第一篇:設計材料及加工工藝+答案
2014 設計材料及加工工藝期末總結 第一章 概論
1.產品造型設計的三個要素及相互關系。
產品設計的三要素:產品的功能、產品的形態、材料與工藝
功能與形態建立在材料與工藝基礎上,各種材料的的特性因加工特性不同而體現出不同的材質美,從而影響產品造型設計。
2.材料的特性有哪些? 固有特性:
物理特性:(1)物理性能:密度、硬度(2)(力學)機械性能:強度、彈性和塑性、脆性和韌性、剛度、耐磨性等(3)熱性能:導熱性、耐熱性、熱脹性、耐燃性、耐火性(4)電性能:導電性、電絕緣性(5)磁性能:鐵磁性、順磁性、抗磁性(6)光性能:對光的反射、折射、透射 化學特性:(1)抗氧化性(2)耐腐蝕性(3)耐候性
派生特性:(1)加工特性(2)感覺特性(3)環境特性(4)經濟性
第二章 材料的工藝特性 1 什么是材料的工藝性?
材料適應各種工藝處理要求的能力。
材料的工藝性包括成型加工工藝、連接工藝、表面處理工藝 材料成型加工工藝的選擇。(1)去除成形(減法成形)
在坯料成形過程中,將多余部分去除而獲得所需形態,如車削、銑削、刨削、磨削等。(2)堆積成形(加法成形)
通過原料堆積獲得所需形態。如鑄造、焙燒、壓制、注射成型。(3)塑性成形
坯料在成形過程中不發生重量變化,只有形狀的變化,如彎曲、壓制、壓延等。材料表面處理的目的、工藝類型及選擇。
表面處理的目的:(1)保護產品
(2)賦予產品一定的感覺特性
工藝類型及選擇 A 表面精加工
工藝技術:研磨、拋光、噴砂、蝕刻
效果:平滑、光亮、肌理 B 表面層改質
工藝技術:化學處理、陽極氧化
效果:特定的色彩、光澤 C 表面被覆
技術:鍍層、涂層(PVD、CVD)、琺瑯、表面覆貼
效果:覆蓋產品材料,表面呈現覆貼材料的效果。快速成型的原理及特點,了解幾種快速成型技術。
快速成型的原理:是基于離散、堆積原理而實現快速加工原型或零件的加工技術。過程:1)利用計算機輔助設計(CAD)技術,建立零件的三維模型;
2)對該三維(3D)模型進行分層離散處理,將三維模型數據變成二維(2D)平面數據。把3D模型離散為沿某一方向的多個平面,將3D模型變成2D截面輪廓信息。(相當于把立體切成一層層薄片)。
3)將二維平面數據傳輸給快速成型系統中的工作執行部件。
4)該執行部件按特定的成型方法,按截面輪廓形狀信息進行逐點掃描,將薄板材料逐層進行加工,逐層堆積形成三維實體。5)后處理成為實體原型/零件。
快速成型的特點:
實體加工→層片加工,不用刀具、模具,加工難度降低,成型速度提高。(1)實現了設計與制造一體化(2)設計易達性
(3)快速性。縮短產品開發周期。(4)產品材料的廣泛性。
了解幾種快速成型技術:
(1)光固化成型(又稱SLA成型工藝)
目前RP領域中最普遍的制作方法,利用液態光敏樹脂聚合物進行選擇性固化成型,成型機為立體平板印刷機。原理:按特定的路徑,數控激光掃描液態光敏樹脂,每掃描一層就固化生成零件的一個截面,平臺下降一個液面……,3D實體 應用:制作塑料件 1)中、小型零件
2)中空的立體樹脂模,可代替蠟膜,作為鑄造澆注用模具,制作各種精密合金鑄件。(2)選擇性激光燒結成型(又稱SLS成型工藝)
在激光照射下,利用各種固態燒結粉末(金屬、陶瓷、樹脂)進行選擇性燒結成型。
成型原理:按特定的路徑,數控激光掃描粉末,每掃描一層就燒結固化生成零件的一個截面層,平臺下降一層,覆蓋一層粉末,……,3D實體 應用:1)直接做商品樣件
2)作為鑄造澆注用陶瓷/金屬模具和其他模具。(3)熔絲沉積成型(又稱FDM成型工藝)
