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金属工艺学
金属工艺学期未复习提要
重庆广播电视大学《金属工艺学》期未复习指导
机械及机械制造专业用
责任教师 胡敬佩
一、教学目的及要求
《金属工艺学》是一门传授铸造、锻压、焊接和切削加工等常用机械零件制造方法与过程的综合性课程，是电大机械类备专业学生必修阶专业技术基础课。
它为学生后续课程的学习和将来从事机械设计和制造方面的工作奠定必要的工艺基础。
二、各章节教学重、难点
《上册》
第一章金属材料的基本知识
掌握内客：
1．铁碳合金基本组织的实质、合碳量、结构及性能特点（教材《金属工艺学学习指导》，以下简称《学习指导》，P79表2
一3的内容）。
2．简化的铁碳相图：
（1）教材《上册））P18图1－22应能默画出。
（2）C、E、G及S点的温度、含碳量和含义。
（3）ECF、A1、A3、Acm线的物理意义。
（4）液相L、F、A及Fe3C相在相图中的相应位置。
（5）不同含碳量的铁碳合金在727°以下的组织（尤其是室温平衡组织）。
3．钢的退火、正火、淬火及回火的目的、工艺特点和应用（《学习指
导》P39表
一5的内容）。
熟悉内容：
1．金属材料力学性能主要指标—一屈服强度、抗拉强度、硬度、伸
长率、断面收缩率、冲击韧度和疲劳强度的物理意义、符号及单位（其中
硬度的常用试验方法、标注与应用应掌握）。
2．铁的同素异构转变。
3．化学成分（主要是碳）对碳钢力学性能的影响。
4．常用钢材的牌号、大致化学成分、常用热处理方法、力学性能特点和主要用途（如：
Q215—A、20、45、65、T8、TIOA、T12、16Mn、65Mn、20GrMnTi、60Si2Mn、9SiCr、W18Cr4V、1Cr13、1Cr18NigTi等）。
了解表面淬火和渗碳的简单原理与应用。
第二章 铸 造
1．灰铸铁件的种类、牌号、组织、性能特点和应用范围。
灰铸铁件的铸造工艺特点。
2．几种常用手工造型方法（整模、分模、挖砂、活块、三箱等造型方法）的适用范围。
3．铸件结构工艺性分析方法，对不合理的结构应能进行修正（重点是铸件的结构应使造型、造芯、下芯等操作简便；铸件的壁厚应恰当且应力求均匀；壁转角处应圆角过渡；壁的连接应避免交叉和锐角，以及垂直于分型面的壁应设计结构斜度等。
）
4．铸造工艺图的绘制：
能绘制较简单的带孔铸件的铸造工艺图（包括对零件结构的铸造工艺性分析和更正不合理结构，选择造型方法，确定并示意表达出分型面、浇注位置、型芯的数量与形状，示意表达加工余量、拔模斜度及铸造圆角等工艺参数）。
熟悉内容：
1．合金的铸造性能：
铸造性能、充型能力与流动性、收缩的概念充型能力与收缩对铸件质量的影响及常见铸造缺陷（浇不到、冷隔、缩孔、缩松、变形及裂纹等）的形成原因和预防措施。
2．铸铁的石墨化及其影响因素。
3、球墨铸铁件、可锻铸铁件的种类、牌号、组织、性能特点和应用范围，它们的生产工艺和铸造工艺特点（《学习指导》P5O表
－6应握）。
了解熔模铸造、低压铸造、压力铸造和离心铸造的工艺过程、特和应用。
第三章锻压
掌握内容：
1．典型阶梯轴类锻件及带孔圆盘类锻件自由锻工艺规程的制定，包括绘制锻件图，确定变形工序，计算坯料的质量和尺寸，以及选定锻造设备等（试题中无复杂计算题。
教材《上册》P108～109表3－8及表3－9的示例应掌握）。
2．自由锻对零件结构工艺性的要求，能结合实际加以应用《上册》P1ll表3－11的内容应熟记）。
熟悉内容：
1．金属锻造性能的概念和影响锻造性能的因素。
2．自由锻、胎模锻及锤上模锻的特点和应用范围。
自由锻的基本工序及工艺要点。
锤上锻模的工艺过程，模堂的种类及作用，模锻件图的制定。
3．板料冲压的主要基本工序（落料和冲孔、弯曲、拉深）的工艺要点及保证产品质量的措施。
了解内容：
1．塑性变形对金属组织和性能的影响。
冷变形与热变形、锻造比、锻造流线、加工硬化和再结晶的概念，它们对锻件质量的影响。
2．坯料的加热和锻造温度范围。
