工程材料及机制基础

习题集

　课程名称工程材料及机制基础

　所在院系机电学院

　课程负责人周桂莲

　联系电话 136********

工程材料成形：

第一章工程材料与制造技术简论

1．阐述工程材料的发展对制造技术进步的推动作用。

2．你是如何理解先进制造技术的。

3．简述学科交叉渗透对技术进步的意义。

4．预测信息技术、环境保护和新材料发展对制造技术发展趋势的影响。

第二章工程材料性能及应用基础

1. 说明下列力学性能指标的意义。σb ,σ0.2 ,Ψ, HR, KIC

2．比较金属与高分子材料的拉伸曲线特征，分析其异同点。

3．简述过冷度的意义，并简述结晶基本过程。

4．根据铁碳合金相图，简述含碳量分别为0.3%,o.77%,1.2%,2.6%的合金从高温冷却下来，其组织的基本变化过程。

5．简述碳素工具钢、合金结构钢和合金工具钢牌号的含义。

6．为汽车连杆选材，可有哪些选择，为什么？

7. 比较高分子材料与金属材料，分析其微观组织结构有何不同?

8. 简述各种不同工程材料的特点与应用范围。

第三章热处理与表面工程技术

1. 什么是热处理？有何用途？

2. 不同材料的热处理效果相同吗？比较钢材与非金属材料热处理的异同点。

3. 简述常用热处理工艺的原理与特点。

4. 材料淬火处理一定能提高硬度和强度吗？为什么？

5. 玻璃为什么要热处理？

6. 表面工程技术的目的和作用是什么？

7. 什么是热喷涂工艺？其技术特点是什么？

8. 热喷涂涂层组织的基本特点是什么？

9. 电刷镀的原理及特点是什么？

10. 与电镀相比，化学镀有何特点？

11. 热浸镀常用的镀层金属有哪些？为什么？

12. 什么叫涂料？什么叫涂装？涂料的主要组成是什么？

第四章材料的液态成形工艺

1．什么是液态金属的充型能力？充型能力主要受哪些因素影响？充型能力差易产生哪些铸造缺陷？

2．浇注温度过高或过低，易产生哪些铸造缺陷？

3．什么是顺序凝固原则？需采取什么措施来实现？哪些合金常需采用顺序凝固原则？

4．怎样理解同时凝固与顺序凝固原则，两者出现矛盾时如何处理？

4．铸件的壁厚为什么不能太薄，也不宜太厚，而且应尽可能厚薄均匀？

5．砂型铸造常见缺陷有哪些？如何防止？

6．为什么铸铁的铸造性能比铸钢好？

7．什么是特种铸造？常见的特种铸造方法有哪几种？

8．在大批量生产的条件下，下列铸件宜选用哪

种铸造方法生产？

机床床身；铝活塞；铸铁污水管；汽轮机叶片

9．为便于生产和保证铸件质量，通常对铸件结构有哪些要求？

第五章塑性成形工艺

1．什么是最小阻力定律? 举例说明体积不变条件和最小阻力定律在生产中的应用。

2．何为冷变形?何为热变形? 铅(熔点为327Co)在室温时的变形和钨(熔点为3380Co)在1100 Co ~时的变形各属于何类变形?试通过计算说明之。

3．金属在不同温度下的塑性成形的组织和性能有何不同?为什么?

4．锻造流线是怎样形成的?它的存在有何利弊? 螺栓分别用棒料切削成形和镦锻成形，其力学性能有何区别?理由何在?

5．影响材料塑性成形的因素有哪些?如何提高金属的塑性?最常用的措施是什么?

6．"趁热打铁"的含义何在?

7．原始坯料长150mm，若拔长到450mm时，锻造比是多少?

8．为什么重要的巨型锻件必须采用自由锻的方法制造?

9．重要的轴类锻件为什么在锻造过程中安排有镦粗工序?

10．确定图中所示零件采用自由锻制坯时的余块、机械加工余量和锻造公差，并绘出自由锻件图。

11．图中所示零件若采用自由锻制坯，其结构是否合理?试改进其结构并选择变形工序。

12．在图示的两种抵铁上进行拔长时，效果有何不同?

