机械制造基础分章作业.doc

第1章 机械工程材料 作业1常见的金属晶格类型有哪些？说明其特征。答：常见的金属晶格类型有三种：（1）体心立方晶格。它的晶胞是一个立方体，在立方晶胞的八个顶点和中心各有一个原子。（2）面心立方晶格。它的晶胞是一个立方体，在立方晶胞的八个顶点和六个面的中心各有一个原子。（3）密排六方晶格。它的晶胞是六棱柱体，在棱柱体的十二个棱角上，上下两个面的中心各有一个原子。2何谓过冷度？它与冷却速度有何关系？它对铸件晶粒大小有何影响？比较普通铸铁件表层和心部晶粒的大小。答：在极其缓慢的冷却条件下测得的结晶温度称为理论结晶温度T0，在实际冷却条件下测得的洁净温度称为实际洁净温度T1，T1 总是低于T0，T0 与T1之差称为过冷度。金属液体的冷却速度越大，T1就越低，T也就越大。增加过冷度能使晶核形成速度大于长大速度,使晶核数量相对增多,可起到细化晶粒的目的. 普通铸铁件表层结晶温度低,心部结晶温度高,所以表层的晶粒小于心部的晶粒.3 何谓金属的同素异构转变？试写出纯铁的同素异构转变过程。答：一些金属在固态下的晶体结构随温度发生变化的现象称为同素异构转变。纯铁的同素异构转变如下： 4试述固溶强化和细化强化的原理。答：固熔强化：在一种固熔体的晶格中熔入了另一种元素的原子，必然会造成晶格的畸变，晶格畸变必然导致合金的强度、硬度升高。这种溶质原子使固溶体的强度和硬度升高的现象称为固溶强化。固溶强化是强化金属材料的重要途径之一。细化强化：由于多晶粒是由许多不同的晶核长成的晶粒所组成的，因此晶粒的大小会对金属力学性能产生很大的影响。一般情况下，金属晶粒越细，金属的强度越高，塑性、韧性越好。细化强化是通过采取细化晶粒的措施来提高金属材料的硬度和强度.通常采用增加过冷度、进行孕育处理和金属的同素异构转变等措施。5.默绘出简化后的Fe-Fe3C平衡图。说明主要特性点、特性线的意义。答：Fe-Fe3C平衡图如下：（1）主要特性点：符号 温度/Co wc(%) 说明A 1538 0 纯铁的熔点C 1148 4.3 共晶点D 1227 6.69 渗碳体的熔点E 1148 2.11 炭在面心-Fe中的最大溶解度G 912 0 体心面心同素异构转变点P 727 0.0218 碳在体心-Fe中的最大溶解度S 727 0.77 共析点 Q 600 0.0057 碳在体心-Fe 中的溶解度（2）主要特性线：1）ACD线-液相线。在此线上方，铁碳合金是均匀液相，用符号L表示。液态合金冷却到AC线开始结晶出奥氏体；冷却到CD线开始结晶出一次渗碳Fe3C。2) AECF线-固相线。在此线下方，铁碳合金全部结晶成固相。3）ECF线-共晶线。液态合金冷却到此线都会发生共晶转变，形成莱氏体。4）GS线-A3线。是奥氏体和铁素体的相互转变线，在冷却过程中从奥氏体中析出铁素体。5）ES线-Acm线。是碳在面心铁中的溶解度线。在冷却过程中，从奥氏体中析出二次渗碳体。6）PSK线-共析线，又称A1线。奥氏体冷却到此线时发生共析转变，形成珠光体。6试用冷却曲线分析碳的质量分数为0.4%、0.77%、1.2%的铁碳合金，从液态冷却到室温是的结晶过程和组织转变。答：（1）0.4%的铁碳合金结晶过程和组织转变为：（2）0.77%的铁碳合金结晶过程和组织转变为：（3）1.2%的铁碳合金结晶过程和组织转变为：7.有三个形状和大小相同的试样，分别由20、45、T10钢制成（牌号与钢中碳的质量分数的关系请参看表1.3），有什么方法能迅速地将他们区分开？答：常采用火花鉴别法。分别在功率为0.200.75kW的电动砂轮机上，在转速高于3000r/min下，选择砂轮粒度为4060目，中等硬度，直径为150200mm。施加压力以2060N为宜，对三种钢材进行磨削来进行火花鉴别。当火花特征为：火花束较长，流线少，芒线稍粗，多为一次花，发光一般，带暗红色，无花粉时，则为20钢的火花特征。火花特征为：火花束稍短，流线较细长而多，爆花分叉较多，开始出现二次、三次花，花粉较多，发光较强，颜色橙。则为45钢的火花特征。火花特征为：火花束较短而粗，流线多而细，碎花、花粉多，又分叉多且多为三次花，发光较亮。则为T12钢的火花特征。8.试用铁碳合金平衡图的知识说明产生下列现象的原因。