金属工艺学课件概要：各章节复习题与解答分析

金属工艺学课件概要各章节复习题与解答分析本课件为南昌大学金属工艺学课程的核心复习资料，涵盖从金属材料基础知识到机械加工工艺规程设计的完整知识体系课件包含张详细幻灯片，系50统梳理各章节重点知识，并提供大量典型例题与详细解答分析内容组织严密，按照教学大纲顺序安排，突出重点难点，特别适用于期末复习与知识巩固每章都配有判断题、选择题、计算题等不同题型，帮助学生全面掌握金属工艺学的理论基础与实践应用课程概述课程性质与地位理论与实践并重金属工艺学是机械类专业课程既涵盖金属材料力学的重要基础课程，融合了性能、切削原理等理论知金属材料科学、机械制造识，又包含车削、铣削、工艺、热处理技术等多个磨削等实际加工工艺技术学科领域的核心内容复习指导目标本课件按章节顺序组织，突出各章节重点难点，为学生提供系统性的复习指导和深入的知识理解第一章金属材料基础知识材料分类体系力学性能指标选择应用原则金属材料按化学成分可分为黑色金属包括强度、硬度、塑性、韧性等关键材料选择需综合考虑使用条件、性能和有色金属，按工程性能可分为结构指标强度反映材料抵抗变形和断裂要求、经济性等因素不同工况下对材料和功能材料每类材料都具有独的能力，硬度表征材料局部抗变形能材料的强度、耐腐蚀性、加工性能等特的性能特点和应用领域力，塑性和韧性则体现材料的变形能要求差异很大力第一章判断题精选塑性与韧性概念辨析钢材强度关系题目金属材料的塑性与韧性是题目钢的屈服强度通常高于抗相同概念（错误）塑性是指材拉强度（错误）实际上，钢的料在外力作用下产生永久变形而抗拉强度总是高于屈服强度，因不破坏的能力，而韧性是指材料为材料从屈服到断裂还需要继续在断裂前吸收能量的能力，两者承受更大的载荷概念不同硬度与耐磨性关系题目金属的硬度与耐磨性成正比关系（正确）一般情况下，材料硬度越高，其耐磨性越好，这是因为硬度高的材料更难被磨损第一章选择题精选材料韧性对比分析不锈钢、铸铁、铝合金、钛合金等材料的韧性特点不锈钢具有优异的韧性，而铸铁韧性较差但硬度高疲劳强度影响因素材料成分、热处理状态、表面质量、应力集中、环境条件等都是影响疲劳强度的关键因素表面处理可显著提高疲劳寿命钢材牌号解读中国钢材牌号体系中，如表示屈服强度的普通碳Q235235MPa素结构钢，钢表示含碳量的优质碳素结构钢

450.45%第一章计算题详解235MPa屈服强度钢的最小屈服强度值Q

2350.2%条件屈服强度对于无明显屈服的材料的规定标准HB200布氏硬度中碳钢典型硬度值范围60%断面收缩率优质钢材的典型塑性指标第二章金属切削原理切削变形过程1金属在刀具作用下发生剪切变形，形成切屑变形过程包括弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段切削力分析2切削过程中产生主切削力、进给力和轴向力三个分力，它们之间存在一定的比例关系，影响加工精度和表面质量切屑形成机理3根据工件材料性质、切削参数和刀具几何角度的不同，可形成连续切屑、节状切屑或断续切屑三种类型第二章判断题精选节状切屑形成条件切削速度与切屑关系当使用很小的刀具前角、很大的切削速度越高，切屑越连续的判进给量和很低的切削速度切削钢断是正确的高速切削时，变形等塑性金属时，确实会形成节状区温度升高，材料塑性增强，有切屑这是由于切削条件导致变利于形成连续切屑形不均匀造成的第二章切屑类型分析流动切屑节状切屑在较高切削速度、较大前角、较小进给量在中等切削条件下形成，切屑呈锯齿状，条件下形成，切屑连续光滑，加工质量好表面有周期性变化，常见于钢材切削12切屑控制断续切屑通过优化切削参数、改进刀具几何形状、在低速、小前角条件下或切削脆性材料时43采用断屑槽等方法实现切屑的有效控制形成，切屑不连续，加工表面质量较差第二章切削力计算实例主切削力进给力轴向力N NN第三章金属车削加工车削原理掌握理解车削加工的运动关系和切削机理1设备结构认知熟悉车床各部件功能和工作原理2工艺参数选择掌握切削用量的合理选择方法3精度控制技术了解影响加工精度的因素及控制措施4第三章选择题精选表面质量控制进给量是影响表面粗糙度的主要因素1螺纹加工要点车削螺纹时进给量应等于螺距2圆锥加工方法小刀架转角法、靠模法、双刀法3第三章车削工艺参数计算主轴转速计算根据切削速度和工件直径计算主轴转速，其中为切削速n=1000v/πd v度，为工件直径不同材料需选择合适的切削速度范围d进给量选择依据进给量选择需考虑加工精度要求、刀具强度、机床功率等因素粗加工时可选较大进给量提高效率，精加工时应选小进给量保证质量切削深度确定切削深度受工件余量、刀具强度、机床刚性限制一般粗加工时尽可能选大的切削深度，精加工时选择的小切削深度

