华中科技大学机械制造技术基础考试试卷开卷

1《机械制造技术基础》考试试卷答案一、大题，每题2分，共计10分1.合金浇铸时，提高液态金属的浇铸温度不仅可以防止铸件产生浇不足和冷隔等铸造缺陷，而且可以防止铸件中出现气孔。（×）合金浇铸时，提高液态金属的浇铸温度可以防止铸件产生浇不足和冷隔等铸造缺陷，但易造成气孔。2.合金铸造时，铸件的壁厚设计应大于该合金铸件在该铸造条件下所能得到的最小壁厚。（√）3.板料弯曲成形时，变形加工硬化达到一定程度后必须进行再结晶退火，其为热加工成形。（）板料弯曲成形时，变形加工硬化达到一定程度后必须进行再结晶退火，其为冷加工成形。4、低碳钢焊接热影响区中的正火区和部分相变区的力学性能最好，过热区的力学性能最差。（）低碳钢焊接热影响区中的正火区的力学性能最好，过热区的力学性能最差。5、厚度为25mm低碳钢板开V型坡口进行对接，采用手工电弧焊时，易出现收缩变形和波浪变形。（）（）厚度为25mm低碳钢板开V型坡口进行对接，采用手工电弧焊时，易出现收缩变形和角变形。6，在公差等级中，IT10比IT6的公差值小。（×）改正：IT10比IT6的公差值大7，外圆柱面车削时，刀刃上不同点的切削速度是不同的。（√）8，一般来说，高速钢的硬度和耐热性比硬质合金差。（√）9，刀具耐用度与刀具磨钝标准无关。（×）改正：根据刀具耐用度的定义，刀具耐用度与刀具磨钝标准有关10，切削温度只与切削用量(切削速度、进给量和背吃刀量)有关。（×）改正：影响切削温度的因素很多，除了切削用量三要素外还有刀具几何参数、刀具材料和工件材料等等。2二、大题（10分）图1中a、b为铸件结构图，用砂型铸造方法生产。（1）试分析图a、b铸件设计不合理的地方及其对产品质量造成的影响。（4分）（2）综合图a、b的优点，以不改变外型尺寸和保证原使用要求为前提设计出合理的铸件。（4分）（3）用规定的铸造工艺符号，在图上标注出分型面、浇注位置。（2分）答：图1a中A处的壁厚过厚，应挖空使壁厚均匀，易造成缩孔、缩松，应减薄。B处有内凸缘，使得型芯的固定、清理困难，应取消。（2分）图1b中A处应圆角过渡，减少应力集中，避免产生裂纹。B处封闭，使得下芯、固芯、排气、清理困难，应取消（2分）合理得铸件结构图如图(4分)。，分型面、浇注位置如图（2分）。三、将直径为300mm，厚度为1.5mm的钢板拉深成直径为85mm的圆筒拉深件，其极限拉深系数为0.6。试问：1、该拉深件能否一次拉深成形？说明采用一次拉深成形可能产生的结果。（4分）2、若不能一次拉深成形，请计算出拉深次数。(3分)3、拉深件经过2次拉深后，是否应进行再结晶退火热处理，为什么？（3分）（10分）答：（1）若一次拉伸，其拉伸系数为上下36.0283.030085（2分）一次拉伸时的拉伸系数0.267小于极限拉伸系数。易出现破裂，拉穿等缺陷。（2分）第一次拉伸得：)(1806.03001mmd第二次拉伸得：)(11765.01802mmd第三次拉伸得：)(859.817.01173mmd所以三次拉伸可制备出圆筒拉伸件，并保证工件不拉裂。（3分）（3）两次拉深后，板料会出现严重加工硬化现象，若继续拉深会出现破裂，拉穿等缺陷。对板料进行退火处理，使其产生再结晶，消除加工硬化后，恢复良好得塑性，可再继续拉深不产生破裂，拉穿等缺陷。（3分）四、大题（12分）船板用钢为16Mn，其化学成分为C=0.12%，Si=0.37%，S≤0.02%，P≤0.02%，Mn=1.2%；力学性能为MPas410，MPab500，%28；焊接板厚为25mm。（1）分析其可焊性。