了解典型冲压件的冲压工艺过程（教材《上册》P31图5－53的示例应牢记）。
第四章焊接和粘接
掌握内容：
1．手弧焊、埋弧焊、氩弧焊及CO2焊的过程、特点与应用（《学习指导》P27表
一13总结的有关内容应掌握）。
2．结构钢焊条的牌号及选用。
3．常用焊接方法的选择（《上册》P176表4－9中除电渣焊以外的其它内容）。
4．焊缝布置和焊接接头设计的考虑原则。
熟悉内容：
1．焊接接头的组织和性能
2．焊条的组成、作用、分类、型号与牌号、特性及选用。
3．电阻焊和钎焊的实质、特点，与熔化焊的原则区别及应用范围。
4．金属焊接性的概念及钢材焊接性的评定。
5．碳钢和低合金结构钢的焊接特点及焊接方法选用。
了解不锈钢、铸铁、铝、铜及其合金的焊接特点和适用的焊接方法。
第五章毛坯选择
掌握内容：
铸件、锻件、冲压件及焊接件的金属组织、力学性能、结构特征和它
们的主要适用范围。
对《上册》P192表5－1的内容进行理解和掌握，尤其是第1、3、5、6及10栏。
熟悉内容：
1．铸造、锻压及焊接等毛坯制造方法的特点。
2．根据零件的使用要求、结构特征和生产批量等条件选择其毛坯类型、材料及制造方法。
了解常见机械零件与结构件（轴杆类；饼块及盘套类、支架及箱体类零件与桁架等结构件）的结构特征和主要使用要求。
《下册》
第一章金属切削加工的基础知识
1．切削加工四个阶段可达的尺寸公差等级及表面粗糙度Ra值。
2．零件表面的形成原理。
机床的切削运动及切剧用量三要素。
3.常用刀具材料（高速钢和硬质合金）的牌号、性能和用途。
4．外圆车刀的组成，刀具的五个标准角度的定义、作用及取值范围，在视图上的标注。
5．切削塑性金属的三个变形区。
6．总切削力的产生、分解及其对加工的影响，减小切削力助措施。
切削热对切削加工的影响及减少措施。
熟悉内容：
1．零件的种类、组成零件的表面及对零件的技术要求。
2．刀具材料应具备的基本性能。
3．积已少胜屑瘤产生的条件及其对切削加工的影响。
4．切削加工基本时间（机动时向）的计算。
4．粗加工和精加工选择切削用量的一般原则。
第二章 车、钻、镗加工
掌握内容：
1．车床的工作范围及其工艺范围。
2．车削加工的运动，车削可达到的尺寸公美等级和表面粗糙度Ra值，车削加工的工艺特点。
3．车外圆、车端面、镗孔的特点和应用。
4．车锥面的四种方法及其特点和应用。
5．车螺纹的方法、特点和应用。
6．钻床的运动及工作范围。
7．钻孔、扩孔及铰孔的工艺特点、应用及可达的尺寸公差等级和表面粗糙度Ra值。
熟悉内容：
1．车外圆所用的刀具及应用场合。
2．螺纹的种类、牙型及螺距的标记和换算。
3．麻花钻、扩孔钻和铰刀的规格及其结构。
4．镗床的组成、切削运动及工作范围，镗床平旋盘的应用，镗刀的种类。
5．镗床镗孔方式及镗削孔系的方法。
6．镗床加工的工艺特点和应用。
了解车床及钻床常用的装夹方法及其特点和应用。
第三章 铣削、刨削和拉削加工
掌握内容：
1．铣床的运动及工作范围。
2．铣平面可达的尺寸公差等级和表面粗糙度Ra值。
铣平面所用刀具及应用场合。
3．铣花键轴的方法。
4．刨削与插削的运动与工作范围。
刨平面可达到的尺寸公差等级和表面粗糙度Ra值。
5.拉削的运动、加工范围及可达到的尺寸公差等级和表面粗糙度Ra值。
熟悉内容：
1．周铣和端铣的分析比较，逆铣和顺铣的比较。
2．刨削与铣削加工的分析比较。
3．拉削的工艺特点和应用。
了解铣床常用的装夹方法及其特点和应用。
第四章磨削、光整及少无切削加工
掌握内容：
1．磨外圆的三种方法。
磨平面的两种方法比较。
磨内圆的特点和应用。
2．磨削加工的工艺特点和应用。
3．刮削平面的特点和应用及宽刀细刨的应用。
4．研磨、珩磨的特点和应用。
熟悉内容：
1．磨削过程的三个主要特点。
2．普通磨削可达到的尺寸公差等级和表面粗糙度Ra值。
3．磨螺纹的方法和应用。
4．滚压螺纹的特点和应用。
了解砂轮特性中的粒度、硬度、结合剂及组织的概念、标准和选用原则。
砂轮的标志。
第五章齿 形 加 工
