基于LS-DYNA的金属切削加工有限元分析
有限元分析保险杠1
汽车防撞梁的受力及优化分析 班级： 学号： 姓名：
一．前言 汽车前后端所装有的保险梁，其重要之处在于可以在冲撞时吸收能量并保护车身和车内成员安全。早先汽车的防撞钢梁以金属材料为主，用厚度为3毫米以上的钢板冲压成U形槽钢，表面处理镀铬，与车架纵梁铆接或焊接在一起，看上去十分不美观。近年来家用车的保险杠主要由加强壳体，吸能材料和加强横梁组成。 fig. 1 保险杠结构 fig. 2 实物图解 由上图可见，在发生高速碰撞时，能起到最大保护作用的是最后一层的防撞钢梁，防撞钢梁大多数由轻质铝合金或钢材制成。目前防撞钢梁的结构有如下横截面。 fig. 3 大多数防撞梁所采取的结构 fig. 4分析中所采取的结构 一．建立模型并求解 1.先按照图4的横截面绘制防撞梁的三维模型。
fig. 5 防撞梁三维模型 2.用import命令将其导入到workbench中，选择材料并设置材料属性，本次分析中采用铝合金。弹性模量E=71Gpa,泊松比为0.3 3. fig. 6 材料属性 3.划分网格，由于三维模型尺寸与实际尺寸相符，为保证求解速度，故网格 单元大小设为5mm，结果如图7所示。 fig. 7 网格划分
4.设置边界条件，如图8所示，在保险梁和车身骨架连接处设置fixed support ，并在正面设置50吨的力，保持和实际撞击情况相符。 fig. 8 边界条件设置 5.求解结果。 从图9和图10可以看出，铝合金梁是可以承受的住50吨的冲击力，梁的变形量最大有19.857mm ，最大应力4751.8Mpa ，还不至发生破坏。 二． 结构优化 fig. 9变形云图 fig. 10 应力云图
1常见的金属切削加工方式有哪些
1常见的金属切削加工方式有哪些? 答：一般可分为车削加工、铣削加工、钻削加工、镗削加工、刨削加工、磨削加工、齿轮加工及钳工等 2. 切削加工的主要特点是什么？ 答：工件精度高、生产率高及适应性好，凡是要求具有一定几何尺寸精度和表面粗糙度的零件，通常都采用切削加工方法来制造。 3. 在切削加工过程中，刀具和工件之间的相对运动称为切削运动。按其所起的作用，切削运动分为两类（）、（）。 4.什么是主运动？什么是进给运动？ 主运动切下切屑所必需的基本运动称为主运动。在切削运动中，主运动的速度最高，消耗的功率也最大。 进给运动使被切削的金属层不断投入切削的运动称为进给运动 5.什么是切削要素？ 切削要素是指切削用量和切削层参数 6. 切削用量是(切削速度)、(进给量)及(背吃刀量)的总称。 7.切削速度、进给量、被吃刀量的计算： 1）切削速度 切削速度指主运动的线速度，以v表示，单位为m/s。当主运动为旋转运动时，其切削速度可按下式计算： 式中：D—被切削件（或刀具）的直径，mm； n—被切削件（或刀具）的转速，r/min。 2）进给量 进给量指工件（或刀具）每转一转时，刀具（或工件）沿进给方向移动的距离（也称走刀量），以f表示，单位为mm/r。如主运动为往复直线运动（如刨削、插削），则进给量的单位为mm/次。 3）背吃刀量 背吃刀量指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离（旧称切削深度），以ap表示，单位为mm。 在车床上车外圆时，背吃刀量计算公式为： 式中：D—工件待加工表面的直径，mm； n—工件已加工表面的直径，mm。 8游标卡尺使用有哪些注意事项？ 1、测量前应把卡尺揩干净，检查卡尺的两个测量面和测量刃口是否平直无损，把两个量爪紧密贴合时，应无明显的间隙，同时游标和主尺的零位刻线要相互对准。这个过程称为校对游标卡尺的零位。 2、移动尺框时，活动要自如，不应有过松或过紧，更不能有晃动现象。用固定螺钉固定尺框时，卡尺的读数不应有所改变。在移动尺框时，不要忘记松开固定螺钉，亦不宜过松以免掉了。 3、当测量零件的外尺寸时：卡尺两测量面的联线应垂直于被测量表面，不能歪斜。测量时，可以轻轻摇动卡尺，放正垂直位置，决不可把卡尺的两个量爪调节到接近甚至小于所测尺寸，把卡尺强制的卡到零件上去。这样做会使量爪变形，或使测量面过早磨损，使卡尺失去应有
金属材料与热处理第六版习题册答案
金属材料与热处理习题册答案 绪论 一、填空题 1、成分、组织、热处理、性能之间。 2、石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、 人工合成材料时代。3、成分、热处理、性能、性能。 二、选择题： 1、A 2、B 3、C 三、简答题 1、掌握金属材料与热处理的相关知识对机械加工有什么现实意义？ 答：机械工人所使用的工具、刀夹、量具以及加工的零件大都是金属材料，所以了解金属材料与热处理后相关知识，对我们工作中正确合理地使用这些工具，根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数；选择适当的切削用量；正确选择改善零件工艺必能的方法都具有非常的现实意义。 2、如何学好《金属材料与热热处理》这门课程？ 答：在学习过程中，只要认真掌握重要的概念和基本理论，按照材料的成分和热处理决定组织，组织决定其性能，性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆；注意理论联系实际，认真完成作业和实验等教学环节，是完全可以学好这门课程的。 第一章金属的结构和结晶 1-1金属的晶体结构 一、填空题 1、非晶体晶体晶体 2、体心立方面心立方密排立方体心立方面心立方密排立方 3、晶体缺陷点缺陷面缺陷 二、判断题 1、√ 2、√ 3、× 4、√ 三、选择题 1、A 2、C 3、C 四、名词解释 1、晶格与晶胞：P5 答：将原子简化为一个质点，再用假想的线将它们连接起来，这样就形成了一个能反映原子排列规律的空间格架，称为晶格；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。 3、单晶体与多晶体 答：只由一个晶粒组成称为单晶格，多晶格是由很多大小，外形和晶格排列方向均不相同的小晶格组成的。 五、简答题书P6 □ 1-2纯金属的结晶 一、填空题