（1）钢的锻造一般在高温（约1000-1250oC）下进行；（2）绑扎物体一般用镀锌低碳钢丝，起吊重物一般用的钢丝绳却用含碳量0.6%-0.75%的钢制成。（3）钳工锯碳的确质量分数高的钢料比锯碳的质量分数低的钢料费力，并且锯条易磨钝。答：（1）因为钢件在1000-1250oC内组织为奥氏体，由于奥氏体的强度、硬度不高，塑性、韧性良好。其硬度约为170220HBS，塑性为40%50% ，是多数钢种在高温进行压力加工时要求的组织。（2）因为低碳钢丝的组织是铁素体+渗碳体，其铁素体成份较多，铁素体的强度、硬度较低,韧性、塑性好，易于变形，而起吊重物一般用的钢丝绳用含碳量0.6%-0.75%的钢制成，是因为铁素体成份较少，渗碳体的成份多，渗碳体的硬的渗碳体又具有较高的强度、一定的硬度。（3）由于钢中碳的质量分数越高，则渗碳体含量越高，铁素体含量越小，因此使材料硬度、强度增加，锯切越费力。9.在铁碳合金平衡图上画出钢的退火、正火和淬火加热温度范围。答：退火：（1）完全退火，加热到AC3+（30-50）OC；（2）球化退火：加热温度为AC1或Accm+(20-30) OC;（3）去应力退火加热温度为500 OC-600 OC；正火：加热到AC3或以上40-60OC。淬火:加热温度为AC3或AC1以上（30-50）OC.10.比较下列钢材经不同的热处理后硬度值的高低，并说明原因。（1）45钢加热到700 OC保温后水冷；（2）45钢加热到750 OC保温后水冷；（3）45钢加热到840 OC保温后水冷；（4）T12钢加热到700 OC保温后水冷；（5）T12钢加热到780 OC保温后水冷；答：硬度由高到低如下：（括号中数字代表题中序号）因为：亚共析钢的淬火加热温度一般为Ac3+（3050）。将亚共析钢加热到此温度,可获得细小的奥氏体，淬冷后则获得细小的马氏体。如果加热到Ac1Ac3之间，将获得铁素体和奥氏体，淬冷后，铁素体保留在组织中，会降低淬火钢的硬度。过共析钢的淬火加热温度一般为Ac1+（3050）。将过共析钢加热到此温度，组织为奥氏体和少量的渗碳体，淬火后，获得马氏体和渗碳体组织，渗碳体能提高钢的硬度和耐磨性。材料淬火温度水冷硬度(HRC)硬度(HBS)45钢750是4524845钢840是5553645钢不淬火退火态不大于197T12780是66693T12840是61627T12不淬火退火态不小于20711.下列各种情况，应分别采取哪些预备热处理或最终热处理？（1）20钢锻件要改善切削加工性；（2）45钢零件要获得良好的综合力学性能（200-450HBS）；（3）65钢制弹簧要获得高的弹性（50-55HRC）；（4）45钢零件要获得中等硬度（40-45HRC）；（5）T12钢锻件要消除网状渗碳体并改善切削加工性；（6）精密工件要消除切削加工中产生的内应力。答：（1）完全退火或正火；（2）调质处理；（3）淬火+中温回火；（4）淬火+中温回火；（5）球化退火；（6）去应力退火。12.确定下列各题中的热处理方法。（1）某机床变速齿轮，用45钢制造，要求表面有较高的耐磨性，硬度为52-75HRC，心部有较好的综合力学性能，硬度为220-250HBS。工艺路线为：下料-锻造-热处理1-粗加工-热处理2-精加工-热处理3-磨削。（2）锉刀，用T12钢制造，要求高的硬度（62-64HRC）和耐磨性。其工艺路线为：下料-锻造-热处理1-机加工-热处理2-成品。（3）某小型齿轮，用20钢制造，要求表面有高的硬度（58-62HRC）和耐磨性，心部有良好的韧性。其工艺路线为：下料-锻造-热处理1-机加工-热处理2-磨削。答：（1）热处理1退火，热处理2调质处理，热处理3表面淬火+低温回火；（2）热处理1球化退火，热处理2表面淬火+低温回火；（3）热处理1正火，热处理2渗碳后表面淬火+低温回火。13.说明以下各种钢的类别：Q235A、08F、T10、T10A。答：Q235A是屈服强度大于等于235MPa的质量等级为的碳素结构沸腾钢；08F是含碳量为0.08%的优质碳素结构钢，且是沸腾钢；T10是是含碳量约为1.0左右的碳素工具钢；T10A是含碳量约为1.0左右的高级优质碳素工具钢。14.