造型材料与工艺知识点总结.docx

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造型材料与工艺知识点总结

包括：

金属、塑料、陶瓷、玻璃、木材、涂料、胶粘剂

加工成型和表面处理工艺

1． 金属材料

（1）钢铁及其合金，不锈钢

（2）铜及其合金（3）铝合金

2． 非金属材料

（1）塑料

（2）木材（3）橡胶（4）胶粘剂（5）涂料

（6）玻璃（7）陶瓷（8）先进陶瓷

3．  复合材料

（1）金属-金属不锈钢复合管

（2）金属-非金属塑铝板

（3）非金属-非金属

4．纳米材料

1、密度单位体积的质量

视密度、容量、产品的重量

2、熔点。

固转液的温度

注塑与铸造

3、比热容。

一千克材料升高一摄氏度，为该材料的比热

4、热导率。

温差，长度，能量，散热

5、热胀系数。

关系到材料的失效和精率，结构稳定性。

大桥桥板的接口

6、强度。

抗破坏性

7、弹性和塑性。

变形能力

8、脆性与韧性。

9、硬度。

抗局部变形的能力

10、耐磨性

11、导电性与电绝缘性

12、材料的化学性能抗腐蚀抗氧化耐候性

质感设计的作用

A、提高整体设计的实用性

B、提高工业产品装饰性，弥补形态，色彩等不足

C、替代和补救自然质感

D、提高产品的真实性和价值性

造型材料应具备的特性

1、感觉物性质感形态色彩

2、环境耐侯性

3、加工成型性

4、表面工艺性

金属

金属是一种具有光泽（即对可见光强烈反射）、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。

金属的上述特性都跟金属晶体内含有自由电子有关。

金属材料是广泛应用的一种材料

1、机械性能

弹性

刚度

塑性

强度

硬度

动载荷、冲击特性

交变载荷

2、物理与化学性能

物理性能：

比重、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等

化学性能：

抗蚀性、抗氧化性

3、工艺性能

材料适应加工和工艺处理要求的能力。

铸造性能

锻造性能

焊接性能

切削加工性能

合金的概念

纯金属的缺点：

品种少，提炼困难，机械性能不能满足需求，所以要合金来补充。

合金的基本概念

一种金属加入另外一种或几种金属或非金属，经过熔合而组成，具有金属特性的材料。

合金相结构的不同分为三种类型：

固溶体、金属化合物、机械混合物

铁碳合金的基本组织

铁碳合金由铁和碳两种元素组成合金——碳钢和铸铁

基本组织：

固溶体，金属化合物，机械混合三种形式

1、铁素体（F）（C,-Fe）

2、奥氏体（A）（C,-Fe）

3、渗碳体（Fe3C）

4、珠光体（P）（F+Fe3C）

5、莱氏体（Ld）（A+Fe3C）

6、马氏体（A）（C,-Fe）过饱和

1．普通热处理：

（1）退火，加热，保温，炉内冷却，接近平衡状态组织。

A、完全退火>AC320-600C。

B、球化退火>AC320-400C。

C、去应力退火、低温

（2）正火>AC350-1000C。

空气中冷却

（3）淬火>AC350-1000C。

油水、盐水、速冷—马氏体

（4）回火、淬火再加热，再降温。

2．表面热处理：

（1）表面淬火。

（2）化学处理、渗碳、渗氮、碳氮共渗。

金属材料的一般选用原则

机械性能指标

计算应力与标注应力强度比差

实际材料变形的选用

硬度值与强度之间的关系

材料的工艺性能

铸造性能

锻造性能

焊接性能

机械加工性能

热处理工艺性　　　　