仿真分析技术在重型运载火箭舱段铆接装配中 的应用
Journal of Aerospace Science and Technology 国际航空航天科学, 2019, 7(2), 23-32 Published Online June 2019 in Hans. https://www.sodocs.net/doc/5312786479.html,/journal/jast https://https://www.sodocs.net/doc/5312786479.html,/10.12677/jast.2019.72004 The Application of Simulation Technology on the Assembly of Heavy Launch Vehicle Riveting Cabin Dongxu Hou1, Xiao Hu1, Wei Zhang2, Yao Ma1, Lihui An3 1Capital Aerospace Machinery Company, Beijing 2Beijing Institute of Astronautically Systems Engineering, Beijing 3China Academy of Launch Vehicle Technology, Beijing Received: May 8th, 2019; accepted: May 24th, 2019; published: May 31st, 2019 Abstract Aiming at the problem of heavy launch vehicle riveting cabins assembly, such as unreasonable as-sembly process, assembly deviation and assembly deformation, the paper focuses on the research of the application of simulation technology. The method of assembly simulation to optimized as-sembly process by the software of DELMIA is put forward. The method of deviation simulation to optimized assembly tolerance by the software of CATIA 3DCS is put forward. The method of de-formation simulation by the software of Ls-DYNA is put forward to optimized assembly deforma-tion and assembly path. At last, the method is validated through an application case. Keywords Launch Vehicle, Riveting Cabin, Assembly Simulation, Deviation Simulation, Deformation Simulation 仿真分析技术在重型运载火箭舱段铆接装配中的应用 侯东旭1，呼啸1，张薇2，马遥1，安立辉3 1首都航天机械有限公司，北京 2北京宇航系统工程研究所，北京 3中国运载火箭技术研究院，北京 收稿日期：2019年5月8日；录用日期：2019年5月24日；发布日期：2019年5月31日
金属材料损坏与变形
金属材料与热处理陈健 晶体的缺陷第二章金属材料的性能 ⑴了解金属材料的失效形式， ⑵了解塑性变形的基本原理， ⑶提高对金属材料的性能的认识。 正确理解载荷，内力、应力的含义。 应力的应用意义。 ⑴与变形相关的概念 ⑵金属的变形 讲授、提问引导、图片展示、举例分析、
一，晶体的缺陷： 1点缺陷：间隙原子，空位原子，置代原子，在材料上表现为：使材料强度，硬度和电阻增加。 2线缺陷：刃位错（如图：P-6），在材料上表现为：使得金属材料的塑性变形更加容易。 3面缺陷：有晶界面缺陷和亚晶界面缺陷，表现为金属的塑性变形阻力增大，内部具有更高的强度和硬度。因此晶界越多，金属材料的力学性能越好。 第二章金属材料的性能 导入新课： 我们经常见到一些机械零件因受力过大被破坏，而失去了工作能力。大家能否举些身边的例子呢？ ——如：弯曲的自行车辐条，断掉的锯条、滑牙的螺栓等。 机械零件常见的损坏形式有三种： 变形：如铁钉的弯曲。 断裂：如刀具的断崩。 磨损：如螺栓的滑扣。 本次课给大家介绍金属材料损坏的形式、变形概念与本质等等，首先我们来了解一些基本概念。
