产品造型设计材料与工艺

产品造型设计材料与工艺

第一章

1- 1阐述材料与工业设计的关系。

答:1）材料就是工业设计的物质基础2）材料与工业设计互相促进3）材料科学就是工业设计的基础。

1- 2产品设计选材及成形原则有哪些？

答:1）使用性原则2）工艺性原则3）性价比原则4）环保原则5）美学性原则

1- 3产品的美学性原则包括哪些方面？

答：1）功能美2）结构美3）工艺美4）材料美5）舒适美

第二章

2- 1简述工程材料的分类及主要用途。

答:分类：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料。

用途：金属材料用于机械设备的加工与生产，无机非金属材料用于制作陶瓷、玻璃、电子芯片及医学上用的

人造骨等。

2- 2什么就是金属材料的力学性能？其衡量指标主要有哪些？

答:金属材料在各种载荷作用下表现出来的抵抗力。

指标:强度，塑性，硬度，韧性，疲劳强度等。

2- 3对自行车弹簧座进行设计与选材，应设计到哪些性能指标？

答:弹性极限、高的疲劳强度与足够的塑性与韧性。

2- 4在零件设计与选材时，如何合理选择材料的Gs/G b性能指标？各举一例说明。

答:紧固螺栓或汽车连杆、机床丝杆等，工作时不允许产生明显塑性变形，应选择Gs较大的材料。钢丝绳，建筑结构件对塑性要求不严而仅要求不发生断裂的零件应选Gb较大的材料。

2- 5在实际生产中，为什么零件设计图一般就是提出硬度技术要求而不就是强度或塑性值？

答:硬度指材料的软硬程度，包含了强度与塑性值。

2- 6常见的金属晶体结构有哪几种？她们的原子材料排列有什么特点？Fe、Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、

