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1、金属工艺学学习包目 录课程的任务和学习方法2第一章金属材料的性能1习题 2第二章金属与合金的晶体结构与结晶3习题 5第三章铁碳合金6习题 7第四章钢的热处理8习题 10第五章钢铁材料的表面热处理习题 第六章常用工程材料11习题 13第七章铸造成形14习题 15第八章锻压成形16习题 17第九章焊接与胶结成形18习题 21第十章机械零件材料及毛坯的选择与质量检验22习题 24第十一章 金属切削加工的基础知识25习题 28第十二章 切削加工方法29习题 31第十三章 机械加工工艺过程的基础知识32习题 34第十四章 零件的结构工艺性35习题 35第十五章 先进制造技术习题 习题答案 36课程的任务
2、和学习方法一、本课程的特点1、本课程是一门有关机械零件制造方法及其用材的综合性技术基础课。2、本课程实践性很强，学生应积极认真地参加生产实习和实践，才能更有效地掌握本门课程的知识，以便为后续专业课程的学习和今后生产实践打下较好的基础。二、本课程的任务1、了解常用工程材料的种类、性能及改性方法，初步掌握其应用范围和选择原则。2、掌握主要毛坯成形方法的基本原理和工艺特点，具有选择毛坯及工艺分析的初步能力。3、掌握各种主要加工方法的实质、工艺特点、基本原理和设备；了解零件的加工工艺过程，能制定简单的制造工艺过程。4、了解零件的结构工艺性。三、本课程的学习方法1、每章学习时，首先阅读自学指导书，了解本
3、章学习目标中的主要内容，以及重点、难点所在，而后阅读教材和自学指导书中本章基本内容的阅读指导。阅读时要注重对基本概念、基本理论的理解，同时要积极开展理论与实践的结合。2、每章阅读理解后，要结合复习思考题进行自检，看是否初步掌握基本内容，并要及时完成习题作业，以求达到较牢固的掌握基本内容。3、每章学完后，要闭书回忆，循序总结，自测自验。根据记忆和熟练周期，阶段性安排复习，恢复和唤起所学过的内容，以求达到深入、全面、牢固地掌握所学内容；并加强实践训练，多干、多看、勤思考、多积累。这样才能够良好地完成本课程的学习任务。四、阅读教材选用和删减内容1、本课程采用中国机械工业教育协会组编，刘会霞主编的金属
4、工艺学教材。2、教材中带的第五章钢铁材料的表面热处理、第十五章先进制造技术为加宽内容，为非必读内容，读者可根据需要学习，但不计入规定学时内和考试范围。第 1 章 金属材料的性能一、学习目标1、清楚金属材料的性能包括哪些内容。2、掌握金属材料的力学性能各项指标的概念，符号及表示方法，应用条件和范围。3、了解金属材料的物理、化学性能及应用。二、基本内容1、金属材料的性能1）使用性能包括：力学性能、物理性能、化学性能。2）工艺性能包括：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。2、载荷的概念1）静载荷：大小不变或变动很慢的载荷。2）冲击载荷：突然增加或消失的载荷。3）疲劳载荷：周期性的
5、动载荷。3、金属材料的力学性能各项指标的概念 符号及表示方法 应用条件和范围1）强度概念：金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。符号表示：屈服强度 s材料产生屈服时的最小应力。单位为 Mpa。抗拉强度 b材料拉断前所承受的最大应力。单位为 Mpa。应用条件和范围：设计机械零件和选材的主要依据。2）塑性概念：金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不断裂的能力。符号表示：断后伸长率 试样拉断后，标距长度的相对伸长率。断面收缩率 试样拉断后，试样截面积的相对收缩率。应用条件和范围：材料进行压力加工时选材的主要依据。3）硬度概念：材料表面局部体积内抵抗另一物体压入时变形的能力。符号表示：布氏硬度