一、与变形相关的概念 ㈠、载荷 1、概念 金属材料在加工及使用过程中所受的外力。 2、分类：根据载荷作用性质分，三种： ⑴、静载荷：大小不变或变化过程缓慢的载荷。 ——如：桌上粉笔盒的受力，用双手拉住一根粉笔两端慢慢施力等。 ⑵、冲击载荷：突然增加的载荷。 ——如：用一只手捏住粉笔的一端，然后用手去弹击粉笔。 ⑶、变交载荷：大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。 ——如：通过在黑板上绘图分析自行车轮转动时辐条的受力。 根据载荷作用形式分，载荷又可以分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭曲载荷等。 拉伸载荷压缩载荷弯曲载荷 剪切载荷扭曲载荷 ㈡、内力 见车工工艺书 P32， 图2—20
金属材料与热处理习题答案
第一章金属的结构与结晶 $1-1 金属的晶体结构 一.填空题 1.非晶体晶体晶体 2.体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方密排六 方 3.晶体缺陷点缺陷线缺陷面缺陷 二.判断题 1.对 2.对 3.错 4.错 三.选择 1.A 2.C 3.C 四.名词解释 1.答:晶格是假想的反映原子排列规律的空间格架.晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。 2.答:只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体。由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的晶粒所组成的晶体称为多晶体。 五.简答题
体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格$1-2 纯金属的结晶 一、填空题 1.液体状态固体状态 2.过冷度
3.冷却速度冷却速度低 4.形核长大 5.强度硬度塑性 二、判断题 l.X. 2.X 3.X 4.对 5.X 6.对 三、选择题 l.C B A 2.B 3.A 4.A 四、名词解释 答:结晶指金属从高温液体状态冷却凝固为原子有序排列的固体状态的过程。在结晶的过程中放出的热量称为结晶潜热。 2.答:在固态下，金属随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象称为金属的同素异构转变。 五、简答题 1.答:冷却曲线上有一段水平线，是说明在这一时间段中温度是恒定的。结晶实际上是原子由一个高能量级向一个较低能量级转化的过程，所以在结晶时会放出一定的结晶潜热，结晶潜热使正在结晶的金属处于一种动态的热平衡状态，所以纯金属结晶是在恒温下进行的。 2.答:金属结晶后，一般晶粒越细，强度、硬度越高，塑性、韧性也越好，所以控制材料的晶粒大小具
有重要的实际意义。生产中常用的细化晶粒的方法有增加过冷度、采用变质处理和采用振动处理等。 3.答: (1)铸成薄件的晶粒小于铸成厚件的晶粒。 (2)浇铸时采用振动措施的晶粒小于不采用振动措施的晶粒。 (3)金属模浇铸的晶粒小于砂型浇铸的晶粒。 $1-3观察结晶过程(实验) 1.答:由于液态金属的结晶过程难以直接观察，而盐类也是晶体物质，其溶液的结晶过程和金属很相似，区别仅在于盐类是在室温下依靠溶剂蒸发使溶液过饱和而结晶，金属则主要依靠过冷，故完全可通过观察透明盐类溶液的结晶过程来了解金属的结晶过程。 2·答:
塑料的切削加工方法
塑料制件一般采用直接成型的方法生产，但有些塑件直接成型困难或对其精度要求高时，必须进行切削加工。塑件的切削加工一般采用加工金属的设备。由于塑料的性能和金属相差较大，且塑料品种繁多，其种类不同性能也有较大差异，所以塑件的切削加工有它自身的特点。 2塑料的性能对切削加工的影响 热性能 和金属相比，塑料的热容量小，导热性差(其导热系数只有金属的千分之三或更小)，热膨胀系数大(比金属大1.5～20倍)。故在切削过程中因摩擦而产生的热量主要传给刀具。即使少量热量传给塑件，因难以传入塑件内部，极易产生局部过热，引起塑件变色、熔融、甚至燃烧。而且温度过高，塑件的弹性变形加剧，影响塑件的表面质量和尺寸精度，严重时引起工件弹跳，甚至造成事故。因此，加工中常采用冷却剂(一般用压缩空气)降低温度。 弹性模量 塑料的弹性模量只有金属的1/10～1/16,切削加工时，若刀具和夹具对它施加压力过大，会引起较大的弹性变形，影响塑件的加工精度，严重时会造成加工困难。因此在切削加工时，刀具的参数要合理，刃口要锋利，切削用量应适当，以减小切削力。夹紧力不可过大。 塑料切屑的特点 在高速切削时，被切下来的塑料碎屑呈胶熔状态，遇冷即硬化。在加工过程中，碎屑极易粘附在刀具上，从而改变刀具的角度，增大切削深度，影响塑件的加工精度，因此应及时除去切屑。此外塑料制件在切削加工过程中，会产生大量切屑粉尘，必须采取有效的通风除尘措施，使空气中的粉尘含量符合国家规定的标准。 3 刀具材料的选择 刀具的材料主要有高速钢、硬质合金、金刚石等。切削一般的塑料，可选用前两种刀具材料。相比较而言，高速钢的磨利性较好，选用高速钢刀具并仔细刃磨，能使刀具刃口更锋利，但其耐用度低于硬质合金刀具。加工玻璃钢宜选用金刚石
金属切削加工的基础知识
第二节金属切削加工的基础知识 教学目标： 1.熟悉切削加工的概念、分类、特点及应用。 2.理解切削运动的概念及其分类。 3.掌握切削用量的概念及其应用。 教学重点：切削运动的概念及其应用。 教学难点：切削用量的选择方法及依据。 教学过程： 一、复习与导入 上节课我们学习了金属材料，介绍了碳素钢、合金钢等材料，不同金属材料的性能差别很大；那么这些金属如何进行加工呢？围绕着这个问题，这节课我们来学习金属切削加工的基础知识。 二、新课讲授 1.切削加工概述 金属切削加工就是利用刀具和工件之间的相对（切削）运动，从毛坯或半 成品上切去多余的金属材料，从而获得具有一定加工质量的零件的过程。 （1）切削加工的分类 金属切削加工方式很多，一般可分为车削加工、铣削加工、钻削加工、镗 削加工、刨削加工、磨削加工、齿轮加工及钳工等。 （2）切削加工的特点及应用 工件精度高、生产率高及适应性好，凡是要求具有一定几何尺寸精度和表 面粗糙度的零件，通常都采用切削加工方法来完成。 2.切削运动和切削用量 （1）切削运动 切削加工时,为了获得各种形状的零件,刀具与工件必须具有一定的相对运动, 1
