PAGEPAGE8第1章機(jī)械工程材料作業(yè)1．常見(jiàn)的金屬晶格類型有哪些？說(shuō)明其特征。答：常見(jiàn)的金屬晶格類型有三種：（1）體心立方晶格。它的晶胞是一個(gè)立方體，在立方晶胞的八個(gè)頂點(diǎn)和中心各有一個(gè)原子。（2）面心立方晶格。它的晶胞是一個(gè)立方體，在立方晶胞的八個(gè)頂點(diǎn)和六個(gè)面的中心各有一個(gè)原子。（3）密排六方晶格。它的晶胞是六棱柱體，在棱柱體的十二個(gè)棱角上，上下兩個(gè)面的中心各有一個(gè)原子。2．何謂過(guò)冷度？它與冷卻速度有何關(guān)系？它對(duì)鑄件晶粒大小有何影響？比較普通鑄鐵件表層和心部晶粒的大小。答：在極其緩慢的冷卻條件下測(cè)得的結(jié)晶溫度稱為理論結(jié)晶溫度T0，在實(shí)際冷卻條件下測(cè)得的潔凈溫度稱為實(shí)際潔凈溫度T1，T1總是低于T0，T0與T1之差稱為過(guò)冷度。金屬液體的冷卻速度越大，T1就越低，△T也就越大。增加過(guò)冷度能使晶核形成速度大于長(zhǎng)大速度,使晶核數(shù)量相對(duì)增多,可起到細(xì)化晶粒的目的.普通鑄鐵件表層結(jié)晶溫度低,心部結(jié)晶溫度高,所以表層的晶粒小于心部的晶粒.何謂金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？試寫(xiě)出純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過(guò)程。答：一些金屬在固態(tài)下的晶體結(jié)構(gòu)隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?nèi)缦拢?．試述固溶強(qiáng)化和細(xì)化強(qiáng)化的原理。答：固熔強(qiáng)化：在一種固熔體的晶格中熔入了另一種元素的原子，必然會(huì)造成晶格的畸變，晶格畸變必然導(dǎo)致合金的強(qiáng)度、硬度升高。這種溶質(zhì)原子使固溶體的強(qiáng)度和硬度升高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化是強(qiáng)化金屬材料的重要途徑之一。細(xì)化強(qiáng)化：由于多晶粒是由許多不同的晶核長(zhǎng)成的晶粒所組成的，因此晶粒的大小會(huì)對(duì)金屬力學(xué)性能產(chǎn)生很大的影響。一般情況下，金屬晶粒越細(xì)，金屬的強(qiáng)度越高，塑性、韌性越好。細(xì)化強(qiáng)化是通過(guò)采取細(xì)化晶粒的措施來(lái)提高金屬材料的硬度和強(qiáng)度.通常采用增加過(guò)冷度、進(jìn)行孕育處理和金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變等措施。5.默繪出簡(jiǎn)化后的Fe-Fe3C平衡圖。說(shuō)明主要特性點(diǎn)、特性線的意義。答：Fe-Fe3C平衡圖如下：（1）主要特性點(diǎn)：符號(hào)溫度/Cowc(%)說(shuō)明A15380純鐵的熔點(diǎn)C11484.3共晶點(diǎn)D12276.69滲碳體的熔點(diǎn)E11482.11炭在面心-Fe中的最大溶解度G9120體心面心同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)P7270.0218碳在體心-Fe中的最大溶解度S7270.77共析點(diǎn)Q6000.0057碳在體心-Fe中的溶解度（2）主要特性線：1）ACD線液相線。在此線上方，鐵碳合金是均勻液相，用符號(hào)L表示。液態(tài)合金冷卻到AC線開(kāi)始結(jié)晶出奧氏體；冷卻到CD線開(kāi)始結(jié)晶出一次滲碳Fe3CⅠ。2)AECF線固相線。在此線下方，鐵碳合金全部結(jié)晶成固相。3）ECF線共晶線。液態(tài)合金冷卻到此線都會(huì)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，形成萊氏體。4）GS線A3線。是奧氏體和鐵素體的相互轉(zhuǎn)變線，在冷卻過(guò)程中從奧氏體中析出鐵素體。5）ES線Acm線。是碳在面心鐵中的溶解度線。在冷卻過(guò)程中，從奧氏體中析出二次滲碳體。6）PSK線共析線，又稱A1線。奧氏體冷卻到此線時(shí)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體。6．試用冷卻曲線分析碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%、0.77%、1.2%的鐵碳合金，從液態(tài)冷卻到室溫是的結(jié)晶過(guò)程和組織轉(zhuǎn)變。答：（1）0.4%的鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程和組織轉(zhuǎn)變?yōu)椋海?）0.77%的鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程和組織轉(zhuǎn)變?yōu)椋海?）1.2%的鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程和組織轉(zhuǎn)變?yōu)椋?.有三個(gè)形狀和大小相同的試樣，分別由20、45、T10鋼制成（牌號(hào)與鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系請(qǐng)參看表1.3），有什么方法能迅速地將他們區(qū)分開(kāi)？答：常采用火花鑒別法。分別在功率為0.20～0.75kW的電動(dòng)砂輪機(jī)上，在轉(zhuǎn)速高于3000r/min下，選擇砂輪粒度為40～60目，中等硬度，直徑為φ150～200mm。施加壓力以20～60N為宜，對(duì)三種鋼材進(jìn)行磨削來(lái)進(jìn)行火花鑒別。當(dāng)火花特征為：火花束較長(zhǎng)，流線少，芒線稍粗，多為一次花，發(fā)光一般，帶暗紅色，無(wú)花粉時(shí)，則為20鋼的火花特征?；鸹ㄌ卣鳛椋夯鸹ㄊ远?，流線較細(xì)長(zhǎng)而多，爆花分叉較多，開(kāi)始出現(xiàn)二次、三次花，花粉較多，發(fā)光較強(qiáng)，顏色橙。則為45鋼的火花特征?；鸹ㄌ卣鳛椋夯鸹ㄊ^短而粗，流線多而細(xì)，碎花、花粉多，又分叉多且多為三次花，發(fā)光較亮。則為T12鋼的火花特征。8.試用鐵碳合金平衡圖的知識(shí)說(shuō)明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因。（1）鋼的鍛造一般在高溫（約1000-1250oC）下進(jìn)行；（2）綁扎物體一般用鍍鋅低碳鋼絲，起吊重物一般用的鋼絲繩卻用含碳量0.6%-0.75%的鋼制成。（3）鉗工鋸碳的確質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的鋼料比鋸碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低的鋼料費(fèi)力，并且鋸條易磨鈍。答：（1）因?yàn)殇摷?000-1250oC內(nèi)組織為奧氏體，由于奧氏體的強(qiáng)度、硬度不高，塑性、韌性良好。其硬度約為170～220HBS，塑性為40%～50%，是多數(shù)鋼種在高溫進(jìn)行壓力加工時(shí)要求的組織。（2）因?yàn)榈吞间摻z的組織是鐵素體+滲碳體，其鐵素體成份較多，鐵素體的強(qiáng)度、硬度較低,韌性、塑性好，易于變形，而起吊重物一般用的鋼絲繩用含碳量0.6%-0.75%的鋼制成，是因?yàn)殍F素體成份較少，滲碳體的成份多，滲碳體的硬的滲碳體又具有較高的強(qiáng)度、一定的硬度。（3）由于鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，則滲碳體含量越高，鐵素體含量越小，因此使材料硬度、強(qiáng)度增加，鋸切越費(fèi)力。9.在鐵碳合金平衡圖上畫(huà)出鋼的退火、正火和淬火加熱溫度范圍。答：退火：（1）完全退火，加熱到AC3+（30-50）OC；（2）球化退火：加熱溫度為AC1或Accm+(20-30)OC;（3）去應(yīng)力退火加熱溫度為500OC-600OC；正火：加熱到AC3或以上40-60OC。淬火:加熱溫度為AC3或AC1以上（30-50）OC.10.比較下列鋼材經(jīng)不同的熱處理后硬度值的高低，并說(shuō)明原因。（1）45鋼加熱到700OC保溫后水冷；（2）45鋼加熱到750OC保溫后水冷；（3）45鋼加熱到840OC保溫后水冷；（4）T12鋼加熱到700OC保溫后水冷；（5）T12鋼加熱到780OC保溫后水冷；答：硬度由高到低如下：（括號(hào)中數(shù)字代表題中序號(hào)）因?yàn)椋簛喒参鲣摰拇慊鸺訜釡囟纫话銥锳c3+（30～50）℃。將亞共析鋼加熱到此溫度,可獲得細(xì)小的奧氏體，淬冷后則獲得細(xì)小的馬氏體。如果加熱到Ac1～Ac3之間，將獲得鐵素體和奧氏體，淬冷后，鐵素體保留在組織中，會(huì)降低淬火鋼的硬度。過(guò)共析鋼的淬火加熱溫度一般為Ac1+（30～50）℃。將過(guò)共析鋼加熱到此溫度，組織為奧氏體和少量的滲碳體，淬火后，獲得馬氏體和滲碳體組織，滲碳體能提高鋼的硬度和耐磨性。材料淬火溫度水冷硬度(HRC)硬度(HBS)45鋼750℃是4524845鋼840℃是5553645鋼不淬火退火態(tài)不大于197T12780℃是66693T12840是61627T12不淬火退火態(tài)不小于20711.下列各種情況，應(yīng)分別采取哪些預(yù)備熱處理或最終熱處理？（1）20鋼鍛件要改善切削加工性；（2）45鋼零件要獲得良好的綜合力學(xué)性能（200-450HBS）；（3）65鋼制彈簧要獲得高的彈性（50-55HRC）；（4）45鋼零件要獲得中等硬度（40-45HRC）；（5）T12鋼鍛件要消除網(wǎng)狀滲碳體并改善切削加工性；（6）精密工件要消除切削加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。答：（1）完全退火或正火；（2）調(diào)質(zhì)處理；（3）淬火+中溫回火；（4）淬火+中溫回火；（5）球化退火；（6）去應(yīng)力退火。12.確定下列各題中的熱處理方法。（1）某機(jī)床變速齒輪，用45鋼制造，要求表面有較高的耐磨性，硬度為52-75HRC，心部有較好的綜合力學(xué)性能，硬度為220-250HBS。工藝路線為：下料-鍛造-熱處理1-粗加工-熱處理2-精加工-熱處理3-磨削。（2）銼刀，用T12鋼制造，要求高的硬度（62-64HRC）和耐磨性。其工藝路線為：下料-鍛造-熱處理1-機(jī)加工-熱處理2-成品。（3）某小型齒輪，用20鋼制造，要求表面有高的硬度（58-62HRC）和耐磨性，心部有良好的韌性。其工藝路線為：下料-鍛造-熱處理1-機(jī)加工-熱處理2-磨削。答：（1）熱處理1退火，熱處理2調(diào)質(zhì)處理，熱處理3表面淬火+低溫回火；（2）熱處理1球化退火，熱處理2表面淬火+低溫回火；（3）熱處理1正火，熱處理2滲碳后表面淬火+低溫回火。13.說(shuō)明以下各種鋼的類別：Q235A、08F、T10、T10A。