6、HB洛氏硬度 HR 应用条件和范围：布氏硬度主要用于测量灰铸铁、有色金属以及经过退火、正火和调质的钢材等材料。HBS 适于测量硬度值小于 450 的材料，HBW 适于测量硬度值小于 650 的材料。洛氏硬度计可测定软的金属材料，也可测定硬的金属材料。HRA 主要用于测量硬质合金、表面淬火钢；HRB 主要用于测量软钢、退火钢、铜合金等；HRC 主要用于测量一般淬火钢。4）冲击韧度概念：金属材料抵抗冲击载荷载荷作用而不破坏的能力。符号表示：冲击吸收功 Ak。冲击韧度 ak。应用条件和范围：冲击韧度值一般只作为选材时的参考，不能作为计算依据。材料的多次冲击抗力主要取决于塑性；冲击能量地时，主要取决于
7、强度。5）疲劳强度概念：金属材料在多次重复交变载荷作用下而不发生断裂的最大应力。符号表示：疲劳强度 -1应用条件和范围：黑色金属循环周次 10 的 7 次方，有色金属和某些高强钢循环周次 10 的 8 次方。三、三、本章重点金属材料的力学性能各项指标的概念，符号及表示方法，应用条件和范围。四、习题四、习题一、填空题1、金属的性能包括（ ）性能和( )性能。2、材料的工艺性能包括（ ） 、 （ ） 、( )、( )和（ ） 。3、填写下列力学性能指标的符号：屈服点（ ） 、洛氏硬度 A 标尺（ ） 、抗拉强度（ ） 、断后伸长率( )。二、判断题1、塑性变形随载荷的去除而消失。 （ ）2、当布氏
8、硬度试验条件相同时，压痕直径愈小，金属的硬度愈低。 （ ）三、选择题1、做疲劳实验时，试样承受的载荷是（ ）A 静载荷 B 冲击载荷 C 循环载荷2、金属的( )愈好，则其锻造性能愈好。A 强度 B 塑性 C 硬度四、名词解释强度 硬度 塑性 冲击韧性 疲劳强度五、简答题1、为什么疲劳断裂对机械零件危害最大？如何提高零件的疲劳强度？第 2 章 金属与合金的晶体结构与结晶一、学习目标1、了解晶格、晶胞、实际金属的多晶体结构、结晶等概念。2、掌握金属晶体的三种常见晶格类型：面心立方、体心立方和密排六方晶格。3、掌握实际金属点、线、面缺陷与金属力学性能的关系。4、掌握纯金属结晶过程，过冷度与晶粒大小
9、对力学性能的影响，细化晶粒的措施。5、掌握合金的基本概念，了解固溶体和金属间化合物的概念。6、了解二元合金相图的建立，了解合金结晶的过程。二、基本内容1、金属的晶体结构的基本知识1）晶格、晶胞的概念：晶格一：用来描述原子在晶体中排列形式的假想的空间格架。晶胞：晶格中能代表晶体结构特征的最小组成几何单元。2）金属晶体结构常见的三种晶格类型：体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。3）金属的实际晶体结构：实际金属的晶体结构是多晶体结构；实际金属的晶体结构内部存在晶体缺陷。晶体缺陷包括：点缺陷、线缺陷、面缺陷。点缺陷即空位、间隙原子和置换原子；线缺陷即位错；面缺陷即晶界和亚晶界。晶体缺陷会使金属内
10、部晶格发生晶格畸变，产生内应力；金属的性能发生变化，强度、硬度增加。晶体缺陷是强化金属的手段之一2、金属的结晶：1）纯金属的结晶过程。结晶的概念：凝固时原子在物质内部做有规则排列。过冷度：金属实际结晶温度低于理论结晶温度的差值。结晶过程：液态金属结晶是不断生成晶核和晶核不断长大，直至完全结晶成固态的过程。2）金属结晶后的晶粒大小。晶粒大小对金属力学性能的影响：细晶粒金属具有较高的强度和韧性。细化晶粒的措施：增大形核率，抑制长大速率。常用方法有：增加过冷度；变质处理；振动等。3、合金的晶体结构1）合金的基本概念：合金：一种金属元素与其它金属元素和非金属元素，经熔炼、烧结或其他方法结合成具有金属特
11、性的物质。组元：组成合金的最基本的独立物质。可以是金属、非金属元素或稳定化合物。相：合金中具有同一聚集状态，同一种结构和性质的均匀组成部分。组织：用肉眼或借助显微镜观察到材料晶粒内部组成相的数量、形态、大小和分布状态。2）合金的组织：固溶体：合金由液态结晶成固态时，一组元溶解在另一组元中，形成均匀的固相。占主要地位的元素叫溶剂，被溶解的元素叫溶质。固溶体的晶格类型保持溶剂的晶格类型。由于溶质原子的融入，容剂晶格发生畸变，使塑性变形阻力增加，导致金属的强度、硬度提高，塑性、韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。金属间化合物：合金组员间发生相互作用而形成的具有金属特性的新相，它的晶格类型和性能不同于
