材料成型与加工技术

第一章绪论

制造业是提高国家工业生产率、经济增长、国家安全及生活质量的基础，是国家综合实力的重要标志。现如今我国制造业面临巨大挑战，因而加强材料成形加工技术与科学基础研究，大力采用先进制造技术，对国民经济的发展具有重要意义。

材料成形加工技术与科学既是制造业的重要组成部分，又是材料科学与工程的四要素之一，对国民经济的发展及国防力量的增强均有重要作用。“新一代材料精确成形加工技术”与“多学科多尺度模拟仿真”是现代两个重要学科研究前沿领域。高新技术材料的出现，将加速发展以“精确成形”及“短流程”为代表的材料加工工艺，包括：全新的成形加工方法与工艺，及传统成形加工方法的改进与工序综合。“模拟仿真”是产品计算机集成制造、敏

捷制造的主要内容，是实现制造业信息化的先进方法。并行工程已成为产品及相关制造过程

集成设计的系统方法，以计算机模拟仿真与虚拟现实技术为手段的虚拟制造设计将是先进制造技术的重要支撑环境。网络化、智能化是现代产品与工艺过程设计的趋势，绿色制造是现代材料加工技术的进一步发展方向。

面对市场经济、参与全球竞争，必须加强材料成形加工科学与技术的基础和应用研究。

只有使用先进的材料加工技术，才能获得高质量产品的结构和性能，这些高性能的先进材料包括传统材料和新材料。发展材料成形加工技术对我国制造业以高新技术生产高附加值的优质零部件有积极作用，可扩大材料及制造范围、提高生产率、降低产品成本、增强企业国际竞争能力。

制造业在过去的几年中发生了巨大变化，而现代高科技及新材料的出现将导致材料成形

加工技术的进一步发展与变革，出现全新的成形加工方法与工艺，传统加工方法不断改进并走向工艺综合，材料成形加工技术则逐渐综合化、多样化、柔性化、多科学化。

第二章现代材料成形加工技术与科学

2.1现代材料成形加工技术的作用与地位

我国已是制造大国，仅次于美、日、德，位居世界第四位。材料成形加工行业则是制造

业的重要组成部分，材料成形加工技术也是先进制造技术的重要内容。铸造、锻造及焊接等

材料加工技术是国民经济可持续发展的主体技术。目前，在汽车行业中汽车重量的65%A上仍由钢铁、铝及镁合金等材料通过铸造、锻压、焊接等加工方法而成形。材料成形加工技术与科学又是材料科学与工程的四要素之一，它不仅赋予零部件以形状，而且给予零部件以最

终性能及使用特性。

制造业在过去的几年中发生了巨大的变化，这种变化还会延续。高速发展的工业技术要

求材料加工产品精密化、轻量化、集成化；国际竞争更加激烈的市场要求产品性能高、成本低、周期短；日益恶化的环境要求材料加工原料与能源消耗低、污染少；另外材料成形本身制造好、成品率高。为了生产高精度、高质量的产品，材料正由单一的传统型向复合型、多功能型发展；材料加工技术逐渐综合化、多样化、柔性化、多科学化。

面对市场经济、参与全球竞争，必须加强材料成形加工科学与技术的基础和应用研究。

只有使用新近的材料加工技术才能获得高质量产品的结构和性能，这些高性能的先进材料包

括传统材料和新材料。发展材料成形加工技术对我国制造业已高新技术生产高附加值的优质零部件有积极作用。

2.2材料成形加工技术的发展趋势

美国在“新一代制造计划”中指出，未来的制造模式将是批量小、质量高、成本低、交

货期短、生产柔性、环境友好；未来的制造企业要掌握十大关键技术，其中包括快速产品与

工艺开发系统、新一代制造工艺及装备及模拟与仿真三项关键技术。其中新一代工艺包括精

确成形加工制造或称净终成形加工工艺。净终成形加工工艺要求材料成形加工制造向更轻、更薄、更强、更韧及成本低、周期短、质量高的方向发展。

轻量化、精确化、高效化将是未来材料成形加工技术的重要发展方向。近年来，随着汽车工业的迅速发展，对通过降低产品的自重以降低能源消耗

和减少污染（包括汽车尾气和废旧塑料）提出了更迫切的要求，轻质、高质量的绿色环保材料

将成为人们的首选。镁合

金就是被世界各国材料界看好的最具有开发和应用发展前途的金属材料。

镁合金压铸件广泛应用于交通工业（汽车、摩托车及飞机零件等）、IT行业（手机、笔记本等）、小型家电行业（摄像机、照相机及其它电子产品外壳等）。汽车离合器和变速箱壳体采

用镁合金压铸件比铝合金重量分别减轻 2.6kg和2.5kg。同时，压铸镁铝合金产品在体育运

动（自行车架与踏板、滑雪板等）、手工工具（链锯、岩钻等）、国防建设（轻型武器、步兵装备）等领域亦有十分广阔的应用前景。

2.3材料成形加工过程的建模与仿真

随着计算机技术的发展，技术材料科学已成为一门新兴的交叉学科，成为材料研究的重

要手段，是除实验和理论外解决材料科学中实际问题的第三个重要研究方法。它可以比理论

和实验做得更深刻、更全面、更细致，可以进行一些理论和实验暂时还做不到的研究。因此，基于知识的材料成形工艺模拟仿真是材料科学与工程的前沿领域及研究热点，而高性能、高

保真和高效率则是模拟仿真的努力目标。根据美国科学研究院工程技术委员会的测算，模拟仿真可提高产品质量5?15倍，增加材料出品率25%降低工程技术成本13%- 30%降低人工成本5%?20%增加投入设备的利用率30%?60%缩短产品设计和试制周期30%?60%

增加分析问题广度和深度的能力3?3.5倍等。

2.4材料的快速成形与虚拟制造

我国制造业的主要问题之一是缺乏创新产品的开发能力，因而缺乏国际市场竞争能力。

随着全球化市场的激烈竞争，加快产品开发速度已成为竞争的重要手段之一。制造业要满足

日益变化的用户要求，必须有较强的灵活性，以最快的速度提供高质量产品。

虚拟制造是CAD CAM和CAPP等软件的集成技术，其关键是建立制造过程的计算模型，虚拟仿真制造过程。虚拟制造以并行方式进行产品设计、加工和装配，对各单元采用分布管理，而且不受时间、空间限制。虚拟制造的基础是虚拟现实技术。所谓“虚拟现实”技术是利用计算机和外观设备，生成与真实环境一致的三维虚拟环境，使用户通过辅助设备从不同

的“角度”和“视点”与环境中的“现实”交互。与智能制造、虚拟工厂、网络化制造集成，材料加工过程建模与仿真将成为制造业新产品过程设计的非常有效的工具。

第三章新一代材料成形加工

3.1材料成形加工技术发展特征

材料成形加工技术在现代发展的过程中，形成“精密”、“优质”、“快速”、“复合”、“绿

色”、“信息化”的特征。

1. 材料成形加工技术的“精密”特征：成形精度向净成形的方向发展材料成形加工

技术的重要特征是精密化，以制造技术而论，从尺度上看，精密制造技术已经跨越了微米级

技术，进入了亚微米和纳米技术领域。材料成形加工技术也在朝着精密化的方向发展，表现

为零件成形的尺寸精度正在从近净成形向净成形，即近无余量成形方向发展。“毛坯”与“零件”的界限越来越小。

2. 材料成形加工技术的“优质”特征：成形质量向近无缺陷、“零”缺陷的方向发展

如果说净成形技术主要反映的是成形加工技术的尺寸与形状精密的特征，反映了成形加

工保证尺寸及形状的精密程度，那么，反映成形加工优质特征的则是近无缺陷、“零”缺陷成形加工技术。这个“缺陷”是指不致引起早期失效的临界缺陷的概念。采取的主要措施有：采用先进工艺、净化熔融金属、增大合金组织的致密度，为得到健全的铸件、锻件奠定基础；采用模拟技术、优化工艺技术，实现一次成形及试模成功，保证质量；加强工艺过程监控及无损检测，及时发现超标零件；通过零件安全可靠性能研究及评估，确定临界缺陷量值等。