Mg、Zn。

答

1）答⑴体立方结构Fe、V、Cr 2）面立方结构2Fe、Cu、Ni、Al

：

3）密排立方结构Mg、Zn。

2- 7如果其她条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小：

1）金属型浇注与砂型浇注2）高温浇注与低温浇注3）铸成薄壁件与铸成厚壁件

3）浇注时采用震动与不采用震动5）厚大部件的表面部分与中心部分

答:略。

2- 8为自行车的下列零件选择其合适的材料：链条，座位弹簧，大梁,链条罩，前轴。

答:略

2- 9试分析选择模具材料时应考虑的主要因素。

答:力学性能、耐磨性、耐热性、耐蚀性、热变形、淬透性、机械加工性，以及材料价格与供货情况等。

2- 10有形状与尺寸完全相同的灰铸铁与低碳钢棒材各一根，请用简便方法区分。

答:利用硬度。

2-11机床的床身与箱体为什么宜采用灰铸铁铸造？能否用钢板焊接制造？

答:铸铁具有耐磨、减震、缺口敏感性低等优良性能。

2- 12简述纯铜及各类铜合金的牌号表示方法、性能特点及其应用。

答:略。

第三章

3- 1确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的：

1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度。

2） ZG270——500的铸造齿轮。

3）锻造过热的60钢胚体

4）具有片状渗碳体的钢坯。

答：1）完全退火2）去应力退火3）正火4）正火

3- 2比较45钢分别加热到700 C ,、750 C与840 C水冷后硬度值得高低，并说明原因。

答:700>750>840,温度越高硬度降低越明显。

3- 3现有丝锥原定有T12钢制成，要求硬度为60?64HRC、但生产时材料中混入了45钢，若混入的45钢在

热处理时：

1）仍按T12钢进行处理，问能否达到要求，为什么？

2）按45钢处理后能否达到要求，为什么？

答:1）不能，混入45钢达不到要求，

2）不能,改变了T12钢的力学性能。

3- 4某一用45钢制的零件，其加工线路如下：

备料-锻造-正火-粗机械加工-调质-精机械加工-高频感应淬火+低温回火-磨削。

请说明各热处理工序的目的。

答：回火：调整钢件的硬度细化晶粒，

高频感应淬火+低温回火：调整硬度，降低脆性。

3- 5与材料整体改性技术相比，材料表面技术有哪些特点？

答：

3- 6试述表面工程的基本含义及其分类。

答:表面工程就是经表面预处理后，通过表面涂覆金属或非金属，以改善表面性能的系统工程。

分类：1）表面装饰2）防腐蚀3）耐磨4）热功能5）光、电、磁等特种工程。

3- 7为什么施工前要对工件表面进行预处理？如何选择表面预处理方法？

答:预处理就是为了得到新鲜干净的表面为最后获得高质量表面做准备。

3- 8什么就是涂料？试述涂料的组成及其作用答:涂装用的有机涂料，就是涂于材料或制件表面而能形成具有保护、

装饰或特殊性能固体涂膜的一类液体或固体材料之总称。

组成与作用：

1）成膜物质:在涂敷与之间表面后在规定条件下固化成膜。

2）颜料:使涂膜呈现颜色与覆盖力，还可以增加涂料的耐老性与耐磨性以及增强膜的防蚀、防污等能力。

3）溶剂：使涂料保持溶解状态，调整涂料的粘度，以符合施工要求，同时可使涂膜具有均衡的挥发速度，以打到涂膜的平整与光泽，还可以消除涂膜的针孔、刷痕等缺陷。

4）助剂：对涂料的储存性、施工性以及对所形成涂膜的物理性质有明显作用。

3- 9试述涂料的主要工艺程序。

答:一般工序：预处理一一涂布一一燥固化。

3- 10试述塑料电镀的特点及其工艺过程。

答:塑性电镀具有塑料与金属两者的特性，它密度小，耐腐蚀性良好，成型简便，具有金属光泽与金属感，还有导电、导磁与焊接等性能。它可以省去复杂的精加工，节省金属材料，而且外表美观，同时提高了塑性的强度。由于金属镀层对大气等外界因素具有较高的稳定性，因而塑料电镀金属后可以防止塑料老化，延长塑料件的

使用寿命。

第四章

4- 1什么就是液态合金的充型能力？它与合金的流动性有何关系？

答:液态合金充满型腔的能力，合金的流动性好充型能力强。

4- 2缩孔与缩松对铸件质量有何影响？

答:会使铸件不合格或质量低。

4- 3分析下列情况产生气孔的可能性。

熔化铝时铝料油污过多起模时刷水过多春砂过紧型芯撑有锈

答:1）可能性大2）小3）小4）大

4- 4分模造型、挖沙造型、活块造型、三箱造型各适用于那种情况？

答:1）最大截面在中间的铸件

2）用于单件或小批量生产分型面不就是平面的铸件，

3）主要用于单间小批量生产带有凸出部分难以起模的铸件，

4）用于成批生产分型面不就是平面的铸件。

4- 5什么就是铸件的结构斜度？它与起模斜度有何不同？图4-61所示铸件的结构就是否合理？

答:铸件的结构斜度一一铸件结构所具有的斜度。铸件上与分型面垂直的非加工面应设计结构斜度，以便于造型时易于取出模样。考虑到保持铸件的壁厚均匀，内、外壁应相应倾斜。铸件的起模斜度就是为方便起模而

设定，其垂直于分型面，而加工后不一定存在；而结构斜度就是为铸件的美观度与结构需要而做出的，没有方向性。不合理。

4- 6何谓铸造工艺图？用途就是什么？

答:造工艺图就是在零件图上以规定的红、蓝等色符号表示铸造工艺内容所得到的

图形，就是铸造行业所特有的一种图样。其主要内容包括：浇注位置、分型面、铸造工艺参数（机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率、芯头等）。铸造工艺图就是指导铸造生产的技术文件，也就是验收铸件的主要依据。

4- 7图4-62所示铸件结构有何缺点？该如何改进？

答：

4- 8为什么铸件要有结构圆角？图4-63铸件上哪些圆角不够合理，应如何修改？

答:首先就是为了减少尖角处的应力集中，防止机械性能下降；同时，圆角处不容易出现应力拉扯造成的铸造

缺陷，如缩松等；第三，圆角能消除尖角砂，避免砂眼。

4- 9下列铸件宜选用哪类铸造合金？说明理由。

坦克车履带板压气机曲轴火车轮摩托车发动机缸体减速器涡轮气缸套

答:略。

4- 10什么就是熔模铸造？试述其工艺过程。

答:熔模铸造也称失蜡铸造，因为熔模铸件具有较高的尺寸精度与较好的表面质量又称为精密铸造。工艺过程:1）制造蜡膜2）制造型壳3）脱蜡4）型壳的焙烧5）浇注6）脱壳与清理