12、任一组元。金属间化合物具有高熔点、高硬度、脆性大的特点，在合金中主要作为强化相，用以提高材料的强度、硬度和耐磨性，但塑性、韧性有所降低。机械混合物：两种或两种以上的相按一定质量分数组合成的物质。通过调整固溶体中容质含量和金属间化合物数量、大小、形态和分布状况，可以改变合金的力学性能。3）合金的结晶：二元合金相图的建立：相图是表示在极其缓慢冷却条件下合金系中各种合金状态与温度、成分之间的关系的简明图解。它是通过实验方法建立。二元合金相图的分析：相图横坐标表示二元合金成分分数，纵坐标表示温度；特性点：纯金属熔点；特性线：液相线、固相线。二元合金结晶过程：液相线以上温度，合金为液相到达液相线，合金开
13、始结晶液相线、固相线之间，合金液相、固相共存到达固相线及一下，合金为固相。三、本章重点1、金属的晶体结构。2、合金的晶体结构。四、习题四、习题一、填空题1、晶体与非晶体的根本区别在于（ ） 。2、金属晶格常见的基本类型有（ ） 、 （ ） 、 （ ）三种。3、实际金属的晶体缺陷有（ ） 、 （ ） 、 （ ）三种。4、金属的晶粒愈细小，其强度（ ） ，塑性、韧性（ ） 。二、判断题1、无论是纯金属，还是合金，其结晶过程都是恒温过程。 （ ）2、金属结晶的过程是晶核形成和晶核长大的过程。 （ ）3、一种金属元素与其它金属元素或非金属元素，经熔炼、烧结或其他方法结合成的物质叫合金。 （ ）三、选择
14、题1、一般来说，细晶粒金属具有（ ）强度和韧性。A 较高的 B 较低的 C 中等的2、实际金属的结晶温度一般都（ ）理论结晶温度。A 高于 B 低于 C 等于四、名词解释晶体 晶体缺陷 结晶 合金 固溶体 金属间化合物五、简答题1、实际金属中存在的晶体缺陷对金属的力学性能有何影响？2、为什么希望得到细小晶粒组织？如何细化晶粒？第 3 章 铁碳合金一、学习目标1、熟悉铁碳合金的基本组织的特点。2、熟悉铁碳相图中的相、特性点和特性线。3、熟悉典型铁碳合金结晶过程和组织转变。4、掌握含碳量对铁碳合金组织转变和力学性能的影响。二、基本内容1、铁碳合金基本组织1）纯铁的同素异构转变：-Fe：1394 以
15、上固态铁，体心立方晶格。-Fe：1394912 固态铁，面心立方晶格， 。-Fe：912 以下固态铁，体心立方晶格。2）铁碳合金基本组织：铁素体：碳溶于 -Fe 中所形成的间隙固溶体，用符号 F 表示。力学性能：塑性、韧性较好，强度、硬度低。奥氏体：碳溶于 -Fe 中所形成的间隙固溶体，用符号 A 表示。力学性能：有良好塑性，强度、硬度较低。渗碳体：是铁和碳组成的具有复杂晶格结构的间隙化合物，用符号 Fe3C 表示。力学性能：塑性、韧性几乎为零，硬度很高。珠光体：是铁素体和渗碳体的机械混合物，用符号 P 表示。力学性能：介于铁素体和渗碳体之间，即综合性能良好。莱氏体：1148727 时为奥氏体
16、和渗碳体的机械混合物，用符号 Ld 表示；727 及以下时为珠光体和渗碳体的机械混合物，用符号 Ld表示。力学性能：与渗碳体相似，即硬度高、塑性差。2、铁碳合金相图1）相图分析：铁碳合金相图中的相：液相、 铁素体、铁素体、奥氏体和渗碳体。铁碳合金相图中的特性点：C、E、P、S。铁碳合金相图中的特性线：ECF 线、ES 线、PSK 线、GS 线。2）典型铁碳合金结晶过程和组织转变：工业纯铁：含碳量0.0218%，室温平衡组织 F。亚共析钢：含碳量0.0218%0.77%0.6%时，焊接性差。2)碳素结构钢、低合金高强度结构钢的焊接：低碳钢的焊接:没有淬硬倾向，冷裂倾向小， ，焊接性良好，焊前不需
