【文章內(nèi)容簡介】 刀具的壽命：刀具從使用到報(bào)廢為止的切削時(shí)間（ s） 6鐵石墨化的主要因素是什么？為什么鑄鐵的牌號不用化學(xué)成分來表示？ 答：化學(xué)成分和冷卻速度； 因?yàn)橛绊戣T鐵性能的因素不僅取決于鑄鐵的金相組織，還與石 墨的數(shù)量、大小、形狀、分布有密切相關(guān)； 在鑄鐵中用化學(xué)成分不能真實(shí)的反映鑄鐵的性能。 6用φ 50mm 沖孔模具來生產(chǎn)φ 50mm 落料件能否保證落料件的精度？為什 么？ 答：不能，因?yàn)樵O(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，先按沖孔件確定凸模尺寸，取凸模作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，然后根據(jù) 間隙確定凹模尺寸（即用擴(kuò)大凹模刃口尺寸來保證間隙值）。設(shè)計(jì)落料模時(shí)，應(yīng)先按落料件 確定凹模刃口尺寸，取凹模作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，然后根據(jù)間隙 Z 確定凸模尺寸（即用縮小凸模刃 口尺寸來保證間隙值）。所以用φ 50mm 沖孔模具來生產(chǎn)φ50mm 落料件不能保證落料件的精 度。 6分析焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因，試提出三種以上減少或消除焊接應(yīng)力與變形的工藝 方法。 答： 焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的拘束， 不能自由膨脹 和收縮。 當(dāng)拘束很大時(shí) （如 大平板對接），則會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，無殘余變形。當(dāng)拘束較?。ㄈ缧“鍖雍福r(shí)，既產(chǎn)生 殘余應(yīng)力，又產(chǎn)生殘余變形。采取合理的焊接順序，使焊縫能夠自由地收縮；焊縫不要有密 集交叉截面，長度也要盡可能小；焊縫還處在較高溫度時(shí)，錘擊焊縫使金屬伸長；焊后進(jìn)行 消除應(yīng)力的退火；采用反變形方法；采用對稱焊和分段倒退焊；采用多層多道焊，能減少焊 接變形 ；采用焊前剛性固定組裝焊接；機(jī)械矯正法；火焰矯正法。 6何謂液態(tài)合金的充型能力？合金的流動(dòng)性取決于那些因素？合金的流動(dòng)性不好對鑄件質(zhì)量有何影 響？為什么鑄鋼的流動(dòng)性比鑄鐵差？ 答： 1)合金的充型能力：液態(tài)金屬填充鑄型的能力； 2)合金的流動(dòng)性取決于那些因素：化學(xué)成分和澆注條件； 3)合金的流動(dòng)性不好對鑄件質(zhì)量有何影響：會產(chǎn)生冷隔和澆不足； 4)為什么鑄鋼的流動(dòng)性比鑄鐵差？鑄鋼的結(jié)晶溫度高，結(jié)晶溫度范圍大。 70、不同化學(xué)成分的合金為何流動(dòng)性不同 ? 答：合金成分不同，結(jié)晶方式不同，共晶成分合金結(jié)晶是在橫溫下進(jìn)行的，此時(shí)，液態(tài)合 金從表層逐層向中心凝固，由于已結(jié)晶的固體層內(nèi)表面比較光滑， 對金屬液的阻力 較小。同時(shí)，共晶成分合金的凝固溫度 最低，相對來說，合金的過熱度大，推遲了合金的凝固，故流動(dòng)性最好。除純金屬外，其它成分合金是在一定溫度范圍內(nèi)逐步 凝固的，即經(jīng)過液、固并存的兩相區(qū)。此時(shí)，結(jié)晶是在截面上一定寬度的凝固區(qū)內(nèi) 同時(shí)進(jìn)行的，由于初生的樹枝狀晶體使已結(jié)晶固體層內(nèi)表面粗糙，所以，合金的流 動(dòng)性變差。 7影響凝固方式的因素是什么 ? 答：影響鑄件凝固方式的主要因素是合金的結(jié)晶溫度范圍和鑄件的溫度梯度。 (1)合金的結(jié)晶溫度范圍 合金的結(jié)晶溫度范圍愈小，凝固區(qū)域愈窄，愈傾向于逐層凝固。如砂型鑄造時(shí)，低碳鋼為 逐層凝固；高碳鋼因結(jié)晶 溫度范圍甚寬，為糊狀凝固。 (2)鑄件的溫度梯度 在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝固區(qū)域的寬窄取決于鑄件內(nèi)外層間的溫度梯度，若鑄件的溫度梯度由小變 8 大，則其對應(yīng)的凝固區(qū)由寬變窄。 第 7章 鑄造成形 二、基本內(nèi)容 鑄造成形工藝基礎(chǔ) 1）合金的流動(dòng)性和充型能力： 流動(dòng)性好的合金，充型能力強(qiáng)，易獲得形狀完整、尺寸準(zhǔn)確、輪廓清晰、壁薄和形狀復(fù)雜的鑄件?；诣T鐵流動(dòng)性最好，硅黃銅、鋁硅合金次之，鑄鋼最差。 2）合金的收縮： 液態(tài)收縮和凝固收縮是鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的主要原因，固態(tài)收縮是鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋 的的主要原因。 鑄造成形方法 1） 砂型鑄造： 各種手工造型方法的特點(diǎn)和應(yīng)用，見書中表 71。 鑄件常見的缺陷的特征及產(chǎn)生原因，見書中表 72 2） 特種鑄造： 熔模鑄造的工藝過程：制母模 → 壓型 → 制蠟?zāi)?→ 制殼 → 焙燒 → 澆注 → 清理。 熔模鑄造的特點(diǎn)：鑄件的尺寸精度及表面質(zhì)量高，減少切削、節(jié)約材料，適于鑄熔點(diǎn)高、難切削加工材料。 第 11章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識 二、基本內(nèi)容 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素 1）切削運(yùn)動(dòng)： 切削運(yùn)動(dòng)：為了切除工件上多余的金屬，刀具與工件之間所作的相對運(yùn)動(dòng)。按切削運(yùn)動(dòng)在切削過程中起的 作用不同，可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 主運(yùn)動(dòng)：切下切屑所必需的最基本的運(yùn)動(dòng)，也是切削加工中速度最高、消耗功率最多的運(yùn)動(dòng)。切削加工中只有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：是使工件切削層不斷投入切削而加工出完整表面的運(yùn)動(dòng)。切削加工中可以有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)，也可以有幾個(gè)主運(yùn)動(dòng)。 2）切削要素： 切削用量要素：切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量。 切削層平面尺寸要素：切削層厚度、切削層寬度、切削層截面面積。 金屬切削刀具： 1）刀具常用材料： 碳素工具鋼：用于制造簡單手工刀具。常用鋼牌號有 T10A、 T12A。 量具刃具鋼：用于制造形狀復(fù) 雜手工刀具。常用鋼牌號有 CrWMn、 9SiCr。 高速鋼：用于制造形狀復(fù)雜機(jī)動(dòng)刀具。常用鋼牌號有 W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2。 硬質(zhì)合金：多制成各種形狀刀片，機(jī)動(dòng)加工各種金屬材料。常用鋼牌號有 YG YG YG YT YT1 YT30。 2）車刀切削部分的幾何參數(shù)： 外圓車刀切削部分的組成：前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖。 3）車刀標(biāo)注角度參考系： 基面 Pr：過切削刃上任一點(diǎn)的水平面。 切削平面 Ps：通過切削刃上任一點(diǎn)與切削刃相切，垂直于基面的平面。 正交平面 Po：通過 切削刃上任一點(diǎn)，并同時(shí)與垂直于基面和切削平面的平面。 3） 車刀正交平面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度： 主偏角 κr ：基面內(nèi)主切削刃與進(jìn)給方向的夾角。其主要作用是影響背向力的大小和刀具壽命。 副偏角 κr39。 ：基平面內(nèi)副切削刃與進(jìn)給反方向的夾角。其主要作用是影響工件以加工表面粗糙度。 前角 γ 。