課程綜合實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)

1、江南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 考試大作業(yè) 考試科目:課程綜合實(shí)驗(yàn)（?？疲┮?、刀具、切削力實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)答題1、刀具幾何角度的參考系有哪些？答：刀具幾何角度的參考系分為靜止參考系和工作參考系兩類，有正交平面參考系，法平面參考系，假定工作平面參考系。為了保證切削加工的順利進(jìn)行，獲得合格的加工表面，所用刀具的切削部分必須具有合理的幾何形狀。刀具角度是用來確定刀具切削部分幾何形狀的重要參數(shù)。為了描述刀具幾何角度的大小及其空間的相對(duì)位置，可以利用正投影原理，采用多面投影的方法來表示。用來確定刀具角度的投影體系，稱為刀具角度參考系，參考系中的投影面稱為刀具角度參考平面。用來確定刀具角度的參考系有兩類：一類為刀具角度靜止參

2、考系，它是刀具設(shè)計(jì)時(shí)標(biāo)注、刃磨和測(cè)量的基準(zhǔn)，用此定義的刀具角度稱為刀具標(biāo)注角度；另一類為刀具角度工作參考系，它是確定刀具切削工作時(shí)角度的基準(zhǔn)，用此定義的刀具角度稱為刀具的工作角度。1) 刀具角度參考平面：用于構(gòu)成刀具角度的參考平面主要有：基面、切削平面、正交平面、法平面、假定工作平面和背平面?；鎝r：過切削刃選定點(diǎn)，垂直于主運(yùn)動(dòng)方向的平面。通常，它平行（或垂直）于刀具上的安裝面（或軸線）的平面。例如：普通車刀的基面pr，可理解為平行于刀具的底面；切削平面ps：過切削刃選定點(diǎn)，與切削刃相切，并垂直于基面pr的平面。它也是切削刃與切削速度方向構(gòu)成的平面；正交平面po：過切削刃選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基

3、面pr與切削平面ps的平面；法平面pn：過切削刃選定點(diǎn)，并垂直于切削刃的平面；假定工作平面pf：過切削刃選定點(diǎn)，平行于假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向，并垂直于基面pr的平面；背平面pp：過切削刃選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于假定工作平面pf與基面pr的平面。2) 刀具角度參考系:刀具標(biāo)注角度的參考系主要有三種：即正交平面參考系、法平面參考系和假定工作平面參考系。即正交平面參考系：由基面pr、切削平面ps和正平面po構(gòu)成的空間三面投影體系稱為正交平面參考系。由于該參考系中三個(gè)投影面均相互垂直，符合空間三維平面直角坐標(biāo)系的條件，所以，該參考系是刀具標(biāo)注角度最常用的參考系。法平面參考系：由基面pr、切削平面ps和法平面pn構(gòu)

4、成的空間三面投影體系稱為法平面參考系。假定工作平面參考系：由基面pr、假定工作平面pf和背平面pp構(gòu)成的空間三面投影體系稱為假定工作平面參考系。2、 金屬切削加工有哪幾種切削運(yùn)動(dòng)？答：在切削加工中刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱為切削運(yùn)動(dòng)。按其功用分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（一）主運(yùn)動(dòng)由機(jī)床或人力提供的主要運(yùn)動(dòng)，它促使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使刀具前刀面接近工件，從工件上直接切除金屬，它具有最高，消耗功率最大的特點(diǎn)。如車削時(shí)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刨削時(shí)工件或刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，銑削時(shí)銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等。在切削中必須有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)、且只能有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)。（二）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由機(jī)床或人力提供的運(yùn)動(dòng)，它使刀具和工件之間產(chǎn)生附

5、加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使主運(yùn)動(dòng)能夠繼續(xù)切除工件上多余金屬，以便形成所需幾何特性的已加工表面。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是連續(xù)的，如車削外圓時(shí)車刀平行于工件軸線的縱向運(yùn)動(dòng)；已可以是步進(jìn)的，如刨削時(shí)工件或刀具的橫向移動(dòng)等。在切削中可以有一個(gè)或多個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可以不存在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。由主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)，稱為合成切削運(yùn)動(dòng)。刀具切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)工件的瞬時(shí)合成運(yùn)動(dòng)方向稱為該點(diǎn)的合成切削運(yùn)動(dòng)方向，其速度稱為合成v e 。3、 車刀的前角和后角是這樣形成的，規(guī)定在哪個(gè)平面測(cè)量，車刀切削刃上各點(diǎn)的前角和后角是否相同，為什么？答:不相同副前角:車刀副切削刃一般不是直線，但可以以車刀上平面與水平面的夾角來確定副前角；副后角:車刀