17、要预热。手工电弧焊一般选用 E4303(结 422)和 E4315(结 427)焊条。中碳钢的焊接:淬硬倾向和冷裂倾向较大，焊前必需预热。手工电弧焊一般选用 E5015 (结 507)焊条。低合金高强度结构钢的焊接：淬硬倾向和冷裂倾向较小，焊接性较好，强度级别低的焊前不需要预热，强度级别高的焊前需要预热。手工电弧焊一般按同强度级别选用焊条。5、焊接结构工艺性1）焊接接头设计：接头形式有对接、搭接、角接、T 形接四种。薄板焊接有各种卷边接头形式。2）焊缝布置：焊缝布置尽可能分散、应避开应力集中部位、布置应尽可能对称、应便于操作、应尽量减少焊缝长度和数量、应尽量避开机械加工表面。3）坡口形式设计：
18、电弧焊常用的基本坡口形式有 I 形坡口、V 形坡口、X 形坡口、U 形坡口等四种。三、本章重点1、常用焊接方法的过程、特点和应用。2、结构钢焊条的选用。四、习题四、习题一、填空题1、焊接的实质是被连接的焊件形成（ ）间的结合。2、按焊接过程特点，可将焊接分为（ ） 、 （ ） 、 （ ）三种焊接方法。3、焊接接头中性能最差的部位是（ ）区和（ ）区。4、酸性焊条常应用于（ ）焊接结构；碱性焊条常应用于（ ）焊接结构。二、判断题1、钢中的碳和合金元素对钢的焊接性的影响是不同的，合金元素的影响最大。（ ）2、焊接热裂纹的产生主要跟硫、磷等杂质太多有关。 （ ）3、焊接冷裂纹的产生主要跟含氢量的多少
19、有关。 （ ）三、选择题1、下列材料中， （ ）的焊接性能最好， （ ）的焊接性能最差。 。A 20 B T10A C 452、在手工电弧焊中，低碳钢的焊接一般选用（ ）焊条，中碳钢的焊接一般选用（ ）焊条。A H08A B E4315(结 427) C E5015(结 507)3、低碳钢焊前一般（ ）预热，低温焊厚板时（ ）预热；中碳钢焊前（ ）预热。A 需要 B 不需要 C 必须 四、名词解释碳当量五、简答题1、焊芯的作用是什么？其化学成分有何特点？2、焊条药皮有哪些作用？3、下图中手工电弧焊焊件结构工艺性不好，说明原因，画出正确图形。第 10 章 机械零件材料及毛坯的选择一、学习目标1、
20、了解机械零件失效的主要形式和原因。2、了解机械零件材料选择的一般原则。3、掌握典型零件选材及工艺路线。4、掌握常用毛坯加工方法的特点及应用。5、掌握典型零件毛坯的选择。二、基本内容1、机械零件的失效1）：零件失效的主要形式：过量变形失效、断裂失效、表面损伤失效、裂纹失效。2）零件失效的原因：结构设计不合理、材料选取不当、加工工艺问题、适用维护不当。2、机械零件材料选择的一般原则在满足使用性能要求的前提下，尽量选用工艺性能和经济性良好的材料。3、典型零件选材及工艺路线1）齿轮类零件选材及工艺路线：常用齿轮材料：重要用途中载齿轮用中碳钢或中碳合金钢锻制；高速耐冲击重载齿轮用低碳钢或低碳合金钢锻制；
21、低速无冲击轻载精度底齿轮用铸铁制造；直径大形状复杂齿轮用铸钢制造。汽车、拖拉机齿轮选材及工艺路线：材料 20CrMnTi；工艺路线为：下料锻造正火切削加工渗碳（孔防渗）淬火、低温回火喷丸校正花键孔精磨齿机床齿轮选材及工艺路线：材料 40Cr 或 45；工艺路线为：下料锻造正火粗切削加工调质半精加工高频淬火、低温回火磨削2）轴类零件选材及工艺路线：常用材料：重要用途轴一般用中碳钢或中碳合金钢锻制；高速大功率内燃机曲轴用合金调质钢锻制；中、小型内燃机曲轴用球墨铸铁或 45 刚。 机床主轴选材及工艺路线：材料 40Cr 或 45；工艺路线为：下料锻造正火粗切削加工调质半精加工（花键除外）局部淬火、回
22、火（锥孔及外锥体）粗磨（外圆、外锥体、锥空）铣花键花键高频淬火、回火精磨削球墨铸铁曲轴工艺路线：铸造高温正火高温回火机械加工轴颈表面淬火、自热回火磨削4、常用毛坯加工方法的特点及应用1）毛坯的种类：机械零件常用毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件和型材等。2）常用毛坯加工方法的特点及应用：常用毛坯加工方法有铸造、锻压、冲压、焊接、型材等。其特点及应用见表 10-1。3）毛坯选择的原则：在满足使用性能要求的前提下，尽量降低生产成本和提高生产效率。4）典型机械零件毛坯的选择：轴杆类零件：承受弯矩、传递扭矩、要求具有高的力学性能的轴杆类零件，多采用锻件；结构复杂、受力不大的凸轮轴、曲轴等，可采用球墨