答：Q235A是屈服強(qiáng)度大于等于235MPa的質(zhì)量等級(jí)為Ａ的碳素結(jié)構(gòu)沸騰鋼；08F是含碳量為0.08%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，且是沸騰鋼；T10是是含碳量約為1.0％左右的碳素工具鋼；T10A是含碳量約為1.0％左右的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。14.在生產(chǎn)中，若將不同牌號(hào)的鋼亂用或搞錯(cuò)，例如：（1）把Q235、20鋼當(dāng)作45鋼或T8鋼；（2）把45鋼、T8鋼當(dāng)成20鋼；（3）把低碳鋼絲當(dāng)作碳素彈簧鋼絲等。將會(huì)給工件性能帶來(lái)什么影響？答：（1）會(huì)使工件的強(qiáng)度不夠，在使用中造成損壞；（2）工件的強(qiáng)度過(guò)高，若是作的螺釘，有可能使螺紋孔損壞；（3）做成的彈簧彈性不夠。15.在常用碳素鋼中為下列工件選擇合適的材料并確定相應(yīng)的熱處理方法：普通螺釘、彈簧墊圈、扳手、鉗工錘、手用鋸條。答：普通螺釘用Q235、Q215等碳素鋼，不進(jìn)行熱處理；彈簧墊圈用65Mn等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，要經(jīng)淬火+中溫回火；扳手用35或45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，一般進(jìn)行發(fā)黑處理；鉗工錘一般用T7或T7A等到碳素工具鋼，一般進(jìn)行淬火+低溫回火；手用鋸條一般用T10或T10A等碳素工具鋼，一般進(jìn)行淬火+低溫回火。16.說(shuō)明下列合金鋼的類別、主要化學(xué)成分、熱處理特點(diǎn)及大致用途：16Mn、Cr12MoV、60Si2Mn、3Cr2W8V、20CrMnTi、GCr15、Wl8Cr4V、40Cr、CrWMn、1Cr18Ni9。答：16Mn是低合金結(jié)構(gòu)鋼，常用于橋梁、船舶、車輛、壓力容器和建筑結(jié)構(gòu)等，一般不進(jìn)行熱處理；Cr12MoV是高碳高鉻工具鋼，常用于制造落料模、彎曲模等到冷作模具，熱處理為球化退火、淬火+低溫回火；60Si2Mn屬合金彈簧鋼，用于作減震板簧、螺旋彈簧等，熱處理為淬火+中溫回火，還要進(jìn)行噴丸處理；3Cr2W8V屬合金模具鋼，用于熱擠模和壓鑄模等，鍛后退火、淬火+高溫或中溫回火；20CrMnTi屬合金滲碳鋼，主要用于加工尺寸較大的變速齒輪等高強(qiáng)度滲碳工件，熱處理方式為滲碳后淬火+低溫回火；GCr15屬滾動(dòng)軸承鋼，用于制造滾動(dòng)軸承，熱處理為球化退火、淬火+低溫回火；Wl8Cr4V屬合金刃具鋼，制造鉆頭、銑刀等，熱處理為鍛后退火、淬火+回火；40Cr屬合金調(diào)質(zhì)鋼，制造較為重要的軸、齒輪、蝸桿等，熱處理為淬火+高溫回火；CrWMn屬低合金工具鋼，做拉刀、長(zhǎng)鉸刀和長(zhǎng)絲錐等低速刀具，熱處理為為球化退火、淬火+低溫回火；1Cr18Ni9屬鉻鎳不銹鋼，做要求良好耐蝕性的各種結(jié)構(gòu)工件、容器、管道等。17.說(shuō)明下列工件或工具應(yīng)選用什么材料比較合適，并確定相應(yīng)的最終熱處理方法：沙發(fā)彈簧、汽車板彈簧、普通車床主軸、汽車變速箱齒輪、圓板牙、重載沖孔板、鋁合金壓鑄模、低精度塞規(guī)、高精度量規(guī)、手術(shù)刀。答：沙發(fā)彈簧用普通彈簧鋼絲，在200～250°C的油槽中進(jìn)行回火；汽車板彈簧用60Si2Mn鋼，淬火+中溫回火后進(jìn)行噴丸處理；車床主軸40Cr或40MnVB等合金調(diào)質(zhì)鋼，淬火+低溫回火；汽車變速箱齒輪用20CrMnTi，滲碳后淬火+低溫回火；圓板牙用9CrSi低合金工具鋼，鍛后球化退火，淬火+低溫回火；重載沖孔板用Cr12或Cr12MoV，球化退火，淬火+低溫回火；鋁合金壓鑄模用3Cr2W8V，鍛后退火，淬火+高溫或中溫回火；低精度塞規(guī)用GCr15或9CrSi，淬火+低溫回火；高精度量規(guī)用GCr15或9CrSi，淬火+低溫回火，進(jìn)行穩(wěn)定化處理，在150°C左右進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間保溫；手術(shù)刀用7Cr17，淬火+低溫或中溫回火；18.為什么鑄造生產(chǎn)中常發(fā)現(xiàn)化學(xué)成分具有三低（碳、硅、錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低）一高（硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高）特點(diǎn)的鑄鐵，容易成白口鑄鐵？為什么在同一鑄件中，往往表層或薄壁部分較易形成白口鑄鐵？答：因?yàn)樵诎卓阼F中，碳全部以滲碳體形式存在，而在鑄鐵的化學(xué)成分中，碳、硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的成份，其含量越高，石墨化也易進(jìn)行，而硫是強(qiáng)烈阻礙石墨化的元素，還會(huì)降低鐵水的流動(dòng)性，錳雖阻礙石墨化，但能減輕硫的有害作用；鑄件的冷卻速度對(duì)其石墨化的影響也很大，在表層或薄壁部分，因冷卻速度較快，石墨化不充分而易形成白口鑄鐵。19.下列鑄件宜采用何種鑄鐵制造？車床床身、農(nóng)用柴油機(jī)曲軸、自來(lái)水三通、手輪。答：車床床身一般用HT200或HT250灰鑄鐵、農(nóng)用柴油機(jī)曲軸用球墨鑄鐵；自來(lái)水三通和手輪一般用HT100一般灰鑄鐵制造。20為什么在砂輪上磨淬過(guò)火的W18Cr4V、9SiCr、T12A等鋼制工具時(shí)，要經(jīng)常用水冷卻，而磨YT30等制成的刀具，卻不能用水急冷？答：因?yàn)檫@些鋼制工具都屬于合金工具鋼，當(dāng)在高溫下容易退火而失去工作能力，所以要常用水冷卻；而YT30屬于硬質(zhì)合金，對(duì)熱冷比較敏感，如果用水冷則會(huì)造成刀具出現(xiàn)裂紋而報(bào)廢。21.下列刀具應(yīng)選用何種硬質(zhì)合金？（1）高速切削鑄鐵件的刀具，精加工，連續(xù)切削無(wú)沖擊；（2）高速切削一般鋼鑄件的刀具，加工中較大沖擊。答：（1）選用短切削加工用硬質(zhì)合金(K類)，或采用長(zhǎng)切削或短切削加工用硬質(zhì)合金(M類)；（2）選用長(zhǎng)切削加工用硬質(zhì)合金(P類)，或采用長(zhǎng)切削或短切削加工用硬質(zhì)合金(M類)。22.什么是功能材料及理想材料？說(shuō)出你知道的五種現(xiàn)代功能材料，并指出他們的作用范圍。答:功能材料是指具有特殊的電、磁、光、熱、聲、力、化學(xué)性能和理化效應(yīng)的各種新材料，用以對(duì)信息和能量的感受、計(jì)測(cè)、傳導(dǎo)、輸運(yùn)、屏蔽、絕緣、吸收、控制、記憶、存儲(chǔ)、顯示、發(fā)射、轉(zhuǎn)化和變換的目的。理想材料零件是一種按照零件的最佳使用功能要求來(lái)設(shè)計(jì)制造的，由單質(zhì)材料、復(fù)合材料、功能梯度材料和按照一定規(guī)律分布的功能細(xì)結(jié)構(gòu)材料甚至嵌入器件等構(gòu)成的復(fù)雜非均勻材料零件。它之所以稱之為“理想”，是因?yàn)槠渲黧w構(gòu)成材料的設(shè)計(jì)制造無(wú)不以實(shí)現(xiàn)功能和結(jié)構(gòu)的完美結(jié)合為目標(biāo)。電功能材料:電功能材料是指主要利用材料的電學(xué)性能和各種電效應(yīng)的材料。包括導(dǎo)電材料、超導(dǎo)電材料、電阻材料、電接點(diǎn)材料、電絕緣材料、電容器材料、電壓材料、熱釋電材料和光導(dǎo)電材料等。電功能材料廣泛用于電氣工程、電子技術(shù)和儀器儀表諸領(lǐng)域。磁功能材料：主要利用材料的磁性能和磁效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)能量和信息的轉(zhuǎn)換、傳遞、調(diào)制、存儲(chǔ)、檢測(cè)等功能。它們廣泛用于機(jī)械、電力、電子、電信、儀器、儀表等領(lǐng)域。光學(xué)功能材料：主要功能有光的發(fā)射和傳輸、光信息轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、顯示、計(jì)算和光的吸收。用于機(jī)械、電力、電子、電信、儀器、儀表等領(lǐng)域。具有獨(dú)特?zé)嵛锢硇阅芎蜔嵝?yīng)的材料稱為熱功能材料，用于制作發(fā)熱、致冷、感溫元件，或作為蓄熱、傳熱、絕熱介質(zhì)，應(yīng)用于各技術(shù)領(lǐng)域。當(dāng)材料同時(shí)兼有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)、電導(dǎo)和適當(dāng)?shù)臒崤蛎浱匦院蛷?qiáng)度性能時(shí)，又可用來(lái)制作集成電路、電子元器件等的基板、引線框架、諧振腔、雙金屬片等。敏感材料：傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件所組成。敏感材料按物理、化學(xué)和結(jié)構(gòu)特性可分為半導(dǎo)體、陶瓷、有機(jī)聚合物、金屬、復(fù)合材料等；多用于機(jī)械、電力、電子、電信、儀器、儀表等領(lǐng)域。23．什么是納米材料？說(shuō)出你知道的10種納米材料，并指出他們的作用范圍。納米材料又稱超微細(xì)材料，其粒子粒徑范圍在1～100nm之間，即指至少在一維方向上受納米尺度(0.1~100nm)調(diào)制的各種固體超細(xì)材料。納米TiO2粉體按一定比例加入到化妝品中，則可以有效地遮蔽紫外線。將金屬納米粒子摻雜到化纖制品或紙張中，可以大大降低靜電作用。納米陶瓷材料除保持傳統(tǒng)性能外，還具有高韌性和延展性，TiO2陶瓷晶體材料能被彎曲，其塑性變形可達(dá)100％。將納米大小的抗輻射物質(zhì)摻入到纖維中，可制成防紫外線、電磁波輻射的“納米服裝”。納米材料溶于纖維，不僅能吸收阻隔95％以上的紫外線和電磁波，而且具有無(wú)毒、無(wú)刺激，不受洗滌、著色和磨損影響，可做成襯衣、裙裝、運(yùn)動(dòng)服等，保護(hù)人體皮膚免受輻射傷害。納米銀粉、鎳粉輕燒結(jié)體作為化學(xué)電池、燃燒電池和光化學(xué)電池中的電極，可以增大與液體或氣體之間的接觸面積，增加電池效率，有利于電池的小型化。用拌入納米微粒的水泥、混凝土建成的樓房，可以吸收降解汽車尾氣，城市的鋼筋水泥從此能像森林一樣“深呼吸”。納米膜能夠探測(cè)到由化學(xué)和生物制劑造成的污染，并能夠?qū)@些制劑進(jìn)行過(guò)濾，從而消除污染。數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體后，可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織。