3. 材料成形加工技术的“快速”特征：成形过程向快速方向发展

为满足现代消费观念的变革以及市场的剧烈竞争化，“客户化、小批量、快速交货”的

要求不断增加，需要材料成形加工技术的快速化。

成形加工技术的快速特征表现在各种新型高效成形工艺不断涌现，星星铸造、锻造、焊

接方法都从不同角度提高生产效率。

3.2新一代材料成形加工技术

制造技术可分为加工制造和成形制造（以液态铸造成形、固态塑性成形及连接成形等为

代表）技术，其中成形制造不仅赋予零件以形状，而且决定了零件的组成。

3.2.1精确成形加工技术

近年来出现了很多新的精确成形加工制造技术。在轿车工业中还有很多材料精确成形新

工艺，如用精确锻造成形技术生产凸轮轴等零件，液压胀形技术，半固态成形及三维挤压发等。摩擦压力焊接技术近来也备受人们关注。

以挤压铸造及半固态铸造为代表的精确成形技术由于熔体在压力下充型、凝固，从而使零件具有好的表面及内部质量。半固态铸造是一种生产结构复杂、近净成形、高品质铸件的

材料半固态加工技术。半固态铸造铝合金零件在汽车上的应用其区别于压力铸造和锻压的主要特征是：材料处于半固态时在较高压力（约200MPa下充型和凝固。材料在压力作用下

凝固可形成细小的球状晶粒组织。

3.2.2快速原型制造技术

随着全球化及市场的激烈竞争，加快产品开发速度已成为竞争的重要手段之一。制造业要满足日益变化的用户需求，制造技术必须具有较强的灵活性，能够以小批量甚至单批量生

产迎合市场。快速原型制造技术以离散和堆积原理为基础和特征，将零件的电子模型按一定

方式离散成为可加工离散面、离散线和离散点，然后采用多种手段将这些离散的面、线和点堆积形成零件的整体形状。有人因该技术高度的柔性而称之为“自由成形制造”。近年来快速原型制造已发展为快速模具制造及快速制造，这些技术能大大缩短产品的设计开发周期，解决单件或小批零件的制造问题。

3.3新一代产品制造设计的研究

未来智能制造公司需要一系列核心智能，以便在集成设计、制造和商业服务系统内进行

智能商务运作。这一系列的智能核心即可预测性、可生产性和廉价性、污染防治、产品与工

艺性能。

研究这些特点已使集成设计、制造和服务成为一个具有竞争力的系统学科。如果将这种集成工程系统理解成为一种科学，就可以将其归为已经成熟的分析方法，然后就可以确定基

本参数及如何测量它们，从而可以预测期行为。下面是在材料加工和新一代产品制造设计中将建模与仿真用作智能核心的基本要点：

1. 数字产品和工艺建模的可预测性

随着具有竞争力的缩减产品发展与实现周期的蓬勃发展，在产品与工艺合成中的所有决

策需要精度的建模与仿真工艺，以使物理基础的或行为基础的设计属性生效。在动力学、热力学、理学、材料和行为系统中有效运用建模工具是未来数字制造的先决条件。这些模型和知识要在网络和协作环境下共享，最新的SGI （美国图形工作站生产厂商）工作站可以在数

分钟至数小时内解决极为复杂的工程问题。制造商可以使用高度工程化的仿真模型来帮助供

货商改变模型设计和运送近于零缺陷的铸件给消费者，这样会尽量减少返工和缺陷。

2. 材料的可生产性和廉价性

廉价的制造材料对制造业特别是航空业一直是一个挑战。随着对环境和性能的规范和限

制越来越多，各公司正在寻找更好的超级合金高温材料和类似网状的工艺技术，以降低原材料和制造运作过程的成本。现在，研究机构中的多数研究工具和工艺模型对公司在制造过程

中预测并验证材料属性是远远不够的。我们必须将着眼点从尺寸精确性扩展到材料性能，以便获得对工艺、机器和零件的品质的全面了解。这将引导我们开创集材料、制造、物理和计

算学等交叉学科的研究工作，以推进我们对制造学的了解。

3. 绿色生产和工艺的污染防治

我们需要新的规范使传感器和工艺控制这种技术更好的整合，以便更少的发展和安装成

本提供更高的能源效率并降低污染。绿色制造系统应改进以使工厂监控工艺参数，并直接、精确和快速的获得真实的工艺信息。另外，需要可代替的化学基础的涂层技术来影响化学自

由制造工艺，还需要新型的传感器通过化学手段监控和控制腐蚀环境。正在出现的技术，诸

如微电子机械基础的工艺传感器和无线电通信，需要发展和工程化以满足这些挑战性的需求。

4. 产品与工艺性能的先进维护技术

服务和维护对于保持产品和工艺的质量及客户的满意度是非常重要的。确定系统失效原

因的难点归结为几种因素，包括系统复杂性、不确定性和缺乏足够的纠错工具。当前，许多

组织工业正实行的服务和维护就是基于响应的方法。组织我们解决这些问题的基本原因是对

制造机器和设备每天的情况了解不足。我们只是不知道如何定量预测零件和机器的性能退化。我们缺乏有效地预测模型和工具，它们可以告诉我们给定工艺参数的具体值时会有什么

情况发生。我们要进行研究，以了解产品和机器故障生产的原因，开发智能和可重复配置这

些目标，需要智能软件和网络设备来提供预先维护能力，诸如性能退化测量、故障修复、自

维护和远程诊断。这些特点允许制造和加工工业能发展预先维护策略，以保证产品和工艺性能，并最终消除不必要的系统瘫痪。

第4章绿色再制造与材料成形加工的可持续发展在当今全球经济发展的同时，对自然资源的任意开发利用带来了全球的生态破坏、资源短缺、环境污染等重大问题。其中，机电产品制造业是最大的资源使用者，也是最大的环境

污染资源之一。通过研究再制造工程理论和技术，可以为废旧产品的科学利用提供依据，指

导规范当前的再制造市场。

再制造工程是以产品全寿命周期设计和管理为指导，以优质、高效、节能、环保为目标，

以先进技术和产业化市场为手段，来恢复或改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。通过再制造的研究，可形成闭环的产品物质及信息流系统，实现由产品的开环处理和

材料资源的闭环回收，发展到产品闭环使用的高级阶段，实现高级资源物质流的最优化循环。

4.1再制造过程的设计基础

针对失效的产品进行再制造，首先要对其进行再制造设计，再制造的设计基础包括产品的失效机理及寿命预测、再制造性的评价等内容。

4.1.1产品失效机理及寿命预测

产品服役的环境行为及失效机理研究是实施再制造工程重要的基础理论依据。从宏观和

微观上研究零部件在复杂的环境中失效的机理和损伤的规律。主要研究复杂环境中多因素非

线性耦合作用下的零部件失效机理，包括腐蚀介质与力学因素联合作用下的零件损伤机理，温度场与应力场耦合作用下的零部件损伤行为，多轴载荷作用下零部件的疲劳破坏行为，以及汽液固多相流环境中零部件的腐蚀、冲蚀、穴蚀交互损伤规律。

产品寿命预测与剩余寿命评估方法建立在零部件失效分析的基础上，应用力学理论建立

失效行为的数学模型，并与加速试验结果相结合，以建立产品寿命的预测评估系统，评估新品、再制造产品的寿命及产品的剩余寿命。

4.1.2产品再制造性的评价

废旧产品的再制造性是决定其能否进行再制造的前提，是再制造基础理论研究中的首要

问题。再制造性是指将技术、经济和环境等因素综合分析后，废旧产品所具有的通过维修或改造后恢

复或超过原产品性能的能力。

4.2再制造材料成形加工关键技术

废旧产品经过再制造论证后，要实施再制造必须依赖于先进的材料成形加工技术。

421复合表面工程技术

零件的失效多起源于表面，因此表面工程技术是再制造过程中的核心技术。表面过程，

是经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理，改变固体金属

表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态等，已获得所需要表面性能的系统工程。表面工程是由多个学科交叉、综合而发展起来的新兴学科，它以“表面”为研究核心，在有关学科理

论的基础上，根据零件表面的失效机制，以应用各种表面工程技术及其复

合为特色，逐步形成了与其他学科密切相关的表面工程基础理论。表面工程的最大优势是能

够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、

抗疲劳、防辐射等性能。表面工程的基本特征是综合、交叉、复合、优化。复合表面工程是先进表面工程的重要基础内容。复合表面工程主要包括多种表面技术的复合和多种表面材料的复合两种形式。国外称之为第二代表面工程新技术。

1. 多种表面技术的复合

多种表面技术的复合能够形成新的涂层体系，并建立表面工程新领域。单一的表面技术

由于其固有的局限性，往往不能满足日益苛刻的工况条件的要求。综合运用多种表面技术的

复合可以通过最佳协同效应获得了“1+1>2”的效果，解决了一系列高新技术发展中特殊的

工程技术难题。

多种表面技术的复合主要研究内容包括：

⑴ 研究可产生协同效应的多种技术之间的复合和设计；表面复合涂层在恶劣工况下表

面或界面之间的协同效应机理。

⑵ 研究表征功能梯度材料 (FGM性能与组成的梯度变化，应用计算机逆向设计对FGM 覆层的组成和结构进行优化；开发热喷涂、电刷镀、气相沉积等工艺制备FGM覆层的技术；研究金属、金属间化合物、陶瓷等FGM涂层性能。