23、铸铁铸造；承受弯矩和传递扭矩很小、力学性能要求不高的轴杆类零件，多采用型材；某些情况可采用铸-焊、锻-焊结合方式制造。盘套类零件：重要用途的齿轮，选用锻件；直径较大、形状复杂的齿轮，可用碳钢或球墨铸铁铸造；低速轻载、不受冲击的齿轮，可用灰铸铁铸造。机架、箱体类零件：箱体类零件大多选用铸铁铸造；承载较大的箱体可用铸钢；要求重量轻、散热好的箱体，可采用铝合金铸造；单件小批生产时，可采用钢材焊接而成。三、本章重点1、典型零件选材。2、常用毛坯加工方法的特点及应用。3、典型零件毛坯的选择。四、习题四、习题一、填空题1、零件失效的主要形式有（ ）失效， （ ）失效， （ ）失效， （ ）失效四种类型。2
24、、机械零件常用毛坯种类有（ ） 、 （ ） 、 （ ） 、 （ ） 、 （ ） 。二、判断题1、齿轮类零件、轴类零件最好用锻钢制作。 （ ）2、箱体类零件单件小批生产时，可采用钢材焊接而成。 （ ）三、选择题1、选择下列零件材料：箱盖（ ） ，齿轮轴（ ） ，螺栓（ ） 。A 45 B Q235 C HT2002、选择下列零件毛坯类型：箱体（ ） ，受冲击齿轮（ ） ，垫圈（ ） 。A 铸件 B 锻件 C 冲压件四、简答题1、简述汽车齿轮的选材与工艺路线。2、简述 C616 机床主轴的选材与工艺路线。第 11 章 金属切削加工的基础知识一、学习目标1、掌握切削运动和切削要素。2、掌握金属切削刀
25、具材料。3、熟悉车刀切削部分的几何参数。4、熟悉金属切削过程中的物理现象。5、了解工件的切削加工性，了解影响已加工表面质量的因素。6、掌握切削液、刀具几何角度及切削用量的合理选择。二、基本内容1、切削运动和切削要素1）切削运动：切削运动：为了切除工件上多余的金属，刀具与工件之间所作的相对运动。按切削运动在切削过程中起的作用不同，可分为主运动和进给运动。主运动：切下切屑所必需的最基本的运动，也是切削加工中速度最高、消耗功率最多的运动。切削加工中只有一个主运动。进给运动：是使工件切削层不断投入切削而加工出完整表面的运动。切削加工中可以有一个主运动，也可以有几个主运动。2）切削要素：切削用量要素：切
26、削速度、进给量、背吃刀量。切削层平面尺寸要素：切削层厚度、切削层宽度、切削层截面面积。2、金属切削刀具：1）刀具常用材料：碳素工具钢：用于制造简单手工刀具。常用钢牌号有 T10A、T12A。量具刃具钢：用于制造形状复杂手工刀具。常用钢牌号有 CrWMn、9SiCr。高速钢：用于制造形状复杂机动刀具。常用钢牌号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。硬质合金：多制成各种形状刀片，机动加工各种金属材料。常用钢牌号有YG3、YG5、YG8、YT5、YT15、YT30。2）车刀切削部分的几何参数：外圆车刀切削部分的组成：前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖。3）车刀标注角度参考系：基面
27、 Pr：过切削刃上任一点的水平面。切削平面 Ps：通过切削刃上任一点与切削刃相切，垂直于基面的平面。正交平面 Po：通过切削刃上任一点，并同时与垂直于基面和切削平面的平面。3）车刀正交平面参考系内的标注角度：主偏角 r：基面内主切削刃与进给方向的夹角。其主要作用是影响背向力的大小和刀具寿命。副偏角 r：基平面内副切削刃与进给反方向的夹角。其主要作用是影响工件以加工表面粗糙度。前角 。：正交平面内前刀面与基面之间的夹角。其主要作用是使刃口锋利。后角 。：正交平面内后刀面与切削平面之间的夹角。其主要作用是减少主后刀面与工件过渡表面之间的摩擦。刃倾角 s：切削平面内主切削刃与基面间的夹角。其主要作用