第二章習(xí)題參考答案2-1零件、鑄件和模樣三者在形狀和尺寸上有哪些區(qū)別？答:在尺寸方面：零件尺寸最小，鑄件上有加工余量，尺寸比零件大，模樣上除了要加加工余量外，還需加上液態(tài)金屬的收縮率，故尺寸最大。在形狀方面：鑄件與零件相比，鑄件在垂直于分型面的壁上有起模斜度，且有些小孔、小槽不鑄出。模樣與鑄件相比，在需鑄出的孔處，并無(wú)孔，且需加上型芯頭。2-2確定圖2-63所示零件的澆注位置、分型面和手工造型方法，并畫(huà)出鑄造工藝圖。圖2-63支承臺(tái)解:鑄造工藝圖如下圖所示。在零件的鑄造工藝圖上，分型面在圖中橫向的中心線上，已標(biāo)在圖上。手工造型時(shí)應(yīng)采用兩箱造型法。說(shuō)明：零件圖中的8個(gè)小孔不鑄出，垂直于分型面的鑄件表面應(yīng)加上起模斜度。2-3比較各種鑄造方法的特點(diǎn)。答：各種鑄造方法的特點(diǎn)見(jiàn)下表。鑄造類別砂型鑄造金屬型鑄造壓力鑄造熔模鑄造離心鑄造適用合金不限制以有色合金為主用于有色合金以碳鋼和合金鋼為主多用于黑色金屬和銅合金鑄件大小及重量不限制中小件一般中小件一般<25kg中小件尺寸精度（CT）9644鑄件最小壁厚/mm灰鑄鐵件3，鑄鋼件5，有色合金3鋁合金2~3，鑄鐵>4，鑄鋼>5銅合金<2，其它0.5~1，孔φ0.7通常0.7，孔φ1.5~2.0最小內(nèi)孔為φ7表面粗糙度/μm粗糙12.5~6.33.2~0.812.5~1.6尺寸公差/mm100±1.0100±0.4100±0.3100±0.3金屬利用率/%7070959070~90鑄件內(nèi)部質(zhì)量結(jié)晶粗結(jié)晶細(xì)結(jié)晶細(xì)結(jié)晶粗結(jié)晶細(xì)生產(chǎn)率（適當(dāng)機(jī)械化、自動(dòng)化）可達(dá)240型/小時(shí)中等高中等高2-4下列鑄件在大批量生產(chǎn)時(shí)最適宜采用哪種鑄造方法？鋁合金活塞、車床床身、齒輪銑刀、鑄鐵水管、照相機(jī)機(jī)身答：鋁合金活塞：金屬型鑄造車床床身：砂型鑄造齒輪銑刀：熔模鑄造鑄鐵水管：離心鑄造照相機(jī)機(jī)身：壓力鑄造。2-5某種純銅管是由坯料經(jīng)冷拔而成。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：（1）銅管的力學(xué)性能與坯料有何不同？（2）在把銅管通過(guò)冷彎制成輸油管的過(guò)程中，銅墻鐵壁管常有開(kāi)裂，原因是什么？（3）為了避免開(kāi)裂，銅墻鐵壁管在冷彎前應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？（4）熱處理前后銅管的組織和性能發(fā)生了哪些變化？解：（1）銅管的強(qiáng)度、硬度比坯料高，塑性、韌性比坯料低。（2）銅管塑性本已較低，冷彎則需銅管再產(chǎn)生較大的塑性變形，當(dāng)冷彎時(shí)的塑性變形量大于材料的塑性，則銅管就會(huì)開(kāi)裂。（3）銅管在冷彎前應(yīng)進(jìn)行再結(jié)晶退火，以消除銅管中的加工硬化，恢復(fù)其塑性。（4）熱處理前，銅管的組織為變形組織：變形晶?；蚶浼庸だw維組織，力學(xué)性能為強(qiáng)度、硬度較高，塑性、韌性較低。熱處理后，其組織為正常組織：等軸晶粒，力學(xué)性能則為強(qiáng)度、硬度較低，塑性、韌性較高。2-6鉛的熔點(diǎn)為327℃，請(qǐng)問(wèn)：（1）在室溫下彎折鉛板是屬于冷加工還是熱加工？（2）鉛板在室溫下彎折為什么會(huì)越彎越硬？（3）上述鉛板在室溫下停止彎折一段時(shí)間后又會(huì)重新變軟，為什么？解：（1）鉛的再結(jié)晶溫度為：T再≈0.4×(327+273)-273=-33℃<室溫，可見(jiàn)鉛的再結(jié)晶溫度為-33℃,根據(jù)冷熱加工的定義，即使它在室溫下的塑性變形仍屬于熱加工變形，所以在室溫下彎折鉛板是熱加工。（3）其溫度超過(guò)其再結(jié)晶溫度，當(dāng)停止彎折放置一段時(shí)間后，由于再結(jié)晶后。（2）金屬在進(jìn)行熱加工時(shí)，內(nèi)部存在著加工硬化和再結(jié)晶這兩個(gè)過(guò)程，當(dāng)加工硬化的速度超過(guò)再結(jié)晶軟化的速度時(shí)，金屬的硬度就會(huì)越來(lái)越高。鉛板在室溫下的彎折就屬于這種情況。（3）由于鉛板在室溫下的彎折屬于熱加工，鉛板在室溫下停止彎折后，加工硬化過(guò)程不再進(jìn)行，但再結(jié)晶軟化過(guò)程并沒(méi)有停止，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，再結(jié)晶就能把原先累積起來(lái)的加工硬化完全消除，會(huì)使其強(qiáng)度和硬度降低而產(chǎn)生軟化現(xiàn)象，所以鉛板就重新變軟。2-7為什么金屬晶粒越細(xì)，金屬的力學(xué)性能越好？試根據(jù)金屬塑性變形的理論加以說(shuō)明。解：金屬的晶粒越細(xì)，每個(gè)晶粒周圍的具有不同位向的晶粒和晶界數(shù)量就越多，當(dāng)一個(gè)晶粒產(chǎn)生塑性變形時(shí)，就會(huì)受到這些晶粒和晶界的阻礙，因而阻礙就越大，即金屬的變形抗力就越大，也就是金屬的強(qiáng)度、硬度越高。金屬晶粒越細(xì)，金屬塑性變形時(shí)參與變形的晶粒數(shù)越多，使得每個(gè)晶粒需產(chǎn)生的變形量越小，這樣不但使金屬的變形更均勻，變形的能力也更大，即金屬的塑性越好。金屬的強(qiáng)度越高，塑性越大，使得金屬受到?jīng)_擊時(shí)，裂紋越不易產(chǎn)生和擴(kuò)展，這就表明金屬抵抗沖擊載荷的能力越高，即金屬的韌性越好。2-8畫(huà)出圖2-64所示零件的自由鍛件圖，并確定自由鍛基本工序。圖2-64齒輪解：零件的自由鍛件圖如下圖所示。坯料采用圓棒料時(shí)，其自由鍛基本工序?yàn)橥耆叴?、局部鐓粗、沖孔和擴(kuò)孔。2-9要制造底部中心有一圓孔的杯形件，應(yīng)進(jìn)行哪些沖壓基本工序？答：落料、拉深、沖孔。如采用沖孔、落料、拉深也可以做，但孔的形狀和位置會(huì)受到影響。2-10用三塊1m×1m的鋼板制造一根3m長(zhǎng)的圓管。說(shuō)明制造過(guò)程，并畫(huà)出焊縫布置示意圖。解：制造過(guò)程如下：先將三塊鋼板分別卷成圓管狀，并焊接成三段1m長(zhǎng)的圓管，再把三段圓管焊成一根3m長(zhǎng)的圓管，焊接時(shí)要使三段圓管的三條直焊縫相互錯(cuò)開(kāi)，不要連成一直線。焊縫布置示意圖如下圖所示。圖中粗黑實(shí)線和虛線均表示焊縫。2-11為下列產(chǎn)品選擇適宜的焊接方法。（1）壁厚mm的鍋爐筒體的批量生產(chǎn)；（2）汽車油箱的大量生產(chǎn)；（3）減速器箱體的單件或小批量生產(chǎn)；（4）在45鋼刀桿上焊接硬質(zhì)合金刀片；（5）鋁合金板焊接容器的批量生產(chǎn)；（6）自行車鋼圈的大量生產(chǎn)。解：（1）壁厚小于30mm的鍋爐筒體的批量生產(chǎn)：采用埋弧焊（2）汽車油箱的大量生產(chǎn)：采用縫焊（3）減速器單件或小批量生產(chǎn)：采用手工電弧焊（4）在45鋼刀桿上焊接硬質(zhì)合金刀片：采用硬釬焊（5）鋁合金板焊接容器的批量生產(chǎn)：采用氬弧焊（6）自行車鋼圈的大量生產(chǎn)：將卷好邊的鋼圈坯料按一定長(zhǎng)度截?cái)?，進(jìn)行對(duì)焊。

第三章作業(yè)1.熱塑性塑料與熱固性塑料的主要區(qū)別在哪里？答:熱塑性塑料是指受熱時(shí)軟化，冷卻后硬化的過(guò)程能反復(fù)進(jìn)行的塑料。熱固性塑料則是受熱軟化，冷卻固化過(guò)程不能重復(fù)進(jìn)行的塑料。2．塑料的成形方法有哪些？試述各自的應(yīng)用范圍。答:(1)注射成形:注射成形是生產(chǎn)一般塑料制件最常用的方法，應(yīng)用于熱塑性塑料和部分熱固性塑料的成形。注射成形生產(chǎn)周期短、效率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，而且制品尺寸精確，適用于大批量制造形狀復(fù)雜件、薄壁件及帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制品，如電視機(jī)、收錄機(jī)的外殼等。(2)擠出成形:擠出成形是應(yīng)用最廣、適應(yīng)性最強(qiáng)的加工方法。配合不同形狀和結(jié)構(gòu)的口模，可生產(chǎn)塑料管、棒、板、條、帶、絲及各種異型斷面的型材，還可進(jìn)行塑料包覆電線、電纜工作。(3)壓制成形:壓制成形是熱固性塑料常用的成形方法，也可用于流動(dòng)性極差的熱塑性塑料(如聚四氟乙烯)的成形，如常見(jiàn)的電器開(kāi)關(guān)、插頭、插座、軸瓦、汽車方向盤等就是用壓制成形的。(4)吹塑成形:吹塑成形只限于熱塑性塑料的成形(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺等)，常用于成形中空、薄壁、小口徑的塑料制品，如塑料瓶、塑料罐、塑料壺等。還可利用吹塑原理生產(chǎn)各種塑料薄膜。(5)澆鑄成形:澆鑄成形主要適用于流動(dòng)性好、收縮小的熱塑性塑料或熱固性塑料,尤其適宜制作體積大、重量大、形狀復(fù)雜的塑料件。(6)滾塑成形:滾塑是制造大型中空塑料制品最經(jīng)濟(jì)的方法，尤其是在模具中使用石棉、氟塑料等不粘材料可生產(chǎn)局部有孔或敞口的塑料制品，因而已越來(lái)越多地用于生產(chǎn)大型厚壁的塑料管道、塑料球、塑料桶等。3．塑料的機(jī)械加工與金屬材料的機(jī)械加工有何區(qū)別？答:塑料零件的機(jī)械加工與金屬的切削加工方法基本相同，如可以車、銑、刨、鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、鋸、銼、攻絲、滾花等。但在切削時(shí)，應(yīng)充分考慮塑料與金屬的性能差異，如塑料的散熱性差、熱膨脹系數(shù)大、彈性大，加工時(shí)容易變形、軟化、分層、開(kāi)裂、崩落等。因此，要采用前、后角較大的鋒利刀具，較小的進(jìn)給量和較高的切削速度；正確地裝夾和支承工件，減少切削力引起的工件變形；并采用水冷或風(fēng)冷加快散熱。4．橡膠中除生膠外還添加哪些物質(zhì)？它們各自起何作用？答:防老化劑:防止橡膠過(guò)早老化，失去使用性能、增塑劑:增加橡膠的可塑性，便于制成各種形狀。填料:增加制品的強(qiáng)度等性能。硫化劑和硫化促進(jìn)劑:橡膠末硫化前缺乏良好的物理機(jī)械性能，實(shí)用價(jià)值不大，加入硫化劑和硫化促進(jìn)劑能提高橡膠的綜合性能，尤其是抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、耐磨性、硬度等方面明顯改善。并能使橡膠具有良好的耐熱性能和耐老化性能，提高抗氧老化性能，具有良好的加工性能。5．橡膠制品的成形方法有哪些？試述各自的應(yīng)用范圍。答：橡膠制品的成形方法主要有擠壓成形、壓延成形、模壓成形等。(1)擠壓成形。用螺旋擠壓機(jī)將混煉后的膠料通過(guò)口模擠壓成連續(xù)斷面的制品，如膠管、膠棒、密封膠帶等。其原理與塑料擠壓成形相同。(2)壓延成形。用壓延機(jī)將混煉后的膠料壓成薄的膠板、膠片等，或在膠片上壓出某種花紋，或在簾布、帆布的表面掛涂膠層，或?qū)蓪幽z片貼合起來(lái)。此法只適用于形狀比較簡(jiǎn)單的半成品成形。(3)模壓法。可將混煉后的膠料直接放在模壓機(jī)上的金屬模具內(nèi)壓制成形，此法適用于小型橡膠零件的生產(chǎn)，如密封圈、皮碗、減震件等。也可將壓延出的膠片、膠布等按照制品形狀大小裁剪后再在壓機(jī)上用模具壓制成半成品或成品，如膠鞋、橡膠球等。