熟悉内容：
1．对圆柱齿轮传动性能的要求，齿轮的精度等级、齿侧间隙及其标注。
2．铣齿的工艺特点和应用。
3．滚齿与插齿的分析比较及应用。
4．滚动蜗轮的特点。
5．剃齿、珩齿、磨齿及研齿的工艺特点和应用。
了解铣削直齿圆柱齿轮及螺旋齿圆柱齿轮对铣刀的选择。
第六章 常见表面加工方案选择及典型零件工艺过程
本章是前面各章内容的综合运用，是本课程的重点内容，要求如下：
掌握外圆、内圆及平面常用加工方案及其选择（《下册》P128图6－5、P130图6－8、P131图6－9、P132图6－10及《学习指导》P125之“2”的内容）。
熟悉锥面螺纹及齿形常用加工方案及其选择。
选择表面加工方案的依据及举例。
轴类、盘套类及支架箱体类零件的机加工艺过程。
第七章零件结构工艺性
本章亦是本课程的重点内容。
应掌握《下册》P149－160的实例，对不合理结构能予以修正。
第八章数控技术与特种加工
熟悉内容：
数控机床与普通机床的区别，数控机床的加工特点及应用。
电火花加工的原理、特点和应用。
非金属材料的成型与加工
熟悉常用工程塑料的品种、性能及应用。
塑料制品的成形与加工。
三、有关考试的几项说明
1．期末考试是全面检查学生是否达到教学大纲要求的唯一手段。
就上述教学基本要求而言，试题的主要部分是涉及“掌握”和“熟悉”内容，其中掌握点60－70分，“熟悉占”20－30分，其余为“了解”内容。
试题的内容只含文字教材《金属工艺学》上、下册，其中上册占55分，下册占45分；各章的分数比例与授课学时的比例相当。
2．期末考试是阅卷考试，题型有改错题、填空题、选择题、问答题、作图题及填表题（无复杂计算题）。
请大家复习后对往年秋季的试题与补考题进行试答，以检查自己的学习情况和熟悉考试的要求。
3．考试时请带钢笔及简单的绘图用具（三角板、圆规、铅笔及橡皮）。
四、期未复习题型：
一、改错题
说明:
先在对应处划横线,然后改正,写在下一行与横线对应处。
1、低碳钢的焊接性比高碳钢差。
2、纯金属在在日常生活中得到一定的应用，故它的强度、硬度一般较高。
3、对于承受动载荷，要求具有较高力学性能的重要零件，一般选用铸件作毛坯。
4、锻造只能改变金属坯料的形状而不能改变其力学性能。
5、四爪单动卡盘的优点是装夹迅速，并能自动定心。
6、为提高工件表面质量，增加工作台稳定性，一般铣床尽量用逆铣进行加工。
7、钨钴类硬质合金刀具主要用来加工塑性材料。
8、可锻铸铁具有较高的塑性和韧性，它是一种可以进行锻造的铸铁。
1、钎焊是将焊接接头加热到熔化状态，不加压力完成焊接的方法。
2、自由锻能锻造各种复杂形状的零件。
3、当车刀刀尖是主切削刃的最高点时，刃倾角是负值；反之，刃倾角是正值。
4、拉削主要用于单件小批生产。
5、20CrMnTi是应用最广泛的合金调质钢。
二、填空题
1、结晶过程是由和两个基本过程组成。
2、Fe-Fe3C相图中，在E点左边（wc<2.11%）的铁碳合金称为，E点右边（Wc>2.11%）的铁碳合金称为。
3、正火与退火的主要差别是，前者，得到的组织，强度和硬度也。
4、在钢所含的杂质元素中，其中是有益元素，是有害元素。
5、灰铸铁中的含碳量越高，其收缩率就越。
6、锻件图是根据零件图并考虑、和等绘制而成。
7、埋弧焊焊接环焊缝时，应采用，双面焊时，应按先（内、外）后（内、外）的顺序进行焊接。
8、切削用量的三要素（名称及符号）是、、。
9、镗孔加工最大的特点是，它主要用于单件小批的生产条件。
10、逆铣和顺铣相比，工作台运动的平衡性优于。
二、填空题（每空1分，共22分）
1、由于溶质原子的溶入，会引起固溶体晶格发生畸变，使合金的提高、有所下降，这种现象称为固溶强化。
2、T8A钢中，字母“T”表示该钢为钢，数字“8”表示含，“A”表示。
3、金属材料的越好，越小，其锻造性能越好。
4、冲压的基本工序包括和两大类。
5、对焊接性差的材料，常采取焊前，焊后的工艺措施，以防止裂纹的产生和减小残余应力。
6、切削加工时，积屑瘤产生必备的两个条件是和。
