机械制造基础习题答案
黑龙江八一农垦大学工程学院机械系
第一部分 铸造
2. 影响合金充型能力的主要因素有哪些？
答：1）合金的流动性； 2）浇注条件；3）铸型条件。 3. 简述合金收缩的三个阶段。
答：（1）液态收缩 从浇注温度冷却到凝固开始温度（液相线温度）的收缩，即金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。（2）凝固收缩 从凝固开始温度冷却到凝固终止温度（固相线温度）的收缩，即熔融金属在凝固阶段的体积收缩。 （3）固态收缩 从凝固终止温度冷却到室温的收缩，即金属在固态由于室温降低而发生的体积收缩。 6. 浇注位置的选择原则是什么？
答：（1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。
（2）铸件宽大平面应朝下，这是因为在浇注过程中，熔融金属对型腔上表面的强烈辐射，容易使上表面型砂急剧地膨胀而拱起或开裂，在铸件表面造成夹砂结疤缺陷。
（3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直、倾斜位置。
（4）形成缩孔的铸件，应将截面较厚的部分置于上部或侧面，便于安放冒口，使铸件自下而上(朝冒口方向)定向凝固。 （5）应尽量减小型芯的数量，且便于安放、固定和排气。 8. 铸件壁厚的设计原则有哪些？
答：（1）铸件的最小壁厚: 铸件的最小壁厚主要取决于合金的种类、铸件的大小及形状等因素。 （2）铸件的临界壁厚: 在砂型铸造条件下，各种铸造合金的临界壁厚约等于其最小壁厚的三倍。
（3）铸件壁厚应均匀、避免厚大截面，当铸件各部分的壁厚难以做到均匀一致，甚至存在有很大差别时，为减小应力集中采用逐步过渡的方法，防止壁厚突变。
第二部分 压力加工
1.何谓塑性变形？塑性变形的实质是什么？
答：由于原子排列的相对位置发生变化而产生的永久变形，称为塑性变形。其实质是晶体内部产生滑移的结果。 2.什么是加工硬化？怎样消除金属的加工硬化？
答：金属发生冷塑性变形时，随着变形量的增加，强度和硬度提高，塑性和韧性下降的现象称为加工硬化。进行再结晶退火来消除金属的加工硬化。
3.冷变形和热变形的根本区别何在？铅（熔点为327℃）、铁（熔点为1538℃）在200℃时的变形是哪种变形？ 答：再结晶温度以下进行的变形称为冷变形，再结晶温度以上进行的变形称为热变形。 铅： T再 = 0.4 T熔 = 0.4 （327）= 130.8 T = 200 > T再=130.8 所以:铅在200℃时的变形为热变形。 铁： T再 = 0.4 T熔 = 0.4 1538）= 615.2 T = 200 < T再=615.2 所以:铁在200℃时的变形为冷变形。
4.何谓纤维组织？是怎样形成的？有何特点？选择零件坯料时，应怎样考虑纤维组织的形成和分布？
答：铸锭中的塑性夹杂物（MnS、FeS等）多半分布在晶界上，在压力加工中随晶粒的变形而被拉长，而脆性夹杂物（FeO、SiO2等）被打碎呈链状分布在金属的基体内，再结晶后变形的晶粒呈细粒状，而夹杂物却依然呈条状或链状被保留下来，形成了纤维组织。 使金属在性能上具有方向性。如纵向（平行于纤维方向）上的塑性和韧性好，横向（垂直于纤维方向）上的塑性和韧性差。 使零件工作时的最大正应力与纤维方向重合，最大切应力与纤维方向垂直，并使纤维沿零件轮廓分布而不被切断。
5.金属的锻造性与什么有关？
答：金属的锻造性取决于金属的本质和压力加工条件。 金属的本质包括：化学成分的影响、组织结构的影响。
压力加工条件包括：变形温度的影响、变形速度的影响、应力状态 的影响。 6.自由锻造的结构工艺性主要表现在那些方面？ 答：1）尽量避免锥体和斜面结构； 2）避免曲面相交的空间曲线；
3）避免加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面； 4）合理采用组合结构。
8. 模锻时如何确定分模面的位置？ 答：1)要保证锻件能从模膛中顺利取出； 2)选定的分模面应使零件上所加的余块最少；
3)为了便于锻模的机械加工和锻件的切边，同时也为了节约金属材料，盘类锻件的高度小于或等于直径时，应取径向分模； 4)为使锻模结构尽量简单和便于发现上下模在模锻过程中的错移，应尽可能采用直线分模，并使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致； 5)考虑到锻件工作时的受力情况，应使纤维组织与最大切应力方向垂直； 6)锻件较复杂的部分应尽可能安排在上模。 9. 锻件上为什么要有模锻斜度和圆角？ 答： 模锻斜度便于锻件从模膛中取出。
锻件的外圆角半径对应模具型槽的内圆角，有助于金属流动而充满模膛，还可避免了锻模在凹入的尖角处产生应力集中而造成裂纹；锻件的内圆角半径对应模具型槽上的外圆角，可以缓和金属充型时的剧烈流动，减缓锻模外角处的磨损，提高锻模的使用寿命，还可以防止因剧烈变形造成金属纤维组织被割断，导致锻件机械性能下降
14. 用φ30 mm的落料模具生产φ30 mm的冲孔件，能否保证冲压件的精度？结果会怎样？
