機(jī)械制造第八章課后答案

1、8.1 機(jī)械加工外表質(zhì)量包括哪些內(nèi)容？為什么機(jī)械零件的外表質(zhì)量 與加工精度具有同等重要的意義？答： 1、外表質(zhì)量是指機(jī)器零件加工后外表層的微觀集合形狀和物理 機(jī)械性能。機(jī)械加工外表質(zhì)量的含義有兩方面的內(nèi)容： 1外表層的 幾何形狀特征，其包括外表粗糙度和外表波度； 2外表層的物理機(jī) 械性能， 其包括外表層冷作硬化、 外表層金相組織的變化和外表剩余 應(yīng)力。2、之所以說機(jī)械零件的外表質(zhì)量與加工精度具有同等重要的意義 是因?yàn)椋阂粋€(gè)零件的加工質(zhì)量分為兩局部，一是零件 加工精度 含尺 寸、形狀、位置精度，二是外表質(zhì)量含外表粗糙度和外表變質(zhì)層 。 前者是從宏觀上保證加工的零件滿足設(shè)計(jì)要求， 后者是說微觀上所

2、存 在加工缺陷。它主要影響零件的裝配精度、疲勞強(qiáng)度等。所以就是從 不同的角度保證零件的 加工精度以 滿足使用要求。8.2 零件加工外表質(zhì)量對(duì)機(jī)器的使用性能有哪些影響？ 答：1外表質(zhì)量對(duì)零件的耐磨性有影響，同樣條件下，零件的耐磨 性取決于外表質(zhì)量； 2外表質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響； 3外表 質(zhì)量對(duì)零件抗腐性能的影響； 4外表質(zhì)量對(duì)零件的配合質(zhì)量、密封 性能及摩擦系數(shù)有很大的影響。8.3 影響加工工件外表粗糙度的因素有哪些？車削一鑄鐵零件的外圓便面，假設(shè)進(jìn)給量，車刀刀尖圓弧半徑r e =3mm,是估算車削后外表粗糙度值。答：1、影響因素：1幾何因素，幾何因素是刀具相對(duì)于工件作進(jìn) 給運(yùn)動(dòng)時(shí)在加工外表

3、上遺留下來的切削殘留面積。2物理因素，切削加工后外表的實(shí)際粗糙度與理論 粗糙度有比擬大的差異這主要是因?yàn)榕c被加工材料的性能及切削機(jī) 理有關(guān)的物理因素的影響。3工藝系統(tǒng)的振動(dòng)，如果工藝系統(tǒng)存在振動(dòng)，會(huì)破 壞正常的切削過程。2、f20 42Rmax 石訂6.67um8.4磨削加工時(shí)，影響加工外表粗糙度的主要因素有哪些？答：影響磨削后的外表粗糙度的因素也可以歸納為與磨削過程和 砂輪結(jié)構(gòu)有關(guān)的幾何因素，與磨削過程和被加工材料塑性變形有關(guān)的 物理因素及工藝系統(tǒng)的振動(dòng)因素三個(gè)方面。從幾何因素看，砂輪上磨粒的微刃形狀和分布對(duì)于磨削后的外表 粗糙度是有影響的。從物理因素看，大多數(shù)磨粒只有滑擦，耕犁作用。另外引

4、起磨削外表粗糙度值增大的主要原因還往往是工藝系統(tǒng)的 振動(dòng)所致，增大工藝系統(tǒng)剛度和阻尼，做好砂輪的動(dòng)平衡以及合理地 修正砂輪可顯著減小粗糙度值。8.5 什么是冷作硬化現(xiàn)象？其產(chǎn)生的主要原因是什么？為什么切 削速度增大， 冷作硬化現(xiàn)象減小？而進(jìn)給量增大， 冷作硬化現(xiàn)象卻增 大？在相同的切削條件下， 切削鋼件比切削工業(yè)純鐵冷作硬化現(xiàn)象??？ 而切削鋼件比切削有色金屬的冷作硬化現(xiàn)象大？答：冷作硬化：零件在機(jī)械加工中外表層金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷態(tài)塑 性變形后，引起強(qiáng)度和硬度都有所提高的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：切削磨削加工時(shí)，外表層金屬由于塑性變形使 晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶格扭曲，經(jīng)理發(fā)生拉長(zhǎng)、破碎、纖維化，從 而使外表

5、層材料強(qiáng)化，強(qiáng)度和硬度提高。外表層的冷作硬化的程度， 取決于產(chǎn)生塑性變形的力、 變形速 度及變形時(shí)的溫度。速度越大，塑性變形越不充分，那么硬化程度越小； 力越大塑性變形大，那么硬化程度大。8.6 什么是磨削“燒傷？為什么磨削加工常產(chǎn)生“燒傷？為 什么磨削高合金鋼較普通碳鋼更容易產(chǎn)生“燒傷？磨削“燒傷對(duì) 零件的使用性能有何影響？試舉例說明減少磨削燒傷及裂紋的方法 有哪些。答：1、磨削加工時(shí)，切削力大，切削速度也非常高，去除單位體 積的材料所消耗的功率， 是其他切削方法的數(shù)十倍。 這樣大的能量消 耗絕大局部轉(zhuǎn)換成了熱量。 而磨削的體積小數(shù)量少， 砂輪的導(dǎo)熱性有 相當(dāng)?shù)牟睿?磨削過程中有 70%以上