0.5-2mm第三章车削加工精度控制机床精度刀具因素车床本身的几何精度和运动精度直接刀具的几何角度、刀尖圆弧半径、安影响加工精度，需定期校验和维护保装高度等都会影响加工精度和表面质养量热变形控制装夹系统切削热引起的热变形是影响加工精度工件和刀具的装夹刚性、定位精度对的重要因素，需采用合理的冷却润滑加工精度有重要影响，需选择合适的措施装夹方式第四章金属铣削加工铣削加工特点顺铣与逆铣比较铣床类型结构铣削是多刃间断切削，具有生产效率顺铣时切削厚度从大到小变化，切削主要有卧式铣床、立式铣床、万能铣高、加工表面质量好、适应性强等特平稳，表面质量好，但要求机床间隙床、数控铣床等不同类型铣床适用点可加工平面、沟槽、齿轮、复杂小逆铣时切削厚度从小到大，刀具于不同的加工要求和批量生产型面等寿命长，但表面质量较差第四章判断题精选顺铣适用性分析铣削振动问题顺铣法确实适合于铸件或锻立铣刀加工平面时，逆铣比件表面的粗加工因为顺铣顺铣容易产生振动的说法是能够避免硬皮对刀具的冲击，错误的实际上，在机床刚减少刀具磨损，提高加工效性足够的情况下，顺铣的切率削更平稳转速选择原则铣削时主轴转速并非越高越好转速过高可能导致刀具过热、振动加剧、加工精度下降等问题，需要合理选择第四章铣削工艺参数选择材料类型铣削速度每齿进给量切削深度m/min mm/z mm碳钢80-

1200.1-

0.32-8合金钢60-

1000.08-

0.

251.5-6铸铁100-

1800.15-

0.42-10铝合金200-

4000.2-

0.53-12第四章铣削加工案例分析工艺路线设计复杂表面铣削需要合理规划加工顺序先基准面后其他面，先粗加工后精加工，遵循刚性好的方向优先原则常见问题解决铣削过程中的振动、让刀、烧刀等问题，可通过调整切削参数、改善装夹方式、优化刀具选择等方法解决效率提升策略采用高速铣削技术、多轴联动加工、合理的刀具路径规划等方法可显著提高铣削加工效率和质量第五章金属磨削加工磨削加工原理磨削方法分类参数选择原则磨削是利用砂轮上的磨按磨削表面分为外圆磨磨削参数包括砂轮线速粒对工件进行切削的加削、内圆磨削、平面磨度、工件速度、进给量工方法，具有加工精度削等；按进给方式分为等，需根据工件材料、高、表面质量好、能加纵磨法、切入磨法、深精度要求、砂轮特性合工硬材料等特点磨法等不同类型理选择质量控制要点防止磨削烧伤、控制磨削振纹、保证尺寸精度和形状精度是磨削质量控制的关键技术要点第五章判断题精选砂轮硬度选择外圆磨床运动粗磨时应选用软质砂轮的说法是外圆磨床的工作台一般确实作往错误的实际上，粗磨时应选用复运动，这样可以实现纵向进给，较硬的砂轮，因为需要承受较大保证磨削的均匀性和加工精度的磨削力，软砂轮容易堵塞和磨损表面粗糙度比较精密磨削可达到的表面粗糙度确实优于车削，磨削可达到，Ra

0.1-

0.01μm而车削一般只能达到Ra

1.6-

0.8μm第五章磨削参数计算35m/s砂轮线速度常用砂轮的典型线速度范围

0.5m/s工件速度外圆磨削时工件的圆周速度

0.01mm径向进给量精磨时的典型单次进给量Ra

0.1μm表面粗糙度精密磨削可达到的表面质量第五章磨削加工质量保证磨削烧伤防止通过控制磨削参数、充分冷却、及时修整砂轮等措施防止工件表面烧伤，保证零件性能不受影响振纹控制技术磨削振纹产生的原因包括机床振动、砂轮不平衡、装夹不当等，需要从系统刚性、动平衡、工艺参数等方面控制精度保证措施通过提高机床精度、合理选择砂轮、优化磨削工艺、严格质量检测等综合措施保证磨削加工精度第六章金属钻削与镗削加工钻削加工应用广泛用于各种孔的加工1钻头结构设计切削部分和导向部分的几何参数2镗削精密加工高精度孔的精加工方法3工艺参数优化转速、进给量、冷却方式的选择4第六章选择题精选孔位置精度控制通过样板导向、钻套引导、预钻中心孔等方法提高孔的位置精度，减少钻头偏钻头切削要素精镗加工特点斜包括主切削刃、副切削刃、前角、后角、精镗可获得高的尺寸精度和形状精度，螺旋角等关键几何参数，每个参数都影表面粗糙度可达，适用于Ra

