【正文】 條件差別越大，毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也愈大。② 冷校直帶來的內(nèi)應(yīng)力。細(xì)長軸類零件車削后，常因棒料在軋制中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要重新分布，而使其產(chǎn)生彎曲變形。為了糾正這種彎曲變形，有時采用冷校直。其方法是在與變形相反的方向加力，使工件反向產(chǎn)生塑性變形，以達(dá)到校直的目的。③ 切削加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。在切削加工過程中，由于刀具刃口半徑不能為零，因而切屑的形成存在著劇烈的撕裂和摩擦，加上后刀面的擠壓，使工件表面組織產(chǎn)生塑性變形。晶格被扭曲、拉長、體積膨脹，比重減小，比容增大。膨脹受到里層組織的阻力，使表面殘留壓應(yīng)力，里層產(chǎn)生與其平衡的拉應(yīng)力。因此，對于精度要求高的零件，在粗加工、半精加工之后都要安排低溫時效工序以消除表面內(nèi)應(yīng)力。（2）減少或消除內(nèi)應(yīng)力的措施① 合理設(shè)計零件結(jié)構(gòu)，在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)盡可能簡化結(jié)構(gòu)，使壁厚均勻、減小壁厚差、增大零件剛度。② 進(jìn)行時效處理。自然時效處理，是把毛坯或經(jīng)粗加工后的工件放于露天下，利用溫度的自然變化，經(jīng)過多次熱脹冷縮，使工件內(nèi)部組織發(fā)生微觀變化，從而逐漸消除內(nèi)應(yīng)力。這種方法一般需要半年至五年時間，會造成再制品和資金的積壓，但效果較好。③ 人工時效處理是將工件進(jìn)行熱處理，分高溫時效和低溫時效。前者是將工件放在爐內(nèi)加熱到500～680℃，保溫4～6h，再隨爐冷卻至100～200℃出爐，在空氣中自然冷卻。低溫時效是加熱到100～160℃，保溫幾十小時出爐，低溫時效效果好，但時間長。④ 震動時效是工件受到激振器的敲擊，或工件在大滾筒中回轉(zhuǎn)互相撞擊，一般震動30～50min即可消除內(nèi)應(yīng)力。這種方法節(jié)省能源、簡便、效率高，近幾年來發(fā)展很快。此方法適用于中小零件及有色金屬件等。⑤ 合理安排工藝。機(jī)械加工時，應(yīng)注意粗、精加工分開；注意減小切削力，如減小余量、減小切削深度并進(jìn)行多次走刀，以避免工件變形。⑥ 盡量不采用冷校直工序，對于精密零件，嚴(yán)禁進(jìn)行冷校直。10答案（1）機(jī)械加工表面質(zhì)量包括加工表面的幾何特征和表面層物理力學(xué)性能兩個方面的內(nèi)容。① 加工表面的幾何特征。機(jī)械加工的表面不可能是理想的光滑的表面，而是存在著表面粗糙度、波度等表面幾何形狀以及劃痕、裂紋等缺陷。② 加工表面層的物理力學(xué)性能。表面層的物理力學(xué)性能包括表面層的加工硬化、殘余應(yīng)力和表面層的金相組織變化。機(jī)械零件在加工中由于受切削力和熱的綜合作用，表面層金屬的物理力學(xué)性能相對于基本金屬的物理力學(xué)性能發(fā)生了變化。該層總稱為加工變質(zhì)層。（2）表面質(zhì)量對零件使用性能影響①對零件耐磨性的影響，零件的耐磨性主要與摩擦副的材料、熱處理狀態(tài)及潤滑條件有關(guān)，一般來說，零件表面粗糙度值越小，零件表面就越光滑，耐磨性越好。但并不是粗糙度越小越耐磨，過于光滑的表面會擠出接觸面間的潤滑油，形成干摩擦，導(dǎo)致分子之間的親和力加強(qiáng)，從而產(chǎn)生表面咬焊、膠合，反而使磨損加劇。就零件的耐磨性而言，～mm之間。②對零件疲勞強(qiáng)度的影響，在交變載荷的作用下，零件表面粗糙度、劃痕和裂紋等缺陷容易引起應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力超過材料的疲勞強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生和擴(kuò)展疲勞裂紋，造成疲勞損壞。試驗證明，對于承受交變載荷的零件，減少Ra值，可以使疲勞強(qiáng)度提高30%～40%。表面層一定程度的加工硬化能阻礙疲勞裂紋的產(chǎn)生和已有裂紋的擴(kuò)展，能提高疲勞強(qiáng)度。但若冷硬過度，就會產(chǎn)生大量顯微裂紋而降低疲勞強(qiáng)度。