13．改正图示模锻锻件结构的不合理处。

14．锤上模锻时，多模膛锻模的模膛可分为几种?它们的作用是什么?为什么在终锻模膛周围要开设飞边槽?

15．绘制模锻件图应考虑哪些问题?如何确定模锻件分模面的位置? 选择分模面与铸件的分型面有何异同?为什么要考虑模锻斜度和圆角半径?锤上模锻带孔的锻件时，为什么不能锻出通孔?

16．图中所示拨叉零件的模锻工艺性如何?为什么?应如何修改使其便于模锻?

17．图中所示两连杆零件采用锤上模锻，试选择合适的分模面。

18．图中所示各零件若大批生产时，应选择哪种锻造方法较为合理?并定性绘出锻件图。

19．下列制品该选用哪种锻造方法制作?

活搬手(大批量) 家用炉钩(单件) 自行车大梁(大批量) 铣床主轴(成批)

大六角螺钉(成批) 起重机吊钩(小批) 万吨轮主传动轴(单件)

20、板料冲压生产有何特点?应用范围如何?

21．试分析冲裁件断面的形成过程。凸凹模间隙对冲裁件断面质量和尺寸精度有何影响? 如何提高剪断面质量?

22．圆筒形工件拉深时易出现什么缺陷?试从板料受力的角度，分析其产生的

原因，并指出解决问题的措施。

23．试比较圆筒形工件拉深、翻边、缩口、旋压时变形特点的不同。

24．材料的回弹现象对冲压生产有何影响? 如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模，使工件得到准确的弯曲角度?

25．如图所示两个形状相似的零件，材料为08钢，板厚为0．8mm。试分别制定其冲压工艺方案，并绘制工序简图。

26．精密模锻需要哪些工艺措施才能保证产品的精度?

27．液态模锻有何特点?

28．何谓超塑性?超塑性成型有何特点?

第六章材料连接技术

1. 焊接生产对于焊接热源有什么要求? 主要焊接热源有哪几种？

2. 低碳钢焊接接头有几个区域?各区域的组织和性能如何？如何改善热影响区的组织和性能？

3. 为什么熔焊时应使焊接区域隔离空气并对熔池进行冶金处理？为此，可采取哪些措施？

4. 熔化焊、压力焊和钎焊的实质有何不同？

5. 试述电阻焊的特点及应用。并指出它可分为哪几种?

6. 试比较埋弧焊、CO2气体保护焊、氩弧焊、电阻焊和钎焊的特点及应用范围。

7. 钎焊可分为哪几种？其适用范围是哪些？

8. 拼焊图6-1所示钢板时，应如何确定焊接顺序(在图中标出)，并说明理由。

图6-1 焊接顺序的确定

9. 胶接工艺的一般过程是什么？胶层固化时应注意哪些问题？

10. 胶接前的表面处理有哪些？为什么要进行表面处理?

11. 常见的铆缝形式有哪些类型？各应用于何种场合？

12. 抽芯铆钉有何特点? 可用于哪些场合?

13. 为下列产品选择合理的焊接方法。

序号焊接产品合理的焊接方法 1 低压容器，采用厚度为3mm的Q235钢板焊成，小批生产 2 工字

梁，采用厚度为30mm的Q 345钢板焊成，中批生产 3 车刀，由硬质合金刀片与45钢刀杆焊接而成，小批生产 4 自行车车圈，大批量生产 5 减速器箱体，低碳钢板材，单件小批生产 6 钢管，采用壁厚5mm、直径45mm的不锈钢管对接，小批生产 7 容器，采用壁厚4mm的阴极铜板焊成，单件生产

14. 材料的焊接性取决于哪些因素？如何评价材料的焊接性？

15. 比较表 6-1所列各种钢材的焊接性。

表 6-1 待评价钢材的化学成分和板厚

钢号主要化学成分质量分数（％）板厚/mm C Mn Si V Ti Cr Q295A 0.16 1.50 0.55 0.15 0.10 40 Q345B 0.20 1.60 0.55 0.15 0.20 20 Q390A 0.20 1.60 0.55 0.20 0.20 0.3 10

