《材料与加工工艺》作业.doc

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材料与工艺

NO.1

1、什么是材料的固有特性？

包括那些方面？

1）、材料的固有特性是由材料本身的组成、结构所决定的，是指材料在使用条件下表现出来的性能，它受外界（即使用条件）的制约。

2）、包括两个方面：

a、材料的物理性能：

1、材料的密度

2、力学性能（强度、弹性、和塑性、脆性和韧性、刚度、

硬度、耐磨度）

3、热性能（导热性、耐热性、热胀性、耐火性）

4、电性能（导电性、电绝缘性）

5、磁性能

6、光性能

b、材料的化学性能：

1、耐腐蚀性

2、抗氧化性

3、耐候性

2、什么是材料的派生性能？

包括哪些内容？

1）、它是由材料的固有特性派生而来的，即材料的加工特性、材料的感觉特性和环境特性。

2）、材料的派生特性包括材料的加工特性、材料的感觉特性、环境特性和环境的经济性。

3、工业造型材料应具备哪些特征？

产品是由一定的材料经过一定的加工工艺而构成的，一件完美的产品必须是功能、形态和材料三要素的和谐统一，是在综合考虑材料、结构、生产工艺等物质技术条件和满足使用功能的前提下，将现代社会可能提供的新材料，新技术创造性的加以利用，使之满足人类日益增长的物质和精神需求。

4、简述材料设计的内容？

产品材料中的材料设计，是以包含“物-人-环境”的材料系统为对象，将材料的性能、使用、选择、制造、开发、废气处理和环境保护看成一个整体，着重研究材料与人、社会、环境的协调关系，对材料的工学性、社会性、历史性、生理性和心理性、环境性等问题进行平衡和把握，积极评价各钟材料在设计中的使用价值和审美价值，使材料特性与产品的物理功能和心理功能达到高度的和谐统一。

