机械制造基础大作业
机械制造基础作业及答案
机械制造基础作业及答案 Last updated on the afternoon of January 3, 2021一、问答题(每题4分，共20分)1·影响切削变形的因素有哪些，分别是怎样影响切削变形的?答：影响切屑变形的因素很多，主要有：工件材料、刀具前角、切削速度、切削厚度。
工件材料的强度，硬度越大，切屑变形越小，刀具的前角越大，切削刃就越锋利，对切削层金属的挤压也就越小，剪切角就越大，所以，切屑变形也就越小。
切削速度主要是通过积屑瘤和切削温度使剪切角变化而影响切屑变形的，随着切削厚度的增加，使切屑的平均变形减小。
2·简述定位基准中的精基准和粗基准的选择原则。
（1）基准重合原则应尽量选择加工表面的工序基准作为定位基准，称为基准重合原则。
采用基准重合原则，可以直接保证加工精度，避免基准不重合误差。
（2）基准统一原则在零件的加工过程中，应采用同一组精基准定位，尽可能多地加工出零件上的加工表面。
这一原则称为基准统一原则。
（3）自为基准原则选择加工表面本身作为定位基准，这一原则称为自为基准原则。
（4）互为基准原则对于零件上两个有位置精度要求的表面，可以彼此互为定位基准，反复进行加工。
粗基准的选取择原则。
（1）有些零件上的个别表面不需要进行机械加工，为了保证加工表面和非加工表面的位置关系，应该选择非加工表面作为粗基准。
（2）当零件上具有较多需要加工的表面时，粗基准的选择，应有利于合理地分配各加工表面的加工余量。
（3）应尽量选择没有飞边、浇口、冒口或其他缺陷的平整表面作为粗基准，使工件定位可靠。
（4）粗基准在零件的加工过程中一般只能使用一次，由于粗基准的误差很大，重复使用必然产生很大的加工误差。
3·简述提高主轴回转精度应该采取的措施。
答：①提高主轴部件的制造精度首先应提高轴承的回转精度，如选用高精度的滚动轴承或采用高精度的多油楔动压轴承和静压轴承。
其次是提高与轴承相配合零件（箱体支承孔、主轴轴颈）的加工精度。
机械制造基础第5次作业
江苏开放大学形成性考核作业学号姓名课程代码 110036课程名称机械制造基础评阅教师第 5 次任务共 5 次任务江苏开放大学《机械制造基础》课程大作业课程大作业是运用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。
图示摇杆零件，零件材料为HT200，毛坯为铸件，生产批量：5000件。
分析确定零件的定位粗基准和精基准；确定主要加工面及设计基准φ40两端面；10±0.1台阶面；φ20H7及φ12H7孔；M8螺纹孔；设计基准为φ40下端面及φ20H7孔轴线及中心平面。
倒角属于次要表面。
确定各主要加工面的加工方法φ40两端面、10±0.1台阶面需精铣；φ20H7需钻扩铰；φ12H7孔需钻铰；M8螺纹孔需钻孔攻丝；倒角需锪孔。
加工顺序安排的原则（工序基准的选择）先基准后其它；先平后孔；先主后次；先粗后精。
同时要考虑基准选择的依据。
1、加工φ40下端面；定位基准为台阶面的上面（粗基准，保证相互位置要求的原则）。
保证尺寸15＋7，Ra 3.2（粗铣——半精铣——精铣）2、加工φ40上端面；定位基准为下端面（精基准，基准重合原则）。
保证40尺寸，Ra 3.2（粗铣—半精铣—精铣）3、加工φ20H7孔；基准为φ40下端面及外圆（下端面为精基准，保证孔与端面的垂直要求，外圆为粗基准，保证壁厚均匀）。
保证H7及Ra 1.6（钻—扩—铰，应确定刀具尺寸）4、加工10±0.1台阶面；定位基准是什么？定位基准为φ40下端面、φ20H7孔、 R12外圆（两个精基准，基准重合。
保证尺寸9.5及45（组合加工：粗铣——半精铣——精铣）， 10±0.1及Ra3.25、加工φ12H7孔；基准是什么？基准为台阶面下端面、φ20H7孔及R12圆（下端面为精基准，保证孔与端面的垂直要求，孔为精基准属于基准重合，外圆为粗基准，保证孔的相互位置要求）。
保证尺寸60±0.05（钻—铰）6、加工M8螺纹孔；基准是什么？基准为φ40下端面、φ20H7及φ12H7孔（全部为精基准，基准重合原则）。
“机械制造技术基础”课程大作业1
“机械制造技术基础”课程大作业
本课程安排大作业的目的在于，训练学生根据多样性的题目自主收集查询相关资料、综合运用各方面知识、系统解决较为复杂工程问题的能力，以深化对课程内容的理解和掌握。
题目一：工件的装夹方案设计
设计要求：
从教师所提供的各类工件及其加工要求中自选某个工件的加工，运用夹具设计和有关机构设计原理，查阅相关设计手册，综合分析、计算并设计符合该工序要求的装夹方案。
工作要求：
1、定位方案设计，主要包括定位原理分析、定位元件选择和定位误差计算。
2、夹紧方案选择，主要定性分析适合本序加工的工件夹紧方式，并选择夹紧机构。
3、完成设计说明书一份，装夹方案草图一张。
题目（自选其一）：
