現(xiàn)代工程材料成形與機(jī)械制造基礎(chǔ)-第二版-冊-部分題庫與答案

1.分析圖示軌道鑄件熱應(yīng)力的分布，并用虛線表示出鑄件的變形方向。工藝上如何解決？

軌道上部較下部厚，上部冷卻速度慢,而下部冷卻速度快。因此，上部產(chǎn)生拉應(yīng)力，下部產(chǎn)生

壓應(yīng)力.變形方向如圖.

反變形法

5。如圖一底座鑄鐵零件，有兩種澆注位置和分型面方案，請你選擇一最佳方案，并說明理由.

方案（Ⅱ)最佳。。

理由:方案（Ⅰ）是分模造型，上下鑄件易錯(cuò)邊，鑄件尺寸精度差.

方案(Ⅱ)是整模造型，鑄件尺寸精度高。內(nèi)腔無需砂芯成型，它是靠

上、下型自帶砂芯來成形.

6。下圖為支架零件簡圖。材料HT200,單件小批量生產(chǎn)。

(1）選擇鑄型種類

（2)按模型分類應(yīng)采用何種造型方法？

(3）在圖中標(biāo)出分型面、澆注位置、加工余量

（1）砂型鑄造，(2)整模造型

（3)分型面、澆注位置、加工余量：見圖

9。如圖，支架兩種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).

（1）從鑄件結(jié)構(gòu)工藝性方面分析，何種結(jié)構(gòu)較為合理？簡要說明理由。

(2）在你認(rèn)為合理的結(jié)構(gòu)圖中標(biāo)出鑄造分型面和澆注位置。

(1）（b）結(jié)構(gòu)較為合理。因?yàn)樗墒∪冶凵靶尽?/p>

（2）見圖。分型面。澆注位置（說明:澆注位置上、下可對調(diào))

`12.如圖所示鑄件結(jié)構(gòu)是否合理？如不合理，請改正并說明理由。

鑄件上部太厚,易形成縮孔，壁厚不均勻易造成熱應(yīng)力。可減小上部壁厚，同時(shí)設(shè)加強(qiáng)筋.

無結(jié)構(gòu)圓角，拐彎處易應(yīng)力、開裂。設(shè)圓角。

3。某廠鑄造一個(gè)Φ1500mm的鑄鐵頂蓋，有圖示兩個(gè)設(shè)計(jì)方案，分析哪個(gè)方案的結(jié)構(gòu)工藝性

好,簡述理由.

（a)圖合理(b）圖結(jié)構(gòu)為大的水平面，不利于金屬液體的充填，易造成澆不足、冷隔等缺陷；不利于金屬夾雜物和

氣體的排除，易造成氣孔、夾渣缺陷;大平面型腔的上表面，因受高溫金屬液的長時(shí)間烘烤,易開裂使

鑄件產(chǎn)生夾砂結(jié)疤缺陷.

7.圖示鑄件的兩種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)選擇哪一種較為合理?為什么?

零件一:（b)合理。它的分型面是一平面，可減少造型工作量，降低模板制造費(fèi)用.

零件二：（a)合理。凸臺(tái)便于起模,而a圖所示的凸臺(tái)需用活塊或增加外部芯子才能起模。

8。改正下列砂型鑄造件結(jié)構(gòu)的不合理之處。并說明理由

（a）圖：鑄件外形應(yīng)力求簡單，盡量不用活塊和型芯.圖a上凸臺(tái)妨礙起模，需采用活塊或型芯或三箱造

型。將外凸改為內(nèi)凸,有利于外形起模，且不影響內(nèi)腔成形。

(b)圖：凸臺(tái)結(jié)構(gòu)應(yīng)便于起模.圖示的凸臺(tái)需用活塊或增加外部芯子才能起模.將凸臺(tái)

延長到分型面，省去了活塊或芯.

9。改正下列砂型鑄造件結(jié)構(gòu)的不合理之處.并說明理由

(a）圖：減少鑄件分型面的數(shù)量，可以降低造型工時(shí),減少錯(cuò)箱、偏芯等缺陷，提高鑄件的尺寸精度。

(b)圖：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量分散和減少熱節(jié)，避免多條筋互相交叉，防止產(chǎn)生熱應(yīng)力和縮孔與縮松.