⑶应用物理气相沉积、化学气相沉积和高能束辅助沉积在再制造毛坯上形成超硬膜。

研究真空膜层成膜界面行为与膜层性能关系；形核及生长动力学；在晶格错配度较大条件基体强度与超硬膜结合强度的关系；复合膜组元之间的交互作用。

2. 多种表面材料的复合

多种表面材料形成的复合涂层不但具有单一结构涂层所具有的性能，还因复合材料的不

同而获得特殊性能或具有多功能的性能涂层，复合涂层的研究和应用日益增多。由各种材料复合获得的复合涂层种类主要有：金属基陶瓷复合涂层、陶瓷复合涂层、梯度功能复合涂层等。

4.2.2纳米表面工程技术

纳米表面工程是以纳米材料和其他低维非平衡材料为基础，通过特定的加工技术或手段，对固体表面进行强化、改性、超精细加工或赋予表面新功能的系统工程。纳米涂层及纳米表面自修复材料和技术是以纳米材料为基础，通过特定的工艺手段，对固体的表面进行强

化、改性，或者赋予表面新功能，或者对损伤的表面进行自修复。例如：

⑴纳米颗粒复合电镀刷技术⑵纳米颗粒复合原位动态自修复技术⑶纳米材

料热喷涂技术⑷金属表面纳米晶化技术

纳米表面工程的主要技术基础包括：

①纳米涂层的制备技术的基础研究，特别是研究纳米材料在介质中的分散和稳定等关

键工艺；纳米涂层的高强度、高韧性及其他特殊优异性能；纳米涂层对热疲劳及高温磨损等

苛刻条件下的微裂纹萌生、扩展和损伤抑制机理；纳米涂层抗氧化性和热稳定性的机理等。

②研究非晶复合纳米晶涂层形成的机理与影响因素，包括材料表面纳米结构和非晶纳

米晶复合涂层结构和体相的物理化学现象；涂层显微组织的形成与演化规律、缺陷与热应力

的形成机理、界面结合情况等。研究非平衡条件下低维材料的结构与行为以及宏观与微观的一体化，包括"尺度问题”和"表面、界面问题”，为开发纳米电刷镀技术、纳米热喷涂技

术、纳米气相沉积等及其复合技术提供技术基础。

③纳米原位动态减摩自修复技术的基础研究。在不停机、不解体的状况下，应用摩擦

化学理论，利用纳米颗粒的特性在摩擦微损伤表面原位动态形成自修复膜层的方法及材料。

研究内容包括：纳米结构的润滑膜、自修复薄膜等的生长机理和服役特性；纳米润滑添加剂

对摩擦表面的强化和对初期磨损表面的原位动态自修复等机制；纳米添加剂的组成、形态、结构、反映活性等与损伤动态自修复功能的关系规律，开发与摩擦表面结合良好、具有优良抗磨损和承载能力的纳米磨损动态自修复技术及摩擦表面原位强化技术。

4.2.3特殊环境下的应急再制造技术

我国有大量的设备服役在苛刻的环境条件下，如在野外环境下石油、天然气设备；水电、

公路铁路施工设备等；在严重快速磨损的高原沙漠地区，在高温、高湿、高烟雾海洋环境下

的严重腐蚀或磨损等。特殊环境下的装备应急再制造关键技术以恢复服役性能为重点，对再制造的时间、空间、标准、技术条件等有特殊要求，具有现场性、应急性、易噪性等特点。

研究内容主要包括：

1. 应急快速维修技术

高科技条件下的局部战争及生产线协同运行等作业方式缩短了损伤装备修理的时间和

空间，因此应急快速维修的地位和作用也变得更为重要。采用先进技术快速修复损伤的装备，

使其迅速恢复战斗力和生产力，是高科技条件下的作战与生产对应急维修技术的要求，也是

装备再制造的重要研究方向。主要技术基础：

⑴研究军用装备的战伤特点及装备突发故障规律，建立应急维修技术专家系统。

⑵开发适应于高低温、高负荷、强辐射等苛刻条件下使用的耐磨、防腐化学粘涂材料（复合型胶粘剂、纳米胶粘剂、特种功能胶粘剂）；研究粘结粘涂层的衰变性能；研究快速固化机理和技术，如紫外线固化、微波固化技术等；重点开发适用于战伤及突发损伤的粘接、冷焊、扣合、堵漏等应急快速抢修技术。

⑶ 研究提高部队作战和野外施工作业应急机动保障能力的关键技术，开发通用化、小

型化、标准化、智能化、数字化的靠前抢修配套工具和仪器，开发多种现场抢修车及方舱等。

2. 再制造毛坯快速成形技术

再制造毛坯快速成形技术，是利用原有废旧的零件作为再制造零件毛坯原料，根据离散

和堆积成形原理，利用CAD零件模型所确定的几何信息，采用积分原理和先进熔覆技术进行金属的熔融堆积，快速成形。主要技术基础：

⑴ 建立产品结构、零部件及表面涂层体系的再制造计算机辅助工程系统（RCAE，研究零件受损检测和几何特征定位，开发再制造毛坯表面三维几何参量测试及再制造建模系

统。

⑵研究适宜快速成形的高熔点材料，解决金属直接快速成形的致密性、成形材料与基

体的结合强度、成形材料间的内聚强度等问题。

结论

本文指出我国制造业的基础共性技术领域材料成形加工技术与科学的发展方向，以推动该领域的发展和进步。

新一代制造工艺及装备、建模与仿真及快速产品与工艺开发系统是面向现代的三项关键先进制造技术。轻量化、精确化、高效化将是新一代成形加工技术的重要发展方向，材料成形加工向更轻、更薄、更精、更强、更韧、质量高、周期短及成本低的方向发展。

在新一代成形加工技术与材料成形加工的发展中不断面临的环保、资源、市场竞争等问

题上，绿色再制造又成为了成形加工技术的进一步发展趋势。绿色再制造材料成形加工关键

技术基础的研究目标和内容涉及材料学科和机械学科的前沿，符合废品资源化和我国可持续

发展战略的原则和内容，其中许多技术基础的研究内容优又是根据我国废旧产品再制造的需求提出

的，具有较强的学科创新性、前瞻性以及广阔的应用与发展前景。

参考文献

1 朱高峰主编?全球化时代的中国制造?北京：社会科学文献出版社，2003

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8 徐滨士，马世宁，刘世参等.21世纪的再制造工程?中国机械工程，2000

9 周尧和.21世纪需要绿色集约化铸造，1998

成都理工大学

材料成型与加工技术

姓名：陈康学号：2015050207

专业：机械工程及其自动化

院系：核技术与自动化学院

2016年1月5日

数控加工工艺大作业指导书word版本

数控加工工艺大作业指导书 一．大作业目的 通过数控加工工艺大作业练习，使学生掌握零件的数控加工工艺的分析方法。 二．大作业内容 1.分析与制定轴类零件数控加工工艺。 2.分析与制定型腔凸台零件数控加工工艺。 3.分析与制定升降台铣床的支承套零件数控加工工艺。三．大作业完成步骤 1.零件图工艺分析； 2.选择设备； 3.确定零件的定位基准和装夹方式； 4.确定加工顺序及进给路线； 5.刀具选择； 6.确定切削用量； 7.填写数控加工工艺文件。 四、进行数控加工工艺分析时需要考虑的因素 1．数控加工工艺的基本特点 数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。 1）数控加工的工序内容比普通机床的加工的工序内容

复杂。这是因为数控机床价格昂贵，若只加工简单的工序，在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序，甚至是在通用机床上难以完成的那些工序。 2）数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程编制复杂。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及走刀路线的确定等问题，在数控加工时，这一切都无例外地都变成了固定的程序内容，正由于这个特点，促使对加工程序的正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错，否则加工不出合格的零件。 2．数控加工工艺分析的主要内容 根据数控加工的实践，数控加工工艺主要包括以下方面：1）选择适合在数控机床上加工的零件和确定工序内容； 2）零件图纸的数控工艺性分析； 3）制订数控工艺路线，如工序划分、加工顺序的安排、基准选择、与非数控加工工艺的衔接等； 4）数控工序的设计，如工步、刀具选择、夹具定位与安装、走刀路线确定、测量、切削用量的确定等； 3．数控加工零件的合理选择 在数控机床上加工零件时，一般有两种情况。第一种情况：有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床。第二种情况：已经有了数控机床，要选择适合在该机床上加工的零件。无论哪种情况，考虑的主要因素主要有，毛坯的