6、副切削刃所在的刀體縱面與垂直平面的夾角我們稱之為副后角。其主要作用是控制切屑流向及確定刀頭強(qiáng)度；車刀的前角是車刀前面與基面的夾角，其主要作用是使車刀刃口鋒利，減少切削 變形，使切削省力，切屑易排出。4、切削力的來源？影響切削力的主要因素是什么？答：來源：（1）切削變形所產(chǎn)生的熱量（2）切屑與刀具前面之間的摩擦產(chǎn)生的熱量（3）工件與刀具前面之間的摩擦產(chǎn)生的熱量影響切削力的因素是：(1)工件材料的影響。(2)切削用量的影響。(3)刀具的影響。(4)切削液的影響。二、熱處理及金相實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)答題1. 熱處理工藝中淬火溫度是如何確定的？答：淬火溫度又叫淬火加熱溫度，是指對(duì)將進(jìn)行淬火處理的工件進(jìn)行加熱所達(dá)到的

7、最高溫度，也是其進(jìn)行冷卻處理時(shí)的初始溫度，其在臨界溫度以上。通常亞共析鋼的淬火溫度為ac3以上3050度；共析鋼或過共析鋼的淬火溫度為ac1以上3050度。之所以這樣確定，因?yàn)閷?duì)亞共析鋼來說，若加熱溫度低于ac3，則加熱狀態(tài)為奧氏體與鐵素體二相組成，淬火冷卻后鐵素體保存下來，使得零件淬火后硬度不均勻，強(qiáng)度和硬度降低。比ac3點(diǎn)高3050的目的是為了使工件心部在規(guī)定加熱時(shí)間內(nèi)保證達(dá)到ac3點(diǎn)以上的溫度，鐵素體能完全溶解于奧氏體中，奧氏體成分比較均勻，而奧氏體晶粒又不致于粗大。對(duì)過共析鋼來說，淬火加熱溫度在ac1ac3之間時(shí)，加熱狀態(tài)為細(xì)小奧氏體晶粒和未溶解碳化物，淬火后得到隱晶馬氏體和均勻分布的

8、球狀碳物。這種組織不僅有高的強(qiáng)度和硬度、高的耐磨性，而且也有較好的韌性。如果淬火加熱溫度過高，碳化物溶解，奧氏體晶粒長(zhǎng)大，淬火后得到片狀馬氏體(孿晶馬氐體)，其顯微裂紋增加，脆性增大，淬火開裂傾向也增大。由于碳化物的溶解，奧氏體中含碳量增加，淬火后殘余奧氏體量增多，鋼的硬度和耐磨性降低。高于ac1點(diǎn)3050的目的和亞共析鋼類似，是為了保證工件內(nèi)各部分溫度均高于ac1。需要注意的是：確定淬火加熱溫度時(shí)，尚應(yīng)考慮工件的形狀、尺寸、原始組織、加熱速度、冷卻介質(zhì)和冷卻方式等因素。 在工件尺寸大、加熱速度快的情況下，淬火溫度可選得高一些。因?yàn)楣ぜ?，傳熱慢，容易加熱不足，使淬火后得不到全部馬氏體或淬硬層

