样将在颈缩处被拉断。
f)屈服点以后出现的规律：载荷超过FS后，试样的伸长量又随载荷的增加而增大，此时试样已产生较大的塑性变形，材料的抗拉强度明显增加（冷拉强化）。
4、当钢的标准试件直径为10mm、标距长度为50mm。拉伸试验时测出试样在26KN时，其标距长度为51mm，出的最大载荷为45KN。拉断后的标距长度为58mm，断口处直径为7.75mm。试计算试样的?0.2、?b。
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2416 机械制造基础 判断题 填空题 简答题 计算题 —13—
解：?b?FbF0.245KN26KN ??573.25MPa????331.2MPa 0.22S0??10?2S0??10?44有效值范围 70～85 25～100 20～67 主要应用范围 硬质合金、表面淬火、渗碳等 有色金属、退火、正火等 淬火钢、调质钢 5、HR是零件设计中常用的表示材料硬度指标。请回答下表中硬度表示的有效范围和应用范围： 硬度符号 HRA HRB HRC HR和HB有什么差别？ 答：洛氏硬度试验过程简单、迅速，适用的硬度范围广。由于压痕较小，可以用来测量成品件或较薄工件的硬度。但是，洛氏硬度的测量结果不如布氏硬度精确。这是因为洛氏硬度试验的压痕小，容易受到金属表面不平或材料内部组织不均匀的影响，故一般需要在被测金属的不同部位测量数点，取其平均值。布氏硬度压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均性能，而不受个别组成相和微小不均匀度的影响，因此试验结果稳定、准确。但布氏硬度试验不够简便，又因压痕大，对金属表面损伤较大，故不宜测试薄件和成品件。 6、参照教材1—7图补充铁碳相图缺少的内容（标注相应的数据和材料相符号），思考每个线条和线条包容区域内金属相符号的特点。
1）AC线为：液相线，该线以上为完全液相。2）Acm线为：加热时的奥氏体化温度3）AC3线为：加热时的奥氏体化温度4）A表示：表示奥氏体5）F表示：铁素体6）P表示：珠光体7）Ld表示：莱氏体8）Fe3C表示：渗碳体9）含碳0.77%为：共析钢10）导致过共析钢种材料脆性很高的主要原因是：
7、假定有含碳量为0.80%的材料从液态逐渐缓慢冷却，请说明其随温度下降的组织变化。
答：当温度降至AC线时，液体中开始出现奥氏体晶核，这时是液体与奥氏体晶核共存；当温度继续下降至AE线时，液体全部结晶成奥氏体。温度继续下降，奥氏体组织不变，但晶体的大小将出现变化，即奥氏体晶体变大。当温度降至ES线，奥氏体中首先析出二次渗碳体组织，这时出现奥氏体和二次渗碳体共存的状态。随着二次渗碳体的不断析出，奥氏体中的含碳量不断降低，当到达S点，温度下降至共析线时，剩余的奥氏体同时析出铁素体和二次渗碳体。温度继续下降，组织不变，即其组织为铁素体和二次渗碳体。
8、AC3和Acm是重要指标，在这个温度以下会稳定的呈室温组织。在高温度范围的冷却速度决定了材料的晶粒大小。因此，为细化晶粒的退火热处理的工艺设计是需要查阅相图的（通常要高出50℃）。请同学补充完成下面的回答： 答：当温度下降到达AC线时，出现凝固，成为L（液体）和Ａ，经过ＥＦ线以后完全固体，．．．．．． 发生共析反应。此时液相LC（4.30%C），奥氏体AE（2.11%C），渗碳体（6.69%C）三相共存。冷凝时反应的结果形成了奥氏体与渗碳体的机械混合物，通常成为莱氏体
9、钢的热处理主要包括：淬火、退火、回火、调质处理和渗碳。它们的主要特点是按照热处理温度、冷却速度、热处理目的或用途、工艺过程安排特点考虑的。请描述它们的特点。
答：淬火：将钢加热到Ac3或Ac1以上，保温后快速冷却以获得马氏体的热处理工艺。淬火的目的：对于工具钢等，是为了得到高硬度、高耐磨性的马氏体组织，再配以低温回火，提高硬度和耐磨性；对于优质结构钢，淬火后配合适当的回火，可以得到不同力学性能的钢。
