机械制造基础复习
第一篇 金属材料的基本知识
第一章 金属材料的主要性能
1. 力学性能、强度、塑性、硬度的概念? 表示方法？
力学性能: 材料在受到外力作用下所表现出来的性能。如：强度、 塑性、 硬度 等。 （1）强度：材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
○
1屈服点σs (或屈服强度) : 试样产生屈服时的应力，单位MPa； 屈服点计算公式 σsFsA 0Fs——试样屈服时所承受的最大载荷，单位N； A2
0——试样原始截面积，单位mm。
○
2抗拉强度σb ：试样在拉断前所能承受的最大应力。 抗拉强度计算公式σbFbA 0Fb——试样拉断前所承受的最大载荷(N) A2
0——试样原始截面积( mm)
（2）塑性：材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。
○
1伸长率δ : 试样拉断后标距的伸长量ΔL与原始标距L0的百分比。 δL1L0L100% 0L0——试样原始标距长度，mm； L1——试样拉断后的标距长度，mm。
○
2断面收缩率ψ : 试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积A0的百分比。 ψA0A1A100% 0A——试样的原始横截面积，mm2
0；
A——试样拉断后，断口处横截面积，mm2
1。说明：δ、ψ值愈大，表明材料的塑性愈好。 （3）硬度：材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力。 HBS 布氏硬度HB HBW 常用测量硬度的方法 HRA 洛氏硬度HR HRB HRC 符号HBS表示钢球压头测出的硬度值，如:120HBS。HBW表示硬质合金球压头测出的硬度值。HBS(W)＝压入载荷F（Ｎ）／压痕表面积（mm2
） 布氏硬度的特点及应用：
机械制造基础 1
硬度压痕面积较大，硬度值比较稳定。压痕较大，不适于成品检验。通常用于测定灰铸铁、非铁合金及较软的钢材。
洛氏硬度的特点及应用：
测试简便、且压痕小，几乎不损伤工件表面，用于成品检验。所测硬度值的重复性差。 2. 下列符号所表示的力学性能指标的名称和含义是什么？ σb 表示抗拉强度；σs 表示屈服点；δ表示伸长率；HRC HBS 练习题
1. 拉伸试样的原始标距长度为50mm，直径为10mm，经拉伸试验后，将已断裂的试样对接起来测量，
最后的标距长度为71mm，缩颈区的最小直径为4.9mm，试求该材料的伸长率和断面收缩率的值？ 解：δ＝[（71-50）/50]x100%＝42%，A0＝3.14x(10/2)＝78.5(mm)，
A1＝3.14x(4.9/2)＝18.85(mm)，Ψ＝[(A0-A1)/A0]x100%＝76%
2. 某工厂买回一批材料（要求：бs≥230MPa；бb≥410MPa；δ5≥23%；ψ≥50%）做短试样（L 0 =5
ｄ0 ；ｄ0 =10mm）拉伸试验，结果如下：F s=19KN，F b=34.5KN； L 1=63.1mm；d1=6.3mm；问买回的材料合格吗？ 解：根据试验结果计算如下：
σs＝Fs／A0＝(19x1000)/(3.14x5)＝242＞230MPa ， σb＝Fb／A0＝(34.5x1000)/(3.14x5)＝439.5＞410MPa ， δ5＝[ΔL／L0]x100%＝[(63.1-50)/50]x100%＝26.2% ＞ 23% ， ψ＝[ΔA／A0]x100%＝60.31% ＞50%
材料的各项指标均合格，因此买回的材料合格。
第二章 铁碳合金
1. 什么是金属结晶？金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？ 结晶 是原子由无序到有序的排列过程。
晶粒细，晶界就多。由于晶界处的晶格排列方向极不一致，犬牙交错，互相咬合，从而加强了金属的结合力，晶粒越细小，力学性能越好。
2. 什么是同素异晶转变？室温和1100℃时的纯铁晶格有什么不同？ 随着温度的改变，固态金属的晶格也随之改变的现象称为同素异晶转变。 纯铁在1538℃以上为液态