工程材料及成形技术作业题库带复习资料

工程材料及成形技术作业题库 一. 名词解释 1.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 2.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。 3..同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。 4.同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。 5.再结晶：金属发生重新形核和长大而晶格类型没有改变的结晶过程。 6.枝晶偏析：结晶后晶粒内成分不均匀的现象。 7.淬透性：钢淬火时获得淬硬层深度的能力。 8.淬硬性：钢淬火时得到的最大硬度。 9.临界冷却速度：奥氏体完全转变成马氏体的最低冷却速度。 10.热硬性：钢在高温下保持高硬度的能力。 11.时效强化：经固溶处理后随着时间的延长强度不断提高的现象。 12.形变强化：由于塑性变形而引起强度提高的现象。 13.调质处理：淬火+高温回火得到回火索氏体的热处理工艺。 14.变质处理：在浇注是向金属液中加入变质剂，使其形核速度升高长大速度减低，从而实现细化晶粒的 处理工艺。 15.顺序凝固原则：铸件时使金属按规定从一部分到另一部分逐渐凝固的原则。 16.同时凝固原则： 17.孕育铸铁：经过孕育处理的铸铁。 18.热固性塑料： 19.热塑性塑料： 二. 判断正误并加以改正 1.细化晶粒虽能提高金属的强度,但增大了金属的脆性. （╳） 改正：细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性。 2.结构钢的淬透性,随钢中碳含量的增大而增大. （╳） 改正：结构钢的淬硬性，随钢中碳含量的增大而增大。 3.普通低合金结构钢不能通过热处理进行强化。（√） 4. 单晶体必有各向异性. （√） 5. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的. （╳） 改正：普通钢和优质钢是按钢中有害杂质硫、磷的含量来划分的。 6. 过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒. （√） 7. 奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。（╳） 改正：奥氏体耐热钢不是奥氏体不锈钢。 8. 马氏体的晶体结构和铁素体的相同. （√） 9. 面心立方金属的塑性比体心立方金属的好. （╳） 10. 铁素体是置换固溶体. （╳） 改正：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体体。

材料成型技术基础复习重点

1.常用的力学性能判据各用什么符号表示它们的物理含义各是什么 塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性 金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。 通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。 工程材料的发展趋势

据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 材料的凝固理论 凝固：由液态转变为固态的过程。 结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑； 将生长成为光滑的树枝； 大部分金属属于此类 光滑界面：微观光滑、宏观粗糙； 将生长成为有棱角的晶体； 非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类 偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 铸件凝固组织：宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况，铸件的凝固组织是由合金的成分和铸造条件决定的。 铸件的宏观组织一般包括三个晶区：表面的细晶粒区、柱状晶粒区和内部等轴晶区。 金属塑性成形指利用外力使金属材料产生塑性变形，使其改变形状、尺寸和改善性能，从而获得各种产品的加工方法。 主要应用： （1）生产各种金属型材、板材、线材等； （2）生产承受较大负荷的零件，如曲轴、连杆、各种工具等。 金属塑性成形特点

先进材料成型技术及理论

华中科技大学博士研究生入学考试 《先进材料成形技术与理论》考试大纲 一、《先进材料成形技术及理论》课程概述 编号：MB11001 学时数：40 学分：2.5 教学方式：讲课30、研讨6、实验参观4 二、教学目的与要求： 材料的种类繁多，其加工方法各异，近年来随同科学技术的发展，新材料、材料加工新技术不断出现。本课程将概述材料的分类及其加工方法的选择；重点介绍液态金属精密成形、金属材料塑性精确成形及金属连接成形等研究与应用领域的新技术、新理论；阐述材料加工中的共性与一体化技术。本课程作为材料加工工程专业的学位课，将使研究生对材料加工的新技术与新理论有个全面的了解，引导研究生在大材料学科领域进行思考与分析，为从事材料加工工程技术的研究与发展奠定基础。 三、课程内容： 第一章材料的分类及其加工方法概述 1.1材料的分类及加工方法概述 1.2材料加工方法的选择（不同材料）及不同加工方法的精度比较（同一种材料） 1.3材料加工中的共性（与一体化）技术 1.4材料加工技术的发展趋势 第二章液态金属精密成形理论及应用 2.1 材料液态成形的范畴及概述 2.2 消失模精密铸造原理及应用(原理、关键技术、应用实例、缺陷与防治) 2.3 Corsworth Process新技术(精密砂型铸造：锆英（砂）树脂砂型、电磁浇注、热法旧砂再生) 2.4 半固态铸造成形原理与技术（流变铸造、触变成形、注射成形） 2.5 铝、镁合金的精确成形技术（金属型铸造、压铸、反重力精密铸造、精密熔模铸造等） 2.6 特殊凝固技术（快速凝固、定向凝固、振动凝固） 2.7 金属零件的数字化铸造（铸件三维造型、工艺模拟及优化、样品铸件快速铸造、工业化生产及 其设计） 2.8 高密度粘土砂紧实机理及其成形技术（高压造型、气冲造型、静压造型） 第三章金属材料塑性精密成形工艺及理论 3.1 金属塑性成形种类与概述 3.2金属材料的超塑性及超塑成形（概念、条件、成形工艺） 3.3 复杂零件精密模锻及复杂管件的精密成形（精密模锻、复杂管件成形） 3.4 板料精密成形（精密冲裁、液压胀形、其它板料精密成型） 3.5 板料数字化成形（点（锤）渐进成形、线渐进（快速）成形、无模（面、液压缸作顶模）成形）

数控加工工艺作业1-3答案

数控加工工艺作业1-3答案

第1章数控加工的切削基础 作业 一、单项选择题 1、切削脆性金属材料时，材料的塑性很小，在刀具前角较小、切削厚度较大的情况下，容易产生（ C ）。 （A）带状切屑（B）挤裂切屑（C）单元切屑(D) 崩碎切屑 2、切削用量是指（D）。 （A）切削速度（B）进给量（C）切削深度（D）三者都是 3、粗加工切削用量选择的一般顺序是（ A ）。 （A）a p-f-v c（B）a p- v c -f（C）v c -f-a p（D）f-a p- v c 4、确定外圆车刀主后刀面的空间位置的角度有（ B ）。 （A）g o和a o（B）a o和K r′（C）K r和a o（D）λs和K r′ 5、分析切削层变形规律时，通常把切削刃作用部位的金属划分为（ C ）变形区。 （A）二个（B）四个（C）三个（D）五个 6、在切削平面内测量的车刀角度是（ D ）。 （A）前角（B）后角（C）楔角（D）刃倾角 7、车削用量的选择原则是：粗车时，一般（A ），最后确定一个合适的切 削速度v。 （A）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f； （B）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f； （C）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f； （D）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f。 8、车削时的切削热大部分由（ C ）传散出去。 （A）刀具（B）工件（C）切屑（D）空气 9、切削用量三要素对刀具耐用度的影响程度为（ C ） （A）背吃刀量最大，进给量次之，切削速度最小； （B）进给量最大，背吃刀量次之，切削速度最小； （C）切削速度最大，进给量次之，背吃刀量最小； （D）切削速度最大，背吃刀量次之，进给量最小； 10、粗车细长轴外圆时，刀尖的安装位置应（C ），目的是增加阻尼作用。 （A）比轴中心稍高一些（B）与轴中心线等高 （C）比轴中心略低一些（D）与轴中心线高度无关

各种材料及其加工工艺详解

各种材料及其加工工艺详解 1. 表面立体印刷（水转印）水转印——是利用水的压力和活化剂使水转印载体薄膜上的剥离层溶解转移，基本流程为： a. 膜的印刷：在高分子薄膜上印上各种不同图案； b. 喷底漆：许多材质必须涂上一层附着剂，如金属、陶瓷等，若要转印不同的图案，必须使用不同的底色，如木纹基本使用棕色、咖啡色、土黄色等，石纹基本使用白色等； c. 膜的延展：让膜在水面上平放，并待膜伸展平整； d. 活化：以特殊溶剂(活化剂)使转印膜的图案活化成油墨状态； e. 转印：利用水压将经活化后的图案印于被印物上； f. 水洗：将被印工件残留的杂质用水洗净； g. 烘干：将被印工件烘干，温度要视素材的素性与熔点而定； h. 喷面漆：喷上透明保护漆保护被印物体表面； i. 烘干：将喷完面漆的物体表面干燥。水转印技术有两类，一种是水标转印技术，另一种是水披覆转印技术，前者主要完成文字和写真图案的转印，后者则倾向于在整个产品表面进行完整转印。披覆转印技术(CubicTransfer)使用一种容易溶解于水中的水性薄膜来承载图文。由于水披覆薄膜张力极佳，很容易缠绕于产品表面形成图文层，产品表面就像喷漆一样得到截然不同的外观。披覆转印技术可将彩色图纹披覆在任何形状之工件上，为生产商解决立体产品印刷的问题。曲面披