答不能；因为落料件的尺寸取决于凹模的尺寸，φ30 mm的落料模具，其凹模尺寸为φ30 mm，凸模的尺寸小于φ30 mm，而冲孔件的尺寸取决于凸模的尺寸，因此，用这样的模具得到的冲孔件尺寸小于φ30 mm，不能保证精度。 15. 板料冲压工序中落料和冲孔有何异同？冲裁模和拉深模的结构有何不同？
答：它们的模具结构、操作方法和分离过程完全相同，但各自的作用不同。落料时，从板料上冲下的部分是成品，而板料本身则成为废料或冲剩的余料。冲孔是在板料上冲出所需要的孔洞，冲孔后的板料本身是成品，冲下的部分是废料。
拉深模的凸凹模工作部分不是锋利的刃口，而是具有一定的圆角，同时为了减小坯料被拉穿的可能性，拉深模的凸凹模间隙远比冲裁模的大，并且间隙稍大于板料厚度。
第三部分 焊接
1．焊接方法可分为哪几类？各有什么特点？ 答：
焊接方法可分为三大类，即熔焊、压焊和钎焊。
（1）熔焊：加热速度快，加热温度高，接头部位经历熔化和结晶的过程。熔焊适合于各种金属和合金的焊接加工。 （2）压焊：必须对焊件施加压力，适合于各种金属材料和部分非金属材料的焊接加工。
（3）钎焊：采用熔点比母材低的金属材料作钎料，不仅适合于同种材料的焊接加工，也适合于不同金属或异类材料的焊接加工。 3．什么是焊接电弧？焊接电弧的构造及形成特点如何？
答：焊接电弧是在一定条件下，在电极之间的气体介质中有大量电荷通过的强烈持久气体放电现象。
焊接电弧通常由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。阴极区指电弧紧靠负电极的区域，此区域很窄。阴极区由于发射电子，消耗了逸出功，其发热量和温度都低于阳极；阳极区指电弧紧靠正电极的区域，此区域较阴极区宽，阳极区产生的热量最大；弧柱区指阴极区与阳极区之间的部分，弧柱内产生的热量虽然不多，但因散热差，温度也可以达到很高。 5．焊条由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：焊条由中心部的金属焊芯和表面涂层药皮两部分组成。 焊芯：主要起到填充金属和传导电流的作用。 药皮作用：
（1）药皮熔化时产生的熔渣及气体，使电弧空间及熔池与大气隔离；
（2）药皮的冶金作用，保证焊缝金属的脱氧、脱硫、脱磷，并向焊缝添加必要的合金元素，使焊缝具有一定的力学性能； （3）使焊条具有好的焊接工艺性。 6．碱性焊条与酸性焊条的性能有何不同？
答：药皮熔化后形成的熔渣是以碱性氧化物为主的焊条就属于碱性焊条。碱性焊条焊成的焊缝含氢量很低，抗裂性及强度好，适合焊接重要的结构钢和合金结构钢，但是碱性焊条的工艺性能和抗气孔性能差。
药皮熔化后形成的熔渣是以酸性氧化物为主的焊条就属于酸性焊条。酸性焊条适合焊接一般的结构钢件。 7．选择焊条的原则是什么？
答：选用焊条时应注意以下几个原则： （1）考虑被焊材料类别；
（2）考虑母材的机械性能和化学成分； （3）考虑焊件的工作条件和使用情况； （4）考虑焊件的结构特点； （5）考虑施工操作条件。
8．请说明关于焊条型号及牌号的E4303、E5015、J422、J503含义分别是什么？
答：（1）E4303：E表示焊条，43表示抗拉强度的最小值为430MPa，0表示可用于全位置焊接，3表示药皮类型为钛铁矿型、电流为直流或交流。
（2）E5015：E表示焊条，50表示抗拉强度的最小值为500MPa，1表示可用于全位置焊接，5表示药皮类型为纤维素型、电流为直流或交流。
（3） J422：J表示结构钢焊条，42表示抗拉强度的最小值420MPa 2表示药皮类型为氧化钛钙型、电流为直流或交流。 （4）J503：J表示结构钢焊条，50表示抗拉强度的最小值为500MPa 3表示药皮类型为钛铁矿型、电流为直流或交流。
9．焊接接头包括哪几部分？影响焊接接头性能的因素有哪些？ 答：焊接接头包括焊缝、热影响区和熔合区。
影响焊接接头组织和性能的因素有焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊接接头形式等。 10．焊接热影响区包括哪几个区域？
答：热影响区一般包括过热区、正火区和部分相变区。
11．焊接应力与变形产生的原因是什么？减小和消除焊接应力的措施有哪些？
答：焊接过程中对焊件进行不均匀的加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本原因。减小和消除焊接应力的措施： 1)合理选择焊接顺序和焊接方向；2)锤击法；3)预热法；4)加热“减应区”法；5)热处理法。
12．焊接变形的基本形式有哪些？防止和减小焊接变形的措施有哪些？当焊接变形产生后应如何去矫正？ 答：焊接变形的基本形式：收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形。 防止和减小焊接变形的措施：
1) 反变形法；2)刚性固定法；3)合理选择焊接方法和工艺参数；4)合理安排焊接顺序；5)焊前预热和焊后缓冷。 2) 常用的矫正变形方法: 1) 机械矫正法； 2) 火焰矫正法。
18．什么是压焊？常用的压焊方法主要有哪些？