0.8-

0.4μm响钻削性能重要孔的精加工3第六章钻削与镗削参数计算钻削速度进给量m/min mm/r第六章钻削加工常见问题分析钻头偏斜控制钻头偏斜主要由于钻头几何参数不对称、装夹不当、进给过大等原因造成可通过改善钻头刃磨质量、使用钻套导向、合理选择切削参数等方法控制深孔钻削技术深孔钻削需要解决排屑困难、冷却不良、钻头导向等问题采用内冷却、间歇进给、导向装置等技术措施可有效改善深孔钻削质量效率提升措施通过优化钻头几何参数、采用硬质合金钻头、改善冷却润滑条件、合理安排工序等方法可显著提高钻削加工效率第七章金属拉削与插削加工拉削加工原理插削加工应用拉刀设计要点拉削是用多齿拉刀逐齿递增切削的加插削适用于加工内外键槽、花键、多拉刀设计需考虑齿升量、容屑槽、刀工方法，具有生产效率高、加工精度边形孔等，特别适合单件小批生产齿分布等因素合理的拉刀设计是保好、操作简单等特点主要用于内孔、插削运动简单，但生产效率相对较低证拉削质量和效率的关键键槽等的批量加工第七章判断题精选拉削生产适用性加工效率比较拉削加工适用于单件小批零拉削比铣削加工效率高的说件生产的说法是错误的拉法是正确的拉削一次走刀削由于拉刀制造成本高，主即可完成粗精加工，而铣削要适用于大批量生产，单件通常需要多次走刀，因此拉小批生产不经济削效率更高插削加工范围插削确实可以加工内外键槽、花键等复杂形状，是这类零件加工的重要方法，特别适合无法用其他方法加工的场合第七章拉削与插削工艺分析１精度影响因素拉刀设计制造工艺案例分析拉削精度主要受拉刀制造精度、机床导需要精确计算齿升量、前角、容屑槽等以齿轮内孔拉削为例，分析工艺路线设向精度、工件装夹方式影响参数，保证拉刀强度和切削性能计和参数选择方法第七章拉削与插削工艺分析２插削加工特点运动简单，设备投资少，适应性强1与其他方法比较相比铣削，插削精度高但效率低2工艺参数选择切削速度、每分钟行程次数的确定3第八章金属特种加工技术电火花加工电化学加工激光加工利用电极间脉冲放基于电化学阳极溶利用高能激光束进电产生的电火花进解原理，加工过程行切割、焊接、打行材料蚀除加工，中无机械力作用，标等加工，具有精可加工任何导电材不产生残余应力，度高、速度快、热料，不受材料硬度特别适合加工薄壁影响区小等优点，限制，适用于复杂零件和复杂内腔适用于各种材料形状加工超声波加工利用超声波振动配合磨料悬浮液进行加工，主要用于硬脆材料的精密加工，如宝石、陶瓷等的钻孔和成形第八章选择题精选加工方法主要特点适用材料典型应用电火花加工无机械力，高导电材料模具制造精度电化学加工无工具磨损金属材料叶片加工激光加工速度快，精度多种材料切割焊接高超声波加工适合硬脆材料陶瓷玻璃精密钻孔第八章特种加工案例分析工艺方案设计参数优化根据零件材料、形状、精度要求选择通过试验确定最佳加工参数，平衡加1合适的特种加工方法，制定详细的工工效率与加工质量的关系2艺路线成本控制质量控制4合理控制电极损耗、能源消耗等成本建立完善的质量检测体系，确保特种3因素，提高加工经济性加工零件的质量稳定性第九章金属热处理工艺热处理基本原理1通过加热、保温、冷却等过程改变金属内部组织结构，从而改善材料的力学性能、物理性能和化学性能常用工艺分类2包括退火、正火、淬火、回火四种基本工艺，以及表面热处理、化学热处理等特殊工艺性能影响机理3热处理通过改变晶粒大小、相组织、内应力状态等微观结构特征，实现对宏观性能的调控第九章判断题精选退火工艺作用淬火回火关系退火确实可以降低材料硬度，淬火后必须进行回火处理的提高塑性退火通过消除内说法是正确的淬火组织不应力、细化晶粒、软化组织稳定且脆性大，回火可以降来改善材料的加工性能低脆性，提高韧性表面淬火效果表面淬火确实可以提高零件耐磨性通过使表面获得高硬度的马氏体组织，显著提高表面耐磨性能第九章热处理工艺参数选择淬火温度°回火温度°CC第九章热处理案例分析轴类零件工艺设计轴类零件通常采用调质处理，即淬火高温回火先进行淬火获得马氏体组织，再经回火得到回火索氏体，