16. 选择焊接结构材料时应遵循哪些原则？为什么？

17. 简述焊接应力和变形产生的原因。

18. 图 6-2所示的焊接结构的焊缝位置是否合理？如不合理，应如何修改？

图 6-2 焊接结构

a) 管、板焊接 b)中压容器 c)工字梁 d)低压容器 e)支架 f)缝焊筒体

1-焊缝

19. 承受中等压力的容器如

图6-35所示，采用Q345钢板(1200mm×5000mm×22mm)焊接，拟生产10台，试回答：

1) 容器的焊缝布置是否合理？为什么？如不合理，应如何修改？

2) 试选择焊接方法、接头形式和坡口形式并说明理由。

图 6-3 焊接结构

　1－封头 2－筒身 3－管接头 4－环焊缝 5－纵焊缝

第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工艺

1．名词解释：

粒度，粒度分布，拱桥效应，表面能，附着，凝聚，造粒，流动极限，触变，陈腐，粉体，助磨剂，注浆成型，可塑成型，压制成型。

2．粉料有哪些基本物理性能？对它的工艺性能有什么要求？

3．粉料在压制成坯体的过程中有哪些变化？影响坯体密度的因素有哪些？

4．怎样来评价泥团的可塑性？影响泥团可塑性的因素有哪些？

5．影响泥浆的流变性能的因素有哪些？对泥浆的工艺性能有什么要求？

6．粉体的制备方法有几种？

7．合成原料的方法有那三大类？每类方法又细分为哪些方法？

8．粉末冶金的成形方法有哪些？

9．日用陶瓷的成型方法有哪些？

10．高技术陶瓷的成型方法有哪些？

11．等静压成型有什么特点？

12．压制成型、可塑成型和注浆成型三者之间有何区别与联系？各适用于成型什么制品？

13．陶瓷成型为坯体后，并不能直接使用，还需要经过哪些工序才能成为成品？与常见金属制品的生产有何不同？

14．你认为无机非金属材料与金属材料、有机高分子材料有何异同？

15．坯体成形时，压力分布不均对坯体密度与后续烧结有何影响？提出解决方法。

第八章高分子材料成形工艺

1．简述高分子链的结构特点，它们对高聚物性能有何影响?

2．各类聚合物在受热时力学状态的变化情况有何不同?

3．简述高分子材料的聚集状态及特点。

4．聚合物有哪些成形性能?如何提高聚合物的成形性能?

5．工程塑料与金属材料相比，在性能与应用上有哪些差别?

6．塑料成形常用哪些原料?它们各起什么作用? 试述常用工程塑料的种类、性能及应用。

7．为什么挤出模具的内腔流道设计应呈流线型?

8．比较挤出成形、注塑成形和压塑成形的工艺过程有何不同点?各应用于何类塑料?

9．现有一种密度为0.072g／cm3的泡沫塑料，浸水后它的重量增加了十倍，试问这种泡沫塑料能否用作漂浮材料?

10．注射成型中一般应经历哪几个工艺步骤?各个工艺步骤分别起到什么作用? 塑料注射模具一般包括哪几个部分?

11．试指出图中哪些部位反映了塑料注塑件结构工艺性特点?

12．改进图中所示塑料零件的结构，并说明理由。

13．根

据流涎成型工艺的介绍，画出流涎成型工艺示意图。

14．塑料与橡胶的本质区别是什么?

15．常用橡胶添加剂有哪些?它们起什么作用?

16．橡胶材料的最大特点是什么?试述常用合成橡胶的种类、性能特点及应用。

17．橡胶和塑料在使用时各是什么状态?这两种材料的玻璃化温度是高好还是低好?

18．橡胶成形常用哪些原料?各起什么作用?

19．为什么橡胶在成型前要进行塑炼? 混炼有什么作用? 橡胶塑炼与混炼有何区别?

20．硫化过程的实质是什么?为什么先要塑炼而后又要硫化?