2 即切削运动，切削运动按其所起的作用可分为主运动和进给运动 。 ① 主运动 由机床或人力提供的运动，它是刀具与工件之间产生主要的相对运动。在切 削运动中，主运动的速度最高，消耗功率最大。如车削时，主运动是工件的回转 运动，如下图所示。 车削运动和工件上的表面 ② 进给运动 使被切金属层不断地投入切削的运动称为进给运动，是刀具与工件间产生的 附加相对运动。如车削外圆时，进给运动是刀具的纵向运动；车削端面时，进给 运动是刀具的横向运动。 主运动的运动形式可以是旋转运动，也可以是直线运动；主运动可以由工件 完成，也可以由刀具完成；主运动和进给运动可以同时进行，也可以间歇进行； 主运动通常只有一个，而进给运动可以有一个或几个。 （2）切削用量 切削用量是用来表示切削加工中主运动和进给运动参数的数量。切削用 量包括切削速度、进给量、背吃刀量三个要素。 ① 切削速度v c 在切削加工时，切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度， 它表示在单位时间内工件和刀具沿主运动方向相对移动的距离,单位为m/min 或 m/s 。 主运动为旋转运动时,切削速度v c 计算公式为: )/min /(1000s m m n d v c 或??=π
七种常用金属加工方法
七种常用的金属加工方法 组成机器的零件大小不一。金属切削加工方法也多种多样。常用的形状和结构各不相同。有车削、钻削、镗削、刨削、拉削、铣削和磨削等。尽管它加工原理方面有许多共同之处。切削运动形式不同，但由于所用机床和刀具不同，所以它有各自的工艺特点及应用范围。 一、车削 1.1 车削的定义 英文名称：turning 定义：工件旋转作主运动，车刀作进给运动的切削加工方法。 车削的主运动为零件旋转运动，特别适用于加工回转面，刀具直线移动为进给运动。如图1-1所示。 图1-1 车削加工示意图 由于车削比其他加工方法应用的普遍。车床往往占机床总数的一般的机械加工车间中20%~50%甚至更多。根据加工的需要。如卧式车床、立式车床、转塔车床有很多类型车床、自动车床和数控车床等。卧式车床和立式车床结构如图1-2，1-3，1-4所示。 图1-2 卧式车床和立式车床结构图
图1-3 转塔车床示意图图1-4 转塔刀架结构图 1.2 车削的工艺特点： 1. 易于保证零件各加工面的位置精度 零件各表面具有相同的回转轴线(车床主轴的回转轴线)——一次装夹中加工车削时，同一零件的外圆、内孔、端平面、沟槽等。能保证各外圆轴线之间及外圆与内孔轴线间的同轴度要求。 2. 生产率较高 一般情况下车削过程是连续进行的，不易产生冲击，切削力基本上不发生变化。并且当车刀几何形状、吃刀量和进给量次走刀过程中刀齿多次切入和切出一定时，切削过程可采用高速切削和强切削层（公称横截面积）是不变的切削力变化很小。车削加工既适于单件小批量生产，生产效率高，也适宜大批量生产。 3. 生产成本较低 车刀是刀具中最简单的一种，故刀具费用低，制造、刃磨和安装均较方便。车床附件多，加之切削生产率高，装夹及调整时间较短，故车削成本较低。 4. 适于车削加工的材料广泛 可以车削黑色金属（铁、锰、铬）、有色金属，非金（除难以切削的30HRC（洛氏硬度）以上高硬度的淬火钢件外），塑性材料(有机玻璃、橡胶等)，特别适合于有色金属零件的精加工。某些有色金属零件的硬度较低，塑性较大，若用砂轮磨削，软的磨屑易堵塞砂轮，难以得到很光洁的表面。因此不宜采用磨削加工，当有色金属零件外表粗糙度值要求较小时，而要用车削或铣削等方法精加工。 1.3 车削的应用 车床上使用不同的车刀或其他刀具。如内外圆柱面、内外可以加工各种回转表面，如圆锥面、螺纹、沟槽、端面和成形面等。加工精度可达IT8~IT7，外表粗糙度Ra值为1.6~0.8 m，精细车的尺寸公差等级可达IT6～IT5，表面粗糙度Ra值为0.4～0.1μm。车削常用来加工单一轴线的零件，还可以加工多轴线的零件(如曲轴、偏心轴等)或盘形凸轮，只需将刀具位置或将车床适当改装。
金属切削加工的特点和发展方向
资料由：https://www.sodocs.net/doc/5312786479.html,提供！！ 金属切削加工的特点和发展方向 金属切削加工的特点和发展方向--1.切削加工的特点金属切削加工是用刀具从毛坯(成型材)上切去多余的金属.使零件获得符合图纸耍求的几何形状、尺寸和表面质最的加工过程。凡精度要求较高的机械零件，除了很少一部分是采用精密铸造或精密锻造以及粉末冶金和工程塑料压制成形等方法直接获得外，绝大部分零件还要命切俐加工的方法来保证，因此切削加工在机械制造业中占有十分重要的地位.目前占机械制造总工作盈的40% -60%。切削加工多用于金属材料的加工，也可用于某些非金属材料的加工，对子零件的形状和尺寸一般不受限制。可加工如外圈、内圈、谁面、平面、螺纹、齿形及空间曲面等各种狱面。目前切削加工的尺寸公差等级一般为IT12-113，表面粗性度R.为25 -0.0085m，2.切刚加工的发展方向传统的切削加工基本方法有车削、铣削、刨例、钻削和磨削等.它们是在相应的车床、锐床、刨床、钻床和解床F.进行的。随肴科学技术和现代工业的飞速发展.材料技术、新能派技术等新技术与制造技术的相互交X、相互融合，传统意义上的切俐加工正在朝粉高精度、高效率、自动化、柔性化和钾能化方向发展.与之相适应的加工设备也正朝着数控机床、精密和超梢密机床发展，刀具材料朝着超硬材料方向发展，加工精度向粉纳米级遇近。21世纪的切削加工，由于数控技术、精密和超精密技术的普及和应用，加工精度达到0.0015m(即纳米级)将不再困难，而且还会向原子级遇近;由于像肉瓷、玻晶金剐石(PCD).砚晶立方氮化.(PCBN)等超硬刀具材料的普及应用，切削速度也将高达每分钟数千米。