兼顾强度和韧性+850℃500-600℃模具钢处理流程模具钢热处理包括预备热处理、最终热处理和表面处理三个阶段预备热处理改善组织，最终热处理获得使用性能，表面处理提高耐磨性表面热处理应用齿轮等零件采用表面淬火技术，通过感应加热或火焰加热使表面达到淬火温度，快速冷却获得高硬度表层，而心部保持良好韧性第十章金属铸造工艺铸造工艺设计综合考虑铸件结构、材料、质量要求1浇注系统设计浇口、冒口、排气系统的合理布局2造型工艺选择砂型铸造、金属型铸造、特种铸造3铸造基本原理金属液充型凝固成形的物理过程4第十章选择题精选浇注系统设计浇注系统包括浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道等组成部分，设计时需保工艺设计因素证平稳充型，避免卷入气体和夹渣铸件结构、合金性能、生产批量、经济性等是铸造工艺设计的主要考铸造缺陷分析虑因素，需要综合平衡各方面要求常见缺陷有气孔、夹渣、冷隔、缩孔等，产生原因复杂，需要从工艺设计、材料准备、操作控制等环节预防第十章铸造工艺设计实例工艺方案制定根据铸件的结构特点、技术要求和生产条件，制定合理的铸造工艺方案包括造型方法选择、分型面确定、浇注系统设计等关键环节参数优化方法通过铸造仿真软件进行充型凝固过程分析，优化浇注温度、浇注速度、冷却参数等工艺参数，预测和消除铸造缺陷模拟技术应用现代铸造广泛应用计算机模拟技术，可以在实际生产前预测铸件质量，降低试制成本，缩短产品开发周期第十一章金属焊接工艺焊接原理分类常用工艺特点接头类型设计焊接是通过加热、加压手工电弧焊操作灵活，焊接接头有对接、角接、或两者并用，使两个分₂气体保护焊效率高，搭接、形接头等基本类CO T离的金属表面达到原子氩弧焊质量好，埋弧焊型接头设计需考虑受间结合的连接方法按适合厚板，每种方法都力情况、焊接位置、材原理可分为熔焊、压焊、有其特定的应用场合料厚度等因素钎焊三大类质量控制要点焊接质量控制包括焊前准备、焊接过程控制、焊后检验三个阶段，需要严格按照焊接工艺规程执行第十一章判断题精选接头强度特性₂焊接适用性CO焊接接头强度通常低于母材₂气体保护焊适用于各种CO强度的说法是正确的这是金属材料焊接的说法是错误由于焊接过程中热影响区组的₂焊主要适用于低碳CO织发生变化，存在应力集中钢和低合金钢，对有色金属等因素影响效果较差焊接应力控制焊接应力确实可以通过预热方式减小预热可以减小焊接区域的温度梯度，降低热应力，防止裂纹产生第十一章焊接工艺参数选择焊接方法焊接电流电弧电压焊接速度A Vmm/min手工电弧焊80-20020-28150-300₂气保焊CO120-35018-32300-800氩弧焊60-20010-20100-400埋弧焊300-100028-40200-1500第十一章焊接工艺案例分析特殊材料焊接变形控制技术质量检测方法不锈钢焊接需要控制热输入，防止晶焊接变形控制措施包括合理的焊接顺焊接质量检测包括外观检查、无损检间腐蚀；铝合金焊接要求严格清理，序、预设反变形、使用夹具约束、选测、力学性能试验等射线检测、超采用氩弧焊或焊；异种钢焊接需要择适当的焊接方法等大型结构件还声波检测可发现内部缺陷，拉伸试验、MIG选择合适的焊接材料和工艺参数需要进行焊后消应力处理弯曲试验验证接头性能第十二章机械加工工艺规程设计工艺规程设计原则遵循经济性、技术可行性、质量保证性原则1工艺路线确定基准选择、工序安排、加工方法选择2工序工装设计切削用量选择、夹具设计、刀具选择3精度控制方法尺寸链分析、误差补偿、检测方案4第十二章判断题精选设备选择原则加工阶段划分单件小批生产条件下，应采加工复杂零件时，应分粗加用专用机床进行加工的说法工和精加工两个阶段的说法是错误的单件小批生产应是正确的这样可以减少加选用通用机床，专用机床适工变形，保证加工精度，提用于大批量生产高表面质量设计优先考虑工艺规程设计时应优先考虑加工精度的说法是正确的精度要求决定了加工方法选择、设备选择和工艺参数确定。