21．常用的橡胶成形方法的工艺特点和应用范围有何不同?

第九章复合材料的成型工艺

1．什么是复合材料？复合材料常用的分类方法有哪些？

2．复合材料有何特点？

3．复合材料常用的基体材料和增强材料有哪些？

4．简述复合材料的增强机制和复合原则。

5．引起复合材料损伤的主要原因有哪些？

6．常用的金属基复合材料(MMC)成形工艺可分为哪几类？试举例说明。

7．什么是扩散粘结法？它有何特点？

8．什么是真空压力浸渍法？它有何特点？

9．常用的树脂基复合材料成形工艺可分为哪几类？

10. 什么是手糊成型工艺？简述其工艺过程。

11. 什么是模压成型工艺？它可分为几种类型？

12. 常用的陶瓷基复合材料(CMC)成型工艺有哪些？

13. 模压成型、等静压成型和注浆成型各有何特点？适用于什么场合？

14. 直接氧化法有何特点？

15. 什么是化学气相渗透法(Chemical Vapor Infiltration，CVI)？它有何特点？

16．分析陶瓷及复合材料热压成形的工艺特点，试画出工艺原理图。

机械制造基础：

第一章机械加工基础知识

1.试说明下列加工方法的主运动和进给运动：

　a.车端面；b.在钻床上钻孔；c.在铣床上铣平面；d.在牛头刨床上刨平面；e.在平面磨床上磨平面。

2.试说明车削时的切削用量三要素，并简述粗、精加工时切削用量的选择原则。

3.车外圆时，已知工件转速n=320 r/min，车刀进给速度vf=64 mm/min，其它条件如题图1-1所示，试求切削速度vc、进给量f、背吃刀量ap、切削层公称横截面积AD、切削层公称宽度bD和厚度hD。

4.弯头车刀刀头的几何形状如题图1-2所示，试分别说明车外圆、车端面(由外向中心进给) 时的主切削刃、刀尖、前角γ0、主后角ao、主偏角kr和副偏角。

题图1-1 题图1-2

5.简述车刀前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角的作用及选择原则。

6.机夹可转位式车刀有哪些优点?

7.刀具切削部分材料应具备哪些基本性能?常用的刀具材料有哪些?

8.高速钢和硬质合金在性能上的主要区别是

什么?各适合做哪些刀具?

9.切屑是如何形成的?常见的有哪几种?

10.积屑瘤是如何形成的?它对切削加工有哪些影响?生产中最有效的控制积屑瘤的手段是什么?

11.设用γ0=15°, ao=8°, kr=75°, =10°, =0°的硬质合金车刀，在C6132型卧式车床上车削45钢(正火，187HBS)轴件的外圆，切削用量为vc=100 mm/min、f=0.3 mm/r、ap=4 mm，试用切削层单位面积切削力kc计算切削力Fc和切削功率Pm。若机床传动效率η=0.75，机床主电动机功率PE=4.5 kW，试问电动机功率是否足够?

12.切削热对切削加工有什么影响?

13.背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响是否一样?如何运用这一规律指导生产实践?

14.切削液的主要作用是什么?常根据哪些主要因素选用切削液?

15.刀具的磨损形式有哪几种?在刀具磨损过程中一般分为几个磨损阶段?刀具寿命的含义和作用是什么?

16.试分析砂轮磨削金属与刀具切削金属的过程及原理有何异同?原因何在?

17.如何评价材料切削加工性的好坏?最常用的衡量指标?如何改善材料切削加工性?

18.什么是生产过程、工艺过程、工序和安装?

19.生产类型有哪几种? 汽车、电视机、金属切削机床、大型轧钢机的生产各属于哪种生产类型? 各有何特征?

20.机械加工中，工件的安装方法有哪几类? 各适用于什么场合?

21.什么是夹具? 按其用途不同，夹具分为哪几类? 各适用于什么场合?

22.何谓基准?根据作用的不同，基准分为哪几种?

23.何谓粗基准和精基准? 试述粗、精基准的选择原则各是什么?