碳钢，锻、机、加好，热处理差，强度低。

合金钢，锻、机、加不好，热处理好，强度高。

材料的经济性

价格便宜、规格统一、货源充足

工艺过程

在生产过程中凡属直接改变生产对象的尺寸、形状、物理化学性能以及相对位置关系的过程，统称为“工艺过程。

工艺过程又可分为：

铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。

铸造工艺

锻压工艺

焊接工艺

机械加工工艺

热处理工艺

生产类型分为单件生产、成批生产、大量生产

第三节制定工艺规程对零件图的分析

一、结构分析

１、    分析零件的表面形状和特征

２、    分析零件的工艺性

二、零件的技术要求分析

１、    尺寸精度

２、    形状精度、位置精度

３、    粗糙度

４、    热处理要求

5、其他动平衡

三、零件设计的结构工艺性及基准分析

四、毛坯的选择：

工艺分段

加工时工艺路线根据零件的要求采用：

粗加工→半精加工→精加工，逐步加工，而不是一开始就采用精加工。

工艺分段的原因经济性、工艺性

第四节机械加工精度与表面质量

一、加工精度、表面质量与产品的关系

产品的性能与使用寿命，总是与组成产品的零件的加工质量和产品的装配精度直接有关。

加工质量用加工精度和加工表面质量两个指标。

二、影响加工精度的因素。

１、工艺系统的几何误差。

２、工艺系统受力变形所引起的误差。

３、工艺系统热变形所引起的误差。

４、工件内应力所引起的误差。

三、提高加工精度的措施

（１）减少误差法。

（２）误差补偿法。

（３）误差分组法。

（４）误差转移法。

（５）就地加工法。

（６）误差平均法。

７）控制误差法。

四、表面质量

1、常用表面粗糙度和表面物理机械性能（残余应力、冷作硬化及金相组织）来表示。

2对性能的影响耐磨性与粗糙度。

强度、疲劳、应力集中

影响表面质量的因素

a粗糙度切削时，刀具、工艺系统的振动。

磨削时，砂轮、粒度、修整、速度、进给量

b冷作硬化。

刀具，切削用量，工件材料。

c金相组织。

磨削时，磨削用量，冷却方法

d残余应力。

热塑性变型、冷塑性变型、金相组织的变化

e振动

第六节连接的方法

一、可拆装的连接

螺丝钉、螺栓、拉链、扣钉、卡扣、铆接、销接、插接、搭接、铰链、倒刺毛、丝带、电磁、挂钩。

二、不可拆的连接

焊接、粘接、天线抽拉

塑料

一、塑料的定义

塑料：

以合成的天然的高分子化合物为基本成分，在加工中可塑造成型，并能保持形状不变的材料。

二、塑料的特性

1、一般特性：

原料来源广、性能优良、加工成型方便、具有一定的装饰性和现代质感。

品种繁多，价格比较低廉，应用范围广

2、优缺点

优点：

①质轻、比强度高②透明、易着色③对电、热、声有良好的绝缘性④耐磨、自润滑性能好⑤耐化学药品性

缺点：

①不耐高温②制品易变形③易老化

3、特殊特性：

不同的塑料有个性，聚四氟乙烯的耐高温、憎水性；聚乙烯的无毒性

三、塑料的组成

合成树脂、填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、固化剂和其他成分

聚乙烯PE聚乙烯无臭，无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能（最低使用温度可达-70～-100℃）,化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸）,常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良。