7、对切削温度影响最大刀具角度是和两个角度。
8、端铣与周铣相比，生产率高于。
9、车刀一般由和两部分组成。
10、机铰刀在机床上常采用浮动连接，以防止或产生。
11、手工造型主要用于单件小批生产，特别是形状的铸件生产。
三、选择题（将正确答案的编号填入括号中。
每空1分，共10分）
1、材料在动载荷作用下表现的力学性能是（）。
A、σbB、δ
C、AKD、σ-1
2、Fe-Fe3C相图中的ES线是（）。
A、共析线B、碳在α-Fe中的溶解度曲线
C、共晶线D、碳在γ-Fe中的溶解度曲线
3、金属随温度改变，由一种晶格类型转变为另一种晶格类型的过程，称为（）转变。
A、物理B、化学
C、同素异构D、共晶转变
4、为了使亚共析钢的铸锻件细化晶粒，降低硬度和改善切削加工性能，应选用（）。
A、完全退火
B、去应力退火
C、球化退火
5、可锻铸铁主要用于制作要求有一定强度、塑性和韧性的（）铸件。
A、薄壁、小型铸件
B、厚大铸件
C、形状简单的厚壁铸件
6、一般碳素钢中碳的质量分数（）的钢，焊接性好。
A、大于0.6%
B、为0.4～0.6%
C、小于0.4%
7、可以锻造的金属材料有（）。
A、碳素钢B、可锻铸铁
C、灰铸铁D、球墨铸铁
8、当工件的强度、硬度、塑性越好时，刀具寿命（）。
A、越高
B、越低
C、不变
9、安装正六边形或正三边形工件时，采用（）。
A、四爪单动卡盘B、三爪自定心卡盘
C、鸡心夹头D、顶尖
10、积屑瘤是（）在特定条件下金属摩擦变形的产物。
A、第Ⅰ变形区B、第Ⅱ变形区
C、第Ⅲ变形区D、第Ⅳ变形区
1、下列力学性能中，测量（）可不破坏试样，适于成品零件的检验。
A、σbB、HRC
C、AKUD、σ-1
2、奥氏体中碳的质量分数为（）
A、0.77%B、2.11%
C、≤2.11%D、4.3%
3、完全退火的加热温度为：
（）
A、Ac1以上30～50℃B、Ac3以上30～50℃
C、Accm以上30～50℃D、Ac3以上20～30℃
4、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁中的碳主要以（）形式存在。
A、石墨B、渗碳体
C、铁素体D、奥氏体
5、防止铸件产生裂纹的基本方法之一是（）。
A、提高型砂质量B、提高浇注温度
C、使铸件壁厚均匀D、倒圆角
6、对于低碳钢、中碳钢的小型锻件，为了提高冷却速度常用（）。
A、炉冷B、坑冷
C、水冷D、空冷
7、无需填充金属，焊接变形小、生产效率高的焊接方法是（）。
A、埋弧焊B、电阻焊
C、钎焊D、焊条电弧焊
8、当刀具前角增大，切屑容易从前刀面流出，且变形小，因此（）。
A、增大切削力
B、降低切削力
C、切削力不变
9、一般精加工的切削用量的选择顺序是（）。
A、Vc、f、apB、f、Vc、ap
C、ap、Vc、fD、ap、f、Vc
10、当加工特别细长的轴类零件时，必须附加辅助支承（）。
A、中心架或跟刀架B、鸡心夹头
C、花盘D、顶尖
四、问答题
1、如图一所示为支架零件图，材料为HT200，生产数量为50件。
试回答下列问题：
（1）、对该铸件不合理处进行修正。
（2）、为其选择合理的造型方法。
（3）、在图上标出分型面、浇注位置、型芯轮廓及数量、加工余量及线收缩率，并作简要说明。
2、用厚度为2mm的08F钢板制作如图所示的零件，数量为1万件，试为其选择加工方法，按先后顺序写出加工工序名称。
加工方法：
加工工序：
1、如图一所示为支架零件图，材料为HT150，生产数量为5件。
试回答下列问题：
（1）、对该铸件不合理处进行修正。
（2）、为其选择合理的造型方法。
（3）、在图上标出分型面、浇注位置、型芯轮廓及数量及加工余量，并作简要说明。
2、如图三所示为压盖零件（锻件）图，材料为35钢，生产数量2件。
试回答下列问题：
（1）、其毛坯采用何种锻造方法。
（2）、选用Φ160×200mm的轧材作锻件毛坯，试按先后顺序写出加工工序名称。
锻造方法：
加工工序：
五、作图题