此法適用于形狀比較復(fù)雜的橡膠零件的生產(chǎn)。6．陶瓷制品的成形方法有哪些？試述各自的應(yīng)用范圍。答：陶瓷制品的成形方法主要有可塑成形、注漿成形和壓制成形及固體成形等。(1)可塑成形。是采用手工或機(jī)械的方法對(duì)具有可塑性的坯料泥團(tuán)施加壓力，使其發(fā)生塑性變形而制成生坯的方法。常用的可塑成形方法有擠壓、滾壓、旋壓、雕塑及印坯等。主要用于民用陶瓷器皿的生產(chǎn)，工業(yè)上用于陶瓷管、棒或型材的成形，如熱電偶保護(hù)套管、高溫爐管等。(2)注漿成形。是將制備好的坯料泥漿注入多孔性模具內(nèi)(石膏?；蚪饘倌?，形成特定厚度的坯體后再倒出多余的漿料，待注件干燥收縮后修坯脫模獲取制件的方法。由于泥漿坯料的流動(dòng)性大大好于泥團(tuán)坯料，故此方法主要用于制造形狀復(fù)雜但精度要求不高的普通陶瓷制品。(3)壓制成形。是將含有極少水分的粉狀坯料放在金屬模具內(nèi)壓制成致密生坯的成形方法。壓制成形的過(guò)程簡(jiǎn)單，制品形狀尺寸準(zhǔn)確，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。是工程陶瓷和金屬陶瓷的主要成形方法。(4)固體成形。是先將粉料制成一定強(qiáng)度的塊料或經(jīng)過(guò)預(yù)燒制成有一定強(qiáng)度的坯料，然后再進(jìn)行車、銑、刨、鉆等加工成形的方法。使用于制造復(fù)雜的零件。7．如何解決金屬基復(fù)合材料的基體與纖維的化學(xué)不相溶性？答：（1）采用成形方法。如擠壓成形法、旋壓成形法、模鍛成形法、粉末冶金法、爆炸成形法等。（2）采用機(jī)械連接、膠接連接和焊接等；機(jī)械連接主要采用螺栓連接、鉚釘連接和銷釘連接；膠接是用膠粘劑將復(fù)合材料制件連接起來(lái)的方法；熱塑性復(fù)合材料和金屬基復(fù)合材料常采用焊接方法進(jìn)行連接。

第四章快速成形技術(shù)作業(yè)1．RP&M技術(shù)的特點(diǎn)有哪些?為什么說(shuō)它有較強(qiáng)的適應(yīng)力和生命力?答：特點(diǎn)：(1)高度柔性，可以制造任意復(fù)雜形狀的三維實(shí)體。(2)可以制成幾何形狀任意復(fù)雜的零件，而不受傳統(tǒng)機(jī)械加工方法中刀具無(wú)法達(dá)到某些型面的限制。(3)不需要傳統(tǒng)的刀具或工裝等生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。任意復(fù)雜零件加工只需在一臺(tái)設(shè)備上完成，因而大大縮短了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本和周期，其加工效率亦遠(yuǎn)勝于數(shù)控加工。(4)設(shè)備購(gòu)置投資低于數(shù)控機(jī)床(如CNC加工中心)。(5)曲面制造過(guò)程中，CAD數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化(分層)可百分之百地全自動(dòng)完成，而不需像數(shù)控切削加工中要高級(jí)工程人員進(jìn)行復(fù)雜的人工輔助勞動(dòng)才能轉(zhuǎn)化為完全的工藝數(shù)控代碼。(6)無(wú)需人員干預(yù)或較少干預(yù)，是一種自動(dòng)化的成形過(guò)程。(7)成形全過(guò)程的快速性，能適應(yīng)現(xiàn)代激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)產(chǎn)品更新?lián)Q代的需求。(8)技術(shù)的高度集成性，既是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的綜合應(yīng)用，帶有鮮明的高新技術(shù)特征。RP&M系統(tǒng)綜合了CAD、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)及材料科學(xué)技術(shù)等多種機(jī)械電子技術(shù)及材料技術(shù)，是高科技技術(shù)的有機(jī)綜合和交叉應(yīng)用，可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定功能的原型或直接制造零件，從而可以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)、修改及功能試驗(yàn)，有效地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，因此可以說(shuō)它有較強(qiáng)的適應(yīng)力和生命力。2．請(qǐng)舉例說(shuō)明在測(cè)繪制造中如何使用RP技術(shù)，采用何種工程原理可使測(cè)繪制造速度最快，效果最好?答：（1）快速檢測(cè)及三維CAD重構(gòu)技術(shù)提供了由實(shí)物直接獲得CAD模型的途徑，即首先得到所要測(cè)繪制造零件的CAD模型，然后通過(guò)快速成形技術(shù)，如立體光固化、分層實(shí)體制造、選擇性激光燒結(jié)、熔融沉積成形、三維打印等技術(shù)制造零件。（2）獲得CAD模型可采用快速反求工程的原理得到，根據(jù)不同類型、不同精度要求的零件有三種常用方法：①CMM(三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x)方法，此方法檢測(cè)精度高，但速度較慢，有時(shí)還必須事先知道曲面形狀，以編制CNC檢測(cè)程序；②激光掃描法，它采用光刀法或振鏡法實(shí)現(xiàn)每個(gè)截面的掃描，用CCD傳感器攝像，獲得密集的數(shù)據(jù)，這種方法精度稍差，達(dá)0.05mm，同時(shí)有光學(xué)死點(diǎn)，無(wú)法掃描零件的內(nèi)表面；③層切法。這是RP生長(zhǎng)成形的逆過(guò)程。它用充填劑將零件內(nèi)外封裝起來(lái)，用銑刀一層層銑出截面來(lái)。CCD攝像獲得截層數(shù)據(jù)，精度可達(dá)到0.02mm，可以滿足工程精度要求。有了測(cè)量數(shù)據(jù)，還需要三維重構(gòu)軟件來(lái)建立CAD模型。三維重構(gòu)軟件的功能是精化測(cè)量數(shù)據(jù)，找出曲面的交界點(diǎn)及特征點(diǎn)，使數(shù)據(jù)與CAD軟件合理匹配。最后通過(guò)調(diào)用CAD軟件，自動(dòng)獲得CAD模型。3．RP技術(shù)與傳統(tǒng)的切削成形、受迫成形有何不同之處?答：RP技術(shù)原理是基于逐層制造即逐層累加或逐層減去的過(guò)程。所謂逐層累加法，是隨著制作過(guò)程的進(jìn)行，形成一層新的材料，同時(shí)將形成的新材料層附著在前一層上。而逐層減去法，則是在一開(kāi)始時(shí)便將整層首先粘著在上一層中，然后切除非零件部分。不管是逐層累加法還是逐層減去法，它們都是逐層制造的。而切削成形是在毛坯的基礎(chǔ)進(jìn)行減材加工，獲得所需的零件形狀，毛坯尺寸大于零件尺寸；受迫成形是通過(guò)外力，使處于可改變形狀狀態(tài)時(shí)的坯料變成我們所需的形狀，即切削成形和受迫成形不是基于逐層制造的，而是基于整體制造的。4．SLA技術(shù)是基于什么原理工作的，其制造精度如何，制造時(shí)是否需要支撐?答：SLA技術(shù)是基于液態(tài)光敏樹(shù)脂的光固化原理工作的。這種液態(tài)材料在一定波長(zhǎng)和強(qiáng)度的紫外光(如λ＝325nm)的照射下能迅速發(fā)生光反應(yīng)，分子量急劇增大，材料也就從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)。SLA方法是目前應(yīng)用最廣泛、研究最深入，零件精度可達(dá)0.1mm，制造時(shí)需要支撐。5．請(qǐng)敘述LOM技術(shù)的工作原理，該方法在諸多RP方法中是否先進(jìn)?答：LOM工藝采用薄片材料，如紙、塑料薄膜等，工作原理如圖所示。片材一面事先涂覆上一層熱熔膠。加工時(shí)，熱壓輥熱壓片材，使之與下面已成形的工件粘接；用CO2激光器在剛粘接的新層上切割出零件截面輪廓和工件外框，并在截面輪廓與外框之間多余的區(qū)域內(nèi)切割出上下對(duì)齊的網(wǎng)格；激光切割完成后，工作臺(tái)（升降臺(tái)）帶動(dòng)已成形的工件下降，與帶狀片材(料帶)分離；供料機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)收料軸和供料軸，帶動(dòng)料帶移動(dòng)，使新層移到加工區(qū)域；工作臺(tái)上升到加工平面；熱壓輥熱壓，工件的層數(shù)增加一層，高度增加一個(gè)料厚；再在新層上切割截面輪廓。如此反復(fù)直至零件的所有截面粘接、切割完，得到分層制造的實(shí)體零件。LOM工藝只須在片材上切割出零件截面的輪廓，而不用掃描整個(gè)截面。因此成形厚壁零件的速度較快，易于制造大型零件。工藝過(guò)程中不存在材料相變，因此不易引起翹曲變形，零件的精度較高(公差小于0．15mm)。工件外框與截面輪廓之間的多余材料在加工中起到了支撐作用，所以LOM工藝無(wú)需加支撐。是一種較先進(jìn)的RP技術(shù)。6．SLS是利用什么材料成形的，在制作中是否需要支撐？答：SLS工藝是利用粉末狀材料成形的。將材料粉末鋪灑在已成形零件的上表面，并刮平；用高強(qiáng)度的CO2激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面；材料粉末在高強(qiáng)度的激光照射下被燒結(jié)在一起，得到零件的截面，并與下面已成形的部分連接；當(dāng)一層截面燒結(jié)完后，鋪上新的一層材料粉末，繼續(xù)選擇性燒結(jié)下一層截面。SLS工藝無(wú)需加支撐，因?yàn)闆](méi)有燒結(jié)的粉末起到了支撐的作用。7．FDM是利用什么方法成形的，為何直接用于熔模鑄造？答：FDM的材料一般是熱塑性材料，如蠟、ABS、尼龍等，以絲狀供料。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將熔化的材料擠出；材料迅速凝固，并與周圍的材料凝結(jié)。FDM工藝不用激光器件，因此使用、維護(hù)簡(jiǎn)單，成本較低。用蠟成形的零件原型，可以直接用于熔模鑄造。8．3D-P與SLS技術(shù)的異同點(diǎn)是什么，為何說(shuō)它是三維印刷？答：3D-P工藝與SLS工藝類似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末、金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過(guò)燒結(jié)連接起來(lái)的，而是通過(guò)噴頭用粘接劑(如硅膠)將零件的截面“印刷”在材料粉末上面(如圖4-6所示)。用粘接劑粘接的零件強(qiáng)度較低，還須后處理。先燒掉粘接劑，然后在高溫下滲入金屬，使零件致密化，提高強(qiáng)度。由于3D-P工藝最終獲得的是一個(gè)三維立體的零件，所以稱為三維印刷。9．為什么說(shuō)SDM是去除加工與分層堆積加工相結(jié)合的新型RP工藝？答：SDM是通過(guò)將噴頭噴出的熔化材料沉積到成形表面上后冷卻凝固，采用點(diǎn)點(diǎn)堆積獲得層面，然后利用五軸數(shù)控加工設(shè)備精確地加工新獲得的層面(包括輪廓形狀和層面厚度)并進(jìn)行噴丸去應(yīng)力處理，使其具有較高的精度和較小的內(nèi)應(yīng)力，它可成形材料包括金屬和各種塑料。由于這種方法是將分層堆積制造與超精密去除加工相結(jié)合的新工藝。