在生产中，若将不同牌号的钢乱用或搞错，例如：（1）把Q235、20钢当作45钢或T8钢；（2）把45钢、T8钢当成20钢；（3）把低碳钢丝当作碳素弹簧钢丝等。将会给工件性能带来什么影响？答：（1）会使工件的强度不够，在使用中造成损坏；（2）工件的强度过高，若是作的螺钉，有可能使螺纹孔损坏；（3）做成的弹簧弹性不够。15.在常用碳素钢中为下列工件选择合适的材料并确定相应的热处理方法：普通螺钉、弹簧垫圈、扳手、钳工锤、手用锯条。答：普通螺钉用Q235、Q215等碳素钢，不进行热处理；弹簧垫圈用65Mn等优质碳素结构钢，要经淬火+中温回火；扳手用35或45优质碳素结构钢，一般进行发黑处理；钳工锤一般用T7或T7A等到碳素工具钢，一般进行淬火+低温回火；手用锯条一般用T10或T10A等碳素工具钢，一般进行淬火+低温回火。16.说明下列合金钢的类别、主要化学成分、热处理特点及大致用途：16Mn、Cr12MoV、60Si2Mn、3Cr2W8V、20CrMnTi、GCr15、Wl8Cr4V、40Cr、CrWMn、1Cr18Ni9。答：16Mn是低合金结构钢，常用于桥梁、船舶、车辆、压力容器和建筑结构等，一般不进行热处理；Cr12MoV是高碳高铬工具钢，常用于制造落料模、弯曲模等到冷作模具，热处理为球化退火、淬火+低温回火；60Si2Mn属合金弹簧钢，用于作减震板簧、螺旋弹簧等，热处理为淬火+中温回火，还要进行喷丸处理；3Cr2W8V属合金模具钢，用于热挤模和压铸模等，锻后退火、淬火+高温或中温回火；20CrMnTi属合金渗碳钢，主要用于加工尺寸较大的变速齿轮等高强度渗碳工件，热处理方式为渗碳后淬火+低温回火；GCr15属滚动轴承钢，用于制造滚动轴承，热处理为球化退火、淬火+低温回火；Wl8Cr4V属合金刃具钢，制造钻头、铣刀等，热处理为锻后退火、淬火+回火；40Cr属合金调质钢，制造较为重要的轴、齿轮、蜗杆等，热处理为淬火+高温回火；CrWMn属低合金工具钢，做拉刀、长铰刀和长丝锥等低速刀具，热处理为为球化退火、淬火+低温回火；1Cr18Ni9属铬镍不锈钢，做要求良好耐蚀性的各种结构工件、容器、管道等。17.说明下列工件或工具应选用什么材料比较合适，并确定相应的最终热处理方法：沙发弹簧、汽车板弹簧、普通车床主轴、汽车变速箱齿轮、圆板牙、重载冲孔板、铝合金压铸模、低精度塞规、高精度量规、手术刀。答：沙发弹簧用普通弹簧钢丝，在200250°C的油槽中进行回火；汽车板弹簧用60Si2Mn钢，淬火+中温回火后进行喷丸处理；车床主轴40Cr或40MnVB等合金调质钢，淬火+低温回火；汽车变速箱齿轮用20CrMnTi，渗碳后淬火+低温回火；圆板牙用9CrSi低合金工具钢，锻后球化退火，淬火+低温回火；重载冲孔板用Cr12或Cr12MoV，球化退火，淬火+低温回火；铝合金压铸模用3Cr2W8V，锻后退火，淬火+高温或中温回火；低精度塞规用GCr15或9CrSi，淬火+低温回火；高精度量规用GCr15或9CrSi，淬火+低温回火，进行稳定化处理，在150°C左右进行长时间保温；手术刀用7Cr17，淬火+低温或中温回火；18.为什么铸造生产中常发现化学成分具有三低（碳、硅、锰的质量分数低）一高（硫的质量分数高）特点的铸铁，容易成白口铸铁？为什么在同一铸件中，往往表层或薄壁部分较易形成白口铸铁？答：因为在白口铁中，碳全部以渗碳体形式存在，而在铸铁的化学成分中，碳、硅是强烈促进石墨化的成份，其含量越高，石墨化也易进行，而硫是强烈阻碍石墨化的元素，还会降低铁水的流动性，锰虽阻碍石墨化，但能减轻硫的有害作用；铸件的冷却速度对其石墨化的影响也很大，在表层或薄壁部分，因冷却速度较快，石墨化不充分而易形成白口铸铁。19.下列铸件宜采用何种铸铁制造？车床床身、农用柴油机曲轴、自来水三通、手轮。答：车床床身一般用HT200或HT250灰铸铁、农用柴油机曲轴用球墨铸铁；自来水三通和手轮一般用HT100一般灰铸铁制造。20为什么在砂轮上磨淬过火的W18Cr4V、9SiCr、T12A等钢制工具时，要经常用水冷却，而磨YT30等制成的刀具，却不能用水急冷？答：因为这些钢制工具都属于合金工具钢，当在高温下容易退火而失去工作能力，所以要常用水冷却；而YT30属于硬质合金，对热冷比较敏感，如果用水冷则会造成刀具出现裂纹而报废。