4-11什么就是离心铸造？它在圆筒件铸造中有哪些优越性？

答:回转体中心就是转动的使铸造的液体离心形成一周转体。

优越性：可以制造一些回转体铸件。

4-12铸刚与球墨铸铁相比力学性能与铸造性能有哪些不同？为什么？

答:略。

4-13下列铸件在大批量生产时宜采用什么方法？

大口径铁铸污水管缝纫机头车床床身铝活塞摩托车汽缸体汽轮机叶片气缸套汽车喇叭

答:1）离心铸造2）熔模铸造3）4）低压铸造5）低压铸造6）熔模铸造7）低压铸造8）压力铸造

4-14什么就是最小阻力定律？

答:最小阻力定律就是指金属在塑性变形过程中，金属各质点将向最小的方向移动。

4-15将长度为75mm的圆管拔长到165mm,锻造比就是多少？将直径为50mm、高120mm的圆棒锻到

60mm高,其锻造比就是多少？能将直径为50mm、高180mm的圆钢墩到粗60mm高不？为什么？

答:1）Y锻=S0/S（分别表示拔长前后金属胚体的横截面积）2）Y锻=H0/H（分别表示墩粗前后金属的高度）3）不

能（钢材锻造比一般取1、1-1、3）。

4-16锻造为什么要进行加热？如何选择锻造温度范围？

答:热变形可使金属保持较低的变形抗力与良好的塑性，可以用较小的力与能量产生较大的塑性变形而不产

生裂纹，同时还可以获得具有较高力学性能的再结晶组织；锻造要在一定温度范围下进行，碳钢上限为液相

线以下200摄氏度、下限为800摄氏度左右。

4-17模锻与自由锻有何区别？

答:模锻就是使桎料在模堂内受压产生塑性变形，获得所需形状，尺寸以及内部锻件的加工方法；而自由锻不需要模具，自由锻利用冲击力或压力，使金属在上下砧之间，产生塑性变形而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的一种加工方法。

4-18预段磨膛与制坯模膛有何不同？

答：自己总结。

4-19改正图4-64模锻零件结构的不合理处？

答:略

4-20材料冲压有哪些特点？主要的冲压工序有哪些?

答:特点1、冲压生产操作简单，生产率高，易于实现机械化与自动化。2、冲压件尺寸精确，表面光洁，质量稳定，

互换性好，可作为零件使用。3、冲压塑性变产生冷变形强化，就是冲压件具有质量轻、强度高与刚性好的优点。4、冲模结构复杂，精度要求高，制造费用相对较高，故冲压适合在大批量生产条件下采用。；冲压基本工序包括分离工序与变形两大工序。分离工序包括落料、冲孔。切断等；变形工序包括拉深、弯曲。翻边

与涨形等。

4-21图4-65所示钢圆筒形拉深件，壁厚1、5毫米能否一次拉伸？如不能一次拉伸，确定拉深次数，并画出相应工序图。

答:略。

4-22电弧焊时，若焊接区暴露在大气中，会有什么结果？为保证焊缝质量采取的主要措施就是什么？

答:结果就是空气与熔化金属发生冶金反应，容易形成夹层；

4-23试说明焊条牌号J422中字母与数字的含义。

答:略。

4-24焊接变形的基本形式有哪些？如何预防与矫正焊接变形？

答:基本形式包括气孔、裂纹、夹渣、咬边、焊瘤与未焊透等。预防:在焊接前，应对影响焊接质量的因素

进行认真检查，去除工件表面的氧化膜、油污、水分，便于焊接时的融合，防止气孔，夹渣等缺陷的产生。

4-25为什么存在焊接残余应力的工件在经过切削加工后往往会产生变形？如何避免？

答:因为存在焊接残余应力的工件在冷却就是会产生焊接应力，切削加工后受力不平衡，所以就会变形。为

了防治这一点在焊接前应该预热来弥补热量损失，改善应力分布。焊接后锤击焊缝，减少残余应力。焊后进行再结晶退火，以细化结晶。

4-26制造下列工件，应分别采用那些焊接方法？应采取哪些工艺措施？

1）壁厚50mm，材料为Q35的压力容器。

2）壁厚20mm，材料为ZG270——500的大型柴油机缸体、

3）壁厚10mm，材料为1Gr18Ni9Ti的管道。

4）壁厚1mm，材料为20钢的容器。

答:P96、

4-27为下列结构选择最佳的焊接方法

1）壁厚小于30mm的Q345锅炉筒体的批量生产。