（4）（2）用其拼接图2所示甲板，为了使焊接残余应力最小，请编制焊接顺次。（2）（3）选择每条焊接每条焊缝的最适宜焊接方法，并说明理由。（3）（4）确定每条焊缝的焊接用材料。（3分）解：1、可焊性分析a、产生热裂纹的可能性。由16Mn的化学成可知其含硫量低，含Mn较高，Mn可以脱硫，防止FeS-Fe的共晶出现，不易产生热裂纹。（2分）b、产生冷裂纹的可能性。由碳当量公式%4.0%34.06%2.1%12.06)()()(MnCCE钢的淬硬倾向不大，焊接性良好，不易产生冷裂纹，由于板较厚，拘束应力大，可预热到100℃（2分）2、为了使焊接残余应力最小，先焊接横焊缝1、3、4、6，再焊纵焊缝2、5。（2分）3、横焊缝1、3、4、6较短，可选用电焊条手工电弧焊或CO2气体保护焊，其操作灵活。纵焊缝2、5较长应选用埋弧自动焊，其生产效率高。（3分）44、焊接材料及焊接工艺参数值a)手工焊：按等强度原则，焊条J507（E5015），直径4.02.3或焊接电流I=180-230A焊接电压U=26-32Vb)CO2气体保护焊，H08MnSiA（药芯焊丝YJ501），焊接电流I=210-280A焊接电压U=21-28Vc)埋弧自动焊焊丝H08MnA或H10MnA焊剂HJ431焊接电流I=520-560AU=34-38V（3分）五、如图3所示为铲土机的结构件，其耳板厚25mm，承受很大交变载荷，有两种制造方案，方案a为耳板用钢板切割制造，再用角焊缝焊到锻件T型梁上，未开坡口焊透。方案b为耳板采用铸钢件，再用钢板焊接成所需结构件。试分析那种方案更合理，详细说明理由。（8分）解：方案a由钢板制作耳板再焊到锻件T型梁时，由于为角焊缝，并且没有开坡口焊透，焊缝金属有很高应力集中，同时耳板焊接到T型梁上有很大焊接残余应力，其疲劳强度低，本方案不合理。(4分)方案b由耳板铸造成T型梁时，由于其连接处为圆滑过渡，应力集中小，同时耳板T型梁无残余应力，其疲劳强度高，本方案合理。（4分）综上所述，方案b耳板采用铸件，再用钢板焊接成所需结构件合理。六，外圆车削时（图4），已知工件转速为300r/min，待加工表面直径为60mm，已加工表面直径为50mm，刀具参数为：015，80，45r，10'r，6s。（1）试绘出刀具工作部分简图并标注以上5个角度；（7分）（2）计算切削速度；（1.5分）（3）计算背吃刀量。（1.5分）（1）答：图4f耳板钢板a）b图35（2）答：切削速度min/56100mvDn（3）答：背吃刀量ap＝（60－50）/2＝5mm评分标准：（1）简图和各参考平面（线）绘制正确，得2分，角度每标对一个得1分（2）计算切削速度，过程和结果正确，得1.5分。（3）计算背吃刀量，过程和结果正确，得1.5分。七、指出下列零件结构工艺性差的原因并提出改进措施1．台阶轴，外圆需要磨削（图5a）（2分）2．支架（图5b）（6分）毛坯为铸件）图5a阶梯轴67－1，答：工艺性差的原因是没有越程槽（退刀槽），改进措施是增加越程槽（退刀槽）7－2，答：尺寸30的上表面需要加工的主要目的是使螺帽能与该面可靠接触，从而能可靠锁紧螺栓。所以没有必要加工整个上表面，这样会增加切削加工的工作量。应该把尺寸30处的上表面的螺栓孔处改为凸台，或者“鱼眼坑”，只加工凸台上表面或者“鱼眼坑”，其余不加工，这样可以减少加工工作量（见图）尺寸30处下表面为加工和安装基准面，图示零件的该面为一整个平面，全部加工，这样会增加加工工作量，同时基准面接触面积大，定位不可靠。应该把该面设计成中间部分凹进去，凹进去的部分不加工，以减少加工工作量和减小定位面的接触面积，增加定位的可靠性。