金属工艺学第五版复习资料

金属工艺学第五版复习资料内容摘要：

刀具的寿命：刀具从使用到报废为止的切削时间（ s） 6铁石墨化的主要因素是什么。 为什么铸铁的牌号不用化学成分来表示。 答：化学成分和冷却速度； 因为影响铸铁性能的因素不仅取决于铸铁的金相组织，还与石 墨的数量、大小、形状、分布有密切相关； 在铸铁中用化学成分不能真实的反映铸铁的性能。 6用φ 50mm 冲孔模具来生产φ 50mm 落料件能否保证落料件的精度。 为什 么。 答：不能，因为设计冲孔模时，先按冲孔件确定凸模尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据 间隙确定凹模尺寸（即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值）。 设计落料模时，应先按落料件 确定凹模刃口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙 Z 确定凸模尺寸（即用缩小凸模刃 口尺寸来保证间隙值）。 所以用φ 50mm 冲孔模具来生产φ50mm 落料件不能保证落料件的精 度。 6分析焊接应力与变形产生的原因，试提出三种以上减少或消除焊接应力与变形的工艺 方法。 答： 焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束， 不能自由膨胀 和收缩。 当拘束很大时 （如 大平板对接），则会产生残余应力，无残余变形。 当拘束较小（如小板对接焊）时，既产生 残余应力，又产生残余变形。 采取合理的焊接顺序，使焊缝能够自由地收缩；焊缝不要有密 集交叉截面，长度也要尽可能小；焊缝还处在较高温度时，锤击焊缝使金属伸长；焊后进行 消除应力的退火；采用反变形方法；采用对称焊和分段倒退焊；采用多层多道焊，能减少焊 接变形 ；采用焊前刚性固定组装焊接；机械矫正法；火焰矫正法。 6何谓液态合金的充型能力。 合金的流动性取决于那些因素。 合金的流动性不好对铸件质量有何影 响。 为什么铸钢的流动性比铸铁差。 答： 1)合金的充型能力：液态金属填充铸型的能力； 2)合金的流动性取决于那些因素：化学成分和浇注条件； 3)合金的流动性不好对铸件质量有何影响：会产生冷隔和浇不足； 4)为什么铸钢的流动性比铸铁差。 铸钢的结晶温度高，结晶温度范围大。 70、不同化学成分的合金为何流动性不同 ? 答：合金成分不同，结晶方式不同，共晶成分合金结晶是在横温下进行的，此时，液态合 金从表层逐层向中心凝固，由于已结晶的固体层内表面比较光滑， 对金属液的阻力 较小。 同时，共晶成分合金的凝固温度 最低，相对来说，合金的过热度大，推迟了合金的凝固，故流动性最好。 除纯金属外，其它成分合金是在一定温度范围内逐步 凝固的，即经过液、固并存的两相区。 此时，结晶是在截面上一定宽度的凝固区内 同时进行的，由于初生的树枝状晶体使已结晶固体层内表面粗糙，所以，合金的流 动性变差。 7影响凝固方式的因素是什么 ? 答：影响铸件凝固方式的主要因素是合金的结晶温度范围和铸件的温度梯度。 (1)合金的结晶温度范围 合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固。 如砂型铸造时，低碳钢为 逐层凝固；高碳钢因结晶 温度范围甚宽，为糊状凝固。 (2)铸件的温度梯度 在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区域的宽窄取决于铸件内外层间的温度梯度，若铸件的温度梯度由小变 8 大，则其对应的凝固区由宽变窄。 第 7章 铸造成形 二、基本内容 铸造成形工艺基础 1）合金的流动性和充型能力： 流动性好的合金，充型能力强，易获得形状完整、尺寸准确、轮廓清晰、壁薄和形状复杂的铸件。 灰铸铁流动性最好，硅黄铜、铝硅合金次之，铸钢最差。 2）合金的收缩： 液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的主要原因，固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹 的的主要原因。 铸造成形方法 1） 砂型铸造： 各种手工造型方法的特点和应用，见书中表 71。 铸件常见的缺陷的特征及产生原因，见书中表 72 2） 特种铸造： 熔模铸造的工艺过程：制母模 → 压型 → 制蜡模 → 制壳 → 焙烧 → 浇注 → 清理。 