覆亦能在产品表面加上不同纹路，如皮纹、木纹、翡翠纹及云石纹等，同时亦可避免一般板面印花中常现的虚位。且在印刷流程中，由于产品表面不需与印刷膜接触，可避免损害产品表面及其完整性。 2. 金属拉丝直纹拉丝是指在铝板表面用机械磨擦的方法加工出直线纹路。它具有刷除铝板表面划痕和装饰铝板表面的双重作用。直纹拉丝有连续丝纹和断续丝纹两种。连续丝纹可用百洁布或不锈钢刷通过对铝板表面进行连续水平直线磨擦（如在有装置的条件下手工技磨或用刨床夹住钢丝刷在铝板上磨刷）获取。改变不锈钢刷的钢丝直径，可获得不同粗细的纹路。断续丝纹一般在刷光机或擦纹机上加工制得。制取原理：采用两组同向旋转的差动轮，上组为快速旋转的磨辊，下组为慢速转动的胶辊，铝或铝合金板从两组辊轮中经过，被刷出细腻的断续直纹。乱纹拉丝是在高速运转的铜丝刷下，使铝板前后左右移动磨擦所获得的一种无规则、无明显纹路的亚光丝纹。这种加工，对铝或铝合金板的表面要求较高。波纹一般在刷光机或擦纹机上制取。利用上组磨辊的轴向运动，在铝或铝合金板表面磨刷，得出波浪式纹路。旋纹也称旋光，是采用圆柱状毛毡或研石尼龙轮装在钻床上，用煤油调和抛光油膏，对铝或铝合金板表面进行旋转抛磨所获取的一种丝纹。它多用于圆形标牌和小型装饰性表盘的装饰性加工。 螺纹是用一台在轴上装有圆形毛毡的小电机，将其固定在桌

材料成形技术基础知识点总结

材料成形技术基础第一章 1-1 一、铸造的实质、特点与应用 铸造：将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中，冷却后获得逐渐的工艺方法。 1、铸造的实质 利用了液体的流动形成。 2、铸造的特点 A适应性大（铸件重量、合金种类、零件形状都不受限制）； B成本低 C工序多，质量不稳定，废品率高 D力学性能较同样材料的锻件差。力学性能差的原因是：铸造毛胚的晶粒粗大，组织疏松，成分不均匀 3、铸造的应用 铸造毛胚主要用于受力较小，形状复杂（尤其是腔内复杂）或简单、重量较大的零件毛胚。 二、铸造工艺基础 1、铸件的凝固 （1）铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程。它由晶核的形成和长大两部分组成。通常情况下，铸件的结晶有如下特点： A以非均质形核为主 B以枝状晶方式生长为主。 结晶过程中，晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素，因此可通过增加晶核数目来细化晶粒。晶体生长方式决定了最终的晶体形貌，不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或混合组织等。 （2）铸件的凝固方式 逐渐的凝固方式有三种类型：A逐层凝固B糊状凝固C中间凝固 2、合金的铸造性能 （1）流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力，是合金本身的性能。它反映了液态金属的充型能力，但液态金属的充型能力除与流动性有关，还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关，是各种因素的综合反映。 生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手： A选择靠近共晶成分的趋于逐层凝固的合金，它们的流动性好； B 提高浇注温度，延长金属流动时间； C 提高充填能力 D 设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时阻力。 （2）收缩性 A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中。对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有，液固界面泾渭分明，已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充，如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充，就会在该处形成一个集中的缩孔。适当控制凝固顺序，让铸件按远离冒口部分最先凝固，然后朝冒口方向凝固，最后才是冒口本身的凝固（即顺序凝固方式），就把缩孔转移到最后凝固的部位——冒口中去，而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。 具有宽结晶温度范围，趋于糊状凝固的合金，由于液固两相共存区很宽甚至布满整个断

设计材料及加工工艺作业题

设计材料及加工工艺 思考题P32 3．连接技术是一种富有创造性的技术，试对各种连接方式进行分析。 答：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。产品无论是简单的还是复杂的，都是由不同材料、不同功能的零部件组装而成。 连接工艺按照不同的连接原理，可以分为机械连接结构，焊接和粘接三种连接方式；而按照连接后的功能特征可以分为动连接 不同的连接方法，其 连接性能、适用范围有较 大差别，连接方法的选择 不仅与连接性能的要求有 关，而且和装配的材料件 的种类和性能要相适应。 1.机械连接 机械连接是采用机制 螺钉、螺栓、螺母、自攻丝螺钉、铆钉等机械坚固件，将需连接的零部件连接成为一个整体的过程。各零部件相互的连接是靠机械力来实现的，随着机械力的消除，接头可以松动或拆除。 机械连接的优点是连接快速、连接强度高、耐久性好。但由于大部分紧固件是金属的，由此也带来诸如增加重量、接合区域局部高应力、不同材料因温度升高导致的热膨胀失配以及美学上的问题等。 2.焊接 焊接是将两个或两个以上的零件或组件连接于一体的一种工艺方法，主要是采用热熔的方法，将连接部分加热至融合或焊缝间填以焊料进行连接。 焊接主要用于金属之间的连接，也用于部分非金属部件间的连接。焊接方法的选择取决于材料的种类、结构要求、美学要求、制件形状、尺寸及公差要求以及技术经济因素等。 3.粘接技术 粘接技术是借助溶剂或胶黏剂在构件表面上产生的黏合力，将同种或者不同种材料牢固地连接在一起，实现同种材料或不同种材料间紧密连接的一种技术。 粘接技术具有以下特点： ○1能够连接多种不同种类的材料； ○2垂直于粘接表面的应力分布均匀； ○3相对于机械连接而言，是一种可以减轻重量的轻型连接设计； ○4粘接过程可以在常温下进行，避免了热应力和热变形的产生； ○5对连接处具有一定的密封作用； ○6可以实现较大面积的自动连接工艺。 粘接技术适用于金属、塑料和木材等多种材质。通常用在需要永久性的非拆卸的连接件中，也常与机械紧固件结合使用。使用粘接连接时要注意，由于各种胶黏材料是有机化合物，它的一些性能会受时间、温度、相对温度和其他环境因素的影响。 4.静连接 连接后的各个零件或组件之间无相互位置变化，连接零件之间不允许产生相对运动，连接固定为一体，故称为固定连接。根据连接后的可拆性分为可拆固定连接和不可拆固定连接。 不可拆固定连接：连接成为一个整体后，至少必须毁坏连接中的某一部分才能拆开的连接，具有不可

材料与材料加工技术

材料加工技术讲义 徐刚，韩高荣编制 浙江大学材料科学与工程学系 二0一二年六月

绪论 材料是人类文明的物质基础，是社会进步和高新技术发展的先导。自上世纪70年代开始，人们把信息、能源和材料看作是现代社会的三大支柱。新材料和新材料技术的研究、开发和应用反映了一个国家的科学技术与工业化水平。以大规模集成电路为代表的微电子技术，以光纤通信为代表的现代通信技术，以及及现代科技与技术于一体的载人航天技术等，几乎所有的高新技术的发展与进步，都以新材料和新材料技术的发展为突破和前提。 材料的制备与加工，和材料的成分与结构，材料的性能是决定材料使用性能的三大基本要素，构成材料科学与工程学四面体的底面，这充分反映了材料制备及加工技术的重要作用和地位。材料制备与加工技术的发展既对新材料的研究开发、应用和产业化具有决定性的作用，同时又可有效地改进和提高传统材料的使用性能，对传统材料产业的更新改造具有重要作用。因此，材料制备与加工技术的研究开发是目前材料科学与工程学最活跃的领域之一。 材料种类很多，按材料的键合特点和组成分类，大致分为四大类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料；按材料的用途分类，既可分为结构材料和功能材料两大类，也可细分为建筑材料、信息材料、能源材料、生物材料、航空航天材料等等。相应地，为了适应不同种类材料的键合特点，和使用特点及功能要求，材料制备和加工技术也多种多样。 本讲义是面向浙江大学材料科学与工程学专业学位硕士研究生培养而编写的“材料加工技术”。主要涉及金属材料加工和陶瓷粉体成型烧结先进制备技术，包括：金属材料快速凝固、定向凝固、半固态加工、连续铸轧、复合铸造技术，以及金属粉体、陶瓷粉体制备，和先进陶瓷成型、烧结等材料加工新技术新工艺。注重材料制备及加工技术案例分析，从技术个案的起源、开发、改进和完善的整个过程，对材料加工技术特点及其原理进行系统介绍，重点突出新技术创新的基本规律，培养学生自主创新和利用新技术开发新材料的能力。