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2416 机械制造基础 判断题 填空题 简答题 计算题 —14—
退火：退火大多属于预备热处理，目的主要是为了调整钢的硬度，以便于进行切削加工；或者是为了消除残余应力，防止钢件的变形和开裂；也可以达到细化晶粒，提高钢的机械性能的目的；对一些要求不高的零件，也可以作为最终热处理。退火有不同的种类，不同的退火种类，加热温度不一样，冷却速度也不同。
回火：回火和淬火是密不可分的，经过淬火的零件，一般都需要进行回火。回火的目的：1）降低脆性，消除或降低内应力；2）调整硬度，获得所需要的性能； 3）稳定工件的尺寸；4）对于退火难以软化的某些合金钢，在淬火后常采用高温回火，以降低硬度，利于切削。回火可分为低温回火、中温回火、高温回火。 调质：淬火以后又进行高温回火，称调质处理。
渗碳：渗碳是向零件表面渗入碳原子的过程。它是将工件置于含碳的介质中加热和保温，使活性碳原子渗入钢的表面，以达到提高钢的表面含碳量的热处理。渗碳零件必须用低碳钢或低碳合金钢来制造。
10、请回答0.77%碳钢和1.0%碳钢的细化晶粒温度。例：一批碳钢试样组织晶粒大小不均匀，需采用退火处理。应采用的工艺设计应该是：缓慢加热至Ac1以上30～50°，保温足够时间，随炉冷却至室温。问：为什么要保温足够的时间，为什么要缓慢冷却？
答：保温足够的时间是为了使材料彻底奥氏体化。缓慢冷却是为了得到组织均匀的珠光体组织。 11、现有40Cr钢制造的机床主轴，心部要求有良好的韧性（200～300HBS），轴径处要求硬而耐磨（54～58HRC），试问：（1）应进行哪种预备热处理和最终热处理？（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的位置如何安排？ 答：（1）预备热处理是退火或正火，也可进行调质处理。最终热处理是调质处理+表面淬火和低温回火。
（2）热处理后的组织：表面组织为回火马氏体、未熔碳化物和残余奥氏体，心部为珠光体和铁素体的亚共析组织。 （3）热处理工序的安排为：下料、锻造、预备热处理、粗加工、最终热处理、精加工。 12、铸铁是制造机器零件毛坯的主要黑色金属材料之一，请说明常用铸铁的基本特征。（牌号、石墨形态、铸造性能、成本等）
答：1）灰铸铁：
牌号为HT???，石墨呈片状，铸造性能非常好，所以生产工艺最简单，成本最低。灰铸铁的抗拉强度很低，塑性、韧性几乎为零，但抗压强度好，吸振性能好。 2）球墨铸铁：
牌号为QT???—??，石墨呈球状，铸造性能类似于灰铸铁，因为要加球化剂和孕育剂，所以成本比灰铸铁高。因为石墨呈球状，所以它的强度、塑性、韧性比较好。 3）蠕墨铸铁：
牌号为RuT???，石墨为蠕虫状，由于进行了蠕化处理，所以它兼备了灰铸铁和球墨铸铁的优点，具有良好的综合性能。
4）可锻铸铁：牌号为KTH???—??，石墨为团絮状，与灰铸铁相比，它具有较高的力学性能，尤其是塑性和韧性。与球墨铸铁相比，可锻铸铁具有铁水处理简单，质量稳定等优点。 13、为了获得优良的铸件毛坯，在结构工艺方面需注意哪些原则。 答：1 、合理设计铸件壁厚：（1）铸件壁厚应适当（2）铸件的壁厚应尽量均匀（3）当铸件的壁厚有差别时，应使其顺序凝固
2、铸件壁与壁的连接： （1）设计结构圆角 （2）应避免锐角连接 （3）铸件壁从厚到薄或从薄到厚的连接应逐步过渡 （4）铸件壁与壁之间应避免交叉连接
3、与合金铸造性能相关的问题;（1）避免大面积的水平面（2）细长、易挠曲的梁形铸件截面应对称（3）设计加强筋 14、按照碳含量将碳钢分为低、中、高碳钢，参考教材中图3—2归纳碳钢的力学性能随含碳量的变化规律。 答：随着含碳量的增加，从低碳钢，到中碳钢，到高碳钢的力学性能变化规律为：