使材料具有开发新产品和新功能的特性，从各种材料的质感去获取最完美的结合和表现，给人以自然、丰富、亲切的视觉和触觉的综合感受。

5、材料设计方式有几种？

各有什么特征？

1）、产品材料造型设计其出发点在于原材料所具有的特性与产品所需性能之间的充分比较。

其主要方式有两种：

一是从产品的功能、用途出发、思考如何选择或研制相应的材料

二是从原材料出发，思考如何发挥材料的特性，开拓产品的新功能，甚至创造全新产品。

2）、第二种方式特征：

a、当它有合适的材料可供选择时，以现有材料为前提。

b、当没有合适的现有材料可供选择时，则应利用合适的原材料进行结构设计，研制能高度满足产品性能要求的新材料。

c、研制与开发产品过程中的应用技术，在要求产品所具有高度性能的现代设计中，从材料直接变成产品的情况极少。

第二种方式特征刚好与方式一相反，哪一方面，与材料的用途开发一样，是一再利用、再资源化而引人注目的废弃物的用途开发。

6、什么是材料的连接工艺？

包括哪些方法？

1）、连接工艺是将两个或两个以上的材料零部件连接在一起的工艺和技术，是产品设计中一个十分重要的问题。

产品无论是简单还是复杂的，都是由不同材料、不同功能的零部件组装而成。

2）、连接方法：

分类

连接方法

连接

原理

机械连接

钉接、铆接、螺纹栓连接、键销连接等

焊接

熔接、压接、钎接

粘接

胶黏剂粘接、溶剂粘接

连接功能

静连接

不可拆固定连接：

钉接、铆接、焊接等

可拆固定连接：

螺纹栓连接、键销连接、卡和连接、插接等

动连接

移动连接：

滑动连接、滚动连接

转动连接：

铰链连接、轴连接

柔性连接：

弹簧连接、软轴连接

7、选择材料加工工艺要考虑哪些原则？

材料成型工艺的原则是高效、优质、低成本，即应在规定的周期内，经济的生产出符合技术要求的产品，其核心是产品品质。

根据零件类别、功能、用途、使用性能要求、结构形状与复杂程度、尺寸大小、技术要求等可基本确定应用的材料与成型方法。

1）、产品材料种类：

一般而言，当产品的材料选定后，其成型工艺的类型也就确定了。

2）、产品的尺寸精度要求：

产品尺寸精度的高低与成型工艺密切相关。

3）、产品的形状与复杂程度：

决定了成型工艺的方法。

4）、产品的批量：

会影响材料成型和工艺的选择。

5）、现有生产条件：

在选择材料成型时，必须考虑企业的实际生产条件、技术条件的工艺水平。

6）、充分利用新工艺、新技术和新材料的可能性。

NO.2

1、什么是材料的感觉特性？

材料的感觉特性又称材料质感，是人的感觉系统因生理刺激对材料作出的反映或由人的知觉系统从材料表面特征得出的信息，是人对材料的生理和心理活动，它建立在生理基础上，是人们通过感觉器官对材料作出的综合印象。

2、什么是材料的人为质感以及触觉质感？

1）、材料的人为质感：

是人有目的地对于材料表面进行技术性和艺术性的加工处理，使其具有材料自身非固有的表面特征。

2）、材料的触觉质感：

是人们通过手和皮肤触及材料的表面特性，是人们感知和体验材料的主要感受。

3、什么是材料的美感？

包含哪些方面？

美感是人们通过视觉、触觉、听觉、在接触材料时所产生的一种赏心悦目的心理状态，是人对美的认识、欣赏及评价。

材料的美感包括：

色彩、光泽、形态、肌理、质地。

4、质感的设计作用有哪些？

1）、提高适用性：

良好的触觉质感设计，可以提高产品的适用性。

2）、增加宜人性：

良好地视觉质感设计，可以提高工业产品整体设计的宜人性。

3）、塑造产品的精神品位：

产品的意境。

4）、达到产品的多样性和经济性：

良好地人为质感设计可以替代和弥补自然质感，达到工业产品整体设计的多样性和经济性。

5）、创造全新的产品风格：

随着后现代主义的兴起，产品造型设计的观念也受到影响。

5、表面处理有哪些功效？

分哪些类别？

1）、保护产品（即保护材料本身赋予产品表面的光泽、色彩、肌理等而呈现出的外观美，并提高产品的耐用性，确保产品的安全性由此有效的利用材料能源。

2）、是根据产品造型设计的意图，改变产品的表面形态，赋予表面更加丰富的色彩、光泽、肌理等提高装饰效果，改善表面的物理性能、化学性能及生物学性能使产品表面有更好的感觉特性。