题1：图示为中批量加工的某盘状零件的各部尺寸和技术要求，若该零件的
孔，试为该工序设计装夹方案。
最后加工工序为钻削8
题2：某零件主要加工要求如图，其加工的铣槽工序为最后工序，试为之设计装夹方案。
参考资料：
[1] 李旦．机械加工工艺手册：第1卷，工艺基础卷 ．2版．北京：机械工业出
版社，2007．
[2] 徐鸿本．机床夹具设计手册．沈阳：辽宁科学技术出版社，2004．
[3] 王光斗，等．机床夹具设计手册．上海：上海科学技术出版社，2000．
[4] 赵家齐．机械制造工艺学课程设计指导书．2版．北京：机械工业出版社，
2002．
[5] 李益民．机械制造工艺设计简明手册．北京：机械工业出版社，1994．
[6] 李旦，等．机械制造工业学课程设计机床专用夹具图册．2版．哈尔滨：哈
尔滨工业大学出版社，2005．
50。
(0922)《机械制造基础》大作业A
5.自由锻基本工序有哪几种？
6.按照物理特点的不同，焊接可分为哪三大类？
7.钎焊与熔化焊的主要区别是什么？按照钎料熔点的不同，又可分为哪两种？
8.常用刀具都是有哪两部分组成？
9.切屑的类型主要有哪几种？Байду номын сангаас
10.常见的孔加工方法有哪一些？其中，唯一可以在实体部位加工孔的是哪一种？
二、连线题（共2题，每题15分，共30分）
1.板料冲压基本工序
分离工序变形工序
冲孔弯曲落料拉深翻边
2.齿轮加工方法
成形法展成法
插齿铣齿滚齿磨齿
三、综合题（共20分）
如图所示，齿轮毛坯模锻的分模面选择有四种方案，哪一种方案最合理？为什么其他三种不合理？
答卷提交要求：考试题提前公布，学生下载试题和答题卷后，在答题卷上答题。完成后需网上提交答卷。答卷于11月20日－－12月6日通过点击页面左侧导航栏内“我的考试”－“课程论文/大作业”提交。
西南大学网络与继续教育学院课程考试试题卷
类别：网教专业：机电一体化技术,车辆工程2015年12月
课程名称【编号】：机械制造基础【0922】A卷
大作业满分：100分
一、简答题（共10题，每题5分，共50分）
1.铸件的凝固方式有哪三种？
2.为了防止缩孔缩松和铸造应力的产生，可分别采取什么工艺措施？
3.砂型铸造的造型方法有哪两种？
哈工大机械制造基础大作业二
题目及要求(1) 机械加工工艺路线（工序安排）① 工艺方案分析 加工重点、难点② 工序编排 加工顺序、内容③ 加工设备和工艺装备(2) 关键问题分析① 加工工艺问题② 装夹问题③ 生产率问题④ 新技术(3) 解决关键问题的工艺措施（参阅资料)一、零 件 的 分 析零件的工艺分析:零件的材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良,但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求需要加工的表面:1。
小孔的上端面、大孔的上下端面；2。
小头孔0.021022+-Φmm 以及与此孔相通的8Φmm 的锥孔、8M 螺纹孔;mm；3。
大头半圆孔55位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.05mm、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为0。
07mm.由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。
再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证.二、零件加工工艺设计（一)确定毛坯的制造形式零件材料为HT200.考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。
选用铸件尺寸公差等级CT9级，该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为:工序适当分散；广泛采用专用设备，大量采用专用工装。
（二)基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。
（1) 粗基准的选择:以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。
这样就可以达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。
（2）精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合"原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。
江苏开放大学机械制造基础形考课程大作业
1.分析确定零件的定位粗基准和精基准；
答：定位粗基准 外园。精基准 孔及端面A.