9、減薄。加熱速度快，工件溫差大，也容易出現(xiàn)加熱不足。另外，加熱速度快，起始晶粒細(xì)，也允許采用較高加熱溫度。在這種情況下，淬火溫度可取ac3+(5080)，對(duì)細(xì)晶粒鋼有時(shí)取ac3+100。對(duì)于形狀較復(fù)雜，容易變形開裂的工件，加熱速度較慢，淬火溫度取下限。 考慮原始組織時(shí)，如先共析鐵素體比較大，或珠光體片間距較大，為了加速奧氏體均勻化過程，淬火溫度取得高一些。對(duì)過共析鋼為了加速合金碳化物的溶解，以及合金元素的均勻化，也應(yīng)采取較高的淬火溫度。例如高速鋼的ac1點(diǎn)為820840，淬火加熱溫度高達(dá)1280?？紤]選用淬火介質(zhì)和冷卻方式時(shí)，在選用冷卻速度較低的淬火介質(zhì)和淬火方法的情況下，為了增加過冷奧氏體的穩(wěn)

10、定性，防止由于冷卻速度較低而使工件在淬火時(shí)發(fā)生珠光體型轉(zhuǎn)變，常取稍高的淬火加熱溫度。2. 試述金相樣品的制備過程答:步驟：取樣、鑲樣、磨制、拋光、侵蝕等工序。取樣：顯微試樣的選取應(yīng)根據(jù)研究的目的，取其具有代表性的部位。用切割機(jī)把試樣截下，采用直徑20mm，高15mm的圓柱體。切取過程中不宜使試樣的溫度過于升高，以免引起金屬組織的變化，影響分析結(jié)果。鑲樣：當(dāng)試樣尺寸太小時(shí)，直接用手磨制很困難，用試樣鑲嵌機(jī)把試樣鑲嵌在膠木粉中。磨制：分為粗磨和細(xì)磨兩道工序。 粗磨：粗磨的目的是為了獲得一個(gè)平整的表面。通常在砂輪機(jī)上進(jìn)行，但在磨制時(shí)應(yīng)主意：試樣對(duì)砂輪的壓力不宜過大，否則會(huì)在試樣表面形成很深的磨痕，增

11、加精磨和拋光的難度；要隨時(shí)用水冷卻試樣，以免受熱引起組織變化；試樣邊緣的棱角若無保存表要，可先行磨圓（倒角），以免在細(xì)磨及拋光時(shí)撕破砂紙或拋光布，甚至造成試樣從拋光機(jī)上飛出傷人。 細(xì)磨：經(jīng)粗磨后試樣表面雖較平整，但仍還存在有較深的磨痕。細(xì)磨的目的就是為了消除這些磨痕，以得到平整而光滑的磨面，為下一步的拋光做好準(zhǔn)備。細(xì)磨是在一套粗細(xì)程度不同的金相砂紙上，由粗到細(xì)一次順序進(jìn)行的。細(xì)磨時(shí)將砂紙貼在帶有旋轉(zhuǎn)圓盤的預(yù)磨機(jī)上，手指緊握試樣，并使磨面朝下，均勻用力向下壓在砂紙上。每更換一號(hào)砂紙時(shí)，須將試樣的研磨方向調(diào)轉(zhuǎn)90度。拋光：拋光的目的是去除細(xì)磨時(shí)遺留下來的細(xì)微磨痕而獲得光亮的鏡面，制備時(shí)采用機(jī)械拋光

12、，在專用的拋光機(jī)上進(jìn)行。拋光機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)和拋光圓盤組成，拋光圓盤轉(zhuǎn)速為300500轉(zhuǎn)/分。拋光盤上鋪以細(xì)帆布、呢絨、絲綢等。拋光時(shí)在拋光盤上不斷滴注拋光液。拋光液通常采用a1203、mg0或cr203等細(xì)粉末（粒度約為0.31um）在水中的懸浮液。機(jī)械拋光就是靠極細(xì)的拋光粉與磨面間產(chǎn)生相對(duì)磨削和滾壓作用來消除磨痕的。操作時(shí)將試樣磨面均勻地在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，并沿盤的邊緣到中心不斷作徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。拋光時(shí)間一般為35分鐘。拋光結(jié)束后，試樣表面看不出任何磨痕而呈光亮的鏡面。浸蝕：經(jīng)拋光后的試樣若直接放在顯微鏡下觀察，只能看到一片亮光，除某些非金屬夾雜物（如mns及石墨等）外，無法辨別出各種組成物及其