10。改正下列砂型鑄造件結(jié)構(gòu)的不合理之處。并說明理由

(a）圖：凸臺(tái)結(jié)構(gòu)應(yīng)便于起模。圖示的凸臺(tái)需用活塊或增加外部芯子才能起模。將凸臺(tái)

延長到分型面，省去了活塊或芯。

（b）圖：鑄件壁不宜過厚，否則易引起晶粒粗大,還會(huì)出現(xiàn)縮孔、縮松、偏析等缺陷，使鑄件的力學(xué)性

能下降；過厚的鑄件壁，還會(huì)造成金屬的浪費(fèi)。

1.如圖單件小批量生產(chǎn)的階梯軸，試確定鍛造方法,定性地繪出鍛件圖（可就在原圖基

礎(chǔ)上畫),并指出需采用哪些工序才能鍛成（原始坯料為圓鋼）？

自由鍛

下料、拔長、兩端壓肩、局部拔長、切頭

1。圖示鍛造零件,單件生產(chǎn).確定鍛造方法及鍛造工序（工步），繪制鍛件簡圖。(所有面均加工）

自由鍛下料、鐓粗、沖孔、擴(kuò)孔。

2。圖示鍛造零件，大批量生產(chǎn)。確定鍛造方法及鍛造工序(工步），并繪制鍛件工藝簡圖。(所有面均加工）

錘上模鍛下料—終鍛—切飛邊—沖孔連皮

分型面、加工余量、沖孔連皮、拔模斜度如圖。

9.簡述錘上模鍛件分型面的選擇原則。標(biāo)出下圖所示錘上模鍛件的分模面。

應(yīng)取最大截面為分模面,保證鍛件順利地從模膛取出；

應(yīng)使模膛深度最淺；

鍛件上所加的敷料最少；

使上下模膛的輪廓相同；

分模面盡量為一平面。

10。試為下圖所示模鍛件選擇合理的分模面位置。

(a)(b）(c)

19。下圖所示自由鍛件的兩種結(jié)構(gòu)，哪一個(gè)合理？為什么？

（1)（a）合理.自由鍛無法鍛出圖(b)的錐體結(jié)構(gòu)

（2)（b）合理.自由鍛無法鍛出圖（a)的加強(qiáng)筋。

20。下圖所示自由鍛件的兩種結(jié)構(gòu),哪一個(gè)合理？為什么？

（1）（b）合理。幾何體的交接處不應(yīng)形成空間曲線

(2）（a)合理.避免零件具有薄壁、高筋、凸起等不良結(jié)構(gòu)。

21。如圖所示鍛件,在大批量生產(chǎn)時(shí),其結(jié)構(gòu)是否適于模鍛的工藝要求?如有不當(dāng)，請修改并簡述理由。

其結(jié)構(gòu)不適于模鍛的工藝要求。

零件輪輻過于扁薄,薄壁部分金屬模鍛時(shí)容易冷卻，不易充滿模膛.

非加工表面間所形成的角應(yīng)按模鍛圓角來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

零件上與錘擊方向平行的非加工表面，應(yīng)設(shè)計(jì)出模鍛斜度.

22。改進(jìn)下列自由鍛零件的結(jié)構(gòu)工藝性,并說明理由。

（a）幾何體的交接處不應(yīng)形成空間曲線。

（b)鍛件的橫截面積有急劇變化或形狀較復(fù)雜時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)成由數(shù)個(gè)簡單件構(gòu)成的組合體，每個(gè)簡單件鍛

制成形后，再用焊接方式構(gòu)成整體零件.

23.改進(jìn)下列自由鍛零件的結(jié)構(gòu)工藝性，并說明理由.

(a)幾何體的交接處不應(yīng)形成空間曲線。

（b)鍛件的橫截面積有急劇變化或形狀較復(fù)雜時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)成由數(shù)個(gè)簡單件構(gòu)成的組合體，

每個(gè)簡單件鍛制成形后,再用機(jī)械聯(lián)接方式構(gòu)成整體零件.

24.改進(jìn)下列自由鍛零件的結(jié)構(gòu)工藝性，并說明理由。

(a)幾何體的交接處不應(yīng)形成空間曲線.

（b）排樣應(yīng)合理,使廢料最少。

25.請糾正原結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤.

30。為減少焊接應(yīng)力與變形。下圖焊件應(yīng)采用何焊接順序？如不采用此順序可能會(huì)出現(xiàn)何種問題？

焊接順序：1-2—3-4—5-6-7-8?？蓽p少角變形。(溫度分布均衡,開始焊接時(shí)產(chǎn)生的便形

可被后來焊接部位的變形所抵消）。

如不采用此順序可能會(huì)出現(xiàn)角變形.

31.為減少焊接應(yīng)力與變形。下圖焊件應(yīng)采用何焊接順序？如不采用此順序可能會(huì)出現(xiàn)何種問題？

焊接順序：1-2.

如采用2—1，則焊1時(shí)，焊件Ⅰ、Ⅱ橫向收縮收縮受阻產(chǎn)生應(yīng)力，甚至造成焊縫交叉處產(chǎn)生裂紋。

32。如圖，拼焊板件是否合理？為什么？如不合理，應(yīng)怎樣改變？其合理的焊接次序是什么?

不合理。

焊縫密集交叉，會(huì)造成金屬過熱，加大熱影響區(qū)，使組織惡化；焊接應(yīng)力大.