第五章測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)作業(yè)測(cè)量的實(shí)質(zhì)是什么？測(cè)量和檢驗(yàn)各有何特點(diǎn)？答：所謂測(cè)量就是將被測(cè)量（如長(zhǎng)度、角度等）和作為標(biāo)準(zhǔn)的反映計(jì)量單位的同類量進(jìn)行比較，以確定其量值的過(guò)程，測(cè)量需測(cè)得被測(cè)量的實(shí)際數(shù)值。檢驗(yàn)的特點(diǎn)是不能測(cè)得被測(cè)量的實(shí)際數(shù)值，只能確定被測(cè)量是否合格。2．測(cè)量誤差按性質(zhì)可分類哪三類？各有何特征？用什么方法消除或減少測(cè)量誤差，提高其精度？答：測(cè)量誤差按性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差；特點(diǎn)：系統(tǒng)誤差是在相同條件下多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，其絕對(duì)值和符號(hào)保持不變或按一定規(guī)律變化的誤差，使用標(biāo)準(zhǔn)的量塊或精密合格的儀器可減小誤差。隨機(jī)誤差是在相同條件下多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，其絕對(duì)值和符號(hào)保持以不可預(yù)定的方式變化的誤差，是不可避免的，在相對(duì)穩(wěn)定的條件下才可進(jìn)行。粗大誤差是由于測(cè)量者主觀上的疏忽大意、客觀條件的劇變或使用有缺陷的計(jì)量器所造成的。粗大誤差的結(jié)果是明顯歪曲的，應(yīng)剔除這些粗大誤差測(cè)量值。3．試用83塊成套量塊組成下列尺寸（mm）。28．78558．37516．25849．254答：28.785：1.005一塊，1.28一塊，7.5一塊，20一塊；58.375：1.005一塊，1.37一塊，7一塊，50一塊；用91塊一套的量塊：16．258：1.008一塊,1.25一塊,4.0一塊,10一塊;49．254：1.004一塊,1.25一塊,7一塊,40一塊.原則是一般選三塊，最多選四塊。4．某軸的尺寸為Φ20h6，試確定驗(yàn)收極限并選擇計(jì)量器具。答：該軸的極限尺寸為Φ20.0～Φ19.987，IT=0.013mm,查表得：A=0.001mm,μ1=0.0009mm,選擇分度值為0.0005的比較儀能滿足要求，其不確定度為0.0005mm。驗(yàn)收極限為：上驗(yàn)收極限=20-0.001=19.999mm下驗(yàn)收極限=19.987+0.001=19.988mm5．某孔的尺寸為Φ100H10，試確定驗(yàn)收極限并選擇計(jì)量器具。答：該軸的極限尺寸為Φ100.0～Φ100.14，IT=0.14mm,查表得：A=0.01mm,μ1=0.009mm,選擇分度值為0.01的內(nèi)徑千分尺能滿足要求，其不確定度為0.008mm。驗(yàn)收極限為：上驗(yàn)收極限=100.14-0.01=100.13mm下驗(yàn)收極限=100+0.001=100.01mm6．光滑極限量規(guī)有何特點(diǎn)？如何判斷工件的合格性？答：光滑極限量規(guī)的外形與被檢測(cè)對(duì)象相反，檢驗(yàn)孔的量規(guī)稱為塞規(guī)，檢驗(yàn)軸的量規(guī)稱為卡規(guī)（或環(huán)規(guī)）。光滑極限量規(guī)一般是通規(guī)和止規(guī)成對(duì)使用，通規(guī)是檢驗(yàn)工件最大實(shí)體尺寸的量規(guī)，止規(guī)是檢驗(yàn)最小實(shí)體尺寸的量規(guī)。檢驗(yàn)時(shí)如果通規(guī)能通過(guò)工件而止規(guī)不能通過(guò)，則認(rèn)為工件是合格的，否則工件就不合格。7．量規(guī)除了規(guī)定制造公差外，為什么還要規(guī)定磨損極限？答：考慮到通規(guī)在使用過(guò)程中，因經(jīng)常要通過(guò)工件會(huì)逐漸磨損，為了使通規(guī)具有一定的使用壽命，除規(guī)定制造量規(guī)的尺寸誤差外，還規(guī)定允許的最小磨損量，使通規(guī)誤差帶從最大實(shí)體尺寸向工件公差帶內(nèi)縮一個(gè)距離。8．光滑極限量規(guī)按用途可分為工作量規(guī)、驗(yàn)收量規(guī)和校對(duì)量規(guī)三種，各有何特點(diǎn)？答：工作量規(guī)是在零件制造過(guò)程中，操作者對(duì)零件進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)所使用的量規(guī)。操作著應(yīng)該使用新的或磨損較小的通規(guī)。驗(yàn)收量規(guī)：檢驗(yàn)部門或用戶代表在驗(yàn)收零件時(shí)所使用的量規(guī)。驗(yàn)收量規(guī)一般不專門制造，它是從磨損較多但又未超過(guò)磨損極限的舊工作量規(guī)中挑選出來(lái)的。這樣，由操作者自檢合格的零件，檢驗(yàn)人員檢收時(shí)也一定合格。校對(duì)量規(guī)：用以檢驗(yàn)工作量規(guī)的量規(guī)。孔用工作量規(guī)使用通用計(jì)量器具測(cè)量很方便，不需要校對(duì)量規(guī)。故只有軸用工作量規(guī)才使用校對(duì)量規(guī)。9．什么是最小條件？什么是最小區(qū)域法？說(shuō)明如何應(yīng)用最小區(qū)域法評(píng)定形狀誤差？答：最小條件是指被測(cè)實(shí)際要素對(duì)其理想要素的最大變動(dòng)量為最小。最小條件是評(píng)定形狀誤差的基本原則。最小區(qū)域法實(shí)質(zhì)上是最小條件的具體體現(xiàn)；最小區(qū)域法是在具體評(píng)價(jià)形狀誤差時(shí)，往往按最小區(qū)域評(píng)定誤差值的方法稱為最小區(qū)域法。如圖1a所示，評(píng)定直線度誤差時(shí)理想要素AB與被測(cè)實(shí)際要素相接觸，h1、h2、h3、……是相應(yīng)于理想要素處于不同位置A1B1、A2B2、A3B3……所得到的各個(gè)最大變動(dòng)量，其中h1為各個(gè)最大變動(dòng)量中的最小值，即h1＜h2＜……，即h1就是其直線度誤差值。因此，評(píng)定形狀誤差時(shí)，理想要素的位置應(yīng)符合最小條件，以便得到唯一的最小的誤差值。如圖1b所示，評(píng)定圓度誤差時(shí)用兩同心圓包容被測(cè)實(shí)際要素，圖中畫(huà)出了C1和C2兩組，其中C1組同心圓包容區(qū)域的半徑Δr1小于任何一組同心圓包容區(qū)域的半徑。這時(shí)，認(rèn)為C1組的位置符合最小條件，其區(qū)域?yàn)樽钚^(qū)域，則區(qū)域?qū)挾圈1為該實(shí)際圓的圓度誤差值。10．什么是基準(zhǔn)？什么是模擬基準(zhǔn)？說(shuō)一說(shuō)實(shí)驗(yàn)室哪些測(cè)量工具可作為模擬基準(zhǔn)？答：基準(zhǔn)是即是理想要素，在位置公差中對(duì)被測(cè)要素起著定向或定位的作用，也是確定位置公差的依據(jù)。模擬基準(zhǔn)是指采用模擬法來(lái)體現(xiàn)的基準(zhǔn)。如實(shí)驗(yàn)室中的測(cè)量平臺(tái)等。用框式水平儀按節(jié)距法測(cè)量導(dǎo)軌直線度誤差、橋板跨距為200mm，水平儀為0.02/1000，測(cè)得結(jié)果如下表所示。試作誤差曲線，并求出其直線度誤差值。答：水平儀分度值為0.02/1000,在200mm長(zhǎng)度上相對(duì)高度為：200×0.2/1000=0.004mm,將誤差值列出表1進(jìn)行計(jì)算后，再按比例作圖2所示，橫坐標(biāo)為分段距離，縱坐標(biāo)為被測(cè)導(dǎo)軌高度誤差值，連接各點(diǎn)，即得經(jīng)過(guò)縮放后的導(dǎo)軌輪廓線。表1節(jié)距法測(cè)量平導(dǎo)軌數(shù)據(jù)分析表分段距離0～200200～400400～600600～800800～1000氣泡相對(duì)于其零線的格數(shù)+1+1-2-2+1累積格數(shù)+1+20-2-1高度誤差值（μｍ）+4+80-8-4圖2導(dǎo)軌誤差曲線圖由圖2用最小區(qū)域法評(píng)定其直線度誤差,可得導(dǎo)軌的直線度誤差為:f=0.012mm.圖2導(dǎo)軌誤差曲線圖12．分別說(shuō)明圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)，端面對(duì)軸線的垂直度和端對(duì)軸線的端面全跳動(dòng)各有何區(qū)別？ 答：圓跳動(dòng)是以某一軸線的某一圓的跳動(dòng)誤差而全跳動(dòng)則是以某一軸線的某一圓柱面或平面的跳動(dòng)誤差。端面對(duì)軸線的垂直度是以線為基準(zhǔn)的，而面對(duì)軸線的端面全跳動(dòng)則是以面為基準(zhǔn)的整個(gè)面的垂直度。 13．齒輪傳動(dòng)的使用要求有哪些？影響各使用要求的誤差主要有哪幾個(gè)項(xiàng)目？ 答：齒輪傳動(dòng)的使用要求有傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，載荷分布均勻性以及齒側(cè)間隙。影響各使用要求的誤差主要有：齒圈徑向跳動(dòng)誤差、齒厚偏差、公法線長(zhǎng)度變動(dòng)誤差及公法線平均長(zhǎng)度偏差。 14．在齒輪的誤差項(xiàng)目中，△Fw和△Fwm有何異同之外？ 答：△Fw是公法線長(zhǎng)度變動(dòng)誤差而△Fwm是公法線平均長(zhǎng)度偏差。△Fw是實(shí)際公法線長(zhǎng)度最大值與最小值而△Fwm是指在齒輪一周公法線長(zhǎng)度均值與公稱值之差。15．齒輪誤差的單項(xiàng)綜合檢測(cè)有何區(qū)別？答：齒輪的單項(xiàng)測(cè)量是指對(duì)被測(cè)齒輪的單個(gè)參數(shù)項(xiàng)目進(jìn)行的測(cè)量，單項(xiàng)測(cè)量除了用于驗(yàn)收外，也常用于工藝過(guò)程是否正常找出加工誤差產(chǎn)生的原因必要時(shí)對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行調(diào)整。 齒輪綜合測(cè)量是將被測(cè)齒輪與測(cè)量元件按單面或雙面嚙合作連續(xù)嚙合運(yùn)動(dòng)，沿嚙合線方向或徑向測(cè)出齒輪的綜合誤差，綜合測(cè)量是連續(xù)性測(cè)量，效率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化測(cè)量，適用于大批生產(chǎn)齒輪的測(cè)量。 16．根據(jù)齒輪工作圖，試說(shuō)明在尺寸、形位、表面粗糙度及齒輪制造精度等到方面有哪些檢測(cè)項(xiàng)目？分別使用什么檢測(cè)方法和測(cè)量器具？ 答：需要檢測(cè)的尺寸有：齒頂圓直徑、內(nèi)孔直徑及槽寬，使用單項(xiàng)檢測(cè)可以用內(nèi)徑千分尺、游標(biāo)卡尺。形位公差有齒輪兩端面對(duì)內(nèi)孔軸線的跳動(dòng)公差、鍵槽兩端面對(duì)內(nèi)孔軸線的對(duì)稱度公差。使用單項(xiàng)檢測(cè)，可以用模擬心軸，用千分表測(cè)量齒輪兩端面對(duì)內(nèi)孔軸線的全跳動(dòng)，用量塊及千分表測(cè)量齒輪鍵槽兩端面對(duì)內(nèi)孔軸線的全跳動(dòng)。表面粗糙度有內(nèi)孔面，槽兩端面，使用單項(xiàng)檢測(cè)，可以用粗糙度比較儀等。齒圈徑向跳動(dòng)誤差：用齒圈徑向跳動(dòng)檢查儀；齒厚偏差：用齒厚游標(biāo)卡尺測(cè)量；公法線長(zhǎng)度變動(dòng)量：用公法線長(zhǎng)度千分尺測(cè)量；