13、形態(tài)特征。必須使用浸蝕劑對(duì)試樣表面進(jìn)行“浸蝕”，才能清楚地顯示出顯微組織的真是情況。鋼鐵材料最常用的浸蝕劑為34%硝酸酒精溶液。浸蝕的方法是將試樣磨面浸入浸蝕劑中，活用棉花沾上浸蝕劑擦拭表面。浸蝕時(shí)間要適當(dāng)，一般試樣磨面發(fā)暗時(shí)就可停止，如果浸蝕不足可重復(fù)浸蝕。浸蝕完畢后立即用清水沖洗，接著用酒精沖洗，最后用吹風(fēng)機(jī)吹干。這樣制的金相試樣即可在顯微鏡下進(jìn)行觀察和分析研究。3. 試述不同的回火溫度（高溫，中溫，低溫）對(duì)材料硬度的影響是怎樣的？ 答：回火（tempering）是使淬火組織向平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變的一種熱處理工藝?；鼗饻囟仍礁?，材料越快能達(dá)到該回火溫度的平衡狀態(tài)。通常隨著回火溫度的升高，硬度和強(qiáng)度

14、降低，延性或韌性逐漸增高。一般回火分為高溫，中溫和低溫回火三種。（1）低溫回火：低溫回火得到馬氏體，保留了高的硬度及耐磨性，但是應(yīng)力大。工件在150250進(jìn)行的回火。目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火和脆性。回火后得到，指淬火馬氏體低溫回火時(shí)得到的組織。力學(xué)性能：5864hrc，高的硬度和耐磨性。應(yīng)用范圍：刃具、量具、模具、及的零件等。（2）中溫回火：中溫回火的工件硬度適中，具有較好的彈性，仍存在很大的應(yīng)力。工件在350500 之間進(jìn)行的回火。目的是得到較高的彈性和屈服點(diǎn)，適當(dāng)?shù)捻g性?；鼗鸷蟮玫?，指馬氏體回火時(shí)形成的基體內(nèi)分布著極其細(xì)小球狀碳化物（或滲碳體）的復(fù)相組織。力學(xué)性能：35

15、50hrc，較高的彈性極限、屈服點(diǎn)和一定的韌性。應(yīng)用范圍：彈簧、鍛模、沖擊工具等。（3）高溫回火：高溫回火能得到良好的綜合機(jī)械性能，應(yīng)力小，硬度偏低。工件在500以上進(jìn)行的回火。目的是得到強(qiáng)度、塑性和韌性都較好的綜合力學(xué)性能。回火后得到，指馬氏體回火時(shí)形成的鐵素體基體內(nèi)分布著細(xì)小球狀碳化物（包括滲碳體）的復(fù)相組織。力學(xué)性能：200350hbs，較好的綜合力學(xué)性能。應(yīng)用范圍：廣泛用于各種較重要的受力結(jié)構(gòu)件，如連桿、齒輪及軸類零件等。三、力學(xué)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)答題1. 低碳鋼做拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)定哪些力學(xué)性能指標(biāo)?答:(1)、屈服強(qiáng)度(2)、抗拉強(qiáng)度(3)、延伸率(4)、斷面伸長(zhǎng)率(5)、斷后收縮率(6)、硬化系數(shù)(7)、硬化指數(shù)其中前三項(xiàng)為是最重要的指標(biāo)。2. 低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，如何計(jì)算它的延伸率？答:伸長(zhǎng)率=(l1-l0)/l0x100%其中：l0是試件原始標(biāo)距長(zhǎng)度， l1是斷裂試件拼合后標(biāo)距長(zhǎng)度3. 低碳鋼壓縮時(shí)會(huì)斷裂嗎？鑄鐵壓縮時(shí)會(huì)斷裂嗎？并簡(jiǎn)述之。答:低碳鋼壓縮時(shí)不會(huì)斷裂，鑄鐵壓縮后會(huì)斷裂。低碳鋼壓縮曲線也有明顯的屈服點(diǎn)，但由于試樣很短屈服階段與拉伸相比短的多，進(jìn)入強(qiáng)化階段后塑性變形越來越大，因三向應(yīng)力狀態(tài)限制了端面附近的變形，因此試樣的變形呈鼓形。隨著變形的增長(zhǎng)，承載面積、三向應(yīng)