表面層的殘余壓應(yīng)力能夠部分抵消工作載荷而引起的拉應(yīng)力，延緩疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，提高零件的疲勞強(qiáng)度。而殘余拉應(yīng)力使表面裂紋擴(kuò)大，降低零件的疲勞強(qiáng)度。③對零件配合精度的影響，對間隙配合表面，如表面粗糙，磨損后會使配合間隙增大，改變原配合性質(zhì)。在過盈配合中，軸壓入孔中時表面的凸峰將被擠平，而使實際過盈量比預(yù)定的小，降低了配合的可靠性。④對零件抗腐蝕性的影響，當(dāng)零件在潮濕的空氣中或在有腐蝕性的介質(zhì)中工作時，會發(fā)生化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕。特別是當(dāng)腐蝕作用和摩擦作用同時存在時，已被腐蝕的凸出處將因摩擦作用而很快被磨掉，從而加速其腐蝕過程。⑤表面質(zhì)量對零件的其他性能也有影響，例如降低零件的表面粗糙度可以提高密封性能、提高零件的接觸剛度、降低相對運動零件的摩擦系數(shù)，提高運動的靈活性，從而減少發(fā)熱和功率消耗、減少設(shè)備的噪聲等。11答案表面層的冷作硬化程度決定于產(chǎn)生塑性變形的力、變形速度以及變形時的溫度。切削力越大，塑性變形越大，因而硬化程度也就越大；變形速度越大，塑性變形越不充分，硬化程度也就減少。變形時的溫度在（～）t熔 范圍內(nèi)，會產(chǎn)生變形后的金相組織的恢復(fù)現(xiàn)象，也就是會部分削除冷作硬化。12答案機(jī)械加工時，表面粗糙度形成的原因主要有幾何因素，物理因素、機(jī)床、刀具和工藝系統(tǒng)的震動幾方面。①幾何因素在理想的切削條件下，刀具相對于工件作進(jìn)給運動時，在加工表面上遺留下來的切削層殘留面積形成理論的粗糙度②物理因素在切削時，刀具的刃口圓角及刀具后刀面引起的擠壓變形與摩擦使金屬材料發(fā)生塑性變形，增大了表面粗糙度。另外在切削過程中出現(xiàn)的刀瘤與鱗刺，會使表面粗糙度嚴(yán)重地惡化，在加工塑性材料（如低碳鋼、鉻鋼、不銹鋼、鋁合金等）時，常是影響粗糙度的主要因素。③機(jī)械加工過程中震動使刀具與工件之間產(chǎn)生相對位移，嚴(yán)重破壞了工件和刀具之間正常的運動軌跡，震動不僅惡化加工表面質(zhì)量、縮短了刀具和機(jī)床的使用壽命，而且震動嚴(yán)重時加工無法進(jìn)行。常常為了避免震動，不得不降低切削用量，從而降低了生產(chǎn)率。同時由于震動發(fā)出刺耳的噪聲，不僅使勞動者容易疲勞、身心受到損害、工作效率降低，而且污染了環(huán)境。13答案由于切削力的作用，使被加工表面產(chǎn)生塑性變形，加工表面層晶格間剪切滑移，晶粒拉長、破碎，阻礙金屬進(jìn)一步變形，造成加工表面層材料強(qiáng)化和硬度增加，稱為加工硬化。切削力越大，塑性變形越大，硬化程度就越大。mm，硬化層的硬度比基體金屬硬度高1～2倍。表面層的硬化程度除了與產(chǎn)生塑性變形的力有關(guān)外，還與變形速度以及變形時的溫度有關(guān)。變形速度越大，塑性變形越不充分，則硬化程度降低。表層金屬在塑性變形時，還產(chǎn)生一定數(shù)量的熱，使金屬表面層溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到一定范圍時，就會產(chǎn)生冷硬回復(fù)，回復(fù)作用的速度取決于溫度的高低和冷硬程度的大小。減小刀具前角和增大刀尖圓弧半徑都將增大已加工表面層的塑性變形，從而使冷硬層的深度和硬化程度也隨之增加。切削速度增大，硬化層深度和硬化程度都隨之減小。因為切削速度增大，則切削溫度升高，從而有利于冷硬回復(fù)。另外，切削速度增大，使刀具與工件接觸時間短，塑性變形程度減小。進(jìn)給量增大，使切削厚度增加，切削力和材料的塑性變形都隨之增大，因此硬化現(xiàn)象增強(qiáng)。但進(jìn)給量太小時，因形成薄層切屑使表面層受擠壓的作用增加，塑性變形也增加，故冷硬作用也隨之增加。被加工工件材料的硬度越低，塑性越好，則切削時的塑性變形也越大，冷硬現(xiàn)象就越嚴(yán)重。14答案由幾何因素引起的粗糙度過大，可通過減小切削層殘留面積來解決。減小進(jìn)給量和刀具的主、副偏角，增大刀尖圓角半徑，均能有效地降低表面粗糙度。由物理因素引起的粗糙度過大，主要應(yīng)采取措施減少加工時的塑性變形，避免產(chǎn)生刀瘤和鱗刺，對此影響最大的是切削速度和被加工材料的性能。（1）加工材料。一般韌性較大的塑性材料，加工后表面粗糙度較大，而韌性較小的塑性材料加工后易得到較小的表面粗糙度。對于同種材料，其晶粒組織越大，加工表面粗糙度越大。