：正交平面內(nèi)前刀面與基面之間的夾角。其主要作用是使刃口鋒利。 后角 α 。：正交平面內(nèi)后刀面與切削平面之間的夾角。其主要作用是減少主后刀面與工件過渡表面之間的摩擦。 刃傾角 λs ：切削平面內(nèi)主切削刃與基面間的夾角。其主要作用是控制切屑流向 金屬切削過程中的物理現(xiàn)象 1） 金屬切削過程的實(shí)質(zhì)： 9 就是通過刀具把金屬層變?yōu)榍行嫉倪^程，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)擠壓變形的過程，塑性金屬在切削過程中一般要經(jīng)歷彈性變形、塑性變形、擠裂破壞和切離四個(gè)階段。 2） 切削變形區(qū)： 第 Ⅰ 變形區(qū)：又稱基本變形區(qū)。切削力、切削熱主要來自這個(gè)區(qū)域。 第 Ⅱ 變形區(qū)：是切屑于前刀面間的摩擦變形區(qū)。該區(qū)域?qū)Ψe屑瘤的形成和前刀面磨損有直接影響。 第 Ⅲ 變形區(qū)：是工件已加工表面與刀具后刀面的摩擦區(qū)。該區(qū)域?qū)ぜ鸭庸け砻娴淖冃螐?qiáng)化和殘余應(yīng)力及后刀面的磨損有很大影響。 3）積屑瘤： 產(chǎn)生條件 ：切削塑性金屬；切削速度在 5— 60m/min。 對切削加工的影響：粗加工時(shí)有好處，保護(hù)刀刃，增大前角。精加工時(shí)不利，影響表面質(zhì)量和尺寸精度，因此精加工時(shí)避免產(chǎn)生積屑瘤，故常采用高速（ v100m/min）或低速（ v5m/min）精加工。 4）切削力： 總切削力 F：三個(gè)變形區(qū)的變形抗力和切屑、工件與刀具間的摩擦力的合力。通常將總切削力分解成三個(gè)相互垂直的奮力：主切削力 Fc、進(jìn)給力 Ff（軸向力）、背向力 Fp（徑向力）。 影響因素：有工件材料、刀具角度和切削用量。增大刀具前角，減小切削深度，施加切削液，均可使切 削力減小。增大主偏角，可明顯減小背向力，減小工件彎曲變形和振動(dòng)。 5）切削熱： 切削熱的產(chǎn)生：有切削變形功和摩擦功形成。 切削熱的傳出：在切削過程中有切屑、工件和周圍介質(zhì)傳出。減少切削熱不利影響的措施主要有：合理選擇切削用量和刀具角度，合理施加切削液。 切削加工質(zhì)量與切削效率 1）影響材料切削加工性的主要因素： 材料的強(qiáng)度和硬度愈高；塑性、韌性愈大；導(dǎo)熱系數(shù)愈小，材料的切削加工性愈差。 2）已加工表面質(zhì)量： 表面粗糙度：減小進(jìn)給量、主偏角、副偏角，增加刀尖圓弧半徑等，可降低殘留面積高度，從而減小表面粗糙 度。選擇合適切削速度，避免產(chǎn)生積屑瘤，可明顯降低表面粗糙度。增大前角、減小切削厚度、增加切削速度、選用潤滑性能良好的潤滑液，可有效或降低鱗刺的產(chǎn)生。提高工藝系統(tǒng)剛度、采取消振隔振措施，減少振動(dòng)對表面粗糙度的影響。 表面加工硬化：增大前角和切削速度、采用有效的潤滑措施，可大大減輕表面加工硬化現(xiàn)象。 表面殘余應(yīng)力：采用時(shí)效處理可有效消除表面殘余應(yīng)力。 3）切削液： 切削液作用： 有冷卻作用、潤滑作用、清洗作用、防銹作用。 切削液種類和選用： 水溶液：水加入少量防銹劑和潤滑劑。一般用于普通磨削和其他精加工。 乳化 液：乳化油與水稀釋而成。低濃度乳化液主要用于磨削、粗車、鉆孔。高濃度乳化液主要用于精車、攻絲、鉸孔、插齒等。 切削油：礦物油，少數(shù)采用動(dòng)植物油。普通車削、攻絲用機(jī)油；精車有色金屬和鑄鐵用煤油；加工螺紋用植物油；在礦物油中加入油性劑和極壓添加劑，用于精銑、鉸孔、功絲和齒輪加工等。 4）刀具幾何角度的選擇： 前角的選擇：工件材料的強(qiáng)度和硬度較低時(shí)，取較大前角；反之，取較小前角；加工塑性材料，取較大前角；加工脆性材料，取較小前角；硬質(zhì)合金刀具加工特別硬的材料時(shí)，應(yīng)取負(fù)前角。高速鋼刀具取較大前角；硬質(zhì)合金刀具取較小 前角；工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，取較大前角。 后角的選擇：精加工或斷續(xù)切削時(shí)取較大后角；粗加工時(shí)取較小后角；工件材料的強(qiáng)度和硬度較高時(shí)，取較小后角；工件材料的塑性和韌性較大時(shí)，取較大后角；工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，取較小后角。 