切削加工常用计算公式
附录3：切削加工常用计算公式 1. 切削速度Vc (m/min) 1000n D Vc ?π?= 主轴转速n (r/min) D 1000 Vc n ?π?= 金属切除率Q (cm 3/min) Q = V c ×a p ×f 净功率P (KW) 3p 1060Kc f a V c P ????= 每次纵走刀时间t (min) n f l t w ?= 以上公式中符号说明 D — 工件直径 (mm) ap — 背吃刀量（切削深度） (mm) f — 每转进给量 （mm/r ） lw — 工件长度 (mm)
精选文库 2. 铣削加工 铣削速度Vc (m/min) 1000n D Vc ?π?= 主轴转速n (r/min) D 1000 Vc n ?π?= 每齿进给量fz (mm) z n Vf fz ?= 工作台进给速度Vf (mm/min) z n fz Vf ??= 金属去除率Q (cm 3/min) 1000Vf ae ap Q ??= 净功率P (KW) 61060Kc Vf ae ap P ????= 扭矩M (Nm) n 1030P M 3 ?π??= 以上公式中符号说明 D — 实际切削深度处的铣刀直径 （mm ） Z — 铣刀齿数 a p — 轴向切深 (mm) a e — 径向切深 (mm)
精选文库 3. 钻削加工 切削速度Vc (m/min) 1000 n d Vc ?π?= 主轴转速n (r/min) d 1000Vc n ?π?= 每转进给量f (mm/r) n Vf f = 进给速度Vf (mm/min) n f Vf ?= 金属切除率Q (cm 3/min) 4 Vc f d Q ??= 净功率P (KW) 310 240kc d Vc f P ????= 扭矩M (Nm) n 1030P M 3 ?π??= 以上公式中符号说明： d — 钻头直径 (mm) kc1 — 为前角γo=0、切削厚度hm=1mm 、切削面积为1mm 2时所需的切 削力。 (N/mm 2) mc — 为切削厚度指数，表示切削厚度对切削力的影响程度，mc 值越 大表示切削厚度的变化对切削力的影响越大，反之，则越小 γo — 前角 （度）
金属切削刀具基本知识
技师学院 机械安装与维修系金属切削刀具基本知识郝赫（编）
金属切削刀具基本知识 1 金属切削的基本要素 1.1 机械制造过程概述 机器是由零件、组件、部件等组成的，一台机器的制造过程包含了从零件、部件加工到整机装配的全过程，这一过程可以用图1所示的系统图来表示。 首先，从图中可以看出机器中的组成单元是一个个的零件，它们都是由毛坯经过相应的机械加工工艺过程变为合格零件的，在这一过程中要根据零件的设计信息制订每一个零件的适当加工方法，加工成在形状、尺寸、表面质量等各方面都符合加工使用要求的合格零件。 其次，要根据机器的结构和技术要求，把某些零件装配成部件，部件是由若干组件、套件和零件在一个基准零件上装配而成的，部件在整个机器中能完成一定的、完整的功能，这种把零件和组件、套件装配成部件的过程称为部装过程。部装过程是依据部件装配工艺，应用相应的装配工具和技术完成的，部件装配的质量直接影响整个机器的性能和质量。 最后，在一个基准零部件上把各个部件、零件装配成一个完整的机器，我们把零件和部件装配成最终机械产品的过程称为总装过程，总装过程是依据总装工艺文件进行的，在产品总装后，还要经过检测、试车、喷漆、包装等一系列辅助过程最终形成合格的产品，如一辆汽车就是经过这样的机械制造过程而生产出来的。 图1 机械制造过程的构成
1.2机械加工工艺系统 从机械制造的整个过程来看，机器的最基本组成单元为零件，也就是首先要制造出合格的零件，然后组装成部件，再由零、部件装配成机器，因此，制造出符合要求的各种零件是机械加工的主要目的，而机械加工中绝大部分材料是金属材料，故机械加工主要是对各种金属进行切削加工。 零件的表面通常是几种简单表面如平面、圆柱面、圆锥面、球面、成形表面等的组合，而零件的表面是通过各种切削加工方法得到的，其中在金属切削机床上利用工件和刀具彼此间协调的相对运动切除被加工零件多余的材料，获得在形状、尺寸和表面质量都符合要求的这种加工方法称为金属切削加工。 金属切削加工常作为零件的最终加工方法，它需要用金属切削刀具直接对零件进行加工，它们之间要有确定的相对运动和承受很大的切削力，通常需在金属切削机床上进行加工，零件和刀具需通过机床夹具和刀架与机床进行可靠的联接，带动它们做相对的运动，实现切削加工，这种由金属切削机床、刀具、夹具和工件构成的机械加工封闭系统称为机械加工工艺系统（如图2所示），其中金属切削机床是加工机械零件的工作机械，起支承和提供动力作用；刀具起直接对零件进行切削加工作用；机床夹具用来对零件定位和夹紧，使之有正确的加工位置。本章就围绕机械加工工艺系统四个组成部分进行分析，阐述机械零件加工的整个过程。 图2 机械加工工艺系统的构成 1.3主要切削加工工艺简介
金属切削加工基础知识试题