抗拉强度?b：随着含碳量的增大而增大 屈服应力?s：随着含碳量的增大而增大 塑性（?、?）：随着含碳量的增大而减小 韧性（ak）：随着含碳量的增大而减小 硬度：随着含碳量的增大而增加
15、合金钢包括合金结构钢和合金调质钢，说明下列元素对材料力学性能的影响。 Mn Cr Si 硬度 增加 明显增加 增加 强度 增加 明显增加 增加 屈服点 增加 明显增加 明显增加 伸长率 不清楚 ＜10%时，增加；否则相反 下降 第 14 页 共 35 页
冲击韧性 不清楚 同伸长率 下降 2416 机械制造基础 判断题 填空题 简答题 计算题 —15—
Mo B V W 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 下降 不清楚 不清楚 下降 增加 不清楚 增加 不清楚 16、在毛坯冲压成型中，过大的变形量（通常是拉伸）将产生毛坯缺陷甚至导致报废，因此需增加热处理工序，请描述工艺设计的基本原则。
答：1）拉延模的凸模与凹模的边缘应该做出圆角，而不是锋利的刃口。2）凸模与凹模之间的间隙要比落料模大，一般为板厚的1.1～1.3倍。3）拉伸后成品的直径与拉伸前坯料的直径之比，一般为板厚的0.5～0.8倍。4）拉伸时，要使用润滑剂。
17、电焊条由哪些部分组成？其作用是什么？
答：一般电焊条的组成由焊芯和药皮两部分组成。焊芯起导电和填充焊缝的作用，药皮则起到保护焊接顺利进行并使焊缝具有一定的化学成分和力学性能的作用。 18、选择零件毛坯的二个基本原则是什么？ 答：选择毛坯的三个基本原则是：
1）使用性原则：即满足零件的使用性能。不同的零件，其工作时的受力情况不同，零件的重要性也不同，毛坯的选择也不同，重要性高的选用锻件。2）加工工艺性原则：在一定条件下，将材料加工成优质零件或毛坯的难易程度，它将直接影响零件的质量、成产率和成本。3）经济性原则：即指在满足零件使用性能的前提下，选择成本最低的方案。这里所指的成本最低并不指毛坯成本，而是整体的生产成本。 机械制造基础作业2（公差与技术测量部分）
1、什么是基准制？为什么要规定基准制？在那些情况下采用基轴制？
答：基准制是指同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度。即以两个相配合的零件中的一个零件为基准件，并选定标准公差带，而改变另一个零件（即非基准件）的公差带位置，从而形成各种配合的一种制度。 规定基准制可以使加工有所依据。
在下列情况下使用基轴制： 1）直接使用有一定公差等级（IT8～IT11）而不再进行机械加工的冷拔钢材做轴（是按基准轴的公差带制造的）。2）加工尺寸小于1mm的精密轴比同级孔要难加工，这时采用基轴制比较经济。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。 3、形位公差特征共有几种？其名称和符号是什么？ 答：形位公差特征共有14种。形状公差有： ⑴.直线度，符号为“—”。 ⑵.平面度，符号为“⑷.圆柱度，符号为“
”。 ⑸.线轮廓度，符号为“
”。 ⑶.圆度，符号为“
”。
”。
”。 ⑹.面轮廓度，符号为“
”。
”。 ”。
位置公差有： ⑴.平行度，符号为“⑶.倾斜度，符号为“⑹.对称度，符号为“
”。 ⑵.垂直度，符号为“
”。 ⑷.位置度，符号为“”。 ⑺.圆跳动，符号为“
轴的极限偏差 -0.020 -0.041 ”。 ⑸.同轴度，符号为“”。 ⑻.全跳动，符号为“极限间隙（过盈） 0.074 0.020 公差带图 4、用查表法确定下列各配合的孔、轴的极限偏差，计算极限间隙量（或过盈量），并画出公差带图。
孔的极限偏差 0.033 0 ?20H8/f7 ?30F8/h7 0.053 0.020 0 -0.021 0.074 0.020 ?14H7/r6 0.018 0 0.034 0.023 -0.005 -0.034 第 15 页 共 35 页