在1538℃~1394℃ δ－Fe 体心立方晶格 在1394℃~912 ℃ γ－Fe 面心立方晶格 在912 ℃以下 α－Fe 体心立方晶格
3. 纯铁常见晶体结构类型有哪二种? 铁碳合金的基本组织 A、F、P。 答：体心立方晶格和面心立方晶格。 (一) 固溶体
1. 铁素体 以符号F表示。碳（C）溶入α- Fe中所形成的固溶体称为铁素体（F）
力学性能：σb≈ 250MPa；δ= 45%~50%；80 HBS
2. 奥氏体 以符号A表示。碳（C）溶入γ- Fe中所形成的固溶体称为奥氏体（A）
力学性能： σb = 250 ~ 350MPa；HBS= 160~200；δ= 40%~45%
22
2
2
2
2
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(二) 化合物
铁碳合金中的渗碳体（Fe3C）属于金属化合物。 (三) 机械混合物
1. 珠光体 用符号P表示。铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为珠光体（F＋Fe3C）。 2. 莱氏体 符号为Ld表示。727℃以上为高温莱氏体（A＋Fe3C），727℃以下为低温莱氏
体（P＋Fe3C）。力学性能与Fe3C相似，硬而脆。
4. 分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温组织。 答案：（45钢为亚共析钢，T10钢为过共析钢。见书21面。）
亚共析钢的结晶过程：1点以前为液体，1点以后从钢液中结晶出奥氏体，直到2点全部结晶为奥氏体，到了3点以前不发生组织转变。到3点以后，从奥氏体中析出铁素体。由于铁素体的含碳量很低，致使剩余奥氏体中含碳量沿着GS线增加，当温度降到727℃时，含碳量已达到0.77‰，这时将进行共析反应，剩余奥氏体将全部转变成珠光体，而早先析出的铁素体不再发生变化。4点及以下其组织不变。因此，亚共析钢的室温组织由铁素体和珠光体构成。
过共析钢液态冷却到3点之前结晶过程与亚共析钢相同，到3点以后从奥氏体中析出二次渗碳体，由于析出含碳较高的二次渗碳体，剩余奥氏体中的含碳量将沿着它的溶解度曲线降低，当温度降到727℃时，含碳量达到0.77‰，奥氏体达到共析成分，并转变为珠光体，此后继续降温，组织不再发生变化。因此，过共析钢的室温组织由珠光体和二次渗碳体组成。
第二篇 铸造
砂型铸造
熔模铸造 铸造的分类 金属性铸造 特种铸造 压力铸造 离心铸造 消失模铸造
第一章 铸造工艺基础
1. 什么是铸造？铸造适用范围有哪些？
铸造：将液态金属浇注到铸型中，待其冷却凝固，以获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成形方法。
铸造最适合于制造形状复杂，特别是有复杂内腔的毛坯件。如：汽车发动机缸体、机床床身、飞机叶轮、箱体等。
2. 什么是液态合金的充型能力？
液态合金的充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清晰铸件的能力 。
3. 什么是收缩？收缩对铸件质量的影响有哪些？
收缩：合金从浇注、凝固直至冷却到室温，体积或尺寸缩减的现象。 收缩对铸件质量的影响有：缩孔、缩松、裂纹和变形等。
4. 什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？
顺序凝固（或称定向凝固)；薄部先凝固，厚部后凝固，冒口最后凝固。 同时凝固（厚薄不同部位趋近同时凝固，金属液从薄部引入）。 第二章 砂型铸造
机械制造基础 3
1. 砂型铸造工艺过程及特点？举一例说明它在汽车生产中的应用。 答：砂型铸造的工艺过程
(1) 造型和制芯直到装配，得到铸型（型腔）; (2) 金属熔炼—得到成分、温度合格的金属液； (3) 浇注，冷却凝固；
(4) 清理，检验。得到不同形状、性能要求的铸件。
砂型铸造生产工艺的特点
1. 可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。 2. 适应性强
(1) 合金种类不受限制； (2) 铸件大小几乎不受限制。 3. 成本低
(1) 材料来源广； (2) 废品可重熔；