熔模铸造的特点：铸件的尺寸精度及表面质量高，减少切削、节约材料，适于铸熔点高、难切削加工材料。 第 11章金属切削加工的基础知识 二、基本内容 切削运动和切削要素 1）切削运动： 切削运动：为了切除工件上多余的金属，刀具与工件之间所作的相对运动。 按切削运动在切削过程中起的 作用不同，可分为主运动和进给运动。 主运动：切下切屑所必需的最基本的运动，也是切削加工中速度最高、消耗功率最多的运动。 切削加工中只有一个主运动。 进给运动：是使工件切削层不断投入切削而加工出完整表面的运动。 切削加工中可以有一个主运动，也可以有几个主运动。 2）切削要素： 切削用量要素：切削速度、进给量、背吃刀量。 切削层平面尺寸要素：切削层厚度、切削层宽度、切削层截面面积。 金属切削刀具： 1）刀具常用材料： 碳素工具钢：用于制造简单手工刀具。 常用钢牌号有 T10A、 T12A。 量具刃具钢：用于制造形状复 杂手工刀具。 常用钢牌号有 CrWMn、 9SiCr。 高速钢：用于制造形状复杂机动刀具。 常用钢牌号有 W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2。 硬质合金：多制成各种形状刀片，机动加工各种金属材料。 常用钢牌号有 YG YG YG YT YT1 YT30。 2）车刀切削部分的几何参数： 外圆车刀切削部分的组成：前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖。 3）车刀标注角度参考系： 基面 Pr：过切削刃上任一点的水平面。 切削平面 Ps：通过切削刃上任一点与切削刃相切，垂直于基面的平面。 正交平面 Po：通过 切削刃上任一点，并同时与垂直于基面和切削平面的平面。 3） 车刀正交平面参考系内的标注角度： 主偏角 κr ：基面内主切削刃与进给方向的夹角。 其主要作用是影响背向力的大小和刀具寿命。 副偏角 κr39。 ：基平面内副切削刃与进给反方向的夹角。 其主要作用是影响工件以加工表面粗糙度。 前角 γ。 ：正交平面内前刀面与基面之间的夹角。 其主要作用是使刃口锋利。 后角 α。 ：正交平面内后刀面与切削平面之间的夹角。 其主要作用是减少主后刀面与工件过渡表面之间的摩擦。 刃倾角 λs ：切削平面内主切削刃与基面间的夹角。 其主要作用是控制切屑流向 金属切削过程中的物理现象 1） 金属切削过程的实质： 9 就是通过刀具把金属层变为切屑的过程，其实质是一个挤压变形的过程，塑性金属在切削过程中一般要经历弹性变形、塑性变形、挤裂破坏和切离四个阶段。 2） 切削变形区： 第 Ⅰ 变形区：又称基本变形区。 切削力、切削热主要来自这个区域。 第 Ⅱ 变形区：是切屑于前刀面间的摩擦变形区。 该区域对积屑瘤的形成和前刀面磨损有直接影响。 第 Ⅲ 变形区：是工件已加工表面与刀具后刀面的摩擦区。 该区域对工件已加工表面的变形强化和残余应力及后刀面的磨损有很大影响。 3）积屑瘤： 产生条件 ：切削塑性金属；切削速度在 5— 60m/min。 对切削加工的影响：粗加工时有好处，保护刀刃，增大前角。 精加工时不利，影响表面质量和尺寸精度，因此精加工时避免产生积屑瘤，故常采用高速（ v100m/min）或低速（ v5m/min）精加工。 4）切削力： 总切削力 F：三个变形区的变形抗力和切屑、工件与刀具间的摩擦力的合力。 通常将总切削力分解成三个相互垂直的奋力：主切削力 Fc、进给力 Ff（轴向力）、背向力 Fp（径向力）。 影响因素：有工件材料、刀具角度和切削用量。 增大刀具前角，减小切削深度，施加切削液，均可使切 削力减小。 增大主偏角，可明显减小背向力，减小工件弯曲变形和振动。 5）切削热： 切削热的产生：有切削变形功和摩擦功形成。 切削热的传出：在切削过程中有切屑、工件和周围介质传出。 减少切削热不利影响的措施主要有：合理选择切削用量和刀具角度，合理施加切削液。 切削加工质量与切削效率 1）影响材料切削加工性的主要因素： 材料的强度和硬度愈高；塑性、韧性愈大；导热系数愈小，材料的切削加工性愈差。 2）已加工表面质量： 表面粗糙度：减小进给量、主偏角、副偏角，增加刀尖圆弧半径等，可降低残留面积高度，从而减小表面粗糙 度。 选择合适切削速度，避免产生积屑瘤，可明显降低表面粗糙度。 增大前角、减小切削厚度、增加切削速度、选用润滑性能良好的润滑液，可有效或降低鳞刺的产生。 提高工艺系统刚度、采取消振隔振措施，减少振动对表面粗糙度的影响。 表面加工硬化：增大前角和切削速度、采用有效的润滑措施，可大大减轻表面加工硬化现象。 