第一章 金属切削加工基础知识 一、填空题 1、切削运动包括 ________________ 运动与 _______________ 运动。 ____ 运动消耗功率最 大 2、切削三要素有 ______________ 、 _______________ 与 ________________ 。 3、切屑的种类有 ____________ 、 ____________ 、 _____________ 与 _____________ 。 4、切削力由于大小与方向都不易确定，为便于测量、计算和反映实际作用的需要，将合力 F 分解为 3 个分力： ___________ 、 ____________ 与 ___________。 5、在切削过程中，当系统刚性不足时为避免引起振动，刀具的前角应大些 ____________ ，主 偏角应 _________ 。 6、指出什么加工表面 7、在车外圆时， 工件的回转运动属于 _____ ，刀具沿工件轴线的纵向移动属于 _________ 8、影响切削力的因素有 _____________ 、 ___________ 与 ____________ 。 9、车细长轴时，长采用 90 度 ________ 车刀，以减少弯曲振动与变形。 10、零件的加工质量包括 ____________ 与 ___________ 。 二、选择题 A 、 第Ⅰ变形区 B 、 第Ⅱ变形区 C 、 第Ⅲ变形区 D 、 第Ⅳ变形区 2、在正交平面内度量的基面与前刀面的夹角为（ ）。 3、切屑类型不但与工件材料有关，而且受切削条件的影响。如在形成挤裂切屑的条件下， 若 加大前角，提高切削速度，减小切削厚度，就可能得到（ ）。 A 、 带状切屑 B 、 单元切屑 C 、 崩碎切屑 D 、 挤裂切屑 4、切屑与前刀面粘结区的摩擦是（ ）变形的重要成因。 A 、 第Ⅰ变形区 B 、 第Ⅱ变形区 C 、 第Ⅲ变形区 D 、 第Ⅳ变形区 5、切削用量中对切削力影响最大的是（ ）。 A 、 切削速度 B 、 背吃刀量 C 、 进给量 D 、 切削余量 6、精车外圆时采用大主偏角车刀的主要目的是降低（ ）。 A 、 主切削力 F c B 、 背向力 F p C 、 进给力 F f D 、 切削合力 F 7、切削用量三要素对切削温度的影响程度由大到小的顺序是（ ）。 8、积屑瘤是在（ ）切削塑性材料条件下的一个重要物理现象。 1、金属切削过程中，切屑的形成主要是（ ）的材料剪切滑移变形的结果。 A 、 前角 B 、 后角 C 、 主偏角 D 、 刃倾角 A 、 v c a p f B 、
金属材料基本知识
金属材料基本知识 1、什么是变形？变形有几种形式？ 构件在外力作用下，发生尺寸和形状改变的现象。变形的基本形式：有弹性变形、永久变形（塑性变形）和断裂变形三种。构件在外力作用下发生变形，外力去除后能恢复原来形状和尺寸，材料的这一特性称为弹性。这种在外力去除后能消失的变形称为弹性变形。若外力去除后，只能部分的恢复原状，还残留一部分不能消失的变形，材料的这一特性称为塑性。外力去除后不能消失而永远残留的变形，称为塑性变形或残余变形，也称永久变形。工程上，一般要求构件在正常工作时，只能发生少量弹性变形，而不能出现永久变形。但对材料进行某种加工（如弯曲、压延、锻打）时，则希望它产生永久变形。 3、什么是强度？什么是刚度？什么是韧性？ 材料或构件承受外力时，抵抗塑性变形或破坏的能力称强度。钢材在较大外力作用下可能不被破坏，木材在较小外力作用下而可能会断裂，我们说钢材的强度比木材高。材料或构件承受外力时抵抗变形的能力称为刚度。刚度不仅与材料种类有关，还与构件的结构形式、尺寸等有关。比如管式空气预热器管箱与钢管省煤器组件相比，前者抗变形能力要比后者好，我们称前者的刚度强（好），后者的刚度弱（差）。刚度好的构件，在外力作用下的稳定性也好。材料抵抗冲击载荷的能力称为韧性或冲击韧性，即材料承受冲击载荷时迅速产生塑性变形的性能。锅炉承压部件所使用的材料应具有较好的韧性。 4、什么是塑性材料？什么是脆性材料？ 在外力作用下，虽然产生较显著变形而不被破坏的材料，称为塑性材料。在外力作用下，发生微小变形即被破坏的材料，称为脆性材料。材料的塑性和韧性的重要性并不亚于强度。塑性和韧性差的材料，工艺性能往往很差，难以满足各种加工及安装的要求，运行中还可能发生突然的脆性破坏。这种破坏往往滑事故前兆，其危险性也就更大。脆性材料抵抗冲击载荷的能力更差。 5、什么是应力、应变和弹性模量？ 材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。外力为拉力时，所产生的应力为拉应力；外力为压缩力时，产生的应力为压应力。在外力作用下，单位长度材料的伸长量或缩短量，称为应变量。在一定的应力范围（弹性形变）内，材料的应力与应变量成正比，它们的比例常数称为弹性模量或弹性系数。对于一定的材料，弹性模量是常数，弹性模量越大，在一定应力下，产生的弹性变形量越小。弹性模量随温度升高而降低。转动机械的轴与叶轮，要求在转动过程中产生较小的变形，就需要选用弹性模量较大的材料。 6、什么叫应力集中？ 应力集中：由于构件截面尺寸突然变化而引起应力局部增大的现象，称为应力集中。在等截面构件中，应力是均匀分布的。若构件上有孔、沟槽、凸肩、阶梯等，使截面尺寸发生突然变化时，在截面发生变化的部位，应力不再是均匀分布，在附近小范围内，应力将局部增大。应力集中的程度，可用应力集中系数来表示。应力集中系数的大小，只与构件形状和尺寸有关，与材料无关。工程上常用典型构件的应力集中系数，已通过试验确定。应力集中处的局部应力值，有时可能很大，会影响部件使用奉命，是部件损坏的重要原因之一。为防止和减小这种不利影响，应尽可能避免截面尺寸发生突然变化，构件的外形轮廓应平缓光滑，必要的孔、槽最好配置在低应力区。另外，金属材料内部或焊缝有气孔、夹渣、裂纹以及“焊不透”、“咬边”等缺陷，也会引起应力集中。 7、什么是强度极限（抗拉强度）与屈服极限？ 强度极限与屈服极限是通过试验确定的。在拉伸试验过程中，应力达到某一数值后，虽然不再增加甚至略有下降，试件的应变还在继续增加，并产生明显的塑性变形，好像材料暂