28、是控制切屑流向4、金属切削过程中的物理现象1）金属切削过程的实质：就是通过刀具把金属层变为切屑的过程，其实质是一个挤压变形的过程，塑性金属在切削过程中一般要经历弹性变形、塑性变形、挤裂破坏和切离四个阶段。2）切削变形区：第变形区：又称基本变形区。切削力、切削热主要来自这个区域。第变形区：是切屑于前刀面间的摩擦变形区。该区域对积屑瘤的形成和前刀面磨损有直接影响。第变形区：是工件已加工表面与刀具后刀面的摩擦区。该区域对工件已加工表面的变形强化和残余应力及后刀面的磨损有很大影响。3）积屑瘤：产生条件：切削塑性金属；切削速度在 560m/min。对切削加工的影响：粗加工时有好处，保护刀刃，增大前角。精
29、加工时不利，影响表面质量和尺寸精度，因此精加工时避免产生积屑瘤，故常采用高速（v100m/min）或低速（v80mm 不适宜铰削。3、镗削加工：1）镗削加工工艺特点：加工范围广；能修正底孔轴线；成本较低；生产率较低。2）镗削加工的应用：镗床不只用于镗孔，还可以铣平面、铣沟槽、钻孔、扩孔、铰孔、车端面、车环形槽、车螺纹等。镗床适于加工孔系，不管是粗垂直孔系，还是平行孔系。形状复杂的大型零件上孔径大、尺寸和位置精度要求高的孔系，应在镗床上加工。4、铣削加工1）铣削方式：铣削方式分为端铣和周铣。端铣是用铣刀端面齿铣削工件表面。周铣是用铣刀圆周齿铣削工件表面。一般来说，端铣在表面加工质量、精度、生产效
30、率方面由于周铣，周铣在加工范围方面优于端铣。周铣又分为顺铣和逆铣。顺铣加工表面质量较好，多用于精加工。逆铣多用于粗加工。2）铣削的应用：铣削可以铣平面，铣普通槽、成形槽、螺旋槽，戏成形面。3）铣削加工工艺特点：生产率高；加工范围极为广泛；加工质量中等；成本较高。5、磨削加工磨削加工方法：磨外圆：有纵磨法和珩磨法。磨内圆：通孔、盲孔、阶梯孔都可以磨削。磨平面：有周磨平面和端磨平面。周磨平面适于精磨，端磨平面适于粗磨。无心磨削：在大批量生产中，常用于磨削细长轴、轴销和轴套。磨削加工一般属于精加工。6、齿轮加工：齿轮加工方法：成形法：常见的有铣齿和拉齿。铣齿生产率低、加工精度低、加工成本低。展成法:
31、 常见的有插齿和滚齿。插齿和滚齿具有加工精度较高、齿面粗糙度较低、一把刀具可以加工模数和压力角相同而齿数不同的齿轮。插齿可以加工双联齿轮，生产效率低；滚齿不能加工距离较近的双联齿轮，生产效率较高。7、各种表面加工方案分析：平面加工方案：常用的可归纳为铣刨、铣刨磨、车削、拉削。外圆面加工：常用的可归纳为粗车半精车精车、粗车半精车粗磨精磨。孔加工：常用的可归纳为钻孔扩孔铰孔、钻孔镗孔磨孔。螺纹加工：车螺纹、磨螺纹、铣螺纹、攻螺纹、套螺纹、搓螺纹、滚螺纹。齿形加工：铣齿、滚齿、剃齿、磨齿、珩齿、研齿。三、本章重点1、掌握车、铣、钻、铰、镗、刨、磨、齿轮加工的工艺特点和应用。2、掌握各种表面的常用加工
32、方案。四、习题四、习题一、填空题1、工件在车床上安装经常使用的夹具有（ ） 、 （ ） 、 （ ） 、 （ ） 、 （ ） 。2、钻削加工使用的钻头按其结构特点和用途可以分为（ ） 、 （ ） 、 （ ） 、 （ ）等。3、铣削方式分为周铣和端铣，周铣是指用（ ）铣削工件表面；端铣是指用（ ）铣削工件表面。4、齿轮齿形成形法加工常用的方法有（ ） 、 （ ） ；展成法加工常用的方法有（ ） 、 （ ） 。二、判断题1、铰孔属于精加工，因此铰孔加工能够校正底孔轴线的偏斜。 （ ）2、铣削加工能铣削平面、直槽、成形面等，但不能铣螺旋槽。 （ ）3、各类零件上的孔，一般在钻床上加工。 （ ）三、选择
33、题1、机架和箱体等大型零件上的孔，多在（ ）加工；轴、盘、套类零件中心部位上的孔，多在（ ）加工；小支架、小箱体上的轴承孔，也可在（ ）加工。A 车床上 B 铣床上 C 镗床上2、逆铣多用于（ ） ，顺铣多用于（ ） 。A 粗加工 B 精加工 C 光整加工3、平板、导轨平面粗加工，一般采用（ ） ，轴、套、盘端面粗加工，一般采用（ ） 。A 车削类 B 铣刨类 C 磨削类四、简答题1、什么是特种加工？常见的有哪些特种加工？2、插齿和滚齿有何不同？第 13 章 机械加工工艺过程的基础知识一、学习目标1、了解机械加工工艺过程的基本概念。2、熟悉工件的装夹方式和基准的选择。3、了解制定机械加工工艺规