第七章金屬切削加工作業(yè) 1．試述下列機(jī)床型號(hào)的含義： CM6132，CK6150K，MG1432，Y3150E答：CM6132：C—類別代碼，車床類；M—通用特性代號(hào)，精密；6—組代號(hào)，表示臥式車床組；1—型代號(hào)，表示臥式車床型；32—主參數(shù)，表示最大加工直徑為320毫米。CK6150K：C—類別代碼，車床類；K—通用特性代號(hào)，數(shù)字控制；6—組代號(hào)，表示臥式車床組；1—型代號(hào)，表示臥式車床型；50—主參數(shù)，表示最大加工直徑為500毫米，K—重大改進(jìn)編號(hào)，表示進(jìn)行的第11次改進(jìn)。MG1432：M—類別代碼，磨床類；G—通用特性代號(hào)，高精度；1—組代號(hào)，表示外圓磨床組；4—型代號(hào)，表示萬(wàn)能型；32—主參數(shù)，表示最大磨削長(zhǎng)度為320毫米。Y3150E：Y—類別代碼，表示齒輪加工機(jī)床；3—組代號(hào)，表示滾齒及銑齒機(jī)組；1—型代號(hào)，表示滾齒機(jī)型；50—主參數(shù)，表示最大加工直徑為500毫米，E—重大改進(jìn)序號(hào)，第五次重大改進(jìn)。2．在CA6140型臥式車床上車削導(dǎo)程L=10mm的米制螺紋，試指出最多可有幾條車削螺紋的傳動(dòng)路線？解：根據(jù)CA6140型臥式車床傳動(dòng)系統(tǒng)圖，車削導(dǎo)程S=10mm的米制螺紋的運(yùn)動(dòng)平衡式為：，由此可以得到以下兩條車螺紋傳動(dòng)路線：（1），，使用正常螺紋傳動(dòng)路線。（2），，使用擴(kuò)大螺紋傳動(dòng)路線，使，也可以實(shí)現(xiàn)S=10mm的米制螺紋的車削。3．CA6140型臥式車床快速電動(dòng)機(jī)可以隨意正反轉(zhuǎn)嗎？答：不能，快速電機(jī)只能正轉(zhuǎn)，機(jī)床的快速移動(dòng)的方向是由車床本身的機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而不是依靠快速電機(jī)。4．CA6140型臥式車床主軸轉(zhuǎn)速在40、160、400r/min時(shí)能否實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大4和16倍的螺紋加工，為什么？解：采用機(jī)床擴(kuò)大螺紋傳動(dòng)鏈時(shí)的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線表達(dá)式為：從上述傳動(dòng)路線表達(dá)式可以得出，主軸轉(zhuǎn)速系列為：擴(kuò)大4倍時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速（r/min）為：40、50、64、80、100、125擴(kuò)大16倍時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速（r/min）為：10、12.5、16、20、25、31.5由此可以看出只有當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為40r/min時(shí)可以實(shí)現(xiàn)4倍時(shí)的螺紋加工，在轉(zhuǎn)速為160r/min和400r/min時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大4和16倍的螺紋加工。5．常用車刀類型有哪些？可轉(zhuǎn)位車刀與普通車刀相比，其優(yōu)點(diǎn)是什么？答：車刀按用途分為：直頭外圓車刀、彎頭車、偏刀、車槽刀或切斷刀、鏜妃刀、螺紋車刀和成形車刀；按切削部分材料可分為：高速鋼車刀、硬質(zhì)合金車刀、陶瓷車刀、立方氮化硼車刀和金剛石車刀等；按結(jié)構(gòu)形式可分為整體式車刀、焊接硬質(zhì)合金車刀、機(jī)夾重磨車刀、機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀等，機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀與其它車相比，切削效率和刀具耐用度都大為提高，適應(yīng)自動(dòng)生產(chǎn)線與數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的要求。6．銑床可加工哪些類型表面？答：銑床主要用來(lái)加工平面、臺(tái)階、鍵槽、T形槽、燕尾槽、齒形、螺紋、螺旋槽、外曲面和內(nèi)曲面等。7．寫(xiě)出X6132型臥式升降臺(tái)銑床工作進(jìn)給傳動(dòng)路線表達(dá)式。解：X6132型臥式升降臺(tái)銑床工作進(jìn)給傳動(dòng)路線表達(dá)式為：8．銑刀的類型有哪幾類？各種類型的刀具主要用途是什么？答：按用途可分為圓柱、面銑刀、盤形、鋸片、鍵槽、模具、角度和成形銑刀等；按結(jié)構(gòu)可分為整體、焊接、裝配式和可轉(zhuǎn)位銑刀等；按齒背形式可分為尖齒和鏟齒銑刀等；按刀齒數(shù)目可分粗齒和細(xì)齒銑刀等。圓柱平面銑刀用于臥式銑床加工平面；端銑刀（主要采用硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片，主切削刃分布在端為螺旋形）用于臥式銑床加工平面；盤銑刀主要用于加工溝槽和臺(tái)階；鋸片銑刀用于切斷和切窄槽等；立銑刀用于加工槽和臺(tái)階面；成形銑刀用于在普通銑床上加工各種成形表面；鍵槽銑刀主要用于銑鍵槽；角度銑刀用于銑削斜面、燕尾槽等。9．FW125型萬(wàn)能分度頭有何功用？用它加工z1=32、z2=55的直齒圓柱齒輪時(shí)，如何分度？答：（1）分度頭是銑床是常用的一種附件，用來(lái)擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。首先可以使工件周期地繞自身軸線回轉(zhuǎn)一定角度，完成等分或不等分的圓周分度工作；通過(guò)配換掛輪，與工作臺(tái)的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)相配合，并由分度頭使工件連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，以加工螺旋齒輪、螺旋槽和阿基米德螺旋線凸輪槽等；用卡盤夾持工件，使用權(quán)工件軸線相對(duì)于銑床工作臺(tái)傾斜一個(gè)所需角度，以加工與工件軸線相交成一定角度的平面、溝槽等。（2）z1=32時(shí)即選擇第一塊分度盤，插銷在36孔圈上，每加工一個(gè)齒，手柄旋轉(zhuǎn)一周加9個(gè)孔距數(shù)。z1=55時(shí)即選擇第二塊分度盤，插銷在33孔圈上，每加工一個(gè)齒，手柄旋轉(zhuǎn)24個(gè)孔距數(shù)。10．M1432A型外圓磨床的砂輪架和工件頭架均能轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，工作臺(tái)上的上臺(tái)面又能相對(duì)于下臺(tái)面扳動(dòng)一定角度，問(wèn)各有何用途，在什么場(chǎng)合使用？答：砂輪架用于支承并傳動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)的砂輪主軸，砂輪架轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度用于磨削短圓錐面時(shí)；頭架用于安裝和夾持工件，并帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)它轉(zhuǎn)一定角度時(shí)，可磨削短圓錐面和短錐孔；上下工作臺(tái)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度用于磨削錐度不大的外圓錐面。11．按傳動(dòng)系統(tǒng)圖計(jì)算M1432A型外圓磨床工作臺(tái)手動(dòng)縱向進(jìn)給量。解：工作臺(tái)的手動(dòng)縱向直線移動(dòng)由手輪A來(lái)操縱。機(jī)構(gòu)中設(shè)置一互鎖油缸，當(dāng)用液壓傳動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)，互鎖油缸的上腔接通壓力油，推動(dòng)活塞活動(dòng)，經(jīng)活塞桿使齒輸副18/72脫開(kāi)，手動(dòng)操縱不起作用。當(dāng)不用液壓傳動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞在彈簧作用下，活塞桿使齒輪副18/72嚙合，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪A，經(jīng)齒輪副15/72、18/72，齒輪Z18與工作臺(tái)齒條嚙合，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)手動(dòng)縱向直線移動(dòng)。手輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)工作臺(tái)縱向進(jìn)給量為：12．什么叫砂輪的“自銳性”？砂輪的磨料、粒度、硬度、結(jié)合劑和組織的含義是什么？答：砂輪的“自銳性”是指磨粒磨鈍后，在切削力作用下可自行脫落露出鋒利的新磨粒來(lái)進(jìn)行切削工作的過(guò)程。磨料是砂輪上擔(dān)負(fù)切削工作，其棱要鋒利并應(yīng)具有很高的硬度、良好的耐熱性和適當(dāng)?shù)捻g性；粒度是指砂輪中磨料顆粒尺寸的大??；結(jié)合劑的作用是將磨料粘結(jié)在一起。砂輪的硬度、抗沖擊性、耐熱性、抗腐蝕性和使用壽命等，主要取決于結(jié)合劑的性能；硬度是指砂輪在磨削力作用下磨粒脫落的難易程度，磨粒容易脫落，表明砂輪硬度低，磨粒難以脫落，表明砂輪硬度高；組織表示在砂輪中磨料、結(jié)合劑和氣孔三者之間體積的比例關(guān)系。13．齒輪加工機(jī)床有哪幾種類型？齒輪加工刀具如何分類？答：齒輪加工機(jī)床可分為圓柱齒輪加工機(jī)床和錐齒輪加工機(jī)床。圓柱齒輪加工機(jī)床又分為圓柱齒輪切齒機(jī)床和圓柱齒輪精加工機(jī)床。