2.填写零件的加工工艺表。
摇杆零件加工工艺表
工序号
工序名称及内容
定位基准
使用夹具
使用机床
1
车端面内孔A：车端面A，保证尺寸7，钻孔 。车孔置 ；倒角
外圆
孔端面A及 孔
钻夹具
立式钻床Z525
6
攻丝M8
孔端面A及 孔
钻夹具
立式钻床Z525
三爪卡盘
普通车床C6132
2
车端面:车端面D,保证尺寸40；倒角
孔及端面A可涨心轴普通 Nhomakorabea床C6132
3
铣端面：铣端面B C,保证尺寸10 ，及尺寸9.5和45
孔及端面A
铣夹具
卧式铣床X61W
4
钻铰孔：钻铰孔 ，保证尺寸60
孔端面A及R12园
钻夹具
立式钻床Z525
5
钻螺纹底孔：钻螺纹底孔 ，保证尺寸18
江苏开放大学形成性考核作业次任务江苏开放大学机械制造基础课程大作业课程大作业是运用所学基础理论专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练
江苏开放大学
形成性考核作业
学号
姓名
课程代码110036
课程名称机械制造基础
评阅教师
第5次任务
共5次任务
江苏开放大学
《机械制造基础》课程大作业
课程大作业是运用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。
机械制造基础作业答案[精选]
机械制造基础作业答案[精选]第一篇：机械制造基础作业答案[精选]机械制造基础作业参考答案1.[单选题] 零件材料选择的一般原则是首先应满足零件的A A使用性能要求 B加工工艺性 C经济性 D可塑性2.[单选题] 一般来说钢的热处理不改变热处理工件的C A强度B 塑性 C形状D冲击韧性3.[单选题] 削适用于加工平面、尺寸较大的沟槽和加工窄长的平面。
B A车 B刨 C铣 D磨4.[单选题] 金属材料在外载荷作用下产生断裂前所能承受什么能力称为塑性。
C A最小塑性变形 B平均塑性变形 C最大塑性变形5.[单选题] 焊条的直径和长度是以的直径和长度来表示的 C A涂料层 B药皮 C 焊芯D作用工件6.[多选题] 钢的热处理工艺由以下哪几个阶段组成 ABC A加热 B 保温 C冷却 D氮化7.[多选题] 在铁碳合金中，莱氏体是由什么所构成的机械混合物。
CD A珠光体B铁素体C奥氏体D渗碳体8.[多选题] 加工阶段一般可以划分为哪几个个阶段。
BCD A半粗加工阶段 B粗加工阶段 C半精加工阶段 D精加工阶段 9.[多选题] 确定加工余量的方法有哪些? ABC A 计算法B目测法C经验估计法D查表修正法10.[多选题] 切削用量是下列哪些的总称。
ABD A切削速度B进给量C切削层数D背吃刀量11.[判断题] 基本偏差是用来确定公差带大小的。
错误12.[判断题] φ30£5、φ307、φ30£8 的上偏差是相同的。
正确 13.[判断题] 公差值可以是正的或是负的。
错误 14.[判断题] 抗拉强度是表示金属材料抵抗最大均匀塑性变形或断裂的能力。
正确 15.[判断题] 硬度是指金属材料抵抗其他物体压入其表面的能力。
错误 16.[判断题] 碳钢的含碳量一般不超过1.3%正确17.[判断题] 正火的冷却速度比退火稍慢一些。
错误18.[判断题] 合金钢就是在碳钢的基础上有目的地加入一定量合金元素的钢。
机械制造基础作业1参考答案（可编辑）
“机械制造技术基础”作业11．单项选择（1）成组技术是一种（）。
①优化技术②制造哲理③集成制造模式④分类管理方法（2）成组技术要求以（）为基础组织生产。
①零件②零件组③产品④产品族（3）快速原型制造又称为（）制造。
①分离②分散③分层④分解（4）目前快速原型制造主要用于制造（）。
①机械零件②电气元件③样品和模具④微机电产品（5）目前机械零件的主要制造方法是（）。
①材料成形法②材料去除法③材料累加法④材料复合法2．多项选择（1）机械零件之间的相似性主要表现在（）等几方面。
①零件名称相似性②零件结构特征相似性③零件材料特征相似性④零件制造工艺相似性（2）成组生产单元按其规模、自动化程度和机床布置形式，可分为（）和成组柔性制造系统等几种类型。
①成组单机②成组单元③成组流水线④成组刚性自动线（3）敏捷制造的特征有（）。