类别：

分类

处理目的

处理方法和技术

表面精加工

有平滑性和光泽、形成凹凸花纹

机械方法（切削、研削、研磨）

化学方法（研磨、表面清洁、蚀刻、电化学抛光）

表面层改质

有耐蚀性、有耐磨耗性、易着色

化学方法（化学处理、表面硬化）

电化学方法（阳极氧化）

表面被覆

有耐蚀性、有色彩性、赋予材料表面功能

金属被覆（电镀、镀覆）

有机物被覆（涂装）

祛琅被覆（景泰蓝）

表面覆贴

6、材料的感觉特性是设计材料的独特特性，它包含哪些内容？

材料感觉特性包含两个属性：

1）、生理心理属性：

即材料表面作用于人的触觉和视觉系统的刺激信息

2）、物理属性：

即材料表面传达给人的知觉系统的意义信息，是一种表面特征，也就是材料的类别、性能等。

材料的感觉特性按人的感觉可分为触觉质感和视觉质感；按材料本身的构成特性可分为自然质感和认为质感。

a、材料的触觉质感：

是人们通过手和皮肤触及材料而感知材料的表面特性，是人们感知和体验材料的主要感受。

b、材料的视觉质感：

是靠眼睛的视觉来感知材料表面特征，是材料被视觉感受经大脑综合处理产生的一种对材料表面特征的感觉和印象。

c、材料的自然质感：

是材料本身固有的质感，是材料的成分、物理化学特性和表面肌理等物质组织所显示的特征。

d、材料的人为质感：

是人有目的对材料表面进行技术性和艺术性的加工处理，使其具有材料自身非固有的表面特征。

7、材质美是产品美的一个重要方面。

产品的材质美可通过哪些方式来体现？

材料的美感主要通过材料本身的表面特征，即色彩、光泽、肌理、质地、形态、等特点表现出来。

色彩美感：

材料是色彩的载体，色彩不可能游离材料而存在。

肌理美感：

材料是天然的肌理组织结构或人工材料的人为组织设计而形成的。

光泽美感：

人类对材料的认识，大多都依赖不同角度的光线。

质地美感：

是材料本身的固有特征所引起的一种赏心悦目的心理综合感受，具有较强的感情色彩。

形态美感：

作为材料的存在形式，是造型的基本要素。

8、在设计中如何体现材料的美感？

材料的美感与材料的组成、性质、表面结构及使用状态有关，每种材料都有自身的个性特色。

材料的美感主要通过材料本身的表面特征，即色彩、光泽、肌理、质地、形态等特点表现出来。

在造型设计中应充分考虑材料自身的不同个性，对材料进行巧妙的组配，使其各自的美感得以表现，并能深化和相互烘托。

形成符合人们审美追求风格的各种情感。

主要体现在：

材料的色彩美感、材料的肌理美感、材料的光泽美感、材料的质地美感、材料的形态美感。

NO.3

1、简述绿色设计的6R原则？

1）研究：

重视研究产品的环境对策，着眼于人与自然的生态平衡关系，从设计伦理学和人类社会的长远利益出发，以满足人类社会的可持续发展为最终目标，详尽考察研究新产品生命周期全过程对自热环境和人的影响，即在设计过程的每个决策中都充分考虑到环境效益，尽量减少对环境的破坏。

2）保护：

最大限度地保护环境避免污染，尽可能减缓由于人类的消费而给环境增加生态负荷，减少原材料和自然资源的使用，减轻各种技术，工艺对环境的污染。

3）减量化：

这一目标是减少物质消费与环境破坏，包含以下四个方面的内容：

即产品设计中的减少体量、精简结构、生产中的减少消耗、流通中低成本与消耗中的减少污染。

4）回收：

这一原则包含三个方面：

a、通过立法形成全社会对资源回收和再利用的普遍共识。

b、通过材料的供应商与产品销售商的联手建立材料回收运作成为可

能。

c、通过产品结构设计的改革，使产品的部件与材料的回收成为可能

5）重复使用：

包含两个层次：

一、将废弃产品可用零部件用于合适结构中，继续发挥其作用

二、是更换零部件，使原产品重新返回使用过程

产品重复使用的频率越高，越是降低了废弃物产生的速率

6）再生：

将尚有资源利用价值的废弃物回收后，重新加工制成有利用价值的原料和产品。

这一原则包含两个方面：

一、通过回收材料并进行资源再生产的新颖设计，使得资源再利用的产品得以进入市场。

二、通过宣传与产品开发的成功，使再生产品的消费为消费者接受和欢迎。

2、什么是材料的环境协调性？

环境协调性：

减轻地球环境的负担，提高资源利用率，对枯竭性资源的完全循环利用，使人类的活动范围同外部尽可能协调。

通过使用绿色材料，达到材料与环境想协调，这就是环境协调性。

3、绿色设计材料应具备什么特征？

绿色设计应具备三个明显的特征：

一、先进性：

发挥材料的优异性能。

为人类开拓更广阔的活动范围和环境。

二、环境协调性：

减轻地球环境的负担，提高资源利用率，对枯竭性资源的完全循环利用，使人类的活动范围同外部尽可能协调。

三、舒适性：

使人们乐于接受和使用，使活动范围中的人类生活环境更加繁荣、舒适。

NO.4

1、什么是绿色材料？

绿色材料是指具有良好使用性能，对资源和能源消耗小，对生态环境污染小，可再生利用率或课降解循环利用率高，在材料的制备、使用、废弃及到再生循环利用的整个过程中，都与环境共存的材料。