因此，為了減小加工表面粗糙度，常在切削加工前對材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理，以獲得均勻細(xì)密的晶粒組織和較好的硬度。（2）切削用量。進(jìn)給量越大，殘留面積高度越高，零件表面越粗糙。因此，減小進(jìn)給量可有效地減小表面粗糙度。切削速度對表面粗糙度的影響也很大。在中低速切削塑性材料時，由于容易產(chǎn)生積屑瘤，且塑性變形較大，因此加工后零件表面粗糙度較大。通常采用低速或高速切削塑性材料，可有效地避免積屑瘤的產(chǎn)生，這對減小表面粗糙度有積極作用。（3）刀具的幾何形狀、材料、刃磨質(zhì)量的影響。刀具的前角對切削過程的塑性變形有很大影響。前角值增大時，塑性變形程度減小，粗糙度也減小。前角為負(fù)值時，塑性變形增大，粗糙度也增大。后角過小會增加摩擦。刃傾角的大小又會影響刀具的實際前角，因此都會影響加工表面的粗糙度。刀具的材料與刃磨質(zhì)量對產(chǎn)生刀瘤、鱗刺等現(xiàn)象影響很大，如用金剛石車刀精車鋁合金時，由于摩擦因數(shù)較小，刀面上就不會產(chǎn)生切屑的黏附、冷焊現(xiàn)象，因此能減小粗糙度。（4）切削液。切削液的冷卻和潤滑作用能減小切削過程中的界面摩擦，降低切削區(qū)溫度，使切削層金屬表面的塑性變形程度下降，抑制刀瘤、鱗刺的生成，因此可大大減小表面粗糙度。15答案在制定工藝規(guī)程時，要在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提勞動生產(chǎn)率、降低成本。提高勞動生產(chǎn)率涉及產(chǎn)品的設(shè)計、制造工藝、生產(chǎn)管理等多方面因素。僅就機(jī)械加工而言，提高勞動生產(chǎn)率的工藝途徑是：縮短單件工時和采用自動化加工等現(xiàn)代化生產(chǎn)方法。（1）縮短基本時間。① 提高切削用量。提高切削用量是縮短基本時間的有效方法。目前廣泛采用的是高速車削和高速磨削，高速切削中采用硬質(zhì)合金車刀的切削速度一般達(dá)到200m/min，陶瓷刀具的切削速度達(dá)500m/min，人造金剛石車刀在切削普通鋼材時的切削速度達(dá)到900m/min，而在切削HRC60以上的淬火鋼時，切削速度達(dá)到90m/min。高速滾齒機(jī)的切削速度可達(dá)65～75m/min。在磨削方面，高速磨削達(dá)到60m/s以上。此外，采用強(qiáng)力磨削的磨削深度可達(dá)6～12mm，金屬去除率比普通磨削提高數(shù)倍。② 減少工作行程。在切削加工過程中可以采用多刀切削、多件加工、合并工步等方法來減少工作行程。③ 采用多件加工。（2）縮短輔助時間。當(dāng)輔助時間為單件時間的50%~70%以上時，若用提高切削用量來提高生產(chǎn)率，不會取得大的效果，此時應(yīng)考慮縮減輔助時間的方法。① 采用高效夾具。如氣動、液壓、電動及多件夾緊等夾具，可減少裝夾工件的時間。 ② 采用主動檢驗或數(shù)字顯示自動測量裝置，減少加工中的停機(jī)測量時間。③ 將輔助時間與基本時間全部或部分重合，如采用多工位夾具、回轉(zhuǎn)工作臺等措施。（3）縮短布置工作地點時間。主要的措施有：提高刀具或砂輪的耐用度以減少換刀次數(shù)；采用刀具微調(diào)裝置、專用對刀樣板等可減少刀具調(diào)整時間；數(shù)控機(jī)床上也可采用機(jī)外對刀儀進(jìn)行機(jī)外調(diào)刀，省去了在數(shù)控機(jī)床上的對刀時間；使用不重磨刀片，當(dāng)?shù)度心p需換切削刀時只要通過松緊螺釘，更換標(biāo)準(zhǔn)刀片或刀片轉(zhuǎn)位即可重新使用，換刀時間縮短。（4）縮短準(zhǔn)備和終結(jié)時間。成批生產(chǎn)時盡量擴(kuò)大工件的批量，減少分?jǐn)偟矫總€工件上的準(zhǔn)備終結(jié)時間。如采用成組技術(shù)或采用數(shù)控機(jī)床、液壓仿形機(jī)床、順序控制機(jī)床等。（5）采用自動化生產(chǎn)方法。采用現(xiàn)代化的生產(chǎn)技術(shù)；采用先進(jìn)的毛坯制造方法，提高毛坯精度，減少切削加工的勞動量。采用少或切削加工工藝，如滾壓加工、特種加工等。在大批和大量生產(chǎn)中，采用組合機(jī)床、自動線加工；在單件小批、中批生產(chǎn)中，采用數(shù)控加工及成組加工，都可以有效地提高生產(chǎn)率。第六章 機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展1答案（1）一般加工一般加工是指加工精度在10mm左右、～mm的加工技術(shù)。