21.下列刀具应选用何种硬质合金？（1）高速切削铸铁件的刀具，精加工，连续切削无冲击；（2）高速切削一般钢铸件的刀具，加工中较大冲击。答：（1）选用短切削加工用硬质合金(K类)，或采用长切削或短切削加工用硬质合金(M类)；（2）选用长切削加工用硬质合金(P类)，或采用长切削或短切削加工用硬质合金(M类)。22. 什么是功能材料及理想材料？说出你知道的五种现代功能材料，并指出他们的作用范围。答: 功能材料是指具有特殊的电、磁、光、热、声、力、化学性能和理化效应的各种新材料，用以对信息和能量的感受、计测、传导、输运、屏蔽、绝缘、吸收、控制、记忆、存储、显示、发射、转化和变换的目的。理想材料零件是一种按照零件的最佳使用功能要求来设计制造的，由单质材料、复合材料、功能梯度材料和按照一定规律分布的功能细结构材料甚至嵌入器件等构成的复杂非均匀材料零件。它之所以称之为“理想”，是因为其主体构成材料的设计制造无不以实现功能和结构的完美结合为目标。电功能材料: 电功能材料是指主要利用材料的电学性能和各种电效应的材料。包括导电材料、超导电材料、电阻材料、电接点材料、电绝缘材料、电容器材料、电压材料、热释电材料和光导电材料等。电功能材料广泛用于电气工程、电子技术和仪器仪表诸领域。磁功能材料：主要利用材料的磁性能和磁效应，实现对能量和信息的转换、传递、调制、存储、检测等功能。它们广泛用于机械、电力、电子、电信、仪器、仪表等领域。光学功能材料：主要功能有光的发射和传输、光信息转换、存储、显示、计算和光的吸收。用于机械、电力、电子、电信、仪器、仪表等领域。具有独特热物理性能和热效应的材料称为热功能材料，用于制作发热、致冷、感温元件，或作为蓄热、传热、绝热介质，应用于各技术领域。当材料同时兼有优良的热传导、电导和适当的热膨胀特性和强度性能时，又可用来制作集成电路、电子元器件等的基板、引线框架、谐振腔、双金属片等。敏感材料：传感器通常由敏感元件和转换元件所组成。敏感材料按物理、化学和结构特性可分为半导体、陶瓷、有机聚合物、金属、复合材料等；多用于机械、电力、电子、电信、仪器、仪表等领域。 23什么是纳米材料？说出你知道的10种纳米材料，并指出他们的作用范围。纳米材料又称超微细材料，其粒子粒径范围在1100nm之间，即指至少在一维方向上受纳米尺度(0.1100nm)调制的各种固体超细材料。纳米TiO2粉体按一定比例加入到化妆品中，则可以有效地遮蔽紫外线。将金属纳米粒子掺杂到化纤制品或纸张中，可以大大降低静电作用。纳米陶瓷材料除保持传统性能外，还具有高韧性和延展性，TiO2陶瓷晶体材料能被弯曲，其塑性变形可达100。将纳米大小的抗辐射物质掺入到纤维中，可制成防紫外线、电磁波辐射的“纳米服装”。纳米材料溶于纤维，不仅能吸收阻隔95以上的紫外线和电磁波，而且具有无毒、无刺激，不受洗涤、着色和磨损影响，可做成衬衣、裙装、运动服等，保护人体皮肤免受辐射伤害。纳米银粉、镍粉轻烧结体作为化学电池、燃烧电池和光化学电池中的电极，可以增大与液体或气体之间的接触面积，增加电池效率，有利于电池的小型化。用拌入纳米微粒的水泥、混凝土建成的楼房，可以吸收降解汽车尾气，城市的钢筋水泥从此能像森林一样“深呼吸”。纳米膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能够对这些制剂进行过滤，从而消除污染。数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。第二章习题参考答案 2-1 零件、铸件和模样三者在形状和尺寸上有哪些区别？答:在尺寸方面：零件尺寸最小，铸件上有加工余量，尺寸比零件大，模样上除了要加加工余量外，还需加上液态金属的收缩率，故尺寸最大。在形状方面：铸件与零件相比，铸件在垂直于分型面的壁上有起模斜度，且有些小孔、小槽不铸出。模样与铸件相比，在需铸出的孔处，并无孔，且需加上型芯头。2-2确定图2-63所示零件的浇注位置、分型面和手工造型方法，并画出铸造工艺图。图2-63 支承台解:铸造工艺图如下图所示。在零件的铸造工艺图上，分型面在图中横向的中心线上，已标在图上。手工造型时应采用两箱造型法。