2、金属的铸造的性能是指什么？

其铸造方法有几种？

铸造是一种历史有假的金属液态成型工艺，是溶融态，金属浇入造型后，冷却凝固成为具有一定形状铸件的工艺方法。

1）、流动性：

液态合金本身的流动能力。

2）、收缩性：

铸造合金从液态凝固、冷却及室温过程中产生的体积和尺寸的锐减。

3）、吸气性：

提高液态金属或合金的浇注温度能改善其流动性，提高成型能力。

4）、氧化性：

金属获得电子的能力，得电子能力越强，氧化性越好。

方法：

A、砂型铸造：

俗称翻砂，用砂粒铸型进行铸造的方法。

B、熔模铸造：

又称失蜡铸造，为精密铸造方法之一。

C、金属型铸造：

用金属材料制作铸型进行铸造的方法，又称永久铸造和硬型铸造。

D、压力铸造：

简称压铸，在压铸机上用压射活塞以较高的压力和速度将压室内的金属压射到模腔中，并在压力作用下使金属液迅速凝固成铸件的铸造方法。

E、离心铸造：

将液态金属浇入沿直轴或小平轴旋转的铸型中，在离心力的作用下金属液附着于铸型内壁。

3、金属基本性能特征是什么？

1）、金属表面具有金属所特有的色彩，良好的反射能力，不透明性及金属光泽。

2）、优良的力学性能，金属材料具有高的弹性模量与结合能，因此使得金属材料具有较高的熔点、强度、刚度及韧性等特性。

3）、优良的加工性能。

4）、表面工艺好：

在金属表面可进行各种装饰工艺，获得理想的质感。

5）、金属是电与热的良导体。

6）、金属合金：

金属可以制成金属件化合物，可以与其它金属或非金属元素在熔融状态下形成合金，以改善金属的性能。

7）、金属的氧化：

易于氧化，化学性能较活泼。

4、什么事金属的焊接加工？

常见的焊接方法有哪些？

1）、焊接加工：

是充分利用金属材料在高温作用下易融化的特性，使金属与金属发生相互连接的一种工艺，是金属的一种辅助手段，哈焊接是用来形成永久连接的方法。

2）、方法有三种：

A、熔焊：

将焊接接头加热至融化状态，使它们相互融化，从而冷却凝固在一起

B、压力焊：

将焊件组合后，用一定的方式施加压力，并以焊接接头加热至融化或热塑性状态，结合面处发生塑性变形，而使金属连接成整体的方法。

C、钎焊：

在被焊金属结合面的空隙之中放置熔点低于被焊金属的钎料，钎料与被焊金属之间有良好的润湿性，焊接时加热熔融钎料，利用液态钎料湿润母体，填充焊接接头空隙，并与母体相互扩散、凝固，而将两部分金属连接成整体的焊接方法。