（见图）7－2评分标准：7－1，答对得2分，答错不给分7－2，共有两处问题，每正确指出一处问题并且改进方案正确，得3分1351566.36.33.24-φ156.3其余3.2图5b支架（毛坯为铸件）7八、图6所示零件在加工时要求消除6个自由度且不允许有过定位或者欠定位，其定位方式如图所示，定位元件为一个平面和两个短圆柱销。试分析零件的定位情况，指出存在的问题并提出改进意见。（10分）图6答：一面加两短圆柱销定位，为过定位，在该情况下是不必要和错误的。应该改为一面加一短圆柱销和一短菱销定位(见图)评分标准：能正确指出该定位方法是过定位，得3分改进意见正确（包括标准答案以外的其它正确定位方案），得7分九，工件如图7所示，中批量生产，调整法加工，毛坯为圆钢，材料为45钢。该工件的工艺路线如表9－1所示，试指出该工艺路线的错误，说明理由并将改正后的工艺路线填写到空白表9－2中。（12分）81.60.01A12.51.6A7515其余6.3230.01A1表9-1答：该工艺规程主要有两个错误：1.第三道工序，粗精没有分开，违反了先粗后精的原则，无法保证同轴度0.01等加工精度的要求。2.第五道工序工件轴向没有定位，因此是欠定位。序号工序内容设备定位基准和夹具1下料锯床2(1)粗车Ф85外圆，（2）粗车端面1，（3）钻Ф40底孔。数控车床毛坯外圆柱面和端面，三爪卡盘3（1）粗车Ф55外圆，（2）粗车端面2，（3）半精车Ф55外圆，（4）半精车端面2，（5）精车Ф55外圆，（6）精车端面2，（7）粗车Ф40内孔，（8）粗车端面3，（9）半精车Ф40内孔，（10）半精车端面3，（11）精车Ф40内孔，(12)精车端面3数控车床Ф85圆柱面，端面1，三爪卡盘4(1)半精车Ф85外圆，（2）半精车端面1，（3）精车Ф85外圆，（4）精车端面1。数控车床Ф55外圆柱面，端面2，三爪卡盘。5钻4－Ф6.5螺栓孔和Ф12沉孔钻床Ф55圆柱面，立式分度头9表9－2改正后的工艺路线说明：1，上表用斜体字标出的工步也可以不要2，第三道工序也可以分解为两道工序，一道为粗加工各相关表面，另一道为半精加工和精加工各相关表面评分标准：每正确指出一处错误，得6分。如果修改后的工艺路线出现其它错误，每处错误扣1～4分。该题最低得分为0分。参考答案二、序号工序内容设备定位基准和夹具1下料锯床省略2(1)粗车Ф85外圆，（2）粗车端面1，（3）钻Ф40底孔。（数控）车床毛坯外圆柱面和端面，三爪卡盘3，（1）粗车端面3、Ф55外圆、端面2，和Ф40孔，（2）半精车端面3，Ф55外圆、端面2和Ф40孔，（3）精车Ф55外圆、端面2、端面3和Ф40孔（数控）车床Ф85圆柱面和端面1。三爪卡盘和辅具4（1）半精车端面1和Ф85外圆，（2）精车Ф85外圆和端面1（数控）车床Ф55圆柱面和端面2，三爪卡盘5钻4－Ф6.5螺栓孔和Ф12沉孔钻床Ф55圆面，立式分度头10序号工序内容设备定位基准和夹具1下料锯床省略2(1)粗车Ф85外圆，（2）粗车端面1，（3）钻Ф40底孔。数控车床毛坯外圆柱面和端面，三爪卡盘3，粗车端面3、Ф55外圆、端面2，和Ф40孔，数控车床Ф85圆柱面和端面1。三爪卡盘和辅具4半精车端面1和Ф85外圆，精车Ф85外圆和端面1数控车床Ф55圆柱面和端面2，三爪卡盘和辅具5（1）半精车Ф55外圆端面3，、Ф40孔和端面2，（3）精车Ф55外圆、端面2、端面3和Ф40孔数控车床Ф85圆柱面和端面1。三爪卡盘和辅具6钻4－Ф6.5螺栓孔和Ф12沉孔钻床Ф55圆柱面，端面2立式分度头