说明：零件图中的8个小孔不铸出，垂直于分型面的铸件表面应加上起模斜度。2-3 比较各种铸造方法的特点。答：各种铸造方法的特点见下表。铸造类别砂型铸造金属型铸造压力铸造熔模铸造离心铸造适用合金不限制以有色合金为主用于有色合金以碳钢和合金钢为主多用于黑色金属和铜合金铸件大小及重量不限制中小件一般中小件一般<25kg中小件尺寸精度（CT）9644铸件最小壁厚/mm灰铸铁件3，铸钢件5，有色合金3铝合金23，铸铁>4，铸钢>5铜合金<2，其它0.51，孔0.7通常0.7，孔1.52.0最小内孔为7表面粗糙度/µm 粗糙12.56.33.20.812.51.6尺寸公差/mm100±1.0100±0.4100±0.3100±0.3金属利用率/%707095907090铸件内部质量结晶粗结晶细结晶细结晶粗结晶细生产率（适当机械化、自动化）可达240型/小时中等高中等高2-4 下列铸件在大批量生产时最适宜采用哪种铸造方法？铝合金活塞、车床床身、齿轮铣刀、铸铁水管、照相机机身答：铝合金活塞：金属型铸造 车床床身：砂型铸造 齿轮铣刀：熔模铸造 铸铁水管：离心铸造 照相机机身：压力铸造。2-5 某种纯铜管是由坯料经冷拔而成。请回答以下问题：（1）铜管的力学性能与坯料有何不同？（2）在把铜管通过冷弯制成输油管的过程中，铜墙铁壁管常有开裂，原因是什么？（3）为了避免开裂，铜墙铁壁管在冷弯前应进行何种热处理？（4）热处理前后铜管的组织和性能发生了哪些变化？解：（1）铜管的强度、硬度比坯料高，塑性、韧性比坯料低。（2）铜管塑性本已较低，冷弯则需铜管再产生较大的塑性变形，当冷弯时的塑性变形量大于材料的塑性，则铜管就会开裂。（3）铜管在冷弯前应进行再结晶退火，以消除铜管中的加工硬化，恢复其塑性。（4）热处理前，铜管的组织为变形组织：变形晶粒或冷加工纤维组织，力学性能为强度、硬度较高，塑性、韧性较低。热处理后，其组织为正常组织：等轴晶粒，力学性能则为强度、硬度较低，塑性、韧性较高。2-6 铅的熔点为327，请问：（1）在室温下弯折铅板是属于冷加工还是热加工？（2）铅板在室温下弯折为什么会越弯越硬？（3）上述铅板在室温下停止弯折一段时间后又会重新变软，为什么？解：（1）铅的再结晶温度为：T再0.4×(327+273)-273= -33<室温，可见铅的再结晶温度为-33,根据冷热加工的定义，即使它在室温下的塑性变形仍属于热加工变形，所以在室温下弯折铅板是热加工。（3）其温度超过其再结晶温度，当停止弯折放置一段时间后，由于再结晶后。（2）金属在进行热加工时，内部存在着加工硬化和再结晶这两个过程，当加工硬化的速度超过再结晶软化的速度时，金属的硬度就会越来越高。铅板在室温下的弯折就属于这种情况。（3）由于铅板在室温下的弯折属于热加工，铅板在室温下停止弯折后，加工硬化过程不再进行，但再结晶软化过程并没有停止，经过一段时间后，再结晶就能把原先累积起来的加工硬化完全消除，会使其强度和硬度降低而产生软化现象，所以铅板就重新变软。2-7 为什么金属晶粒越细，金属的力学性能越好？试根据金属塑性变形的理论加以说明。解：金属的晶粒越细，每个晶粒周围的具有不同位向的晶粒和晶界数量就越多，当一个晶粒产生塑性变形时，就会受到这些晶粒和晶界的阻碍，因而阻碍就越大，即金属的变形抗力就越大，也就是金属的强度、硬度越高。金属晶粒越细，金属塑性变形时参与变形的晶粒数越多，使得每个晶粒需产生的变形量越小，这样不但使金属的变形更均匀，变形的能力也更大，即金属的塑性越好。金属的强度越高，塑性越大，使得金属受到冲击时，裂纹越不易产生和扩展，这就表明金属抵抗冲击载荷的能力越高，即金属的韧性越好。2-8 画出图2-64所示零件的自由锻件图，并确定自由锻基本工序。图2-64 齿轮解：零件的自由锻件图如下图所示。坯料采用圆棒料时，其自由锻基本工序为完全镦粗、局部镦粗、冲孔和扩孔。2-9 要制造底部中心有一圆孔的杯形件，应进行哪些冲压基本工序？答：落料、拉深、冲孔。如采用冲孔、落料、拉深也可以做，但孔的形状和位置会受到影响。2-10 用三块1m×1m的钢板制造一根3m长的圆管。说明制造过程，并画出焊缝布置示意图。解：制造过程如下：先将三块钢板分别卷成圆管状，并焊接成三段1m长的圆管，再把三段圆管焊成一根3m长的圆管，焊接时要使三段圆管的三条直焊缝相互错开，不要连成一直线。