NO.5

1、铝合金的性能特征是什么？

铝材有哪些品种？

1）、铝合金是以铝为基加入其它合金（铜、硅、镁、锌、锰、镍等）而组成的合金。

铝合金质轻、强度高、比强度值接近或超过钢，具有优良的导电、导热性的抗蚀性，易加工，耐冲压，并且可阻氧化成各种颜色。

2）、铝合金品种：

a铝合金型材：

充分利用塑性加工将铝合金加工成不同断面形状及尺寸规格的型材。

b铝合金装饰板：

铝合金板材及锟压、冷歪、等工艺制成的具有一定形状的装饰板。

c铝箔：

铝箔是金属板中用量、用途最广的一种包装材料，铝箔采用压延成型压制而成。

D铝塑复合膜：

通常铝箔较少单独使用于包装，因为铝箔很柔软，不适宜高速包装，往往要进行二次加工才能把铝箔的特性进一步发挥出来。

E真空铝膜：

真空铝膜是一种新颖的包装装潢材料，是将高纯度铝丝置于真空装置中，将铝丝加热至熔点以上，铝丝蒸发形成铝蒸汽，蒸汽分子连续沉积在被涂基材上而形成的一种复合膜。

2、铜及铜合金有哪些性能特点？

如何分类？

铜：

纯铜具有玫瑰色，表面氧化后呈紫色，故称紫铜。

质地柔软，具有几号的延展性，具有良好的加工性和焊接性，易冷，热加工成型，化学稳定性高，优良的抗蚀性导电，导热性极好，抗磁性强。

纯铜的熔点为1083℃，密度为g/cm²，具有面心立方晶格，无同素异构转变。

纯铜质地柔软，有极好的延展性，具有优良的加工性和焊接性，易冷热加工成型，可碾压成极薄的钢箔，拉制成极细的钢丝，纯铜的化学性稳定并且高。

铜合金：

是以铜为基加入一定量的其他合金元素（铜、硅、镁、锌、锰、镍等）而组成的合金。

按化学组成分为黄铜、青铜、白铜

按加工方法分为变形铜合金和铸造铜合金。

黄铜：

一锌为主要合金元素的铜合金。

青铜：

普通青铜是以锡为主要合金元素，含锡量为5%-20%，又称锡青铜。

（cu-sn合金）.

白铜：

（cu-ni合金）以镍为主要合金元素的铜合金，色泽呈白色，质地较软，耐腐蚀性极好。

NO.6

1、什么是热塑性塑料？

定义：

在特定范围内，受热化（或融化），冷却后硬化后，并且能多次反复，其性能也不发生显著变化的塑料。

2、什么是热固性塑料？

在一定温度压力下活在固化剂，紫外光等条件作用下固话生成不溶，不溶性能的塑料。

热固性塑料在固化后不再具有可塑性，刚度大，强度高，尺寸稳定，具有较高的耐热性。

温度过高时，则会被分解平破坏。

定义：

在常用塑料中，哪些是热塑性塑料？

哪些是热固性塑料？

热塑性塑料：

聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS、聚酰胺、聚碳酸酯、聚砜等。

热固性塑料：

酚醛塑料、环氧塑料、氨基树脂、有机硅塑料。

NO.7

1、ABS塑料是由什么构成的？

其性能特征是什么？

1）、ABS塑料是丙烯晴（A）-丁二烯（B）-苯乙烯（S）的三元共聚物。

2）、ABS塑料硬度高、轻便、表面硬度大，非常光滑，易清洁处理，尺寸稳定，抗蠕变性好、ABS塑料的成型加工性好，是一种“质坚、性韧、刚性大”的综合性能良好的热塑性塑料。

2、塑料的工艺塑性是什么？

根据加工是塑料所处状态的不同，其工艺为几种？

1、塑料的工艺特性：

塑料的工艺特性是指将塑料原料转变为塑料制品的工艺特性，包括塑料的成型工艺和加工工艺特性。

A、塑料质轻、比强度高（比强度指单位重量计算的强度）

B、大多数塑料有透明性，并有光泽，能有鲜艳色彩

C、优越的绝缘体

D、耐磨、自润滑性性能好，大多数塑料都有良好的减磨、耐磨和自润滑性

E、塑料加工成型方便，能大批量生产

2、分为三种：

A、处于玻璃的塑料，可以利用车、铣、钴、刨等机械加工和电镀、喷涂等表面处理方法。

B、当塑料处于高弹态时，可以采用热压、弯曲、真空成型的加工方法

C、当塑料加热至黏流态时，可以进行注射成型，挤出成型，吹塑成型等加工。

3、塑料成型工艺有哪些？

说明工艺流程？

1）、注射成型：

利用注射机中螺杆或杆塞的运动，将料筒内已加热塑化的黏塑料用较高的压力和速度注入到预先合模的模腔内，冷却后硬化成所需制品。

（定量加料-熔融塑化-施压注射-充模冷却-起模起件）

2）、挤出成型：

利用挤出机机筒内螺杆的旋转运动使熔模塑料在压力作用在连续通过挤出模的型孔或口模，待冷却定型硬化后而得各种断面形状的制品。

3）、压制成型：

（模压成型）：

将定量的塑料原料置于金属模具内，闭合模具，利用，模压机，加热加压，使塑性原料塑化流动而充满模腔，同时发生化学反应而固化成型，形成于模腔形状一致的制品。

（层压成型）：

将淨萢过树脂的片状材料叠合至所需厚度后防入冲压机中，在一定温度和压力下使之黏合固化或层狀制品。

4、什么是高分子复合材料？

其特点是什么？

1）、复合材料是只两种或两种以上不同化学性能，或不同组织结构的材料，通过不同的工艺方法组成的多相材料，一般是有高强度，高模量和脆性很大的增强裁量和强度低，韧性好，低模量的基本所组成。