主偏角的選擇：工藝系統(tǒng)剛性較好時(shí)，取較小主偏角；工藝系統(tǒng)剛性較差或強(qiáng)力切削時(shí)，取較大主偏角；車削階梯軸時(shí)，取 90186。主偏角；車削細(xì)長軸時(shí)，取 90186?！?93186。 主偏角。 副偏角的選擇：精加工時(shí)，取 5186。— 10186。副偏角；粗加工時(shí)取 10186?！?15186。 副偏角。 刃傾角的選擇：精加工時(shí)，取 0186?！?5186。 刃傾角；粗加工時(shí) 取 5186?！?0186。刃傾角。 5）切削用量的選擇： 選擇原則：粗加工時(shí)，優(yōu)先選擇背吃刀量，而后盡量選用較高的切削速度。 10 背吃刀量的選擇：多次進(jìn)給時(shí)，應(yīng)盡量將第一次進(jìn)給的背吃刀量取大些。 進(jìn)給量的選擇：粗加工時(shí)，取較大進(jìn)給量；精加工時(shí)，取較小進(jìn)給量。 切削速度的選擇：工件材料的強(qiáng)度和硬度較高時(shí)，切削加工性較差時(shí)，應(yīng)取較低的切削速度。 四、習(xí)題 一、填空題 切削運(yùn)動(dòng)可分為（）和（ ）。 切削用量要素包括（）、（ ）、（ ）。 切削液的作用主要有（）、（ ）、（ ）、（ ）。 塑性金屬切削過程經(jīng)歷了（） 、（ ）、（ ）、（ ）四個(gè)階段。 二、判斷題 碳素工具鋼耐熱性差，因此用于制造簡單手工刀具。（ ） 硬質(zhì)合金耐熱性優(yōu)良，適于制造形狀復(fù)雜刀具。（ ） 采用較大主偏角，可使背向力 Fp減小，進(jìn)給力 Ff增大。（ ） 三、選擇題 加工塑性材料時(shí)，應(yīng)?。ǎ┣敖牵庸ご嘈圆牧蠒r(shí)，應(yīng)?。? ）前角。 A 較小的 B 較大的 C 一樣的 精加工時(shí)，應(yīng)選（）前角，粗加工時(shí)，應(yīng)選（ ）前角。 A 較小的 B 較大的 C 一樣的 精加工時(shí)，應(yīng)選（）后角，粗加工時(shí)，應(yīng)選（ ）后角。 A 較小的 B 較大的 C 一樣的 四、簡答題 刀具材料必須具備哪些性能？ 積削瘤產(chǎn)生的條件是什么？它對切削加工有何影響？ 第十一章 一、填空題 主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 切削速度進(jìn)給量背吃刀量 冷卻潤滑清洗防銹 彈性變形塑性變形 擠裂切離 二、判斷題 √2 、 ⅹ 3 、 √ 三、選擇題 A B B C B A 四、簡答題 刀具材料必須具備哪些性能？ 答：在切削加工過程中，刀具的切削部分在強(qiáng)烈摩擦、很大應(yīng)力、很高溫度、沖擊振動(dòng)條件下工作，因此要求刀具材料必須具備高的硬度、高的耐磨性、高的耐熱性、足夠的強(qiáng)度和韌性以及一定 的工藝性。 積削瘤產(chǎn)生的條件是什么？它對切削加工有何影響？ 答：在 5m/min～ 60m/min切削速度下，切削塑性金屬材料，在前刀面靠近切削刃部分的部位容易產(chǎn)生積削瘤。積削瘤伸出刃口之外時(shí)，使背吃刀量增加；它代替刃口切削，增大了實(shí)際工作前角，使切削力和變形減??；但積削瘤是不穩(wěn)定的，對加工尺寸和表面質(zhì)量有很大影響。所以粗加工時(shí)可利用積削瘤，精加工時(shí)必須避免積削瘤。 第 12章切削加工方法 二、基本內(nèi)容 車削加工 1）工件在車床上的常用裝夾方式： 常用裝夾方式有：卡盤、頂尖、心軸、中心架、跟刀架等方式 。 2）車削加工的工藝特點(diǎn)： 加工范圍廣；生產(chǎn)效率高；生產(chǎn)成本低；容易保證工件各加工面的位置精度。 3）車削加工的應(yīng)用： 可以車外圓；車端面和臺階；車槽和切斷；車螺紋；車床上的孔加工。 鉆削和鉸削加工： 鉆孔加工：鉆孔是用鉆頭在實(shí)體材料上加工孔。其加工精度較低，表面粗糙度值較大，屬于粗加工。 擴(kuò)孔加工：擴(kuò)孔是用擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)大已鉆出孔徑的加工方法。屬于半精加工。 11 鉸削加工：鉸削加工時(shí)是用鉸刀從孔壁切除微量金