焊缝布置示意图如下图所示。图中粗黑实线和虚线均表示焊缝。2-11 为下列产品选择适宜的焊接方法。（1）壁厚mm的锅炉筒体的批量生产；（2）汽车油箱的大量生产；（3）减速器箱体的单件或小批量生产；（4）在45钢刀杆上焊接硬质合金刀片；（5）铝合金板焊接容器的批量生产；（6）自行车钢圈的大量生产。解：（1）壁厚小于30mm的锅炉筒体的批量生产：采用埋弧焊（2）汽车油箱的大量生产：采用缝焊（3）减速器单件或小批量生产：采用手工电弧焊（4）在45钢刀杆上焊接硬质合金刀片：采用硬钎焊（5）铝合金板焊接容器的批量生产：采用氩弧焊（6）自行车钢圈的大量生产：将卷好边的钢圈坯料按一定长度截断，进行对焊。第三章作业1.热塑性塑料与热固性塑料的主要区别在哪里？答:热塑性塑料是指受热时软化，冷却后硬化的过程能反复进行的塑料。热固性塑料则是受热软化，冷却固化过程不能重复进行的塑料。2塑料的成形方法有哪些？试述各自的应用范围。答: (1) 注射成形: 注射成形是生产一般塑料制件最常用的方法，应用于热塑性塑料和部分热固性塑料的成形。注射成形生产周期短、效率高，易于实现机械化、自动化，而且制品尺寸精确，适用于大批量制造形状复杂件、薄壁件及带有金属或非金属嵌件的塑料制品，如电视机、收录机的外壳等。(2) 挤出成形: 挤出成形是应用最广、适应性最强的加工方法。配合不同形状和结构的口模，可生产塑料管、棒、板、条、带、丝及各种异型断面的型材，还可进行塑料包覆电线、电缆工作。(3) 压制成形: 压制成形是热固性塑料常用的成形方法，也可用于流动性极差的热塑性塑料(如聚四氟乙烯)的成形，如常见的电器开关、插头、插座、轴瓦、汽车方向盘等就是用压制成形的。(4) 吹塑成形: 吹塑成形只限于热塑性塑料的成形(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺等)，常用于成形中空、薄壁、小口径的塑料制品，如塑料瓶、塑料罐、塑料壶等。还可利用吹塑原理生产各种塑料薄膜。(5) 浇铸成形: 浇铸成形主要适用于流动性好、收缩小的热塑性塑料或热固性塑料,尤其适宜制作体积大、重量大、形状复杂的塑料件。(6) 滚塑成形: 滚塑是制造大型中空塑料制品最经济的方法，尤其是在模具中使用石棉、氟塑料等不粘材料可生产局部有孔或敞口的塑料制品，因而已越来越多地用于生产大型厚壁的塑料管道、塑料球、塑料桶等。3塑料的机械加工与金属材料的机械加工有何区别？答: 塑料零件的机械加工与金属的切削加工方法基本相同，如可以车、铣、刨、钻、扩、铰、镗、锯、锉、攻丝、滚花等。但在切削时，应充分考虑塑料与金属的性能差异，如塑料的散热性差、热膨胀系数大、弹性大，加工时容易变形、软化、分层、开裂、崩落等。因此，要采用前、后角较大的锋利刀具，较小的进给量和较高的切削速度；正确地装夹和支承工件，减少切削力引起的工件变形；并采用水冷或风冷加快散热。4橡胶中除生胶外还添加哪些物质？它们各自起何作用？答: 防老化剂:防止橡胶过早老化，失去使用性能、增塑剂:增加橡胶的可塑性，便于制成各种形状。填料:增加制品的强度等性能。硫化剂和硫化促进剂: 橡胶末硫化前缺乏良好的物理机械性能，实用价值不大，加入硫化剂和硫化促进剂能提高橡胶的综合性能，尤其是抗拉强度、伸长率、耐磨性、硬度等方面明显改善。并能使橡胶具有良好的耐热性能和耐老化性能，提高抗氧老化性能，具有良好的加工性能。5橡胶制品的成形方法有哪些？试述各自的应用范围。答：橡胶制品的成形方法主要有挤压成形、压延成形、模压成形等。 (1)挤压成形。用螺旋挤压机将混炼后的胶料通过口模挤压成连续断面的制品，如胶管、胶棒、密封胶带等。其原理与塑料挤压成形相同。 (2)压延成形。用压延机将混炼后的胶料压成薄的胶板、胶片等，或在胶片上压出某种花纹，或在帘布、帆布的表面挂涂胶层，或将两层胶片贴合起来。此法只适用于形状比较简单的半成品成形。 (3)模压法。可将混炼后的胶料直接放在模压机上的金属模具内压制成形，此法适用于小型橡胶零件的生产，如密封圈、皮碗、减震件等。也可将压延出的胶片、胶布等按照制品形状大小裁剪后再在压机上用模具压制成半成品或成品，如胶鞋、橡胶球等。此法适用于形状比较复杂的橡胶零件的生产。6陶瓷制品的成形方法有哪些？试述各自的应用范围。答：陶瓷制品的成形方法主要有可塑成形、注浆成形和压制成形及固体成形等。 (1)可塑成形。是采用手工或机械的方法对具有可塑性的坯料泥团施加压力，使其发生塑性变形而制成生坯的方法。常用的可塑成形方法有挤压、滚压、旋压、雕塑及印坯等。主要用于民用陶瓷器皿的生产，工业上用于陶瓷管、棒或型材的成形，如热电偶保护套管、高温炉管等。(2)注浆成形。是将制备好的坯料泥浆注入多孔性模具内(石膏模或金属模)，形成特定厚度的坯体后再倒出多余的浆料，待注件干燥收缩后修坯脱模获取制件的方法。由于泥浆坯料的流动性大大好于泥团坯料，故此方法主要用于制造形状复杂但精度要求不高的普通陶瓷制品。(3)压制成形。是将含有极少水分的粉状坯料放在金属模具内压制成致密生坯的成形方法。压制成形的过程简单，制品形状尺寸准确，便于实现机械化。是工程陶瓷和金属陶瓷的主要成形方法。 (4)固体成形。是先将粉料制成一定强度的块料或经过预烧制成有一定强度的坯料，然后再进行车、铣、刨、钻等加工成形的方法。使用于制造复杂的零件。7如何解决金属基复合材料的基体与纤维的化学不相溶性？答：（1）采用成形方法。如挤压成形法、旋压成形法、模锻成形法、粉末冶金法、爆炸成形法等。（2）采用机械连接、胶接连接和焊接等；机械连接主要采用螺栓连接、铆钉连接和销钉连接；胶接是用胶粘剂将复合材料制件连接起来的方法；热塑性复合材料和金属基复合材料常采用焊接方法进行连接。第四章快速成形技术作业1RP&M技术的特点有哪些?为什么说它有较强的适应力和生命力?答：特点：(1)高度柔性，可以制造任意复杂形状的三维实体。 (2)可以制成几何形状任意复杂的零件，而不受传统机械加工方法中刀具无法达到某些型面的限制。 (3)不需要传统的刀具或工装等生产准备工作。任意复杂零件加工只需在一台设备上完成，因而大大缩短了新产品的开发成本和周期，其加工效率亦远胜于数控加工。 (4)设备购置投资低于数控机床(如CNC加工中心)。 (5)曲面制造过程中，CAD数据的转化(分层)可百分之百地全自动完成，而不需像数控切削加工中要高级工程人员进行复杂的人工辅助劳动才能转化为完全的工艺数控代码。 (6)无需人员干预或较少干预，是一种自动化的成形过程。(7)成形全过程的快速性，能适应现代激烈的市场竞争对产品更新换代的需求。 (8)技术的高度集成性，既是现代科学技术发展的必然产物，也是对现代科学技术发展的综合应用，带有鲜明的高新技术特征。 RP&M系统综合了CAD、数控技术、激光技术及材料科学技术等多种机械电子技术及材料技术，是高科技技术的有机综合和交叉应用，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速评价、修改及功能试验，有效地缩短了产品的研发周期，因此可以说它有较强的适应力和生命力。2请举例说明在测绘制造中如何使用RP技术，采用何种工程原理可使测绘制造速度最快，效果最好?答：（1）快速检测及三维CAD重构技术提供了由实物直接获得CAD模型的途径，即首先得到所要测绘制造零件的CAD模型，然后通过快速成形技术，如立体光固化、分层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成形、三维打印等技术制造零件。（2）获得CAD模型可采用快速反求工程的原理得到，根据不同类型、不同精度要求的零件有三种常用方法：CMM(三坐标测量仪)方法，此方法检测精度高，但速度较慢，有时还必须事先知道曲面形状，以编制CNC检测程序；激光扫描法，它采用光刀法或振镜法实现每个截面的扫描，用CCD传感器摄像，获得密集的数据，这种方法精度稍差，达0.05mm，同时有光学死点，无法扫描零件的内表面；层切法。这是RP生长成形的逆过程。它用充填剂将零件内外封装起来，用铣刀一层层铣出截面来。CCD摄像获得截层数据，精度可达到0.02mm，可以满足工程精度要求。有了测量数据，还需要三维重构软件来建立CAD模型。三维重构软件的功能是精化测量数据，找出曲面的交界点及特征点，使数据与CAD软件合理匹配。最后通过调用CAD软件，自动获得CAD模型。3RP技术与传统的切削成形、受迫成形有何不同之处?