金属材料的性能
金属材料的性能 学习目的： ★理解金属材料性能（工艺性能、使用性能）的概念、分类。 ★掌握强度的概念及其种类、应力的概念及符号。 ★掌握拉伸试验的测定方法；力——伸长曲线的几个阶段；屈服点的概念。 教学重点与难点 1、理解力——伸长曲线是教学重点； 2、强度、塑性是教学难点。 §2-1 金属材料的损坏与塑性变形 弯曲 零件常见损坏形式断裂 （不利）磨损 有利面：（塑性变形）：成型强化（改善组织性能） 一、与变形相关的几个概念 1、载荷（金属材料所受外力） 载荷可分为：静载荷、冲击载荷、交变载荷。 2、内力 材料受外力时，为使其不变形，材料内部产生一种与外力相抗的力。 3、应力的概念。 横截面上的内力
二、金属的变形 外力作用下：弹性变形弹-塑性变形断裂 塑性变形的影响因素：1、晶粒位相的影响 2、晶界的作用 3、晶粒大小的影响 三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化 加工硬化：有利面：强化金属 不利面：再加工（切屑，进一步加工）困难 §2-2金属的力学性能 学习目的：★了解疲劳强度的概念。 ★掌握布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的概念、硬度测试及表示的方法。 ★掌握冲击韧性的测定方法。 教学重点与难点 ★布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的概念、硬度测试及表示的方法。 教学过程： 力学性能的概念： 力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。 力学性能包括：强度、硬度、塑性、硬度、冲击韧性。
一、强度： ① 概念：金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。强度的大小用应力来表示。 ② 根据载荷作用方式不同，强度可分为：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等。 一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。 1、拉伸试样：拉伸试样的形状一般有圆形和矩形。 Do ：直径 Lo ：标距长度 长试样：Lo=10do 短试样：Lo=5do 力-伸长曲线： 如下图，以低碳钢为例 纵坐标表示力F ，单位N ；横坐标表示伸长量△L ，单位为mm 。 （1）oe ：弹性变形阶段： 试样变形完全是弹性的，这种随载荷的存在而产生，随载荷的去除而消失的变形称为弹性变形。Fe 为试样能恢复到原始形状和尺寸
金属材料复习题答案
金属材料与热处理 一、填空题（将正确答案填写在横线上） 1．原子呈无序、无规则堆积状态的物质称为非晶体，原子呈无序、规则排列的物质称为晶体。一般固态金属都属于晶体。 2．结晶是金属从高温液体状态冷却凝原子有序排序的的过程 3．金属结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。 4．过冷度的大小与冷却速度有关，冷却速度越快，金属实际结晶的温度越低，过冷度越大。 6. 金属的整个结晶过程包括晶核的产生和长大两个基本过程。 7. 一般戏晶粒金属比粗晶粒金属具有较高强度的和硬度，较好的塑性和韧性。 8．金属材料的性能一般分为两类，一类是使用性能，包括物理性能、化学性能和力学性能：另一类是工艺性能。 9.机械零件在使用中常见的损坏形式有变形、断裂及磨损。 10.变形一般分别为弹性变形和塑性变形两种。不能随载荷的去除而消失的变形称为塑性变 形。 11.金属经压力加工后，不仅改变了形态，而且改变了性能。 12.强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。 13.金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性。 14.铸造性能主要取决于金属的流动性、收缩性和偏析倾向等。 15．锻压性能常用塑性和变形抗力两个指标来综合衡量。 16．合金是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。 21.含碳量大于0.02%而小于2.11%的铁碳合金称为钢。 二、判断题 1.非晶体具有各向同性。( √) 2.单晶体具有各向异( √) 3.多晶体中各晶粒的位向是完全相同的。（×） 4.相同原子构成的晶体，它们的性能相似。（×） 5.金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。（×） 6.一般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。（×） 7.金属的同素异构转变是在恒温下进行的。（√） 8.组成元素相同而结构不同的各金属晶体，就是同素异构体。（×） 9.同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。（√） 10.常用的塑性材料在使用时，一般不允许有塑性变形。（√） 11.弹性变形不能随载荷的去除而消失。（×） 12.单晶体的塑性变形主要是以滑移的方式进行的。( ×) 13.再结晶的金属完全消除了加工硬化现象。( √) 14.所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。( ×) 15.洛氏硬度值无单位。（√） 16.一般来说，硬度高的材料其强度也较高。( √) 17.选材时，只要满足工件使用要求即可，并非各项能指标都越高越好。( √) 20.低碳钢的焊接性能优于高碳钢。( √) 21.固熔体的强度一般比构成它的纯金属高。( √) 22.奥氏体的强度。硬度不高，但具有良好的塑性。( √)