①快捷的需求响应②动态的组织形式③集成的制造资源④稳定的人员编制（4）机械制造工艺过程包括（）和机械装配等。
①产品设计②毛坯制造③机械加工④热处理和表面保护3．判断（1）批量法则当今已不适用。
（×）（2）精良生产的核心是消除一切冗余。
（∨）（3）工艺标准化是设计标准化的前提。
（×）（4）网络与数据库是CIMS功能模型中不可缺少的组成部分。
（∨）（5）CIM着重信息集成与信息共享，CE则强调产品设计及其相关过程设计的集成。
（∨）（6）虚拟企业是指已采用虚拟制造技术的企业。
（×）4．填空（1）从系统观点出发，生产可被定义为是一个将生产要素转变为经济财富，并创造效益的输入输出系统。
（2）制造业是国民经济的支柱产业。
（3）影响企业竞争力的要素TQCSE是指时间、质量、成本、服务和环保。
（4）CIM是信息技术和生产技术的综合应用，旨在提高制造企业的生产率和响应能力。
（5）并行工程是对产品及相关过程进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。
5．成组编码（1）写出教材43页所示图2-1阶梯轴（材料：45钢，调质35～40HRC，毛坯：棒料）的JLBM-1成组编码，要求画出零件结构简图，标明与编码有关的尺寸与技术要求，并说明各位编码对应的特征。
机械制造基础大作业
金属材料的强韧化原理和方法摘要：本文系统地论述了金属材料的强韧化原理和方法，以便指导实际生产中的加工。
关键词：金属材料强韧化介绍：强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗变形和断裂的能力；韧性是指金属材料在断裂前吸收的断裂变形功和断裂功的能力。
一、金属材料的强化强韧化意义提高材料的强度和韧性。
节约材料，降低成本，增加材料在使用过程中的可靠性和延延长服役寿命希望所使用的材料既有足够的强度，又有较好的韧性，通常的材料二者不可兼得理解材料强韧化机理，掌握材料强韧化现象的物理本质，是合理运用和发展材料强韧化方法从而挖掘材料性能潜力的基础提高金属材料强度途径1.完全消除内部的位错和其他缺陷，使它的强度接近于理论强度2.主要采用另一条途径来强化金属，即在金属中引入大量的缺陷，以阻碍位错的运动目前虽然能够制出无位错的高强度金属晶须，但实际应用它还存在困难，因为这样强韧化意义提高材料的强度和韧性。
节约材料，降低成本，增加材料在使用过程中的可靠性和获得的高强度是不稳定的，对操作效应和表面情况非常敏感，而且位错一旦产生后，强度就大大下降在生产实践中，主要采用在金属中引入大量的缺陷，以阻碍位错的运动的方法来强化金属，包括1.固溶强化2.细晶强化3.第二相粒子强化4.形变强化5、综合强化1.固溶强化固溶强化：利用点缺陷对位错运动的阻力使金属基体获得强化的方法溶质原子在基体金属晶格中占据的位臵分填隙式和替代式两种不同方式1. 填隙原子对金属强度的影响可用下面的通式表示2. 替代式溶质原子在基体晶格中造成的畸变大都是球面对称的，因而强化效果要比填隙式原子小，但在高温下，替代式固溶强化变得较为重要2.细化晶粒强化1.晶界对位错滑移的阻滞效应2.晶界上形变要满足协调性，需要多个滑移系统同时动作，这同样导致位错不易穿过晶界，而是塞积在晶界处，引起强度的增高位错在多晶体中运动时，由于晶界两侧晶粒的取向不同，加之这里杂质原子较多，增大了晶界附近的滑移阻力，因而一侧晶粒中的滑移带不能直接进入第二个晶粒晶粒越细小，晶界越多，位错被阻滞的地方就越多，多晶体的强度就越高常温下一种有效的材料强化手段高温时晶界滑动导致材料形变，细晶材料比粗晶材料软，增加金属材料高温强度要增大晶粒尺寸。
机械制造技术基础大作业
2015年春季学期“机械制造技术基础”课程大作业一作业题目：可转位车刀设计学生姓名：评阅教师：作业成绩：一、选择刀片夹固结构工件的直径D为 45mm,工件长度L=200mm.因此可以在普通机床CA6140上加工.表面粗糙度要求3.2μm,为半精加工。
参照《机械制造技术基础课程补充资料》表2.1典型刀片结构简图和特点,采用偏心式刀片加固结构较为合适.二、选择刀片结构材料加工工件材料为HT200,连续切屑,且加工工序为粗车,半精车了两道工序.由于加工材料为铸铁料,因此刀片材料可以采用YG 系列,YG8宜粗加工,YG3宜精加工,本题第三步要求达到半精加工,因此材料选择YG3硬质合金.三、选择车刀合理角度根据《机械制造技术基础》刀具合理几何参数的选择,并考虑可转位车刀几何角度的形成特点,四个角度做如下选择:① 前角0γ:根据《机械制造技术基础》表3.16,工件材料为中碳钢(正火),半精车,因此前角可选0γ=10°,② 后角0∂:根据《机械制造技术基础》表3.17,工件材料为铸造材料,精车,因此后角可选0∂=7°③ 主偏角γκ:根据《机械制造技术基础》表3.16,主偏角γκ=75°④ 刃倾角s λ:为获得大于0的后角0∂及大于0的副刃后角'0∂,刃倾角s λ=-5° 后角0∂的实际数值及副刃后角'0∂和副偏角'γκ在计算刀槽角度时经校验确定.四、选择切屑用量根据《机械制造技术基础》表3.22:精车时, 背吃刀量p a =1mm,进给量f=0.3mm/r,切削速度v=100m/min 。
五、刀片型号和尺寸① 选择刀片有无中心孔.由于刀片加固结构已选定为偏心式,因此应选用有中心固定孔的刀片.② 选择刀片形状.按选定主偏角γκ=75,参照《机械制造技术基础课程补充资料》2.4.4.2刀片形状的选择原则,选用正方形刀片.③ 选择刀片的精度等级.参照《机械制造技术基础课程补充资料》2.4.4.3节刀片精度等级的选择原则,一般情况下选用U 级. ④ 选择刀片内切圆直径d(或刀片边长L).根据已确定的背吃刀量p a =3mm, 主偏角γκ=75,刃倾角s λ=-5°,将p a ,γκ,s λ代入下式可得刀刃的实际参加工作长L se 为 L se =scos sin λκγρ∂=cos(-5)75sin 3=3.118mm令刀片的刃口长度(即便长)L>1.5 L se =4.677mm,保证切削工作顺利进行. ⑤ 选择刀片厚度.根据已选择的背吃刀量p a =3mm,进给量f=0.6mm/r 及《机械制造技术基础课程补充资料》选择刀片厚度的诺莫图图 2.3,求得刀片厚度S ≥4.8mm.⑥ 选择刀尖圆弧半径r ε.根据已选择的背吃刀量p a =3mm,进给量f=0.6mm/r 及《机械制造技术基础课程补充资料》选择刀尖圆角半径的诺莫图 2.4,求得连续切削时εr =1.2mm⑦ 选择刀片断屑槽型式和尺寸.参照《机械制造技术基础课程补充资料》2.4.4.4节中刀片断屑槽类型和尺寸的选择原则,根据已知的已知条件,选择A 型断屑槽. 综上7方面的选择结果,根据《机械制造技术基础课程补充资料》表2.10确定选用的刀片型号为SNUM150612-A4.L=d=15.875mm;s=6.35mm;d 1=6.35mm;m=2.79mm; εr =1.2mm刀片刀尖角b ε=90°;刀片刃倾角sb λ=0;断屑槽宽W n =4mm;取法前角bn γ=20°六、选择硬质合金刀垫型号和尺寸硬质合金刀垫形状和尺寸的选择,取决于刀片加固结构及刀片的型号和尺寸,选择与刀片形状相同的刀垫,正方形,中间有圆孔.根据《机械制造技术基础课程补充资料》表2.18选择型号为S15B 型刀垫.尺寸为:长度L=14.88mm,厚度s=4.76mm 中心孔直径d 1=7.6mm.材料为高速钢YG8七、计算刀槽角度可转为车刀几何角度,刀片几何角度,刀槽几何角度之间的关系: 刀槽角度的计算:① 刀杆主偏角rg k rg k =γκ=75° ② 刀槽刃倾角sg λsg λ=s λ=-5°③ 刀槽前角og r可按以下近似公式计算og 0=-a =-5γ°④ 验算车刀后角a 0. 车刀后角a 0的验算公式为: tan a 0=sog nb s og nb a a λγλγcos tan tan 1)cos tan (tan +-当nb a =0时,则上式成为: tan a 0=-s og λγ2costan将og γ=-5, s λ=-5代入上式得a 0=5.05前面所选后角a 0=7°,与验算值有差距,故车刀后角a 0应选a 0=5°才能与验算角度接近而刀杆后角a og ≈a 0=5° ⑤ 刀槽副偏角 k 'rg =k 'r =180-γκ-r ε k rg =γκ,rg ε=r ε 因此k 'rg =180-γκ-r ε 车刀刀尖角r ε的计算公式为 cos r ε=[cos rbε21(tan cos )tan sin og s og s λλγλ+-]cos s λ当rb ε=90时,上式变为cos r ε= -s og λγsin tan cos s λ 将og γ=-5, s λ=-5代入上式得r ε=90.5 故k 'rg ≈k 'r =180-75-90.5=14.5 取k 'rg =14.5° ⑥ 验算车刀副后角a '0 车刀副后角的验算公式为: tan a '0=''''''cos tan tan 1cos tan tan sgognbogog nb a a λγλγ+-sgcos λ' 当a nb =0时, tan a '0= -'2'cos tan sg og λγ而tan 'og γ=os γtan sin rg ε+tan'sg λsin rg εtan 'og λ=os γtan sin rg ε+tan 'sg λsin rg ε将os λ=-5°,sg λ=s λ=-5°,rg ε=r ε=90.5代入上式tan 'og γ=tan(-5)sin90.5+tan (-5)sin90.5 ＝＞ 'ogγ=-4.98 tan 'og λ=)5tan(-sin90.5+tan (-5)sin90.5 ＝＞ 'og λ=-4.98再将'og γ=-4.98°'og λ=-4.98°代入得tan a '0= -2tan( 4.98)cos ( 4.98)-- ＝＞ a '0=4.94可以满足切削要求 刀槽副后角a 'og ≈a '0,故a 'og =4.94,取a 'og =5° 综上述计算结果,可以归纳出: 车刀的几何角度: 0γ=10°, 0∂=5°, γκ=75°, k 'r =14.5,s λ=-5°, a '0=5°刀槽的几何角度:og γ=-5° , a og =5°, k rg =75° , k 'rg =14.5, sg λ=-5°,a 'og =5°八、计算铣制刀槽时所需的角度① 计算刀槽最大副前角gg γ及其方位角gg τ 将og γ=-5 °,sg λ=s λ=-5°代入下式得:tan gg γ=-sg og λγ22tan tan + ＝＞ gg γ=-7.10°将og γ=-5 °, sg λ=s λ=-5°代入下式得:tan gg τ=sgog λλtan tan ＝＞ gg τ=45°② 计算刀槽切深剖面前角pg γ和进给剖面前角fg γ将og γ=-5 °, sg λ=-5°, k rg =75°代入下式tan pg γ=g tan o γsin rg ε+tan 'sg λsin rg ε ＝＞ pg γ=-6.12tan fg γ=og tan γsin rg ε+tan'sg λsin rg ε ＝＞ fg γ=-3.54九、选择刀杆材料和尺寸① 选择刀杆材料:为保证刀杆强度,增加刀杆使用寿命,刀杆材料一般可用中碳钢,采用45号钢,热处理硬度为38-45HRC,发蓝处理 ② 选择刀杆尺寸:⑴选择刀杆截面尺寸.车床中心高度为205mm,根据《机械制造技术基础课程补充资料》表2.37,选取截面尺寸为:25×25(mm 2)由于切削深度及进给量太小,故强度足够⑵选择刀杆长度尺寸:参照《机械制造技术基础课程补充资料》2.5.1.3刀杆长度选择原则,选取刀杆长度为140mm.十、选取偏心销机器相关尺寸① 选择偏心销材料:偏心销材料选用40Cr,热处理硬度为40~45HRC,发蓝处理.② 选择偏心销直径d c 和偏心量偏心销直径可用下式: d c =d 1-(0.2~0.4mm) 故可取d c =6mm偏心量e 可用: e=mm d c 2)10~7(1=0.3~0.428mm则e 可取0.4mm为使刀具夹固可靠,可选用自锁性能较好的螺钉偏心销,并取螺钉偏心销转轴半径d 2为M6③计算偏心销转轴孔中心在刀槽前刀面上的位置,根据前面已选好的各尺寸d 1=6mm, d=15.875mm d c =6mm, e=0.4mm 取β=30,代入下式m=15.8750.30sin 30=2+︒=8.09mmn=15.8750.30cos302-︒=7.68mm十一、绘制车刀结构简图偏心式75硬质合金可转位外圆车刀如下图参考文献[1] 李旦,韩荣第,巩亚东,陈明君.机械制造技术基础.哈尔滨工业大学出版社.2009.2[2] 王娜君.机械制造技术基础课程补充材料.2010.3[3] 袁长良.机械制造工艺装备设计手册.中国计量出版社;1992.1[4] 陆剑中,孙家宁.金属切削原理与刀具.机械工业出版社;2005.3。
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机械制造基础大作业金属的强韧化
一．金属的强韧化：提高金属的强度和韧度。
二．1.金属的塑性变形：金属材料在外力的作用下产生变形，当应力超过材料的弹性变形时就产生塑性变形。
它是当外力除去后不能恢复的永久变形。
2.单晶体金属塑性变形的机制：单晶体塑性变形的基本形式
有两种：滑移和孪生。
其中滑移是最基本的，最重要的变形方式。
（1）滑移：当金属晶体受到外力作用时，不论外力的方向、大小与作用方式如何，均可将总的应力G分解成垂直于某一滑移面的正应力X和平行于滑移面的切应力Y。
在正应力X 的作用下，发生弹性伸长，并在X足够大的时候发生断裂。
切应力Y能使试样发生弹性歪扭，当切应力Y增大到一定值时则一定晶面两侧的两部分晶体产生相对滑动，滑动的距离超过一个原子间距事晶格的弹性歪扭随之消失，而原子滑移到新位置重新处于平衡状态，于是晶体就产生微量的塑性变形。
当许多晶体面滑移总和就产生了宏观的塑性变形。
滑移：在外力的作用下不断增值新的位错，大量的位错移出晶体表面就产生了宏观的塑性变形。
（通过滑移面上的位错逐步实现的。
）
位错：所谓位错，是晶体某处有一列或若干列原子发生有规律的错排现象。
刃型位
错是金属晶体中最常见最简单的位错。
（2）孪生:孪生是晶体的一部分沿一定的晶面和晶向进行剪切变形的现象。
在这部分晶体中每个相邻的原子间相对位移只有一个原子间距的几分之一。
但是许多层晶面积累起来的位移便可形成比原子间距大许多的位的切变。
3.单晶体金属塑性变形的特点：滑移总是沿晶体中原子排
列最紧密的晶面和晶向进行；滑移是晶体的相对滑动，不应期晶格的类型变化。
4.多晶体金属塑性变形的机制：多晶体金属塑性变形除了
滑移和孪生外，还有晶界滑动和迁移，以及点缺陷的定向扩散。
（1）晶界的滑动和迁移：是高温下的塑形变形方式，此时外应力往往低于该温度下的屈服极限。
列如：高温合金经常
进行蠕变实验就是在高温下远低于屈服极限的外应力作用下的长时间力学实验。
此时试样会发生随时间不断增加的缓慢塑性变形（蠕变），其微观变形就是晶界滑动和迁移。
（2）点阵缺陷的定向扩散：也是在高温低应力条件下，由于间隙原子和空位等点缺陷的迁移率很大，在外加应力的作用下它们将发生定向扩散，间隙原子运动到拉应力垂直的晶面之间，使晶体沿拉应力方向膨胀，或者是空位运动到与拉应力垂直的晶面上，使晶体沿压应力方向收缩。
5. 多晶体金属塑性变形的特点：多晶体塑性变形的方式
多；多晶体塑性变形体现了各晶粒变形的不同时性；体现出晶粒间变形的相互协调性；体现了晶粒变形的不均匀性。
三．金属的强化：提高金属的强度。
1.途径:一是制备缺陷尽可能少甚至没有缺陷的晶体，使材料实际强度接近与理论强度。
二是大大增加晶体缺陷的密度，在材料中造成尽可能多的阻碍位错运动的障碍。
在工业中常采用第二种途径。
2.固溶强化：是利用点阵缺陷对晶体的强化。
溶质原子溶入基体中产生原子尺寸效应，弹性模量效应和固溶体有序化作用而导致材料的强化。
（1）原子尺寸效应：溶质原子与溶剂原子的尺寸不同使晶体内产生畸变，形成以溶质原子为中心的弹性应变场，该应变场和位错发生弹性交互作用，阻碍位错运动，从而提高材料的强度。
（2）弹性模量效应:溶质原子周围会形成一个弹性模量G1，与基体弹性模量G2不同。
在产生相同应变时，此区域与基体所需的外加应力不同，外力所做的功也不同，二者之间存在一个能量差值，此能量差对位错产生一定的力。
当G1>G2时，该力为阻力，当G1<G2时该力为吸力。
不论哪种情况都会阻碍位错运动，从而提高了固溶体的强度。
（3）固溶体有序化及强化:当材料中同类原子的结合力比较弱而异类原子间的结合力比较强时，固溶体就会产生有序化。
当位错从这种有序化区域穿过时有序度受到破坏。
一个刃型位错在有序固溶体中就可以产生一条反相畴界。
反相畴界的形成使固溶体的能量增加，必须增加外力促使位错移动。
有序化造成了位错移动的阻力。