答：RP技术原理是基于逐层制造即逐层累加或逐层减去的过程。所谓逐层累加法，是随着制作过程的进行，形成一层新的材料，同时将形成的新材料层附着在前一层上。而逐层减去法，则是在一开始时便将整层首先粘着在上一层中，然后切除非零件部分。不管是逐层累加法还是逐层减去法，它们都是逐层制造的。而切削成形是在毛坯的基础进行减材加工，获得所需的零件形状，毛坯尺寸大于零件尺寸；受迫成形是通过外力，使处于可改变形状状态时的坯料变成我们所需的形状，即切削成形和受迫成形不是基于逐层制造的，而是基于整体制造的。4SLA技术是基于什么原理工作的，其制造精度如何，制造时是否需要支撑?答：SLA技术是基于液态光敏树脂的光固化原理工作的。这种液态材料在一定波长和强度的紫外光(如325nm)的照射下能迅速发生光反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。SLA方法是目前应用最广泛、研究最深入，零件精度可达0.1mm，制造时需要支撑。5请叙述LOM技术的工作原理，该方法在诸多RP方法中是否先进?答：LOM工艺采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等，工作原理如图所示。片材一面事先涂覆上一层热熔胶。加工时，热压辊热压片材，使之与下面已成形的工件粘接；用CO2激光器在刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓和工件外框，并在截面轮廓与外框之间多余的区域内切割出上下对齐的网格；激光切割完成后，工作台（升降台）带动已成形的工件下降，与带状片材(料带)分离；供料机构转动收料轴和供料轴，带动料带移动，使新层移到加工区域；工作台上升到加工平面；热压辊热压，工件的层数增加一层，高度增加一个料厚；再在新层上切割截面轮廓。如此反复直至零件的所有截面粘接、切割完，得到分层制造的实体零件。LOM工艺只须在片材上切割出零件截面的轮廓，而不用扫描整个截面。因此成形厚壁零件的速度较快，易于制造大型零件。工艺过程中不存在材料相变，因此不易引起翘曲变形，零件的精度较高(公差小于015mm)。工件外框与截面轮廓之间的多余材料在加工中起到了支撑作用，所以LOM工艺无需加支撑。是一种较先进的RP技术。6SLS是利用什么材料成形的，在制作中是否需要支撑？答：SLS工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面，并刮平；用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面；材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起，得到零件的截面，并与下面已成形的部分连接；当一层截面烧结完后，铺上新的一层材料粉末，继续选择性烧结下一层截面。SLS工艺无需加支撑，因为没有烧结的粉末起到了支撑的作用。7FDM是利用什么方法成形的，为何直接用于熔模铸造？答：FDM的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、尼龙等，以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出；材料迅速凝固，并与周围的材料凝结。FDM工艺不用激光器件，因此使用、维护简单，成本较低。用蜡成形的零件原型，可以直接用于熔模铸造。83D-P与SLS技术的异同点是什么，为何说它是三维印刷？答：3D-P工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末、金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面(如图4-6所示)。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理。先烧掉粘接剂，然后在高温下渗入金属，使零件致密化，提高强度。 由于3D-P工艺最终获得的是一个三维立体的零件，所以称为三维印刷。9为什么说SDM是去除加工与分层堆积加工相结合的新型RP工艺？答：S