金属加工金属切削基础知识练习题
金属加工《金属切削基础知识》练习题 一.判断题(本大题共33小题) 1.金属切削加工是用切削刀具将坯料或工件上多余材料切除，以获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的方法。 （） 2.主运动是切下切屑所需要的最基本的运动。任何切削过程，通常只有一个主运动，最多不超过两个主运动。（） 3.钻削加工时，钻头旋转是主运动，钻头的轴向移动是进给运动。（） 4.进给运动可以有一个或几个，运动形式有平移的、旋转的，有连续的、间歇的。（） 5.从几何学角度看，各种形状机械零件的表面都是由圆柱面、圆锥面、平面和各种成形面组成。（） 6.切削加工时，主运动通常是速度较低，消耗功率较小的运动。（） 7.切削速度是指切削加工时，刀具切削刃选定点相对工件主运动的瞬时速度。车削加工的主运动为旋转运动，切削速度为最大线速度。（） 8.车削时，工件每转一转刀具沿进给方向移动的距离为切削速度。（） 9.车削时，待加工表面与已加工表面的垂直距离称为进给量。（） 10.切削加工时，切削热传入刀具使刀头温度升高，刀头温度称为切削温度。（） 11.刀具两次刃磨之间实际切削的时间称为刀具寿命。（） 12.有经验的操作者常根据切削过程中切屑变色发毛、切削力突然增
大、振动与噪声以及表面粗糙度值显著增大等异常现象，来判断刀具是否已磨钝。（） 1 / 6 13.对低碳钢进行退火，对高碳钢进行正火，可改善切削加工性。（） 14.硫、硅、铅、铝元素能改善切削加工性，常用来制造易切削钢。（） 15.当切削余量太大时,可分几次切削,第一次进给应尽量将背吃刀量 取小些。（） 16.车削加工时形成待加工表面、已加工表面、未加工表面三种表面。（） 17.车削加工时，切削用量三个基本参数是切削速度、进给量和背吃 刀量。（） 18.金属切削时，刀具与工件之间的相对运动包括主运动和进给运动。（） 19.车刀切削部分三面是指前刀面、后刀面和副刀面。（） 20.常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料等。（） 21.切削过程中的物理现象包括切削力、切削热、切削变形和积屑瘤等。（） 22.金属切削过程中的各种物理现象是由于金属变形和摩擦引起的。（） 23.根据切削材料和切削条件不同，常见的切屑种类有带状切屑、节 状切屑、崩碎切屑三种。（）
金属切削加工的基础知识
金属切削加工的基础知识-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第二节金属切削加工的基础知识 教学目标： 1.熟悉切削加工的概念、分类、特点及应用。 2.理解切削运动的概念及其分类。 3.掌握切削用量的概念及其应用。 教学重点：切削运动的概念及其应用。 教学难点：切削用量的选择方法及依据。 教学过程： 一、复习与导入 上节课我们学习了金属材料，介绍了碳素钢、合金钢等材料，不同金属材料的性能差别很大；那么这些金属如何进行加工呢围绕着这个问题，这节课我们来学习金属切削加工的基础知识。 二、新课讲授 1.切削加工概述 金属切削加工就是利用刀具和工件之间的相对（切削）运动，从毛坯或半成品上切去多余的金属材料，从而获得具有一定加工质量的零件的过程。 （1）切削加工的分类 金属切削加工方式很多，一般可分为车削加工、铣削加工、钻削加工、镗削加工、刨削加工、磨削加工、齿轮加工及钳工等。 （2）切削加工的特点及应用 工件精度高、生产率高及适应性好，凡是要求具有一定几何尺寸精度和表面粗糙度的零件，通常都采用切削加工方法来完成。 2.切削运动和切削用量 （1）切削运动
切削加工时,为了获得各种形状的零件,刀具与工件必须具有一定的相对运动,即切削运动，切削运动按其所起的作用可分为主运动和进给运动。 ①主运动 由机床或人力提供的运动，它是刀具与工件之间产生主要的相对运动。在切削运动中，主运动的速度最高，消耗功率最大。如车削时，主运动是工件的回转运动，如下图所示。 车削运动和工件上的表面 ②进给运动 使被切金属层不断地投入切削的运动称为进给运动，是刀具与工件间产生的附加相对运动。如车削外圆时，进给运动是刀具的纵向运动；车削端面时，进给运动是刀具的横向运动。 主运动的运动形式可以是旋转运动，也可以是直线运动；主运动可以由工件完成，也可以由刀具完成；主运动和进给运动可以同时进行，也可以间歇进行；主运动通常只有一个，而进给运动可以有一个或几个。 （2）切削用量 切削用量是用来表示切削加工中主运动和进给运动参数的数量。切削用 量包括切削速度、进给量、背吃刀量三个要素。 ①切削速度v c 在切削加工时，切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度，它表示在单位时间内工件和刀具沿主运动方向相对移动的距离,单位为m/min或m/s。 主运动为旋转运动时,切削速度v c计算公式为: