產(chǎn)品造型設(shè)計材料與工藝

1、產(chǎn)品造型設(shè)計材料與工藝第一章1- 1闡述材料與工業(yè)設(shè)計的關(guān)系。答：1）材料是工業(yè)設(shè)計的物質(zhì)基礎(chǔ)2）材料與工業(yè)設(shè)計互相促進3）材料科學是工業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)。1- 2產(chǎn)品設(shè)計選材及成形原則有哪些？答：1）使用性原則 2）工藝性原則 3）性價比原則4）環(huán)保原則5）美學性原則1- 3產(chǎn)品的美學性原則包括哪些方面？答：1）功能美 2）結(jié)構(gòu)美 3）工藝美4）材料美5）舒適美第二章2- 1簡述工程材料的分類及主要用途。答：分類：金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料、復(fù)合材料。用途：金屬材料用于機械設(shè)備的加工與生產(chǎn)，無機非金屬材料用于制作陶瓷、玻璃、電子芯片及醫(yī)學上用的人造骨等。2- 2什么是金屬材料的力學性

2、能？其衡量指標主要有哪些？答：金屬材料在各種載荷作用下表現(xiàn)岀來的抵抗力。指標：強度，塑性，硬度，韌性，疲勞強度等。2- 3對自行車彈簧座進行設(shè)計和選材，應(yīng)設(shè)計到哪些性能指標？答：彈性極限、高的疲勞強度和足夠的塑性和韌性。2- 4在零件設(shè)計與選材時，如何合理選擇材料的Gs/G b性能指標？各舉一例說明。答：緊固螺栓或汽車連桿、 機床絲桿等，工作時不允許產(chǎn)生明顯塑性變形，應(yīng)選擇Gs較大的材料。鋼絲繩,建筑結(jié)構(gòu)件對塑性要求不嚴而僅要求不發(fā)生斷裂的零件應(yīng)選Gb較大的材料。2- 5在實際生產(chǎn)中，為什么零件設(shè)計圖一般是提岀硬度技術(shù)要求而不是強度或塑性值?答：硬度指材料的軟硬程度，包含了強度和塑性值。2-

3、6常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？他們的原子材料排列有什么特點？Fe、Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn。答：1）答：1）體立方結(jié)構(gòu)Fe、V、Cr 2）面立方結(jié)構(gòu) 2Fe、Cu、Ni、Al3）密排立方結(jié)構(gòu) Mg、Zn。2- 7如果其他條件相同，試比較在下列鑄造條件下，所得鑄件晶粒的大?。? ）金屬型澆注與砂型澆注2）高溫澆注和低溫澆注3）鑄成薄壁件和鑄成厚壁件3）澆注時采用震動和不采用震動5）厚大部件的表面部分與中心部分答：略。2- 8為自行車的下列零件選擇其合適的材料：鏈條，座位彈簧，大梁，鏈條罩，前軸。答：略2-9試分析選擇模具材料時應(yīng)考慮的主要因素。答：力學性能、耐磨性、耐熱

4、性、耐蝕性、熱變形、淬透性、機械加工性，以及材料價格和供貨情況等。2-10有形狀和尺寸完全相同的灰鑄鐵和低碳鋼棒材各一根，請用簡便方法區(qū)分。 答：利用硬度。2-11機床的床身和箱體為什么宜采用灰鑄鐵鑄造？能否用鋼板焊接制造？ 答：鑄鐵具有耐磨、減震、缺口敏感性低等優(yōu)良性能。2- 12簡述純銅及各類銅合金的牌號表示方法、性能特點及其應(yīng)用。 答：略。第三章3- 1確定下列鋼件的退火方法，并指出退火的目的：1）經(jīng)冷軋后的15鋼鋼板，要求降低硬度。2）ZG270500的鑄造齒輪。3）鍛造過熱的60鋼胚體4） 具有片狀滲碳體的鋼坯。答：1 ）完全退火2）去應(yīng)力退火3）正火4）正火3-2比較45鋼分別加熱

5、到700 C八750 C和840 C水冷后硬度值得高低，并說明原因答：700750840,溫度越高硬度降低越明顯3-3現(xiàn)有絲錐原定有T12鋼制成，要求硬度為6064HRC.但生產(chǎn)時材料中混入了 45鋼，若混入的45鋼在 熱處理時：1）仍按T12鋼進行處理，問能否達到要求，為什么？2 ）按45鋼處理后能否達到要求，為什么？答：1）不能，混入45鋼達不到要求，2）不能，改變了 T12鋼的力學性能。3- 4某一用45鋼制的零件，其加工線路如下：備料-鍛造-正火-粗機械加工-調(diào)質(zhì)-精機械加工-高頻感應(yīng)淬火+低溫回火-磨削。請說明各熱處理工序的目的。答：回火：調(diào)整鋼件的硬度細化晶粒，高頻感應(yīng)淬火+低溫回

6、火：調(diào)整硬度，降低脆性。3- 5與材料整體改性技術(shù)相比，材料表面技術(shù)有哪些特點？答：3- 6試述表面工程的基本含義及其分類。答：表面工程是經(jīng)表面預(yù)處理后，通過表面涂覆金屬或非金屬，以改善表面性能的系統(tǒng)工程。分類：1）表面裝飾2）防腐蝕3）耐磨4）熱功能5）光、電、磁等特種工程。3- 7為什么施工前要對工件表面進行預(yù)處理？如何選擇表面預(yù)處理方法？答：預(yù)處理是為了得到新鮮干凈的表面為最后獲得高質(zhì)量表面做準備。3- 8什么是涂料？試述涂料的組成及其作用 答：涂裝用的有機涂料，是涂于材料或制件表面而能形成具有保護、裝飾或特殊性能固體涂膜的一類液體 或固體材料之總稱。組成和作用：1 ）成膜物質(zhì)：在涂敷與

7、之間表面后在規(guī)定條件下固化成膜。2）顏料：使涂膜呈現(xiàn)顏色和覆蓋力，還可以增加涂料的耐老性和耐磨性以及增強膜的防蝕、防污等能力。3）溶劑：使涂料保持溶解狀態(tài)，調(diào)整涂料的粘度，以符合施工要求，同時可使涂膜具有均衡的揮發(fā)速度， 以打到涂膜的平整和光澤，還可以消除涂膜的針孔、刷痕等缺陷。4 ）助劑：對涂料的儲存性、施工性以及對所形成涂膜的物理性質(zhì)有明顯作用。3- 9試述涂料的主要工藝程序。答：一般工序：預(yù)處理一一涂布一一干燥固化。3- 10試述塑料電鍍的特點及其工藝過程。答：塑性電鍍具有塑料和金屬兩者的特性，它密度小，耐腐蝕性良好，成型簡便，具有金屬光澤和金屬感, 還有導電、導磁和焊接等性能。它可以省

8、去復(fù)雜的精加工，節(jié)省金屬材料，而且外表美觀，同時提高了塑 性的強度。由于金屬鍍層對大氣等外界因素具有較高的穩(wěn)定性，因而塑料電鍍金屬后可以防止塑料老化， 延長塑料件的使用壽命。第四章4- 1什么是液態(tài)合金的充型能力？它與合金的流動性有何關(guān)系？答：液態(tài)合金充滿型腔的能力，合金的流動性好充型能力強。4- 2縮孔和縮松對鑄件質(zhì)量有何影響？答：會使鑄件不合格或質(zhì)量低。4- 3分析下列情況產(chǎn)生氣孔的可能性。熔化鋁時鋁料油污過多起模時刷水過多春砂過緊型芯撐有銹答：1 ）可能性大2 ）小 3 ）小 4 ）大4- 4分模造型、挖沙造型、活塊造型、三箱造型各適用于那種情況？答：1 ）最大截面在中間的鑄件2）用于單

9、件或小批量生產(chǎn)分型面不是平面的鑄件,3 ）主要用于單間小批量生產(chǎn)帶有凸岀部分難以起模的鑄件，4）用于成批生產(chǎn)分型面不是平面的鑄件。4- 5什么是鑄件的結(jié)構(gòu)斜度？它與起模斜度有何不同？圖 4-61所示鑄件的結(jié)構(gòu)是否合理？答：鑄件的結(jié)構(gòu)斜度一一鑄件結(jié)構(gòu)所具有的斜度。鑄件上與分型面垂直的非加工面應(yīng)設(shè)計結(jié)構(gòu)斜度，以便 于造型時易于取岀模樣?？紤]到保持鑄件的壁厚均勻，內(nèi)、外壁應(yīng)相應(yīng)傾斜。鑄件的起模斜度是為方便起 模而設(shè)定，其垂直于分型面，而加工后不一定存在；而結(jié)構(gòu)斜度是為鑄件的美觀度和結(jié)構(gòu)需要而做岀的， 沒有方向性。不合理。4- 6何謂鑄造工藝圖？用途是什么？答：造工藝圖是在零件圖上以規(guī)定的紅、藍等色符

10、號表示鑄造工藝內(nèi)容所得到的圖形，是鑄造行業(yè)所特有的一種圖樣。其主要內(nèi)容包括：澆注位置、分型面、鑄造工藝參數(shù)（機械加工余 量、起模斜度、鑄造圓角、收縮率、芯頭等）。鑄造工藝圖是指導鑄造生產(chǎn)的技術(shù)文件，也是驗收鑄件的 主要依據(jù)。4- 7圖4-62所示鑄件結(jié)構(gòu)有何缺點？該如何改進？答：4- 8為什么鑄件要有結(jié)構(gòu)圓角？圖4-63鑄件上哪些圓角不夠合理，應(yīng)如何修改？答：首先是為了減少尖角處的應(yīng)力集中，防止機械性能下降；同時，圓角處不容易出現(xiàn)應(yīng)力拉扯造成的鑄 造缺陷，如縮松等；第三，圓角能消除尖角砂，避免砂眼。4-9下列鑄件宜選用哪類鑄造合金？說明理由。坦克車履帶板壓氣機曲軸 火車輪摩托車發(fā)動機缸體 減速

11、器渦輪氣缸套答：略。4-10什么是熔模鑄造？試述其工藝過程。答：熔模鑄造也稱失蠟鑄造，因為熔模鑄件具有較高的尺寸精度和較好的表面質(zhì)量又稱為精密鑄造。工藝 過程：1 ）制造蠟?zāi)? ）制造型殼3）脫蠟4）型殼的焙燒5）澆注6）脫殼和清理4-11什么是離心鑄造？它在圓筒件鑄造中有哪些優(yōu)越性？答：回轉(zhuǎn)體中心是轉(zhuǎn)動的使鑄造的液體離心形成一周轉(zhuǎn)體。優(yōu)越性：可以制造一些回轉(zhuǎn)體鑄件。4-12鑄剛和球墨鑄鐵相比力學性能和鑄造性能有哪些不同？為什么？答：略。4-13下列鑄件在大批量生產(chǎn)時宜采用什么方法？大口徑鐵鑄污水管縫紉機頭車床床身鋁活塞摩托車汽缸體汽輪機葉片氣缸套汽車喇叭答：1）離心鑄造2 ）熔模鑄造3）4