6、的熱量都瞬時(shí)傳給了工件。 在很短 的時(shí)間內(nèi)磨削區(qū)域內(nèi)溫度可上升到 4001000C,甚至超過鋼的熔點(diǎn)。這樣大的加熱速度， 促使加工外表局部形成瞬時(shí)聚熱現(xiàn)象， 溫升超過 相變溫度，并有很大的溫度梯度，導(dǎo)致金相組織的變化，出現(xiàn)強(qiáng)度和 硬度下降，產(chǎn)生剩余應(yīng)力甚至導(dǎo)致裂紋，這就是磨削燒傷現(xiàn)象。2、影響磨削加工時(shí)金相組織變化的因素有工件材料、 磨削溫 度、溫度梯度、及冷卻速度等。工件材料為低碳鋼時(shí)不會(huì)發(fā)生相變， 高合金鋼如軸承鋼、高速鋼、鎳鉻鋼等傳熱行特別差，在冷卻不充分 時(shí)易出現(xiàn)磨削燒傷。8.7 機(jī)械加工時(shí)，為什么工件外表層金屬會(huì)產(chǎn)生剩余應(yīng)力？試述加工 外表產(chǎn)生剩余拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的原因。 磨削加工與切

7、削加工， 在工件 外表產(chǎn)生剩余應(yīng)力的原因是否相同？ 答：1、在機(jī)械加工過程中，工件外表層金屬相對(duì)于基體金屬發(fā)生形 狀、體積或金相組織變化時(shí)，外表層中將產(chǎn)生剩余應(yīng)力。產(chǎn)生外表層 剩余應(yīng)力的主要原因是： 1冷態(tài)塑性變形 2熱態(tài)塑性變形 3 金相組織變化。2、機(jī)械加工時(shí)，外表層金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形。沿切削速度 方向上外表上產(chǎn)生拉伸變形，晶粒被拉長(zhǎng)，金屬密度會(huì)下降，既比容 增大，而里層材料那么阻礙這種變形，因而在外表層產(chǎn)生壓應(yīng)力，在里 層產(chǎn)生剩余拉壓力。3、切削加工時(shí)，如果切削溫度不高，那么以冷態(tài)塑性變形為主， 假設(shè)溫度高， 那么以熱態(tài)塑性變形為主。 磨削時(shí)外表層剩余應(yīng)力隨磨削 條件不同而不同， 輕

8、磨削條件產(chǎn)生淺而小的剩余應(yīng)力； 中等磨削條件 產(chǎn)生淺而大的拉應(yīng)力；重磨削下產(chǎn)生身而大的拉壓力。8.8 磨削淬火鋼時(shí)，加工外表的硬度有可能升高或降低，試分析其可 能得原因，并說明外表層的應(yīng)力符號(hào)。 答：淬火鋼在不同磨削條件下出現(xiàn)的外表層硬度不一樣。 當(dāng)磨削深度 小于 10um 時(shí)，由于溫度的影響使外表層的回火馬氏體產(chǎn)生弱化，并 與塑性變形產(chǎn)生的冷作硬化現(xiàn)象綜合而產(chǎn)生了比基體硬度低的局部， 而外表的里層由于磨削加工中的冷作硬化作用起了主導(dǎo)作用而又產(chǎn) 生了比基體硬度高的局部。當(dāng)磨削深度為 2030um 時(shí)，冷作硬化的 作用減少， 磨削溫度起了主導(dǎo)作用。 由于磨削區(qū)溫度高于馬氏體轉(zhuǎn)換 溫度，低于相變溫

9、度而使外表層馬氏體回火燒傷。當(dāng)磨削深度增至 50um 時(shí)，磨削區(qū)最高溫度有超過了相變臨界溫度，極冷時(shí)產(chǎn)生淬火 燒傷，而再往里層那么硬度又逐漸升高直至未受熱影響的基體組織。8.9 超精加工、珩磨、研磨等光整加工方法與細(xì)密磨削相比，其工作 原理有何不同？為什么把他們作為最終加工工序？它們都適合那種 場(chǎng)合。答： 1、光整加工使用細(xì)粒度磨料對(duì)工件外表進(jìn)行微量切削和擠壓的 過程。精密磨削是依靠砂輪工作面上修整出大量等高微刃進(jìn)行精密加 工的，這些等高微刃能從尚具有微量缺陷和尺寸、 形狀誤差的工件外 表切除極微薄的余量，故可獲得很高的加工精度。2、之所以把他們放在最終工序是因?yàn)樗鼈兊那邢魃疃群瓦M(jìn)給量一般極小

10、，切削速度那么很高。其最后獲得較高的外表質(zhì)量3.用一般的加工方法難以到達(dá)很低的外表粗糙度值小于時(shí)， 多采用光整加工。8.10刨削一塊鋼板，在切削力的作用下被加工外表層產(chǎn)生塑性變形， 其密度從x 103kg/m3降至x 103kg/m3，試問外表層產(chǎn)生多大的剩余 應(yīng)力？是壓應(yīng)力還是拉應(yīng)力？V +3 7.75V 7.750.03V0.03答：亍=7781+7=7=1 - 778 寸五體膨脹系數(shù)空線膨脹系數(shù)的3倍，故，=空二x 10-2Vll 3V 7.780壓=Ex yX 105 xx 10-2 =2709MPa 8.11在外圓磨床上磨削一根淬火鋼時(shí)，工件外表溫度高達(dá)950C,因 使用冷卻液而產(chǎn)生回火。外表層金屬由馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w， 其密度 從x 103kg/m3增至x 103kg/m3。試問外表層產(chǎn)生多大的剩余應(yīng)力?是壓應(yīng)力還是拉應(yīng)力?答:V- 弋 7.75V=7.78 V 7.75,0.03V =7.78 =7.78V 0.03V