如車、銑、刨、磨、鏜、鉸等。適用于汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床等產(chǎn)品的制造。（2）精密加工精密加工是指加工精度在10～mm，～mm的加工技術(shù)。如金剛車、金剛鏜、研磨、珩磨、超精加工、砂帶磨削、鏡面磨削和冷壓加工等。適用于精密機(jī)床、精密測量儀器等產(chǎn)品中的關(guān)鍵零件的加工，如精密絲杠、精密齒輪、精密蝸輪、精密導(dǎo)軌、精密軸承等。（3）超精密加工～mm，～mm的加工技術(shù)，如金剛石刀具超精密切削、超精密磨料加工、超精密特種加工和復(fù)合加工等。其適用于精密元件、計量標(biāo)準(zhǔn)元件、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的制造。目前，超精密加工的精度正處在亞納米級工藝，正在向納米級工藝發(fā)展。（4）納米加工納米加工是指加工精度高于10?3mm（納米，1nm=10?3mm），mm的加工技術(shù)，其加工方法大多已不是傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法，而是諸如原子分子單位加工等方法。2答案（1）電火花加工的基本原理電火花加工是在液體介質(zhì)中利用脈沖放電對導(dǎo)電材料的腐蝕作用來去除材料，從而使零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達(dá)到預(yù)定技術(shù)要求的一種加工方法。電火花加工是在教材中圖62所示的加工系統(tǒng)中進(jìn)行的。加工時，脈沖電源的一極接工具電極，另一極接工件電極。兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(zhì)（常用煤油或礦物油或去離子水）中。工具電極由自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證工具與工件在正常加工時維持一很小的放電間隙（～mm）。當(dāng)脈沖電壓加到兩極之間，便將當(dāng)時條件下極間最近點的液體介質(zhì)擊穿，形成放電通道。由于通道的截面積很小，放電時間極短，致使能量高度集中（106～107W/mm2），放電區(qū)域產(chǎn)生的瞬時高溫足以使材料熔化甚至蒸發(fā)，以致形成一個小凹坑。第一次脈沖放電結(jié)束之后，經(jīng)過很短的間隔時間，第二個脈沖又在另一極間最近點擊穿放電。如此周而復(fù)始高頻率地循環(huán)下去，工具電極不斷地向工件進(jìn)給，它的形狀最終就復(fù)制在工件上，形成所需要的加工表面。與此同時，總能量的一小部分也釋放到工具電極上，從而造成工具損耗。從上面的敘述中可以看出，進(jìn)行電火花加工必須具備3個條件：必須采用脈沖電源；必須采用自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置，以保持工具電極與工件電極間微小的放電間隙；火花放電必須在具有一定絕緣強(qiáng)度（103～107Wm）的液體介質(zhì)中進(jìn)行。（2）電火花的加工特點①可以加工任何高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的導(dǎo)電材料。②加工時無明顯機(jī)械力，適用于低剛度工件和微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工。③脈沖參數(shù)可依據(jù)需要調(diào)節(jié)，可在同一臺機(jī)床上進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工。④電火花加工后的表面出現(xiàn)的凹坑，有利于儲油和降低噪聲。⑤放電過程有部分能量消耗在工具電極上，導(dǎo)致電極損耗，影響成形精度。（3）電火花應(yīng)用電火花加工在特種加工中是比較成熟的工藝，在民用、國防部門和科學(xué)研究中已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用，并有很多專業(yè)工廠從事生產(chǎn)制造。電火花加工工藝及機(jī)床設(shè)備的類型較多，其中應(yīng)用最廣、數(shù)量最多的是電火花成形機(jī)床和電火花線切割機(jī)床。3答案（1）電解加工原理是利用金屬在電解液中可以產(chǎn)生陽極溶解的電化學(xué)原理來進(jìn)行工件成形加工的方法。這種電化學(xué)現(xiàn)象在機(jī)械工業(yè)中早已被