12、）低壓鑄造5 ）低壓鑄造6）熔模鑄造7）低壓鑄造8 ）壓力鑄造4-14什么是最小阻力定律？答：最小阻力定律是指金屬在塑性變形過程中，金屬各質(zhì)點將向最小的方向移動。4-15將長度為75mm的圓管拔長到165mm，鍛造比是多少？將直徑為 50mm、高120mm的圓棒鍛到60mm 高，其鍛造比是多少？能將直徑為50mm、高180mm的圓鋼墩到粗60mm高嗎？為什么？答：1） Y鍛=SO/S （分別表示拔長前后金屬胚體的橫截面積）2） Y鍛=HO/H（分別表示墩粗前后金屬的高度）3 ）不能（鋼材鍛造比一般取1.1-1.3）。4-16鍛造為什么要進行加熱？如何選擇鍛造溫度范圍？答：熱變形可使金屬保持較低

13、的變形抗力和良好的塑性，可以用較小的力和能量產(chǎn)生較大的塑性變形而不產(chǎn)生裂紋，同時還可以獲得具有較高力學性能的再結(jié)晶組織；鍛造要在一定溫度范圍下進行，碳鋼上限為液相線以下200攝氏度、下限為800攝氏度左右。4-17模鍛與自由鍛有何區(qū)別？答：模鍛是使柸料在模堂內(nèi)受壓產(chǎn)生塑性變形，獲得所需形狀，尺寸以及內(nèi)部鍛件的加工方法；而自由鍛不需要模具，自由鍛利用沖擊力或壓力，使金屬在上下砧之間，產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的一種加工方法。4-18預(yù)段磨膛與制坯模膛有何不同？答：自己總結(jié)。4-19改正圖4-64模鍛零件結(jié)構(gòu)的不合理處？答：略4-20材料沖壓有哪些特點？主要的沖壓工序有哪些?

14、答：特點1、沖壓生產(chǎn)操作簡單，生產(chǎn)率高，易于實現(xiàn)機械化和自動化。2、沖壓件尺寸精確，表面光潔，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，可作為零件使用。3、沖壓塑性變產(chǎn)生冷變形強化，是沖壓件具有質(zhì)量輕、強度高和剛性好的優(yōu)點。4、沖模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，制造費用相對較高，故沖壓適合在大批量生產(chǎn)條件下采 用。；沖壓基本工序包括分離工序和變形兩大工序。分離工序包括落料、沖孔。切斷等；變形工序包括拉深、彎曲。翻邊和漲形等。4-21圖4-65所示鋼圓筒形拉深件，壁厚 1.5毫米能否一次拉伸？如不能一次拉伸，確定拉深次數(shù)，并畫 岀相應(yīng)工序圖。答：略。4-22電弧焊時，若焊接區(qū)暴露在大氣中，會有什么結(jié)果？為保證焊縫質(zhì)量采取的主

15、要措施是什么？答：結(jié)果是空氣與熔化金屬發(fā)生冶金反應(yīng)，容易形成夾層；4-23試說明焊條牌號J422中字母和數(shù)字的含義。答：略。4-24焊接變形的基本形式有哪些 ？如何預(yù)防和矯正焊接變形？答：基本形式包括氣孔、裂紋、夾渣、咬邊、焊瘤和未焊透等。預(yù)防：在焊接前，應(yīng)對影響焊接質(zhì)量的因素進行認真檢查，去除工件表面的氧化膜、油污、水分，便于焊接時的融合，防止氣孔，夾渣等缺陷的 產(chǎn)生。4-25為什么存在焊接殘余應(yīng)力的工件在經(jīng)過切削加工后往往會產(chǎn)生變形？如何避免？答：因為存在焊接殘余應(yīng)力的工件在冷卻是會產(chǎn)生焊接應(yīng)力，切削加工后受力不平衡，所以就會變形。為了防治這一點在焊接前應(yīng)該預(yù)熱來彌補熱量損失，改善應(yīng)力分布