材料先进加工技术

1. 快速凝固 快速凝固技术的发展，把液态成型加工推进到远离平衡的状态，极大地推动了非晶、细晶、微晶等非平衡新材料的发展。传统的快速凝固追求高的冷却速度而限于低维材料的制备，非晶丝材、箔材的制备。近年来快速凝固技术主要在两个方面得到发展：①利用喷射成型、超高压、深过冷，结合适当的成分设计，发展体材料直接成型的快速凝固技术；②在近快速凝固条件下，制备具有特殊取向和组织结构的新材料。目前快速凝固技术被广泛地用于非晶或超细组织的线材、带材和体材料的制备与成型。 2. 半固态成型 半固态成型是利用凝固组织控制的技术.20世纪70年代初期，美国麻省理工学院的Flemings 教授等首先提出了半固态加工技术，打破了传统的枝晶凝固式，开辟了强制均匀凝固的先河。半固态成型包括半固态流变成型和半固态触变成形两类：前者是将制备的半固态浆料直接成型，如压铸成型（称为半固态流变压铸）；后者是对制备好的半固态坯料进行重新加热，使其达到半熔融状态，然后进行成型，如挤压成型（称为半固态触变挤压） 3. 无模成型 为了解决复杂形状或深壳件产品冲压、拉深成型设备规模大、模具成本高、生产工艺复杂、灵活度低等缺点，满足社会发展对产品多样性（多品种、小规模）的需求，20世纪80年代以来，柔性加工技术的开发受到工业发达国家的重视。典型的无模成型技术有增量成型、无摸拉拔、无模多点成型、激光冲击成型等。 4.超塑性成型技术 超塑性成型加工技术具有成型压力低、产品尺寸与形状精度高等特点，近年来发展方向主要包括两个方面：一是大型结构件、复杂结构件、精密薄壁件的超塑性成型，如铝合金汽车覆盖件、大型球罐结构、飞机舱门，与盥洗盆等；二是难加工材料的精确成形加工，如钛合金、镁合金、高温合金结构件的成形加工等。 5. 金属粉末材料成型加工 粉末材料的成型加工是一种典型的近终形、短流程制备加工技术，可以实现材料设计、制备预成型一体化；可自由组装材料结构从而精确调控材料性能；既可用于制备陶瓷、金属材料，也可制备各种复合材料。它是近20年来材料先进制备与成型加工技术的热点与主要发展方向之一。自1990年以来，世界粉末冶金年销售量增加了近2倍。2003年北美铁基粉末。相关的模具、工艺设备和最终零件产品的销售额已达到91亿美元，其中粉末冶金零件的销售为64亿美元。美国企业生产的粉末冶金产品占全球市场的一半以上。可以预见，在较长一段时间内，粉末冶金工业仍将保持较高的增长速率。粉末材料成型加工技术的研究重点包括粉末注射成型胶态成型、温压成型及微波、等离子辅助低温强化烧结等。 6. 陶瓷胶态成型 20世纪80年代中期，为了避免在注射成型工艺中使用大量的有机体所造成的脱脂排胶困难以及引发环境问题，传统的注浆成型因其几乎不需要添加有机物、工艺成本低、易于操作制等特点而再度受到重视，但由于其胚体密度低、强度差等原因，他并不适合制备高性能的陶瓷材料。进入90年代之后，围绕着提高陶瓷胚体均匀性和解决陶瓷材料可靠性的问题，开发了多种原位凝固成型工艺，凝胶注模成型工艺、温度诱导絮凝成形、胶态振动注模成形、直接凝固注模成形等相继出现，受到严重重视。原位凝固成形工艺被认为是提高胚体的均匀性，进而提高陶瓷材料可靠性的唯一途径，得到了迅速的发展，已逐步获得实际应用。 7. 激光快速成型 激光快速成形技术，是20实际90年代中期由现代材料技术、激光技术和快速原型制造术相结合的近终形快速制备新技术。采用该技术的成形件完全致密且具有细小均匀的内部组

材料加工技术作业

材料加工技术——作业5 (孙秀丽，21526082) 1:比较滚筒球磨制粉与气流磨制粉的优缺点？ 气流研磨法是通过气体传输粉料，并通过粉料自身之间的相互摩擦、撞击或颗粒与制粉装置间的撞击使粗大颗粒细化的一种研磨方法。优点是其由于不使用研磨球及研磨介质，所以气流研磨粉的化学纯度一般比机械研磨法的要高。 滚筒球磨法是传统机械研磨法，其优点是：机械方法制备的粉体粒径分布较宽。缺点是：机械制粉方法获得的粉体粒径一般在微米级，进一步细化效率很低且比较困难、粉碎过程中易于引入杂质，难以满足特种陶瓷对原料粒度和纯度的要求。 2：分析拉瓦尔管喷嘴设计在气流磨金属制粉上的应用原理？ 夹带有粉料的高压气流通过拉瓦尔管型硬质合金喷嘴喷出，在管颈部，气体加速，速度达到临界流速，在开口部，气体压力急剧下降，形成绝热膨胀过程。通过拉瓦尔管的喷出，会产生两个效应（1）加速效应，（2）冷却效应。冷流冲击是利用金属的冷脆性而开发的一种粉末制取技术。是将高速运动的粉末颗粒喷射到一个固定的硬质靶上，通过强烈碰撞而使粉末颗粒破碎。冷流冲击法制粉的粉末粒度与气流压力有关，气压越大，则粉末越细。 3：雾化制粉在存在哪三个过程？由这三个过程分析提高雾化制粉，应该采取哪些措施？ 过程一：较大的金属的液珠在受到外力冲击的瞬间，破碎成数个小液滴。雾化时液体吸收的能量与雾化液滴的粒径存在一个对应关系，吸收的能量越高则粒径越小；反之亦然。 过程二：液体颗粒破碎的同时，还可能发生颗粒间相互接触，再次成为一个较大的液体颗粒，并且液体颗粒形状向球形转化，这个过程中，体系的总表面能降低，属于自发过程。 过程三：液体颗粒冷却形成小的固体颗粒。 为了提高雾化制粉效率，应该遵循的两个原则如下： 能量交换准则：提高单位时间内单位质量液体从系统中吸收能量的效率，以克服表面自由能的增加。 快速凝固准则：提高雾化液滴的冷却速度，防止液体微粒的再次聚集。 在实际雾化制粉时，依据以上两条准则，通过改变工艺方法、调整工艺参数、改变液体性质等措施，可以达到调整粉末粒度，实现高效制粉的目的。 4：如何提高干压成型粉体成形性能？ 模压成形又称为干压成形，是将粉料填充到模具内部后，通过单向或双向加压，将粉料压制成所需形状。采用双向加压可以改善单项加压时坯体沿高度方向的密度不均匀性。 5：分析干压成形弹性后效产生的原因，易于引起单向或者双向干压成形坯体的何种缺陷？在等静压中成形有何应用？ 在等静在压制过程中，当卸掉压制压力并把压坯从压模中压出后，由于弹性内应力的作用，压坯将发生弹性膨胀，这种现象称为弹性后效。出现弹性后效的原因是：粉体在压制过程中受到压力作用后，粉末颗粒发生弹塑性变形，在压坯内部聚集很大的内应力。当压制压力消除后，弹性内应力便要松弛，改变颗粒的外形和颗粒的接触状态，从而使压坯发生膨胀。压坯和压模的弹性后效是产生压坯裂纹以及压坯分层的主要原因。 6：如何提高塑性成形泥料的成形性能？ 一是增加坯料中可塑性原料的含量；二是球磨，获得颗粒较细的坯料，不仅增加坯料的塑性，还可以提高坯料的烧结活性；三是坯料组织均匀而不含有空气有利于提高坯料的可塑性；四

数控加工工艺作业1-3答案

第 1 章 数控加工的切削基础 作业 、单项选择题 1、切削脆性金属材料时，材料的塑性很小，在刀具前角较小、切削厚度较 大的情况下，容易产生( C )。 (A )带状切屑 (B )挤裂切屑 (C )单元切屑 (D)崩碎切屑 2、 切削用量是指( D )。 (A) 切削速度 (B )进给量 (C )切削深度 (D )三者都是 3、 粗加工切削用量选择的一般顺序是( A )。 ( A B C a p -f-v c ( B ) a p - v c -f ( C ) v c -f-a p ( D ) f-a p - v c 4、确定外圆车刀主后刀面的空间位置的角度有( B ) 5、 分析切削层变形规律时，通常把切削刃作用部位的金属划分为( C ) 变形区。 (A) 二个 (B )四个 (C )三个 (D )五个 6、 在切削平面内测量的车刀角度是 ( D )。 (A )前角 (B )后角 (C )楔角 (D )刃倾角 7、车削用量的选择原则是：粗车时，一般 ( A )，最后确定一个合适的切 削速度 v 。 ap,其次选择较大的进给量f ； ap,其次选择较大的进给量f ； ap,其次选择较小的进给量f ； ap,其次选择较小的进给量f 。8、车削时的切削热大部分由( C )传散出去 A ) 刀具 ( B ) 工件 ( C ) 切屑 ( D ) 空气 9、切削用量三要素对刀具耐用度的影响程度为( C ) (A) 背吃刀量最大，进给量次之，切削速度最小; (B) 进给量最大，背吃刀量次之，切削速度最小; (C) 切削速度最大，进给量次之，背吃刀量最小; (D) 切削速度最大，背吃刀量次之，进给量最小; 10、粗车细长轴外圆时,刀尖的安装位置应( C ),目的是增加阻尼 作用。 A 应首先选择尽可能大的吃刀量 B ) 应首先选择尽可能小的吃刀量 C 应首先选择尽可能大的吃刀量 D ) 应首先选择尽可能小的吃刀量 (A ) g o 和 a o (B ) a o 和 K r (C ) K r 和 a o (D )入 s 和 K r ' (A )比轴中心稍高一些 (C )比轴中心略低一些 (B) 与轴中心线等高 (D )与轴中心线高度无关