切齒機(jī)床中，主要有插齒機(jī)、滾齒機(jī)、花鍵銑床及鏟齒機(jī)床等；精加工機(jī)床中，有剃齒機(jī)、珩齒機(jī)及各種圓柱齒輪磨齒機(jī)等。錐齒輪加工機(jī)床分為直齒錐齒輪加工機(jī)床和曲線錐齒輪加工機(jī)床。直齒錐齒輪加工機(jī)床有刨齒機(jī)、銑齒機(jī)、拉齒機(jī)及精加工機(jī)床等；曲線錐齒輪加工機(jī)床有加工不同曲線錐齒輪的銑齒機(jī)、拉齒機(jī)及精加工機(jī)床等。此外，還有齒輪倒角機(jī)、淬火機(jī)等。齒輪加工刀具有成形齒輪銑刀（盤形和指狀）和范成齒輪刀具（滾齒刀、插齒刀等）。14．試分析成形法和展成法加工齒輪的特點(diǎn)。答：成形法：所用刀具切削部分的廓形與被加工齒輪齒槽的截面形狀相同，用單齒廓成型刀具加工時(shí)，每次僅加工齒輪的一個(gè)齒槽，通過(guò)分度，依次對(duì)各個(gè)齒槽進(jìn)行加工。用單齒廓時(shí)需要的刀具數(shù)量較多，加工精度較低，生產(chǎn)率也很低，僅適用于單件、小批量生產(chǎn)和修理工作；用多齒廓時(shí)具有較高的生產(chǎn)率和加工精度，但要求刀具有較高的制造精度，且刀具制造工藝復(fù)雜，成本較高，僅適用于大批量生產(chǎn)。展成法：是利用齒輪與齒輪或齒條與齒輪嚙合的原理進(jìn)行的，將其中一個(gè)作成刀具，用它對(duì)另一個(gè)進(jìn)行切削加工，在齒坯上留下刀具刃形的包絡(luò)面，生成齒輪的齒面，所用刀具的截形是齒條或齒輪的齒廓形狀，與被加工齒輪工件的齒數(shù)無(wú)關(guān)，因此，加工同一模數(shù)和壓力角而不同齒數(shù)的齒輪工件只需用一把刀具，且加工精度和生產(chǎn)率較高，是目前齒輪加工的主要方法。15．鉸刀和鏜刀同屬精加工刀具，各用在什么場(chǎng)合？答：鉸刀常用于加工中小孔的半精加工或精加工；而鏜刀主要用于鏜削工件上的毛坯孔或已粗鉆出的孔，適合加工尺寸較大、精度要求較高、特別是分布在不同位置上且軸線間距精度和相互位置精度要求很嚴(yán)格的箱體類零件。

第8章精密加工與特種加工作業(yè)1．什么是精密加工？什么是超精密加工？精密加工和超精密加工的特點(diǎn)是什么？答：精密加工是指在一定的發(fā)展時(shí)期，加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到較高程度的加工工藝。超精加工是指加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到最高程度的精密加工工藝。精密加工與超精密加工是相對(duì)而言，精密加工和超精密加工的概念是與某個(gè)時(shí)期的加工工藝水平相關(guān)聯(lián)的，隨著科技的進(jìn)步，精密加工和超精密加工所能達(dá)到的精度將逐步提高。特點(diǎn)：（1）“進(jìn)化”加工。對(duì)于精密加工和超精密加工時(shí)，有時(shí)可利用低于工件精度的設(shè)備、工具，通過(guò)工藝手段和特殊的工藝裝備，加工出精度高于“母機(jī)”的工作母機(jī)或工件。（2）加工設(shè)備精度高。加工設(shè)備的幾何精度向亞微米級(jí)靠近。（3）切削的切深很小。切深可能小于工件材料的晶粒尺寸。（4）精密加工和超精密加工環(huán)境必須滿足恒溫、防振、超凈對(duì)環(huán)境提出的三個(gè)方面的要求。（5）工件材料必須具有均勻性和性能的一致性，不允許存在內(nèi)部或外部的微觀缺陷。（6）精密測(cè)量是進(jìn)行精密加工和超精密加工的必要條件。不具備與加工精度相適應(yīng)的測(cè)量技術(shù)，就無(wú)法判斷被加工件的精度。2．為實(shí)現(xiàn)精密與超精密加工，精密機(jī)床應(yīng)該考慮哪些因素？答：（1）關(guān)鍵元件，如主軸、導(dǎo)軌、絲桿等廣泛采用液體靜壓或空氣靜壓元件。定位機(jī)構(gòu)中采用電致伸縮、磁致伸縮等微位移結(jié)構(gòu)。設(shè)備廣泛采用計(jì)算機(jī)控制、適應(yīng)控制、在線檢測(cè)與誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)。（2）精密加工和超精密加工環(huán)境必須滿足恒溫、防振、超凈對(duì)環(huán)境提出的三個(gè)方面的要求。（3）精密加工和超精密加工機(jī)床中廣泛采用精密光柵、激光干涉儀、電磁比較儀、圓度儀等精密測(cè)量元件。3．簡(jiǎn)述金剛石精密切削的機(jī)理。金剛石精密切削有哪些應(yīng)用？答：金剛石超精密切削屬微量切削，切削層非常薄，常在0．1μm以下，切削常在晶粒內(nèi)進(jìn)行，要求切削力大于原子、分子間的結(jié)合力，剪切應(yīng)力高達(dá)13000MPa。由于切削力大，應(yīng)力大，刀尖處會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，使一般刀具難以承受。金剛石超精密切削速度很高，工件變形小，表層高溫不會(huì)波及工件內(nèi)層，因而可獲得高的加工精度。目前金剛石超精密切削主要用于切削銅、鋁及其合金。如高密度硬磁盤的鋁合金片基，表面粗糙度Ra可達(dá)0．003μm，平面度可達(dá)0．2μm。切削鐵金屬時(shí)，由于碳元素的親和作用，會(huì)使金剛石刀具產(chǎn)生“碳化磨損”，從而影響刀具壽命和加工質(zhì)量。4．何謂固結(jié)磨料加工？何謂游離磨料加工？它們各有何特點(diǎn)？適用于什么場(chǎng)合？答：（1）固結(jié)磨料加工：將磨粒或微粉與結(jié)合劑粘合在一起，形成一定的形狀并具有一定強(qiáng)度，再采用燒結(jié)、粘接、涂敷等方法形成砂輪、砂條、油石、砂帶等磨具。用這些磨具所進(jìn)行的加工稱為固結(jié)磨料加工。一般使用于硬、脆材料的精密與超精密加工。（2）游離磨料加工：在加工時(shí)，磨?；蛭⒎鄄皇枪探Y(jié)在一起，而是成游離狀態(tài)，其傳統(tǒng)加工方法是研磨和拋光?？捎糜诟鞣N材料的超精密加工。5．精密與超精密磨削能獲得高精度和低表面粗糙度值表面的主要原因是什么？答：（1）機(jī)床的精度高。加工設(shè)備的幾何精度向亞微米級(jí)靠近。關(guān)鍵元件，如主軸、導(dǎo)軌、絲桿等廣泛采用液體靜壓或空氣靜壓元件。定位機(jī)構(gòu)中采用電致伸縮、磁致伸縮等微位移結(jié)構(gòu)。設(shè)備廣泛采用計(jì)算機(jī)控制、適應(yīng)控制、在線檢測(cè)與誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)。（2）精密和超精密加工是微量、超微量去切除加工。其去除的余量可能與工件所要求的精度數(shù)量級(jí)相當(dāng)，甚至于小于公差要求。（3）精密加工和超精密加工環(huán)境要求高，一般要求恒溫、恒濕、凈化和抗振。6．試從系統(tǒng)工程的角度來(lái)分析精密與超精密磨削能達(dá)到高質(zhì)量的原因。答：精密和超精密磨削是一個(gè)系統(tǒng)工程。精密和超精密磨床是超精密磨削的關(guān)鍵，目前超精密磨床精度已達(dá)亞微米級(jí)。精密與超精密磨削質(zhì)量與機(jī)床精度、環(huán)境、工藝系統(tǒng)各因素有關(guān)，而各因素之間相互關(guān)聯(lián)。超精密磨削需要一個(gè)穩(wěn)定的工藝系統(tǒng)，對(duì)力、熱、振動(dòng)、材料組織、工作環(huán)境的溫度和凈化等都有穩(wěn)定性要求，并有較強(qiáng)的抗擊來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)外的各種干擾能力，有了高穩(wěn)定性，才能保證加工質(zhì)量的要求。目前超精密機(jī)床處于恒溫、恒濕、凈化和抗振的環(huán)境中，其工藝系統(tǒng)更加穩(wěn)定，精密與超精密磨削能達(dá)到很高的質(zhì)量。7．試述研磨與拋光的機(jī)理與特點(diǎn)。答：研磨加工，通常使用1μm及其以下大小的氧化鋁和碳化硅等磨粒及鑄鐵等硬質(zhì)材料的研具進(jìn)行研磨。研磨時(shí)磨粒存在三種工作狀態(tài)：磨粒在工件與研具之間進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；由研具面支承磨粒研磨加工；由工件支承磨粒研磨加工面。但是在實(shí)際工作時(shí)，由于工件、磨粒、研具和研磨液等的不同，上述三種研磨方法的研磨表面狀態(tài)也不同。由于工件材料及質(zhì)量的不同，研磨面狀態(tài)也各不相同。研磨硬脆材料時(shí)，磨粒不是作用于鏡面而是作用在有凸凹和裂紋等處的表面上，并產(chǎn)生磨屑。塑性材料（如金屬材料）的研磨機(jī)理與脆性材料的研磨機(jī)理有很大不同。研磨時(shí)，磨粒的研磨作用可看作是相當(dāng)于普通切削和磨削的切削深度極小時(shí)的狀態(tài)。但是，由于是使用游離狀態(tài)的磨粒，難以形成連續(xù)的切削，可以推測(cè)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)和加壓，磨粒與工件間僅是斷續(xù)的切削動(dòng)作，這與磨屑的產(chǎn)生是一致的。拋光也和研磨一樣，是將研磨劑擦抹在拋光器上對(duì)工件進(jìn)行拋光加工。但是，拋光使用的磨粒是1μm以下甚至幾納米的微細(xì)磨粒，而拋光器則需使用瀝青、石蠟、合成樹(shù)脂、聚安脂和人造革等軟質(zhì)材料制成，即使拋光硬脆材料也能加工出一點(diǎn)裂紋也沒(méi)有的鏡面。拋光的加工機(jī)理是：（1）由磨粒進(jìn)行的機(jī)械拋光可塑性地生成切屑。（2）借助磨粒和拋光器與工件流動(dòng)摩擦使工件表面的凸凹變平。（3）在加工液中進(jìn)行化學(xué)性溶析。（4)工件和磨粒之間有直接的化學(xué)反應(yīng)而有助于上述現(xiàn)象。8．簡(jiǎn)述常用的幾種特種加工的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。答：（1）電火花加工：脈沖發(fā)生器將一脈沖電能量在電極間隙瞬時(shí)釋放出，達(dá)到很高的電流密度（106～109A/cm2），產(chǎn)生很高的溫度（10000~20000℃），成細(xì)小的顆粒，在電極表面形成一個(gè)小凹坑。當(dāng)一個(gè)脈沖能量放完后，電極間恢復(fù)絕緣狀態(tài)，下一個(gè)脈沖來(lái)到時(shí)又重復(fù)這個(gè)過(guò)程。將一個(gè)電極作為工具，另一個(gè)電極作為工件，可使工具電極的輪廓形狀復(fù)印在工件上。整個(gè)工件的加工表面是由無(wú)數(shù)個(gè)微小的凹坑組成，提高電流幅值、加大脈沖寬度雖可提高生產(chǎn)率，但可使表面粗糙度值增大，加工精度降低。加工特點(diǎn)及應(yīng)用：加工速度慢、加工速度與表面質(zhì)量矛盾十分明顯，但電火花加工不產(chǎn)生切削力引起的殘余應(yīng)力或變形，可用于各種導(dǎo)電材料型腔面和小孔、薄壁孔及曲線孔的加工，尤其適于加工模具及難加工材料。目前常用于穿孔加工、三維型腔加工和線切割加工等。(2)電解加工：是利用金屬在電解液中產(chǎn)生陽(yáng)極溶解的原理將工件加工成形，加工時(shí)，按照預(yù)定的形狀制成工具電極（-），與工件電極（+）保持一定的間隙（0.02～0.7mm），中間通過(guò)高速流動(dòng)的電解液。