16、。焊接后錘擊焊縫，減少殘余應(yīng)力。焊后 進行再結(jié)晶退火，以細化結(jié)晶。4-26制造下列工件，應(yīng)分別采用那些焊接方法？應(yīng)采取哪些工藝措施？1）壁厚50mm，材料為Q35的壓力容器。2）壁厚20mm，材料為ZG270500的大型柴油機缸體3）壁厚10mm，材料為1Gr18Ni9Ti的管道。4）壁厚1mm，材料為20鋼的容器。答：P96.4-27為下列結(jié)構(gòu)選擇最佳的焊接方法:1 ）壁厚小于30mm的Q345鍋爐筒體的批量生產(chǎn)。2）采用低碳鋼的廠房屋架3）絲錐柄部接一 45鋼鋼桿以增加柄長。4）對接0 30mm的45鋼軸5）自行車車架6）汽車油箱。答：P96.4-28討論圖466所示焊接接頭是否滿足工藝性

17、要求，為什么？答：略4- 29膠接為什么要對工件進行表面處理？膠接過程中有哪些重要參數(shù)需要控制？答：表面處理的目的是為了獲得最佳表面狀態(tài)，有助于形成足夠的粘附力，提高交接強度和使用壽命。第五章5- 1試述塑料成形的主要方法。答：注射成型擠岀成型壓制成型吹塑成型壓鑄成型發(fā)泡成型注塑成型真空成型。5- 2試述常用塑料的特性和用途。答：特性a易成型成本低b有一定的強度質(zhì)量輕 c耐蝕性穩(wěn)定d透明性好著色性強 e絕緣性強耐磨性高f 減震消聲透光保溫；用途實例：硅樹脂燈陳列架托盤令人驚異”的花瓶等或列舉生活常例。5- 3論述塑料制品的加工性。答：a塑料的機械加工 b表面裝飾c塑料件的連接5- 4舉例說明塑

18、料在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用。答：硅樹脂燈、陳列架、托盤、令人驚異”的花瓶、 海騰”桌椅、便攜式電燈、Speedo劃水監(jiān)測器、圓桌5- 5橡膠成形工藝主要有哪些?答：注射成型 擠岀成型 壓制成型 壓鑄成型5- 6試述常用橡膠的特性和用途。答：特性：高彈性、粘彈性、電絕緣性、導熱性、可燃性、溫度依賴性、具有老化現(xiàn)象、必須硫化。用途:（自己舉例）5- 7舉例說明橡膠在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用。答：Molle臺燈、Artergo 1寫字筆、 圣色羅椅、啄木鳥冰斧、索尼數(shù)碼相機、輪胎等第六章6- 1試述陶瓷成形的主要方法。答：注漿成形、可塑成形、壓制成形。6- 2舉例說明陶瓷在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用。答：日用陶瓷、建筑陶瓷

19、、電工陶瓷、化工陶瓷、電子陶瓷、超導陶瓷、光學陶瓷、磁性陶瓷等。6- 3試述常用玻璃的特性和用途。答：P137.6- 4試述日常玻璃成形的主要方法。答：人工成形、機械成形。6- 5木材常用的成型工藝有哪些?答：（1）木材的加工流程：a配料b構(gòu)件加工c裝配d木制品表面涂飾；（2）:木材的加工方法: 材的鋸割b木材的刨削c木材的鑿削d木材的銃削。6- 6舉例說明木材在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用。答：拜倫扶手椅、蒸汽彎曲椅、“Dascc鞋楦、“TRIBU戶外家具等。第七章7- 1試述熱固性樹脂基復(fù)合材料成形的主要方法。答：主要方法有：手糊成型、噴射成型、成壓成型、鋪成法成型、纏繞法成型、模壓成型。7- 2試述