表面残余应力：采用时效处理可有效消除表面残余应力。 3）切削液： 切削液作用： 有冷却作用、润滑作用、清洗作用、防锈作用。 切削液种类和选用： 水溶液：水加入少量防锈剂和润滑剂。 一般用于普通磨削和其他精加工。 乳化 液：乳化油与水稀释而成。 低浓度乳化液主要用于磨削、粗车、钻孔。 高浓度乳化液主要用于精车、攻丝、铰孔、插齿等。 切削油：矿物油，少数采用动植物油。 普通车削、攻丝用机油；精车有色金属和铸铁用煤油；加工螺纹用植物油；在矿物油中加入油性剂和极压添加剂，用于精铣、铰孔、功丝和齿轮加工等。 4）刀具几何角度的选择： 前角的选择：工件材料的强度和硬度较低时，取较大前角；反之，取较小前角；加工塑性材料，取较大前角；加工脆性材料，取较小前角；硬质合金刀具加工特别硬的材料时，应取负前角。 高速钢刀具取较大前角；硬质合金刀具取较小 前角；工艺系统刚性较差时，取较大前角。 后角的选择：精加工或断续切削时取较大后角；粗加工时取较小后角；工件材料的强度和硬度较高时，取较小后角；工件材料的塑性和韧性较大时，取较大后角；工艺系统刚性较差时，取较小后角。 主偏角的选择：工艺系统刚性较好时，取较小主偏角；工艺系统刚性较差或强力切削时，取较大主偏角；车削阶梯轴时，取 90186。 主偏角；车削细长轴时，取 90186。 — 93186。 主偏角。 副偏角的选择：精加工时，取 5186。 — 10186。 副偏角；粗加工时取 10186。 — 15186。 副偏角。 刃倾角的选择：精加工时，取 0186。 — 5186。 刃倾角；粗加工时 取 5186。 — 0186。 刃倾角。 5）切削用量的选择： 选择原则：粗加工时，优先选择背吃刀量，而后尽量选用较高的切削速度。 10 背吃刀量的选择：多次进给时，应尽量将第一次进给的背吃刀量取大些。 进给量的选择：粗加工时，取较大进给量；精加工时，取较小进给量。 切削速度的选择：工件材料的强度和硬度较高时，切削加工性较差时，应取较低的切削速度。 四、习题 一、填空题 切削运动可分为（）和（ ）。 切削用量要素包括（）、（ ）、（ ）。 切削液的作用主要有（）、（ ）、（ ）、（ ）。 塑性金属切削过程经历了（） 、（ ）、（ ）、（ ）四个阶段。 二、判断题 碳素工具钢耐热性差，因此用于制造简单手工刀具。 （ ） 硬质合金耐热性优良，适于制造形状复杂刀具。 （ ） 采用较大主偏角，可使背向力 Fp减小，进给力 Ff增大。 （ ） 三、选择题 加工塑性材料时，应取（）前角，加工脆性材料时，应取（ ）前角。 A 较小的 B 较大的 C 一样的 精加工时，应选（）前角，粗加工时，应选（ ）前角。 A 较小的 B 较大的 C 一样的 精加工时，应选（）后角，粗加工时，应选（ ）后角。 A 较小的 B 较大的 C 一样的 四、简答题 刀具材料必须具备哪些性能。 积削瘤产生的条件是什么。 它对切削加工有何影响。 第十一章 一、填空题 主运动进给运动 切削速度进给量背吃刀量 冷却润滑清洗防锈 弹性变形塑性变形 挤裂切离 二、判断题 √2 、 ⅹ 3 、 √ 三、选择题 A B B C B A 四、简答题 刀具材料必须具备哪些性能。 答：在切削加工过程中，刀具的切削部分在强烈摩擦、很大应力、很高温度、冲击振动条件下工作，因此要求刀具材料必须具备高的硬度、高的耐磨性、高的耐热性、足够的强度和韧性以及一定 的工艺性。 积削瘤产生的条件是什么。 它对切削加工有何影响。 答：在 5m/min～ 60m/min切削速度下，切削塑性金属材料，在前刀面靠近切削刃部分的部位容易产生积削瘤。 积削瘤伸出刃口之外时，使背吃刀量增加；它代替刃口切削，增大了实际工作前角，使切削力和变形减小；但积削瘤是不稳定的，对加工尺寸和表面质量有很大影响。 所以粗加工时可利用积削瘤，精加工时必须避免积削瘤。 第 12章切削加工方法 二、基本内容 车削加工 1）工件在车床上的常用装夹方式： 常用装夹方式有：卡盘、顶尖、心轴、中心架、跟刀架等方式。 2）车削加工的工艺特点： 加工范围广；生产效率高；生产成本低；容易保证工件各加工面的位置精度。 3）车削加工的应用： 可以车外圆；车端面和台阶；车槽和切断；车螺纹；车床上的孔加工。 钻削和铰削加工： 钻孔加工：钻孔是用钻头在实体材料上加工孔。 其加工精度较低，表面粗糙度值较大，属于粗加工。 扩孔加工：扩孔是用扩孔钻头扩大已钻出孔径的加工方法。 属于半精加工。 11 铰削加工：铰削加工时是用铰刀从孔壁切除微量金。