3.细晶强化：细晶强化主要是利用晶界对位错的阻碍作用，通过细化晶粒来增加晶界或改善晶界性质，阻碍位错运动，提高材料强度。
导致材料断裂的初始裂纹大都发生在晶界处。
当形变有一个晶粒通过晶界达到相邻的晶粒时，由于晶界区原子排列紊
乱，位错结构复杂等特点而跨越困难，位错在晶界累积而使应力集中增高直到裂纹形成，这需要消耗大量的能量，从而细化晶粒提高了材料的强度。
工业中细化晶粒的一般方法：增加过冷度、变质处理、附加振动、降低浇注速度。
4.弥散强化：所谓弥散强化是指散布于基体中的第二相粒子可成为阻碍位错运动的有效障碍，从而起到强化作用。
按第二相粒子的特性不同，弥散强化分为可变形粒子强化和不可变形粒子强化。
（1）可变形粒子强化：可变形沉淀相粒子自固溶体中沉淀或脱溶析出引起的强化效应常称为沉淀强化又称析出强化或时效强化。
沉淀强化的条件是第二相粒子能在高温下溶解，并且其溶解度随温度降低而降低。
沉淀强化的基本途径是合金化加淬火时效。
沉淀过程中第二相粒子会由基体共格向非共格过渡，是强化机制发生变化。
当沉淀相粒子尺寸较小并与基体保持共格关系时，位错以切过的方式同第二相粒子发生交互作用，该作用与固溶强化溶质原子与位错交互作用相似，通过共格应变场阻碍位错运动。
（2）不可变形粒子强化：弥散强化时，难于切过弥散分布的不可变形硬粒子的位错将以绕过的方式与粒子发生交互作用。
基体与第二相的界面存在点阵畸变和应力场，从而成为位错滑动的阻碍。
5.形变强化：在冷变过程中，金属内位错密度增加，位错之间发生交互作用加剧，位错运动阻力增大，使得金属强度、硬度增加，这种现象成为形变强化或加工硬化。
金属加工硬化效应是由于位错在形变过程中增值以及位错
间复杂的相互作用造成的。
当位错密度增大时，位错间的交互作用增强，使位错的可动性降低，流变应力提高。
6.相变强化：是通过热处理等方式改变材料内部组织结构达到强化材料的目的。
它是固溶强化、弥散强化、细晶强化、形变强化的综合效应。
主要包括马氏体强化和贝氏体强化。
四．金属的韧化：提高金属的塑性。
1.细晶韧化：多晶体的晶粒边界通常是大角度晶界，相邻的
不同取向晶粒受力产生塑性变形时，部分施密特因子大的晶
粒内位错源道先开动，并沿着晶面产生滑移和增值。
滑移至
晶界前的位错被晶界阻挡。
这样一个晶粒的塑形变形就无法
直接传播到相邻的晶粒中，造成塑性变形晶粒内的塞积。
塞
积位错应力场强度与塞积位错数目和外加应力值有关，二塞
积位错数目正比于晶粒尺寸，因此当晶粒变细时，必须加大
外力作用力以激活相邻晶粒内位错源。
因此细晶材料产生塑
性变形时要求更高的外加作用力，从而提高了材料的塑性。
位错在晶界塞积而使应力集中增高直到裂纹形成，这需要消耗大量的能量，随着晶粒的细化，单位体积内晶界面积增加，位错运动、裂纹形成的难度和消耗的能量也相应增大。
此外，细化晶粒即增加晶界面积还能增大晶界对裂纹扩展和解理断裂的阻碍作用；裂纹扩展到晶界时，由于晶界两侧晶粒取向不同使裂纹被迫改变方向或终止扩散，这也使裂纹扩散消耗的能量增加，相应提高了材料的韧性。
综上所诉可知：细化晶粒增加了位错运动的阻碍作用和变形难度，提高了材料的强度，同时也增加了裂纹形成的难度并阻碍裂纹的扩展，因而也提高了材料的韧性。
所以细化晶粒是一种十分理想的材料强韧化方法。
2.韧性相及合金化：改变材料的成分（控制相结构），其作用：（1）裂纹伸展遇到韧性相，由于韧性相不解理断裂，而塑性变形又消耗较大能量，因而裂纹伸展受到阻碍。
（2）裂纹伸展到韧性相，由于前进受阻被迫改向阻力较小和危害性较小的方向，例如分层，从而松弛能量，提高韧性。
（3）复合结构中，例如多层板，可以使各组元在平面应力状态下分别承担负荷，平面应力下的断裂韧性比平面应变下的断裂韧性要高。
（4）例如：在钢中加入稳定奥氏体元素，如N、Mn等，可把bcc的铁素体或马氏体变为fcc的奥氏体，同时奥氏体可以作为韧性相提高钢的韧性。
五．参考文献：
1.《材料成形基础》………合肥工业大学刘全坤
机械工业出版社
2.《材料科学基础》………郑子樵中南大学出版社
3.《金属工艺学》……………丁德全机械工业出版社
4.《材料学》…………………张联盟高等教育出版社
5.《机械制造基础》…………孙学强机械工业出版社。