工具和工件間在低電壓（5～25V）、大電流（100A/cm2）的作用下，使工件（陽(yáng)極）的金屬逐漸電解，其產(chǎn)生物被及時(shí)沖走。加工過(guò)程中，間隙小的地方電流密度大，陽(yáng)極溶解速度快。當(dāng)工具電極不斷進(jìn)給，工件表面以不同的速度溶解，其形狀逐漸接近工具的形狀，直至工具的形狀復(fù)制在工件上。加工特點(diǎn)及應(yīng)用：電解加工可加工各種金屬材料，一次進(jìn)給直接成形，生產(chǎn)率較高，加工表面不會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力和變形，工具陰極在加工過(guò)程中基本無(wú)損耗；但加工精度不高且難以控制，電解液對(duì)設(shè)備有腐蝕作用。電解加工主要用于各種模具的型腔和各種型孔及難加工材料的加工。（3）激光加工原理：是利用激光的相干性、單色性、方向性好和能量密度高的特點(diǎn)，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)，將激光聚焦成直徑僅幾微米的光斑，可獲得極高的能量密度（105～107kW/cm2）和極高的溫度（10000℃以上）。激光加工時(shí)，工件表面吸收光能并轉(zhuǎn)化為熱能，使照射的局部區(qū)域溫度迅速升高，材料熔化至汽化，形成小坑。由于熱擴(kuò)散和光的繼續(xù)吸收，使小坑中的材料氣體迅速膨脹，熔融物質(zhì)高速噴射出來(lái)，產(chǎn)生一個(gè)方向性很強(qiáng)的反沖擊波，工件材料在高溫熔融和沖擊波作用下可被打出小孔。整個(gè)過(guò)程僅需千分之幾秒甚至更短的時(shí)間。加工特點(diǎn)及應(yīng)用：激光可加工金屬及非金屬材料，加工效率高，切縫窄，因此工件熱變形小，易于保證加工精度；由于屬非接觸性加工，沒(méi)有切削力，可用于薄板類零件的高精加工；能通過(guò)透明介質(zhì)，對(duì)隔離室內(nèi)零件進(jìn)行加工；節(jié)能、環(huán)保，易于實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化。激光在機(jī)械加工中主要用于打孔和切割。（4）電子束加工原理：電子束加工是在真空條件下，將具有很高速度和能量的電子束聚焦到被加工材料上，電子的動(dòng)能絕大部分轉(zhuǎn)化為熱能，使局部材料瞬時(shí)熔融，氣化蒸發(fā)而除去。加工特點(diǎn)及應(yīng)用：電子束加工的能量密度高，壓力微小，污染少，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。電子束加工按功率密度和能量注入時(shí)間不同，可分別用于打孔、切割、蝕刻、焊接、熱處理和光刻等；能加工超硬、難熔的金屬和非金屬材料，打孔的最小直徑可達(dá)0.003mm。（5）離子束加工原理離子束加工原理與電子束類似，即在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過(guò)加速聚集后投射到工件表面的加工部位。但離子帶正電荷，其質(zhì)量比電子大數(shù)千至數(shù)萬(wàn)倍（例如最小的氫離子質(zhì)量是電子質(zhì)量的1840倍，而氬離子的質(zhì)量是電子的7.2萬(wàn)倍）。離子束是靠微觀的機(jī)械撞擊能量而不是靠動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能加工的。離子束加工包括離子刻蝕、離子濺射、離子鍍和離子注入等。加工特點(diǎn)及應(yīng)用：離子刻蝕是用一定能量的氬離子轟擊工件，將加工部位的原子逐個(gè)剝離。離子束加工精度高，一般加工誤差可以控制在5毫微米以下（幾到十幾個(gè)原子厚度），變形小，污染小，常用于半導(dǎo)體和光柵的刻蝕加工。（6）超聲波加工原理：超聲波加工是使工具作超聲振動(dòng)，并沿工具頭振動(dòng)方向施加一定壓力，通過(guò)液體磨料來(lái)加工工件材料。超聲波發(fā)生器產(chǎn)生16000～30000Hz的高頻電流，通過(guò)磁致伸縮換能器轉(zhuǎn)為相同頻率的機(jī)械振動(dòng)，振幅為1～5μm，經(jīng)過(guò)振幅擴(kuò)大棒（變幅桿）使其擴(kuò)大10～20倍。從而通過(guò)與其相連接的工具使液體分子及混在其中的固體磨粒得到極高的瞬時(shí)速度和加速度，撞擊和拋磨工件表面，使加工區(qū)域的材料成為微粒被撞擊下來(lái)。加工特點(diǎn)及應(yīng)用：超聲波適用于脆性材料的加工，不僅可加工硬質(zhì)合金、淬火鋼等，還可加工玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體材料等。加工時(shí)工件只承受撞擊力，加工表面不產(chǎn)生組織改變，不僅加工精度高（尺寸精度可達(dá)0.01～0.02mm,Ra可達(dá)0.63～0.08μm），而且可使用不同的端部形狀工具和不同的運(yùn)動(dòng)方法進(jìn)行各種微細(xì)加工。超聲加工適合用于各種復(fù)雜的型孔、型腔、成形表面的加工，也可用于切割、雕刻、研磨以及薄板、薄壁零件等加工。

第9章機(jī)械加工質(zhì)量作業(yè) 1．零件的加工質(zhì)量包含哪些內(nèi)容？ 答：零件包括機(jī)械加工精度和機(jī)械加工表面質(zhì)量。機(jī)械加工精度是指零件的實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。機(jī)械加工表面質(zhì)量又包括表面粗糙度、表面波度、宏觀幾何形狀偏差等表面幾何形狀誤差和表面層冷作硬化、表面層金相組織變化及表層殘余應(yīng)力等物理力學(xué)性能。 2．簡(jiǎn)述機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響。 答：(1)降低表面粗糙度值可以提高零件的耐磨性、抗疲勞強(qiáng)度、耐腐蝕性以及提高零件的過(guò)盈配合強(qiáng)度；(2)零件表層的冷作硬化在一定程度上可以提高零件的表面硬度，使耐磨性提高，有助于提高疲勞強(qiáng)度和耐腐蝕性，但會(huì)破壞過(guò)盈配合強(qiáng)度；冷作硬化程度過(guò)高時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)較大的脆性裂紋反而降低了疲勞強(qiáng)度。同時(shí)冷作硬化程度過(guò)高，在過(guò)盈配合中，有可能造成表面層金屬與內(nèi)部金屬脫離的現(xiàn)象而破壞配合性質(zhì)。(3)表面層的殘余壓應(yīng)力可部分地抵消工作載荷引起的拉應(yīng)力，因而可提高零件的疲勞強(qiáng)度；而殘余拉應(yīng)力，則會(huì)降低零件的疲勞強(qiáng)度。殘余應(yīng)力將會(huì)使零件產(chǎn)生變形，從而影響配合精度和配合性質(zhì)。 3．車削加工時(shí)，導(dǎo)軌誤差對(duì)加工精度有何影響？答：在車削加工時(shí)，當(dāng)導(dǎo)軌在水平面內(nèi)存在直線度誤差時(shí)，會(huì)使工件被加工表面產(chǎn)生鞍形、鼓形或錐形等圓柱度誤差；在垂直面內(nèi)存在直線度誤差時(shí)，會(huì)使工件被加工表面形成雙曲旋轉(zhuǎn)面等圓柱度誤差；兩導(dǎo)軌在垂直方向上的平行度誤差(扭曲度)，工件也會(huì)產(chǎn)生圓柱度誤差。圖9-24 4．在車床上加工圓盤端面時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)如圖9-24a、b所示的形狀，度分析是什么原因造成的？圖9-24 答：圖a是由于中拖板導(dǎo)軌與車床主軸的中心線不垂直，造成橫向進(jìn)刀時(shí)，刀具不能垂直于主軸中心線進(jìn)給；另外一個(gè)原因是用90°車刀加工端面時(shí)，刀刃不直引起。圖b的誤差是由于機(jī)床主軸軸向竄動(dòng)引起。 5．三批工件在三臺(tái)車床上加工外圓，加工后經(jīng)測(cè)量分別有如圖9-25的形狀誤差：a為鼓形，b為鞍形，c為錐形，分別分析可能產(chǎn)生上述形狀誤差的主要原因。圖9-25習(xí)題5圖 圖9-25習(xí)題5圖答：產(chǎn)生a的原因是：（1）車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)存在直線度誤差；（2）工件剛度過(guò)小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于機(jī)床剛度；（3）誤差復(fù)映現(xiàn)象。產(chǎn)生b的原因是：（1）車床縱導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差。（2）車床縱導(dǎo)軌與工件回轉(zhuǎn)軸線在垂直面內(nèi)不平行（3）工件剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于車床剛度。（4）誤差復(fù)映現(xiàn)象。產(chǎn)生c的原因是：（1）車床縱導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差；（2）刀具線性磨損；（3）車床縱導(dǎo)軌與工件回轉(zhuǎn)軸線在水平面內(nèi)不平行；（4）誤差復(fù)映。圖9-26習(xí)題6圖 6．如圖9-26a，b的工件，在拉孔或鉸孔后產(chǎn)生了圓柱度誤差和圓度誤差，試分析其原因。圖9-26習(xí)題6圖 答：由于在拉削或鉸削時(shí)，開(kāi)始時(shí)產(chǎn)生的熱量少，工件變形不嚴(yán)重，隨著后續(xù)的加工，工件上產(chǎn)生的熱量會(huì)越大，熱膨脹量也越大，加工后隨著工件的冷縮會(huì)引起工件孔徑縮小，由于在加工過(guò)程中工件熱膨脹量不均勻使孔徑形成如圖a所示的圓柱度誤差。圖a、b均是由于工件的壁厚不均勻，在拉削或鉸削時(shí)，由于加工中產(chǎn)生的熱量作用使工件發(fā)生變形，而加工后，變形恢復(fù)，由于熱量分布不均造成變形不均，從而使內(nèi)孔產(chǎn)生圓度誤差。 7．若工件為一長(zhǎng)方形薄鋼板（假設(shè)上、下面是平直的），當(dāng)磨削平面A后，工件產(chǎn)生彎曲變形，如圖9-27所示。試分析工件產(chǎn)生變形的原因？圖9-27習(xí)題7圖圖9-28習(xí)題8圖答：由于磨削時(shí)，由于表層溫度下表面高，在上表面產(chǎn)生高溫使上表面產(chǎn)生熱膨脹較下表面大，當(dāng)表面溫度超過(guò)材料的彈性變形范圍時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生熱塑性變形，磨削結(jié)束后，表層金屬冷卻收縮又會(huì)受到下層的阻礙，使表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，由于是薄板狀工件，在表層拉應(yīng)力的作用下，工件會(huì)發(fā)生變形，結(jié)果就出現(xiàn)象圖9-27所示形狀。圖9-27習(xí)題7圖圖9-28習(xí)題8圖8．橫磨工件時(shí)，設(shè)橫向磨削力為100N，床