《工程材料》作业

第一章 作业1、从原材料到机械零件都要经过哪些生产工艺过程。 第二章力学性能 作业2、在下列材料或零件上测量硬度，应当用何种硬度测试方法最适宜？ ①锉刀；②黄铜；③铸造铝合金；④紫铜；⑤片式弹簧（扁簧）；⑥硬 质合金刀片；⑦淬火钢；⑧调质钢；⑨硬铝；⑩退火钢。 作业3、在机械设计时哪两种强度指标用得较多？为什么？ 作业4、如图所示为五种材料的应力—应变曲线：①45钢；②铝青铜；③35钢； ④硬铝；⑤纯铜。试问： （1）当外加应力为300MPa时，各材料处于什么状态？ （2）有一用35钢制作的杆，使用中发现弹性弯曲较大，如改用45钢制作该杆，能否减少弹性变形？ （3）有一用35钢制作的杆，使用中发现塑性弯曲较大，如改用45钢制作该杆，能否减少塑性变形？ 第三章材料结构 作业5、晶体与非晶体有何区别？ 作业6、为什么单晶体具有各向异性，而多晶体则具有各向同性。 作业7、实际金属晶体存在哪些缺陷？对材料性能有何影响？ 第四章 作业1、默画出Fe—C相图，填出各点字母、含碳量及各区域的组织，写出共析反应式与共晶反应式，写出室温时亚共析钢、共析钢、过共析钢、 亚共晶铸铁、共晶铸铁、过共晶铸铁的平衡组织，并画出共析钢的冷 却曲线。 作业2、根据铁碳相图，分析产生下列现象的原因： （1）在室温下，含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.45%的钢硬度高？ （2）在室温下，含碳0.8%的钢的强度比含碳1.2%的钢高？ （3）在1100°时，含碳为0.4%的钢能进行锻造，而含碳为4.0%的白口铁不能进行锻造？ 作业3、从铁碳相图中分析回答： （1）随碳质量百分数的增加，硬度、塑性是增加还是减小？ （2）为何钢有塑性而白口铁几乎无塑性？ （3）哪个区域熔点最低？那个区域塑性最好？ （4）哪个区域的结晶温度范围最小？ （5）铸造用合金通常选择什么成分的合金？塑性加工通常选择什么成分的合金？ 作业4、同样形状的两块铁碳合金，其中一块是15号钢，一块是白口铸铁，用什么简便方法可迅速区分它们？

(完整版)数控加工工艺作业1-3答案

第1章数控加工的切削基础 作业 一、单项选择题 1、切削脆性金属材料时，材料的塑性很小，在刀具前角较小、切削厚度较大的情况下，容易产生（ C ）。 （A）带状切屑（B）挤裂切屑（C）单元切屑(D) 崩碎切屑 2、切削用量是指（D）。 （A）切削速度（B）进给量（C）切削深度（D）三者都是 3、粗加工切削用量选择的一般顺序是（ A ）。 （A）a p-f-v c（B）a p- v c -f（C）v c -f-a p（D）f-a p- v c 4、确定外圆车刀主后刀面的空间位置的角度有（ B ）。 （A）g o和a o（B）a o和K r′（C）K r和a o（D）λs和K r′ 5、分析切削层变形规律时，通常把切削刃作用部位的金属划分为（ C ）变形区。 （A）二个（B）四个（C）三个（D）五个 6、在切削平面内测量的车刀角度是（ D ）。 （A）前角（B）后角（C）楔角（D）刃倾角 7、车削用量的选择原则是：粗车时，一般（A ），最后确定一个合适的切 削速度v。 （A）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f； （B）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f； （C）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f； （D）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f。 8、车削时的切削热大部分由（ C ）传散出去。 （A）刀具（B）工件（C）切屑（D）空气 9、切削用量三要素对刀具耐用度的影响程度为（ C ） （A）背吃刀量最大，进给量次之，切削速度最小； （B）进给量最大，背吃刀量次之，切削速度最小； （C）切削速度最大，进给量次之，背吃刀量最小； （D）切削速度最大，背吃刀量次之，进给量最小； 10、粗车细长轴外圆时，刀尖的安装位置应（C ），目的是增加阻尼作用。 （A）比轴中心稍高一些（B）与轴中心线等高 （C）比轴中心略低一些（D）与轴中心线高度无关

机械制造工艺基础复习题及答案

《机械制造工艺基础》复习题 第1章 切削与磨削过程 一、单项选择题 1、金属切削过程中，切屑的形成主要是（ 1 ）的材料剪切滑移变形的结果。 ① 第Ⅰ变形区 ② 第Ⅱ变形区 ③ 第Ⅲ变形区 ④ 第Ⅳ变形区 2、在正交平面内度量的基面与前刀面的夹角为（ 1 ）。 ① 前角 ② 后角 ③ 主偏角 ④ 刃倾角 3、切屑类型不但与工件材料有关，而且受切削条件的影响。如在形成挤裂切屑的条件下，若加大前角，提高切削速度，减小切削厚度，就可能得到（ 1 ）。 ① 带状切屑 ② 单元切屑 ③ 崩碎切屑 ④ 挤裂切屑 4、切屑与前刀面粘结区的摩擦是（ 2 ）变形的重要成因。 ① 第Ⅰ变形区 ② 第Ⅱ变形区 ③ 第Ⅲ变形区 ④ 第Ⅳ变形区 5、切削用量中对切削力影响最大的是（ 2 ）。 ① 切削速度 ② 背吃刀量 ③ 进给量 ④ 切削余量 6、精车外圆时采用大主偏角车刀的主要目的是降低（ 2 ）。 ① 主切削力F c ② 背向力F p ③ 进给力F f ④ 切削合力F 7、切削用量三要素对切削温度的影响程度由大到小的顺序是（ 2 ）。 ① f a v p c →→ ② p c a f v →→ ③ c p v a f →→ ④ c p v f a →→ 8、在切削铸铁等脆性材料时，切削区温度最高点一般是在（ 3）。 ① 刀尖处 ② 前刀面上靠近刀刃处 ③ 后刀面上靠近刀尖处 ④ 主刀刃处 (加工钢料塑性材料时，前刀面的切削温度比后刀面的切削温度高，而加工铸铁等脆性材料时，后刀面的切削温度比前刀面的切削温度高。因为加工塑性材料时，切屑在前刀面的挤压作用下，其底层金属和前刀面发生摩擦而产生大量切削热，使前刀面的温度升高。加工脆性材料时，由于塑性变形很小，崩碎的切屑在前刀面滑移的距离短，所以前刀面的切削温度不高，而后刀面的摩擦产生的切削热使后刀面切削温度升高而超过前刀面的切削温度。) (前刀面和后刀面上的最高温度都不在刀刃上，而是离开刀刃有一定距离的 地方。切削区最高温度点大约在前刀面与切屑接触长度的一半处，这是因为切屑在第一变 形区加热的基础上，切屑底层很薄一层金属在前刀面接触区的内摩擦长度内又经受了第二 次剪切变形，切屑在流过前刀面时又继续加热升温。随着切屑沿前刀面的移动，对前刀面 的压力减小，内摩擦变为外摩擦，发热量减少，传出的热量多，切削温度逐渐下降。) 9、积屑瘤是在（ 1 ）切削塑性材料条件下的一个重要物理现象。 ① 低速 ② 中速 ③ 高速 ④ 超高速 10、目前使用的复杂刀具的材料通常为（ 4）。 ① 硬质合金 ② 金刚石 ③ 立方氮化硼 ④ 高速钢