焊縫布置如圖

焊接次序是：先焊垂直焊縫，然后焊兩條水平焊縫。

33.下圖所示為低碳鋼丁字梁焊接件，焊后會(huì)產(chǎn)生如圖所示的彎曲變形，試分析產(chǎn)生彎曲變

形的原因,如何矯正所產(chǎn)生的變形？

原因:丁字梁焊縫集中在下部，焊縫分布不對稱.焊后焊縫冷卻收縮受到低溫部分的

阻礙。焊縫區(qū)縱向受拉應(yīng)力,遠(yuǎn)離焊縫區(qū)受壓應(yīng)力。焊縫區(qū)產(chǎn)生壓縮變形,遠(yuǎn)離焊縫區(qū)產(chǎn)生拉伸變形.

矯正：火焰矯正法.加熱區(qū)如圖。加熱處在冷卻收縮時(shí)產(chǎn)生反向變形以矯正原有的變形。

機(jī)械矯正法。在壓力機(jī)上施加外力矯正。

34.在圖中標(biāo)出圖示T字形焊接梁可能出現(xiàn)的焊接變形方向，并說明原因.列舉矯正變形的工藝方法。

變形方向如圖虛線.

T形梁焊縫集中在下部,焊縫分布不對稱。焊后焊縫冷卻收縮受到低溫部分的阻礙.焊

縫區(qū)縱向受拉應(yīng)力，遠(yuǎn)離焊縫區(qū)受壓應(yīng)力。焊縫區(qū)產(chǎn)生壓縮變形,遠(yuǎn)離焊縫區(qū)產(chǎn)生拉伸

變形。矯正：火焰矯正法。機(jī)械矯正法.

35。下圖所示的兩種焊接結(jié)構(gòu)中哪種比較合理？為什么?

（a)結(jié)構(gòu)合理。因?yàn)閷咏宇^好于搭接接頭.

36.下圖所示兩種焊接結(jié)構(gòu)，哪一個(gè)合理？為什么？

（1)（b）合理.焊縫應(yīng)避開應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角位置，以防止焊接應(yīng)力與外加應(yīng)力相互疊加，造成過大的

應(yīng)力而開裂.

（2）（b）合理.焊縫布置盡可能分散，避免密集交叉.焊縫集中分布容易使接頭過熱,力學(xué)性能降低，

甚至出現(xiàn)裂紋。

焊縫位置盡可能對稱分布,焊縫的對稱布置可以使各條焊縫的焊接變形相抵消,對減

小焊接變形有明顯的效果。

37。如圖焊接結(jié)構(gòu)，何種較合理?簡要分析其原因。

（1）b合理焊縫應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力部位，以防止焊接應(yīng)力與外加應(yīng)力相互疊加，

造成過大的應(yīng)力而開裂.

（b)a合理焊縫應(yīng)盡量避開機(jī)械加工面，以避免焊接應(yīng)力和變形對已加工表面精度的影響。

38.如圖焊接件采用焊條電弧焊，何種方案較合理？簡要分析其原因.

（1）b合理焊縫應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力部位，以防止焊接應(yīng)力與外加應(yīng)力相互疊加,造

成過大的應(yīng)力而開裂。

(2)b合理焊縫盡可能分散布置，避免密集交叉.焊縫集中分布容易使接頭過熱，力

學(xué)性能降低，甚至出現(xiàn)裂紋。

39.如圖焊接結(jié)構(gòu)，何種較合理?簡要分析其原因。

（1)a合理焊縫位置應(yīng)考慮各焊接過程中對熔化金屬的保護(hù).埋弧焊時(shí)應(yīng)考慮接頭

處容易存放焊劑、保持熔融合金和熔渣；

（2)a合理焊縫位置應(yīng)考慮焊接所需要的施焊操作空間.手工電弧焊時(shí)需考慮留有

一定焊接空間，以保證焊條的運(yùn)行自如。

40.如圖焊接結(jié)構(gòu)，何種較合理?簡要分析其原因。

(1)a合理焊縫位置應(yīng)考慮焊接所需要的施焊操作空間。點(diǎn)焊時(shí)應(yīng)考慮電極安放。

（2)a合理焊縫位置應(yīng)考慮各焊接過程中對熔化金屬的保護(hù).氣體保護(hù)焊時(shí)應(yīng)考慮

氣體的保護(hù)效果。

41。下圖所示焊接結(jié)構(gòu)是否合理?為什么？若不合理，應(yīng)如何改正？

（a)不合理焊縫位置應(yīng)考慮焊接所需要的施焊操作空間。手工電弧焊時(shí)需考慮留有一

定焊接空間,以保證焊條的運(yùn)行自如。

（b）不合理焊縫應(yīng)盡量避開機(jī)械加工面，以避免焊接應(yīng)力和變形對已加工表面精度的影響。

42.下圖所示焊接結(jié)構(gòu)是否合理？為什么?若不合理,應(yīng)如何改正?

（a）不合理焊縫位置應(yīng)考慮焊接所需要的施焊操作空間。點(diǎn)焊時(shí)應(yīng)考慮電極安放.

（b)不合理焊縫應(yīng)