2）、特点：

1.比强度，比模量高。

比强度越大，比模量越大，材料的刚性越大。

2.良好的抗疲劳性能

3.良好的减摩，耐磨性能

4.减振能力强

5.高温性能好

6、复合材料的化学稳定性好

7.成型工艺简单灵活。

NO.8

1、塑料制品在设计结构上要注意哪些因素？

1）、壁厚：

制作壁厚是塑料产品最重要的结构要素，是设计塑料产品时必须考虑的问题之一

2）、脱模斜度：

由于塑料制剑的成型是通过磨具实现的，制作冷却后，产生收缩，会紧紧包住模具型芯或型腔中凸出的部分，为了使制作易于从模具中脱出，所以在设计时首先要考虑制件能容易脱模。

3）、圆角：

早塑料制件的设计中，圆角的设计还可以使塑料物件圆润流畅，表面过度自然。

4）、加强筋：

能够有效地增加制件强度和避免制品变形翘曲，同时可达到不增加壁厚就能改善其强度和刚度的作用。

5）、支撑面：

使物件不会发生翘曲或变形而使底面不平。

6）、孔：

满足外形和功能的要求。

7）、嵌件：

增加塑料制件的强度、硬度、耐磨度、到此导电性，减少塑料原材料的使用以及满足其它要求。

8）、分模线：

凹模和凸模的接合线称为分模线。

9）凸台：

增加孔的强度或连接紧固件提供坐落部件。

10）、雕刻：

考虑塑料制品美观，适应某些特殊要求。

2、制作手机（鼠标、电脑主机、洗衣机、电话机）外壳，用哪种塑料更好？

采用哪种成型工艺？

塑料：

聚碳酸酯塑料（PC）-热塑性塑料。

优点：

具有高透明率，表面光泽好，具有优良的机械性能，其中抗冲击性和抗蠕变性尤为突出，耐热性，耐寒性和耐候性好，使用范围广，电性能好，具有自熄性和高透光性，易于成型加工，是综合性能良好的工程塑料，被称为透明金属。

成型工艺：

注射成型

A、能一次成型外形复杂，尺寸精确，带有金属或非金属的嵌件

B、注射成型的成型周期短

C、该方法适应性能好，生产性能好，生产出的产品尺寸精度高，质量稳定，生产率最高。

D、原材料损耗小，操作方便，成型的同时，产品课取得着色鲜艳的外表。

NO.9

1、什么是人造板材？

采用的种类有哪些？

人造板材：

利用原木、木屑、废材及其他植物纤维为原料，加入粘稠剂和其他添加剂制成板材。

特点：

人造板材幅面大，质地均匀，表面光滑，变形小、美观耐用易加工。

种类：

1）胶合板：

用旋切和刨切的单板，按相邻层纤维方向互相垂直的方式纵横交错排列，涂胶热压而成的板状材料。

特点：

表面积大，包容覆盖能力强；可任意剪裁、弯曲、冲压、焊接

2）刨花板：

是以木质刨花或碎木屑为主要原料，加胶热压而成的人造板材

特点：

质重、质轻、表面平整、剖面粗糙，边缘细碎，规格不一；握钉性、防潮性，横向承载能力，可斜切性，油漆涂饰性和课粘合性，隔热

3）纤维板：

以木料加工的废料或植物纤维做原料，经原料处理，成型，热压等工序制成的板材

特点：

结构较天然木板均匀，抗弯强度的冲击强度；便于加工，起线；变形小，翘曲小。

4）细木板材：

细木板材又称大芯板，一种拼合结构的木质板材板芯，由一定规格的小木头排列胶合而成。

NO.10

1、玻璃的基本性能有哪些？

（1）强度

玻璃的强度及其成分、结构和工艺有关。

其强度一般用抗压、抗拉强度等来表示。

玻璃的抗压强度较高，玻璃的抗拉强度较低，玻璃的抗压强度为抗拉强度的14—15倍。

（2）硬度

玻璃石典型的脆性材料，玻璃的硬度较大，硬度仅次于金刚石、碳化硅材料，它比一般金