34、程的步骤。4、掌握典型零件加工工艺过程。二、基本内容1、基本概念1）生产过程和工艺过程：生产过程：制造机器时，将原材料转变为成品的全过程称为生产过程。工艺过程：在生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。2）工艺过程的组成：有工序、工步、走刀、安装、工位。一个零件完整的工艺过程需要多道工序，每个工序包括多个工步，每个工步有几次走刀。每个工序中至少有一次安装，也可以有多次安装。一次安装可以有一个或多个工位。3）生产纲领与生产类型：生产纲领：企业在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划成为生产纲领。一般为年生产纲领。生产类型：分为单件生产、成批生
35、产、大量生产。2、工件的装夹与定位1）工件的装夹方式:直接找正装夹法、划线找正装夹法、使用专用夹具装夹。2）工件的定位基准的选择:粗基准的选择:选择与加工表面相对位置精度要求高的不加工表面作为粗基准；选择重要表面作为粗基准，合理分配加工余量；粗基准表面应平整光洁，便于工件定位稳定，加紧可靠；粗基准不能重复使用。精基准的选择:尽可能选择设计基准作为定位基准；尽可能选择统一的定位基准；两表面之间位置精度要求高时，可互为基准；精加工表面余量小而均匀，可自为基准。3、机械加工工艺规程的制定制定机械加工工艺规程的步骤：零件的工艺分析；毛坯的选择；选择定位基准；拟定工艺路线；机床与工艺装备的选择；确定工序
36、余量、工序尺寸、切削用量、时间定额；填写工艺文件。拟定工艺路线要考虑如下几个问题：加工方法的选择；加工阶段的划分；加工顺序的安排；热处理及表面处理工序的安排；辅助工序的安排。加工顺序的安排一般遵循下列原则：基准先行、先主后次、先粗后精、先面后孔。4、典型零件加工工艺过程轴类零件加工工艺过程一般为：毛坯、下料车端面、钻中心孔粗车表面正火或调质修研中心孔半精车、精车表面、车螺纹铣键槽或花键淬火、回火修研中心孔粗、精磨表面检验。齿轮类零件加工工艺过程一般为：下料锻造毛坯正火粗车齿坯调质精车齿坯磨端面划键槽线插键槽齿形加工齿段倒角齿面高频淬火磨内孔磨齿检验。箱体类零件加工工艺过程一般为：铸造毛坯退火划
37、线粗加工平面粗加工孔时效处理划线精加工平面精加工孔钻小孔、攻螺纹等检验。三、本章重点1、掌握典型零件加工工艺过程。四、习题四、习题一、填空题1、精基准的选择原则是（ ）原则、 （ ）原则、 （ ）原则、 （ ）原则。2、当零件加工精度要求较高时，一般都要经过（ ） 、 （ ） 、 （ ） 、 （ ）四个加工阶段。3、在安排加工顺序时，一般应遵循以下原则：（ ） 、 （ ） 、 （ ） 、 （ ） 。4、机械加工工艺过程可以细分为（ ） 、 （ ） 、 （ ）等各个加工层次。二、判断题1、一批先钻孔后扩孔的工件，先将该批工件钻孔，再将该批工件扩孔，在同一台钻床上进行，可视为一道工序。 （ ）2、
38、工件的装夹就是把工件进行安装和夹紧。 （ ）3、工件用一个平面定位时，可以限制三个自由度，用两个互相垂直平面定位时，可以限制五个自由度。 （ ）三、选择题1、退火工序应安排在（ ）进行，淬火工序应安排在（ ）进行，调质工序应安排在（ ）进行。A 粗加工之前 B 半精加工之前 C 精加工之前2、一般单件小批生产应选用（ ） ，成批生产应选用（ ） ，大批大量生产应选用（ ） 。A 通用机床和通用工艺装备 B 通用机床和专用工艺装备 C 专用机床和专用工艺装备四、名词解释生产过程 工艺过程 生产纲领五、简答题制定工艺规程的步骤是什么1、制定工艺规程的步骤是什么？2、拟定工艺路线需要考虑哪几方面问题