(3) 设备投资低。
4. 废品率高、表面质量较低、劳动条件差。
举例：像汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件都是用砂型铸造工艺生产的。
第三章 特种铸造
1. 什么是熔模铸造？试用方框图表示其大致工艺过程。
熔模铸造: 用易熔材料制成模样，在模样表面包覆耐火涂料制成型壳，再将模样熔化排出型壳，铸型经高温焙烧即浇注。
2. 什么是金属型铸造？金属型铸造适用范围有哪些？举一例说明它在汽车生产中的应用。 答：金属型铸造：将液态金属浇入金属铸型以获得铸件的成形方法。又称永久型铸造。
应用: 铜、铝合金不复杂中小铸件的大批量生产，如铝活塞、气缸盖、油泵壳体等。
3. 什么是压力铸造？它的适用范围有哪些？举一例说明它在汽车生产中的应用。
压力铸造是在高压下将液态或半液态合金快速地压入金属铸型中，并在压力下凝固，以获得铸件。 应用：铝、镁、锌非铁合金铸件的大批量生产，如：汽车变速箱盖、端盖、化油器、气缸体等。
4. 什么是离心铸造？它的适用范围有哪些？
离心铸造——将液态合金浇入高速旋转的铸型，使其在离心力作用下充填铸型并结晶。 应用：铜套(Cu)、汽缸套等；
第三篇 金属塑性加工
第一章 金属的塑性变形
1. 何谓塑性变形？
当外力增大到使金属的内应力超过该金属的区服点后，即使作用在物体上的外力取消，金属的变形也不完全恢复，而产生一部分永久变形，称为塑性变形。 2. 塑性加工？
蜡模制造 型壳制造 焙烧浇注 铸件 机械制造基础 4
金属塑性加工：利用金属的塑性，改变形状、尺寸和改善性能，获得型材、棒材、板材、线材或锻压件的加工方法。
第二章 锻造
1. 什么是自由锻造？它的适用范围有哪些？举一例说明它在汽车生产中的应用。
自由锻造：只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量锻件的方法。应用:承受重大载荷的大型零件，要求具有较高的 强度，应采用自由锻造制成的毛坯。如曲轴、连杆等。锻件的质量可从不足1kg到300吨。
2. 什么是模膛锻造？它的适用范围有哪些？举一例说明它在汽车生产中的应用。
模膛锻造：利用锻模使坯料变形而获得锻件的锻造方法。应用: 如：汽车的弯曲连杆。适用于大批量生产。
第三章 板料冲压——使板料经分离或成形而获得制件的工艺统称。（当板料厚度超过8～10mm时需采用热冲
压。） 1. 什么是冲裁？
落料及冲孔(统称冲裁)。利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的一种冲压方法称为冲裁。 2. 什么是拉深？拉深件常见缺陷有哪些？
答：变形区在一拉一压的应力作用下，使板料（浅的空心坯）成形为空心件（深的空心件），而厚度基本不变的加工方法称为拉深。常见缺陷有拉穿和起皱。 3. 什么是弯曲？弯曲件常见缺陷有哪些？
答：将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件的成形方法称为弯曲。常见缺陷有弯裂和回弹。
第四篇 焊接
第一章 电弧焊
1. 何谓焊接热影响区？（见书153面）
焊接热影响区是指焊缝两侧金属因焊接热作用（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。 2. 焊条的组成？
涂有药皮供手弧焊用的熔化电极称为焊条。它由焊芯和药皮两部分组成。 3. 什么是电弧焊？它的适用范围有哪些？举一例说明它在汽车生产中的应用。
答：利用在电极和工件之间燃烧的电弧产生的高热量熔化金属形成熔池，冷却后形成焊接接头的工艺方法叫做电弧焊。如汽车车身。 第二章 其它常用焊接方法
1. 什么是电阻焊？它的适用范围有哪些？举一例说明它在汽车生产中的应用。
电阻焊定义：工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热，把工件加热到塑性或局部熔化状态，在压力下形成接头的焊接方法。
电阻焊分为三种形式：点焊、缝焊和对焊。点焊主要适用于厚度为4mm以下的薄板、冲压结构及线材的焊接，广泛用于汽车制造、飞机、轻工和日常生活用品的生产中；缝焊主要用于制造要求密封性的薄壁结构，如油箱、小型容器和管道等； 电阻焊特点及应用 ：