20、金屬基復(fù)合材料成形的主要方法。答：主要方法有：粉末冶金法、鑄造法、加壓浸漬法、擠壓或壓延成形法。7- 3陶瓷基復(fù)合材料成形的方法主要有哪些?答：主要方法有：粉末冶金法、料漿浸漬法、料漿浸漬熱壓成型法、化學氣相滲透工藝。7- 4舉例說明復(fù)合材料在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用。答：隱者”螺形小桌、自行車把手包帶、飛船”旋轉(zhuǎn)扶手椅、座椅和長條凳等。第八章8- 1什么叫生產(chǎn)工藝流程？答：生產(chǎn)過程中，直接改變原材料（或毛坯）形狀、尺寸和性能，使之變成成品的過程，被稱為工藝過程, 它是生產(chǎn)過程中的主要環(huán)節(jié)。8- 2銃削加工的特點是什么？答：銑削是平面加工的主要方法之一，他可以加工水平面、垂直面、斜面、溝槽、成型表面、

21、螺紋和齒形 等，也可以用來切斷材料，加工范圍相當廣。8- 3數(shù)控機床有哪些不同的分類？答：1、按機床運動軌跡分類分為點位控制、點位直線控制和輪廓控制數(shù)控機床。2、 按數(shù)控系統(tǒng)有無檢測和反饋裝置分類分為開環(huán)控制、半閉環(huán)控制和閉環(huán)控制數(shù)控機床。3、 按工藝用途分類分為技術(shù)切削類、成形類和特種加工類數(shù)控機床。8- 4數(shù)控加工中心與普通數(shù)控機床的差別是什么？答：穩(wěn)定性高，精度高。自動化程度高，人工勞動強度小。便于實現(xiàn)計算機輔助制造。8-5特種加工與切削加工相比有何特點？答：特種加工工藝是直接利用各種能量，如電能、光能、化學能、電化學能、聲能、熱能及機械能等進行 加工的方法。1、以柔克剛”，特種加工的工

22、具與被加工零件基本不接觸，加工時不受工件的強度和硬度的制約，故可加 工超硬脆材料和精密微細零件，甚至工具材料的硬度可低于工件材料的硬度。2、加工時主要用電、化學、電化學、聲、光、熱等能量去除多余材料，而不是主要靠機械能量切除多余材 料。3、加工機理不同于一般金屬切削加工，不產(chǎn)生宏觀切屑，不產(chǎn)生強烈的彈、塑性變形，故可獲得很低的表 面粗糙度，其殘余應(yīng)力、冷作硬化、熱影響度等也遠比一般金屬切削加工小。4、加工能量易于控制和轉(zhuǎn)換，故加工范圍廣，適應(yīng)性強。8- 6激光加工在現(xiàn)代產(chǎn)品中的應(yīng)用有哪些？答：激光打孔 、激光切削。第九章9- 1試述逆向工程技術(shù)的方法。答：1、快速準確測量岀實物零件或模型的三位

23、輪廓坐標數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)采集）；2、根據(jù)三維輪廓數(shù)據(jù)重構(gòu)曲面并建立CAD模型（重構(gòu)曲面模型）；9- 2逆向工程技術(shù)與傳統(tǒng)的復(fù)制方法相比有哪些優(yōu)點？答：提高了效率和精度，對設(shè)計人員的要求降低。9- 3試述逆向工程在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用。答：產(chǎn)品仿制、新產(chǎn)品設(shè)計、舊產(chǎn)品改造、損壞或磨損產(chǎn)品的復(fù)原、數(shù)字化模型的檢測等。9- 4快速成型制造的基本原理。答：根據(jù)計算機輔助設(shè)計所生產(chǎn)的零件三維數(shù)據(jù)進行處理，按高度方向離散化（即分層），用每一程的層 面信息來控制成形機對層面進行加工，當一層制作完后，再制作新的一層，這樣層層堆積，重復(fù)進行，體 積不斷增加，直至整個零件加工完畢。9-5快速成型制造與傳統(tǒng)的機械加工相比有哪些優(yōu)點？答：1數(shù)字化制造；2高度柔性和適應(yīng)性，可以制造任意復(fù)雜形狀的零