用途十分广泛。

主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品

聚丙烯PP注射成型制品产量最大常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具

。

聚苯乙烯PS日用品和工业用品一次性容器，以及一次性泡沫饭盒

聚氯乙烯PVC板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等

PVC树脂的主要用途

1.PVC一般软制品　

2.PVC薄膜

3.PVC涂层制品

4.PVC泡沫制品

5.PVC透明片材　

6.PVC硬板和板材　　

7.PVC其它　

ABS塑料工程塑料

ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。

ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。

第一节塑料制品的生产

设计---模具---注塑---清理---

喷油---烘干---丝印---包装

一、注塑成型

受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品的方法。

该方法适用于形状复杂部件的批量生产，是重要的加工方法之一。

1、注塑成型工艺过程：

模具安装---合模---原料混合---加热---加压---注射---冷却---开模---顶出---取出---修整---二次加工---烤漆---电镀---印刷

2、模压成型的优缺点

①生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；

②产品尺寸精度高，重复性好；

③表面光洁，无需二次修饰；

④能一次成型结构复杂的制品；

⑤因为批量生产，价格相对低廉。

不足之处在于模具制造复杂，投资较大，加上受压机限制，最适合于批量生产中小型复合材料制品。

一、注塑模的结构

1、成型零部件

2、浇注系统

3、脱模机构

4、导向机构

5、抽芯机构

6、冷却和加热装置

7、排气结构

一、复合材料概述

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。

1、复合材料的组成

复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。

金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。

非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。

增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。

2、复合材料的特点：

（纤维增强材料为例）

a、比重小、比强度和比模量大

b、良好的抗疲劳性

c、良好的耐磨性减摩、耐磨、自润滑

d、高温性能好

e、独特的成型工艺性能

还具有优良的化学稳定性、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。

其缺点是各向异性，多为手工操作，质量不稳

陶瓷

陶瓷是陶器和瓷器的总称

瓷器是一种用瓷石、高岭土等原材料，通过在窑内经过高温（约1280℃-1400℃）烧制而成，外表施有釉或彩绘的物器。

瓷器表面的釉色会因为温度的不同从而发生各种化学变化

陶瓷工艺流程

一、淘泥二摞泥三、拉坯四、印坯五、修坯六、捺水

七、画坯八、上釉九、烧窑十、成瓷

玻璃

玻璃的特点是硬而脆。

新型玻璃弯曲强度和硬度很高，且不易破碎、高耐磨、高强度。

1、机械强度

2、硬度

3、光学性质

4、电学性质

5、热性质导热性差

6、化学稳定性

第五节木材

质轻、自然肌理、调节湿度、隔音隔热、易加工和涂装、易变形易燃、各向异性

1、原木板材木方

2、人造板层板密度板细木工板

第一节涂料

一、定义涂料是一种可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜的材料。

涂料的功能

涂料的功能主要有三点：

保护，装饰和其他特殊功能。

1、保护最基本的功能，保护机体不受环境的侵蚀，防止老化，延长寿命。

2、装饰功能

色彩、光感、凸凹、纹理，综合质感

三、涂料的成分

1、主要成膜物质

2、次要成膜物质

3、挥发成分

4、辅助成分

七、涂料的选用

五方面的因素

1、颜色

2、漆膜的特性

3、施工工艺

4、经济性

5、环保

一、概述：

1、表面处理的目的

三大感觉要素：

形、色、质.

材质所处的环境有阳光、水分、空气、酸雾、霉菌等，使材料受到破坏，有氧化、腐蚀、老化、变色、失光、粉化、开裂等

当材质的质感、色感不能满足我们的要求时，为了改变材质的质感就必须利用表面处理工艺。

2、表面处理的作用

①、保护产品与环境隔绝，提高产品的耐用性。

②、装饰美化获得所需要的质感和色感。

③、特殊目的加上特殊的材料改善材质，导电、防水、硬度、润滑

二、表面处理的分类

1、表面加工法

2、表面改质法

3③、表面涂覆法。

涂装技术

定义将涂料涂布到经过处理的表面上，然后干燥成膜的表面处理工艺。

1.涂装的三要素：

涂料、涂装技术、涂装工艺.

2..涂装的特点:

①.选择范围广.涂料有上千种，可选择余地大。

②.适应性强.无论金属、非金属经过前处理工艺，都可以进行涂装

③.工艺简单.一般不需特别复杂的工艺

④.成本低廉.

⑤.造型效果好.

涂装工艺.（设备、环境和工艺）

1.设备.喷涂、电泳、淋涂、烘漆.

电镀工艺

电镀的定义及目的.

用电化学的方法在金属或非金属的表面形成符合要求的平滑致密的金属层的过程。

目的是抗蚀、装饰、提高表面机械性能和其他

2、分类①.防护性镀层.②.防护-装饰性镀层.③.功能性镀层.

第五节氧化处理工艺

一、铝及铝合金的氧化处理

1、阳极氧化

电镀过程的逆过程，在酸液里①工件为电路的阳极。

②内部反应氧化

2、阳极氧化铝电解着色

现代制造技术简介

优点效益分析：

第一，设备利用率高。

一组机床编入柔性生产线后，产量比这组机床在分散单机作业时的产量提高数倍。

　　第二，在制品减少80%左右。

　　第三，生产能力相对稳定。

自动加工系统由一自或多台机床组成，发生故障时，有降级运转的能力，物料传送系统也有自行绕过故障机床的能力。

　　第四，产品质量高

第五，运行灵活

　第六，产品应变能力大

优点效益分析：

1、产品质量提高

2、提高生产率40%~70%

3、生产周期缩短30%~60%

4、在制品减少30%~60%

5、设计费用减少15%~30%

6、提高工程师的工作能力