机械制造基础 5
1) 加热迅速且温度较低，焊件热影响区及变形小，易获得优质接头。 2) 不需外加填充金属和焊剂。 3) 劳动条件好。
4) 易实现机械化、自动化，生产率高。
但因影响电阻大小的因素都可使热量波动，故接头质量不稳定，这在一定程度上限制了电阻焊在某些重要构件上的应用。此外，电阻焊耗电量较大，焊机复杂，造价较高。
2. 什么是钎焊？它的适用范围有哪些？举一例说明它在汽车生产中的应用。
答：钎焊是利用熔点比焊件低的钎料作为填充金属，加热时钎料熔化而将工件连接的焊接方法。 根据钎料熔点的不同分为：硬钎焊（钎料熔点在450℃以上）和软钎焊（钎料熔点在450℃以下）
（1）硬钎焊主要用于钢铁和铜合金构件的焊接以及刀具、工具的焊接。
（2）软钎焊常用于仪表、导电元件及铜合金焊接。如：汽车仪表、铜质散热器等。
第五篇 切削加工
第一章 金属切削的基础知识
1. 什么是切削运动？
答：在切削加工中刀具与工件的相对运动叫切削运动。切削运动包括主运动和进给运动。
2. 什么是主运动？什么是进给运动？
答：主运动是切下切屑所需的最基本的运动，在切削运动中主运动的速度最高、消耗的功率最大。主运动只有一个。进给运动：使金属层不断投入切削，加工出完整表面所需的运动。速度低，消耗功率小。
3. 刀具材料性能要求及常用刀具材料？
对刀具材料的基本要求 (1) 较高的硬度。
(2) 足够的强度和韧性，以承受切削力、冲击和振动。
(3) 较好的耐磨性，以抵抗切削过程中的磨损，维持一定的切削时间。 (4) 较高的耐热性，以便在高温下仍能保持较高硬度，又称为红硬性或热硬性。 (5) 较好的工艺性，以便于制造各种刀具。
常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷材料等。
第二章 常用加工方法综述
1. 什么是车削加工？适于加工何种表面？
车削：车刀在车床上加工工件的工艺过程。车削加工适宜各种回转体表面的加工。
2. 什么是钻削加工？适于加工何种表面？
钻削：用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻孔。钻孔主要用于粗加工。如螺钉孔、油孔、内螺纹底孔等。
3. 什么是铣削加工？适于加工何种表面？
铣削的应用: 主要加工平面。同时可加工沟槽、成形面、切断等。 4. 什么是磨削？适于加工何种表面？砂轮的组成？
机械制造基础 6
用砂轮或其他磨具加工工件，称为磨削。应用：可加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料，也能加工高硬度的淬硬钢、硬质合金、陶瓷、玻璃等难切削材料，但不适宜塑性较大的有色金属。
5. 什么是拉削加工？适于加工何种表面？
它是利用多齿的拉刀，逐齿依次从工件上切下很薄的金属层，使表面达到较高的精度和较小的粗糙度值。
第三章 典型表面加工分析
1. 在零件的加工过程中，为什么常把粗加工和精加工分开进行？
答：粗加工时，背吃刀量和进给量大，切削力大，产生的切削热多。由于工件受力变形、受热变形以及内应力重新分布等，将破坏已加工表面的精度，因此，只有在粗加工之后再进行精加工，才能保证质量要求。
第四章 工艺过程的基本知识
1. 何谓生产过程、工艺过程、工序？
答：生产过程：由原材料制成各种零件，并装配成机器的全过程。
工艺过程：改变原材料的（毛坯）的形状、尺寸、性能，使之变为成品的过程。 工序：在同一工作地点对一个（一组）零件所连续完成的那部分工艺过程。
2. 生产类型有哪几种？
答：生产内型有三种：
(1) 单件生产：单个地制造某种零件，很少重复、甚至不重复生产。 (2) 成批生产：成批地制造相同的零件，每隔一定时间又重复生产。 (3) 大量生产：经常重复地进行一种零件某一工序的生产。
焊条电弧焊 气焊 埋弧焊 熔化极 CO2电弧焊
氩弧焊 熔焊 电弧焊 钨极氩弧焊 电渣焊 非熔化极 电子束焊 等离子弧焊 激光焊接 常用焊接方法 点焊 电阻焊 缝焊 压力焊 摩擦焊 对焊 超声波焊 真空扩散焊接 软钎焊 钎焊 硬钎焊
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