工程材料及成型技术基础考试题目

工程材料及成型技术基础考试题目 一、填空 1、常见的金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排立方晶格。 2、晶体缺陷可分为：点缺陷、线缺陷、面缺陷。 3、点缺陷包括：空位、间隙原子、置换原子。 线缺陷包括：位错。位错的最基本的形式是：刃型位错、螺型位错。 面缺陷包括：晶界、亚晶界。 4、合金的相结构可分为：固溶体、化合物。 5、弹性极限：σe 屈服极限：σs 抗拉强度：σb弹性模量：E 6、低碳钢的应力应变曲线有四个变化阶段：弹性阶段、屈服阶段、抗拉阶段（强化阶段）、 颈缩阶段。 7、洛氏硬度HRC 压印头类型：120°金刚石圆锥、总压力：1471N或150kg 8、疲劳强度表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。 9、冲击韧度用在冲击力作用下材料破坏时单位面积所吸收的能量来表示。 10、过冷度影响金属结晶时的形核率和长大速度。 11、以纯铁为例α– Fe为体心立方晶格（912℃以下） γ– Fe为面心立方晶格（1394℃以下）、δ– Fe为体心立方晶格（1538℃以下） 12、热处理中，冷却方式有两种，一是连续冷却，二是等温冷却。 13、单晶体的塑性变形主要通过滑移和孪生两种方式进行。 14、利用再结晶退火消除加工硬化现象。 15、冷变形金属在加热时的组织和性能发生变化、将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。 16、普通热处理分为：退火、正火、淬火、回火。 17、退火可分为:完全退火、球化退火、扩撒退火、去应力退火。 18、调质钢含碳量一般为中碳、热处理为淬火+高温回火。 19高速钢的淬火温度一般不超过1300℃、高速钢的淬火后经550~570℃三次回火。 三次回火的目的：提高耐回火性，为钢获得高硬度和高热硬性提供了保证。 高速钢的淬火回火后的组织是：回火马氏体、合金碳化物、少量残余奥氏体。 20、铸铁的分类及牌号表示方法。P142

材料加工新技术与新工艺重点资料

一、绪论 1)材料与新材料的概念，生产特点及分类 材料：人类用以制造用于生活和生产的物品、器件、构件、机器以及其他产品的物质，也可简单定义为:材料是可以制造有用器件的物质。 新材料：新出现或正在发展之中的具有优异性能或特定功能的材料，或在传统材料基础上通过新技术处理获得性能明显提高或产生了新功能的材料。 2)材料的作用与地位 1，自20世纪70年代，人们就把信息、能源和材料誉为人类文明的三大支柱，把材料的重要性提高到一个前所未有的高度。2，20世纪80年代又把新材料技术与信息技术、生物技术一起列为高新技术革命的重要标志；事实上，新材料的研究、开发与应用反映着一个国家的科学技术与工业化水平。3，几乎所有的高新技术的发展与进步，都以新材料和新材料技术的发展和突破为前提。 3)材料技术的概念及其分类 材料技术：可以理解为是关于材料的制备、成形与加工、表征与评价，以及材料的使用和保护的知识、经验和诀窍；从学科的观点来考虑，将材料科学和其他相关学科(如计算机、机械、自动控制)的知识应

用于材料(制备)生产和使用的实际，以获得所需的材料产品、提高材料的使用效能的技艺。分类：(1)制备技术;(2)成形与加工技术;(3)改质改性技术;(4)防护技术；(5)评价表征技术；(6)模拟仿真技术；(7)检测与监控技术。 4)材料加工技术的分类及材料科学与工程要素 按照传统的三级学科进行分类，材料加工技术(方法)包括机加工(车钻刨铣磨等)、凝固加工(铸造)、粉末冶金、塑性加工(压力加工)、焊接(连接)、热处理等。 按照被加工材料在加工时所处的相态不同进行分类，材料加工技术包括气态加工、液态加工(凝固成形)、半固态加工、固态加工。 一般认为，现代材料科学与工程由四个基本要素组成:即材料的成分与结构、性质、制备与加工工艺、使用性能，它们之间形成所谓的四面体关系；材料的制备与加工与材料的成分和结构、材料的性质一起，构成决定材料使用性能的最基本的一大要素，也充分反映了材料制备与加工技术的重要作用和地位 发展趋势：过程综台、技术综合、学科综台。 主要特征：(1)性能设计与工艺设计的一体化；(2)在材料设计、制备、成形与加工处理的全过程中对材料的组织性能和形状尺寸进行精确控制 发展方向：（1）常规材料加工工艺的短流程化和高效化；（2）发展先进

数控加工工艺课程作业

数控加工工艺课程作业（1） 1、车刀几何角度标注 ①45°端面车刀：Kr=Kr￠=45°，go= -5°，ao=ao￠=6°，ls= -3° ②内孔镗刀：Kr=75°，Kr￠=15°，go=10°，ao=ao￠=10°，ls= 10° 2、粗、精加工时切削用量的选择原则是什么？ 3、什么是积屑瘤？它是怎样形成的？对切削过程有何影响？如何抑制积屑瘤的产生？ 4、简述切削用量三要素对切削温度、切削力的影响规律。 5、什么是刀具磨钝标准？刀具磨钝标准与哪些因素有关？ 6、前角的作用和选择原则是什么？ 7、后角的作用和选择原则是什么？ 8、主偏角的作用和选择原则是什么？ 9、切削用量的选择原则与选择方法是什么？ 10、切削力的来源有哪些？简述各切削分力的特点和用途。 11、什么是刀具耐用度？刀具耐用度与哪些因素有关？ 12、数控车刀刀尖安装高低对工作角度有何影响？ 13、切削液的作用是什么？常用切削液有哪些？ 数控加工工艺课程作业（2） 1、什么是欠定位？为什么不能采用欠定位？ 2、什么是过定位？试分析图1中的定位元件分别限制了哪些自由度？是否合理？如何改进？ 图1

3、根据六点定位原理分析图2中各定位方案的定位元件所限制的自由度。 图2 4、粗基准和精基准选择的原则有哪些？ 5、对于图3所示零件，已知A、B、C、D及E面均已经加工好，试分析加工f10mm孔时用哪些表面定位比较合理？为什么？ 6、试分析图4中夹紧力的作用点与方向是否合理？为什么？如何改进？ 图3图4

7、套类零件铣槽时，其工序尺寸有三种标注方法，如图5所示，定位销为水平放置，试分别计算工序尺寸H1、H2、H3的定位误差。 图5 8、对夹紧装置的基本要求有哪些？ 数控加工工艺课程作业（3） 1、什么叫工序和工步？划分工序的原则是什么？ 2、何谓“工序集中”和“工序分散”？什么情况下按“工序集中”原则划分工序？什么情况下按“工序分散”原则划分工序？ 3、数控机床上加工的零件，一般按什么原则划分工序？如何划分？ 4、在数控机床上按“工序集中”原则组织加工有何优点？ 5、图1所示为轴类零件图，其内孔和外圆和各端面均已加工好，试分别计算图示三种定位方案加工时的工序尺寸极其偏差。 图1 6、图2所示零件，，，。因A3不便测量，试重新标出测量尺寸A4及其公差。

工程材料及成形技术基础A答案

一、填空题（每空1分，共20分） 1. 机械设计时常用屈服强度和抗拉强度两种强度指标。 2. 纯金属的晶格类型主要有面心立方、体心立方和密排六方三种。 3. 实际金属存在点、线和面缺陷等三种缺陷。 4．F和A分别是碳在α-Fe 、γ-Fe 中所形成的间隙固溶体。5. 加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得奥氏体组织。 6． QT600-3中,QT表示球墨铸铁，600表示抗拉强度不小于600Mpa 。7．金属晶体通过滑移和孪生两种方式来发生塑性变形。 8．设计锻件时应尽量使零件工作时的正应力与流线方向相同 ,而使切应力与流线方向相垂直。 9．电焊条由药皮和焊芯两部分组成。 10．冲裁是冲孔和落料工序的简称。 1．在铁碳合金相图中，碳在奥氏体中的最大溶解度为（ b ）。 a、0.77% b、2.11% c、0.02% d、4.0% 2．低碳钢的焊接接头中，（ b ）是薄弱部分，对焊接质量有严重影响，应尽可能减小。 a、熔合区和正火区 b、熔合区和过热区 c、正火区和过热区 d、正火区和部分相变区 3．碳含量为Wc＝4.3％的铁碳合金具有良好的（ c ）。 a、可锻性 b、可焊性 c、铸造性能 d、切削加工性 4．钢中加入除Co之外的其它合金元素一般均能使其C曲线右移,从而（ b ） b、增加淬透性 c、减少其淬透性 d、增大其淬硬性 a、增大V K 5. 高碳钢淬火后回火时,随回火温度升高其（ a ） a、强度硬度下降,塑性韧性提高 b、强度硬度提高 ,塑性韧性下降 c、强度韧性提高,塑性硬度下降 d、强度韧性下降,塑性硬度提高 6．感应加热表面淬火的淬硬深度,主要决定于因素（ d ） a、淬透性 b、冷却速度 c、感应电流的大小 d、感应电流的频率 7．珠光体是一种（ b ） a、单相间隙固溶体 b、两相混合物 c、Fe与C的混合物 d、单相置换固溶体8．灰铸铁的石墨形态是（ a ） a、片状 b、团絮状 c、球状 d、蠕虫状