39、？第 14 章 零件结构工艺性一、学习目标1、掌握零件结构的切削加工工艺性。2、掌握零件结构的装配工艺性。二、基本内容1、零件结构的切削加工工艺性零件结构的切削加工工艺性原则：1）零件结构要素必须符合标准规定。2）在满足使用性能条件下，选取经济精度。3）应保证定位准确，加紧可靠，便于加工，便于测量。4）有位置精度要求的表面，最好再一次装夹中加工。5）零件应具有足够的刚性，能承受切削力和夹紧力。6）加工表面形状应尽量简单，尽可能布置在同一平面或同一轴线上。7）零件结构与高效率机床和先进工艺方法相适应。2、零件结构的装配工艺性：零件结构的装配工艺性原则：1）机器结构应能划分成几个独立装配单元，便于
40、简化装配过程和缩短装配周期。2）尽量减少装配过程中的修配劳动量和机械加工劳动量。3）应便于装配和拆卸。4）应考虑零件起吊、安装、运输方便。三、本章重点1、零件结构的切削加工工艺性。2、零件结构的装配工艺性。四、习题四、习题一、简答题1、下图中工件切削加工结构工艺性不好，说明原因，画出正确图形。习 题 答 案第一章 一、填空题1、使用 工艺 2、铸造 锻造 焊接 切削加工 热处理3、s HRA b 二、判断题1、 2、 三、选择题1、C 2、B四、名词解释强度金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。 硬度材料表面局部体积内抵抗另一物体压入时变形的能力。 塑性金属材料在载荷作用下产生塑性变形
41、而不断裂的能力。 冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。 疲劳强度材料经无数次交变载荷作用而不发生断裂的最大应力。五、简答题1、为什么疲劳断裂对机械零件危害最大？如何提高零件的疲劳强度？答：在交变载荷作用下，零件所受应力远低于屈服点，但在长期使用中往往会突然发生断裂，对零件造成最大危害。金属产生疲劳和材料内部缺陷、表面质量、残余应立及能引起应力集中的因素有关。为了提高零件的疲劳强度，应改善结构设计，避免应力集中；提高工艺水平，减少内部缺陷；降低表面粗糙度和强化表面，提高表面质量。第二章 一、填空题1、原子是否有序排列 2、体心立方 面心立方 密排六方3、点缺陷 线缺陷 面缺陷4、愈高
42、 愈好二、判断题1、 2、 3、 三、选择题1、A 2、B四、名词解释晶体固态下原子在物质内部作有规则的排列的结构。 晶体缺陷在金属晶体中，由于其他因素影响使原子排列在局部受到破坏的形态。结晶物质由液态转变为固态的过程是原子有序排列的凝固过程。 合金一种金属元素与其他金属元素或非金属元素，经熔炼、烧结或其他方法结合成具有金属特性的物质。 固溶体合金由液态结晶成固态时，一组元溶解在另一组元中，形成一种保持占主要地位元素的晶格类型的物质。 金属间化合物合金组员间发生相互作用而形成具有金属特性，晶格类型完全不同于任一组元的物质。五、简答题1、实际金属中存在的晶体缺陷对金属的力学性能有何影响？答：实际
43、金属中存在的晶体缺陷中的点缺陷使晶格发生畸变，使金属内产生内应力，晶体性能发生变化，强度、硬度增加；线缺陷表现为位错密度增加，使强度得到提高；面缺陷指晶界和亚晶界原子无规则排列，能量较高，常温下有较高的强度和硬度。2、为什么希望得到细小晶粒组织？如何细化晶粒？答：金属结晶后晶粒大小对金属的力学性能有重大影响，一般来说细晶粒金属具有较高的强度和韧性，所以希望得到细小晶粒。凡能促进形核率，抑制长大速率，均能细化晶粒。常用以下方法：增大过冷度；变质处理；都能增加形核率。此外，震动、搅拌等使枝晶破碎，也可增加形核数量，达到细化晶粒。第三章 一、填空题1、F A Fe3C P2、工业纯铁 钢 白口铸铁3、含碳 0.0218%0.77% 含碳 0.77% 含碳 0.77%2.11%二、判断题1、 2、 3、 三、选择题1、A 2、B 3、A四、名词解释同素异构转变 金属在固态下晶格类型随温度或压力变化的特性。 铁素体碳溶于 -Fe 中所形成的间隙固溶体。 奥氏体碳溶于 - Fe 中所形成的间隙固溶体。 渗碳体铁和碳组成的具有复杂斜方晶格结构的间隙化合物。五、简答题1、简述含碳量对钢的组织和力学性能影响。答：随着钢中含碳量的增加，铁素体不断减少，渗碳体不断增加，由于形成条件不同，渗碳体形态和分布有所变化。由于铁素体不断减少，渗碳体不断增加，