1、在简化的Fe-Fe3C相图上标出ECF线，用反应式表示合金冷却曲线冷却至该线时所发生的变化，并在图上标出亚共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁的室温平衡组织。
五、作图题
1、如图所示自由锻件两件，试修正其不合理结构（在图上直接修正），并简述理由。
2、画出在车床上用三爪—中心架及弯头车刀车轴类零件端面的工艺略图，要求在图上表示出工件、刀具、夹具和切削运动，并写出刀具、夹具和切削运动的名称，在刀具上标出主切削刃和副切削刃。
3、在外圆车刀立体图上，按序号写出车外圆时其各组成部分名称，并在相应的刀具角度图上标出主偏角Kr、前角γ0、后角α0和副偏角Kr’。
4、指出图六所列零件结构不合理处，并加以修改（可以在原图上修改）以利于切削加工和装配。
（1）、不合理处：
（1）
（2）、不合理处：
（2）
（3）、不合理处：
（3）
5、根据图所示的工艺简图，写出加工内容、刀具及夹具名称。
（1）
（2）
（1）、加工内容：
（2）、加工内容：
刀具、夹具名称：
刀具、夹具名称：
2、画出在车床上用锥度心轴及外圆车刀车带孔零件外圆的工艺略图，要求在图上表示出工件、刀具、夹具和切削运动，并写出刀具、夹具和切削运动的名称，在刀具上标出主切削刃和副切削刃。
（共4分）
3、在外圆车刀立体图上，按序号写出车外圆时其各组成部分名称，并在相应的刀具角度图上标出主偏角Kr、前角γ0、后角α0和副偏角Kr’。
4、指出图六所列零件结构不合理处，并加以修改（可以在原图上修改）以利于切削加工和装配。
（1）、不合理处：
（1）
（2）、不合理处：
（2）
（3）、不合理处：
（3）
5、根据图所示的工艺简图，写出加工内容、刀具及夹具名称。
（1）
（2）
（1）、加工内容：
（2）、加工内容：
刀具、夹具名称：
刀具、夹具名称：
六、填表回答问题。
1、根据零件的结构特征及使用情况对力学性能的主要要求选择材料、毛坯种类和最终热处理，填入表1中。
可供选择的材料有：
40Cr、2CrMn13、W18Cr4V、Cr12、9SiCr、60Si2Mn、GCr15、2Cr13、Q235、T10A、HT200
表1：
零件名称
性能要求
材料
毛坯
最终热处理
主轴箱齿轮
高耐磨性、一定的抗冲击韧性
机床床身
耐压、减震、尺寸稳定
滚动轴承
高硬度、耐磨性好，耐疲劳
地脚螺栓
承受轴向拉应力为主
2、加工图中五种零件上A、B、C、D、E表面，试根据表2所给条件选择加工方案，填入表2中（包括热处理工序）。
表2
尺寸及精度
Ra（μm）
材料
热处理
数量
加工方案
A
50js10（H）
3.2
45
/
2
B
50js6（H）
0.8
45
调质
10
C
Ф30js6
0.8
黄铜
/
2
Ф30h3
0.05
40Cr
淬火
2
D
M16-7g6g
3.2
30
/
100000
E
8FL
1.6
铜合金
/
10
1、根据零件的结构特征及使用情况对力学性能的主要要求选择材料、毛坯种类和最终热处理，填入表1中。
可供选择的材料有：
2CrMn13、W18Cr4V、Cr12、9SiCr、60Si2Mn、GCr15、2Cr13、20CrMnTi、Q345、T10A、HT150。
表1：
零件名称
性能要求
材料
毛坯
最终热处理
公共汽车扶手支架
耐压、减震、有一定的强度
机床主轴
承受扭转和轴向载荷
钻头
良好的塑性、一定的强度、刚度
丝锥
有一定的韧性、高硬度
轧钢
2、加工图中五种零件上A、B、C、D、E表面，试根据表2所给条件选择加工方案，填入表2中（包括热处理工序）。
表2
尺寸及精度
Ra（μm）
材料
热处理
数量
加工方案
A
Ф20H7
1.6
HT200
/
5
Ф20H7
1.6
HT200
/
100000
B、
C
50js3（H）
0.05
T12A
淬火
5
直线度0.01/m
0.8
HT200
时效
2
D
Tr28×6-7e
1.6
45
调质
10
E
8FL
1.6
45
/
10
升级会员 