原理:利用電加熱方式,使用絲狀材料(石蠟、金屬、塑料、低熔點合金),將絲材在噴頭中加熱至略高于熔點,使絲材成熔融狀態。在數控狀態下噴頭做X-Y平面掃描,將熔融的材料從噴嘴噴射出來,涂敷在工作臺上,冷卻后生成零件的一個截面層,平臺上移一層,……,3D實體。
應用:制作中、小型塑料零件
(4)分層實體成型(又稱LOM成型工藝)層疊成型法laminated object manufacturing--LOM
原理:以薄片材(紙、塑料薄膜、復合材料,片材背面涂有熱熔膠,)為原材料,在數控狀態下,激光按實體截面輪廓切割薄片材,切割完一層利用熱碾壓裝置是該層與下層粘合在一起,然后下層切割,……,進層層疊加形成3D實體。應用:制作尺寸較大的零件
第三章 材料的感覺特性 材料的感覺特性包含的內容
1)觸覺質感 2)視覺質感 3)自然質感 4)人為質感 質感設計及其作用
材料的質感是設計材料的一個重要特征,質感設計是工業產品造型設計中一個重要的方面,是對工業產品造型設計的技術性和藝術性的先期規劃。
質感設計的形式美法則:調和與對比法則,主從法則。
質感設計的運用原則:合理地使用材料,藝術性地使用材料,創造性地使用材料。
作用:
1)提高適用性 通過觸覺質感設計 2)增加宜人性 通過視覺質感設計
3)塑造產品的精神品味 產品的精神品味就是產品的意境
4)達到產品的多樣性和經濟性 良好的人為質感設計可替代和彌補自然質感 5)創造全新的產品風格 大膽選擇材料,非常規手段加工處理材料,將差異很大的材料組合在一起 材料抽象表達的含義
面對一種材料,人們往往會產生種種感覺,種種感覺的擴張,種種感覺與感覺的聯系,就會產生將材料做這樣或那樣處理的種種有意或無意的設計行為,這種設計行為就稱為材料的抽象表達。材料的抽象表達不僅體現了裝飾性,還體現了設計師的設計理念,即表達了設計作品外在質感與內在情感的有機結合,從知覺的角度將材料視做有生命的物,富裕作品新的生命力。
材料的抽象表達對設計有直接意義。材料作為設計的表現主體,以其自身的固有特性和感覺特性參與設計構思,其審美特征被充分挖掘,為設計提供了新的思路、新的視覺經驗和新的心理感覺。材料的美感有哪些?
色彩美感,肌理美感,光澤美感,質地美感,形態美感
第四章 材料與環境
綠色設計的特征、原則及方向 綠色設計的特征: 1)環境協調性 將環境問題、產品的性能與造型設計各因素進行綜合考慮,防止產品在滿足功能的過程中對環境產生污染破壞,產品報廢時避免或盡量減少有害廢棄物,實現最低的成本、最高的重復利用和再生利用。2)價值創造性
A 結構與零部件設計的結構技術的更新 B 材料與工藝選擇的污染防范技術的運用
C 人與環境整體關系中,進行創新設計,提高產品總體價值。3)功能全程性
綠色設計認為產品的的生命周期為:從產品制造、使用、以至使用結束后的處理及回收的整個過程。
綠色設計是將產品的功能與價值貫穿到產品開發直至廢棄全過程的設計思想與策略。
綠色設計的原則:
1)研究:產品的環境對策。研究產品全生命周期過程對人和自然的影響,在設計過程中充分考慮環境效益,盡量減少對環境的副作用。
2)保護:最大限度保護環境。措施:減少原材料的使用,降低自然資源的消耗,降低各種
技術、工藝對環境的破壞。
3)減量化:減少物質浪費與環境破壞。措施:設計中減少產品體量,精簡產品結構,加工過程中降低能耗,流通環節降低成本,消費過程中減少污染。4)回收:產品廢棄物中有利用價值的資源或部件
5)再利用:①利用零件的互換性更換零件,重新啟用裝置
②將廢棄裝置中有用的零件拆卸出來重新利用。6)再生:將廢棄物作為資源回收
綠色設計的方向: 1)綠色產品的設計(1)產品的簡約設計
目的:降低資源與能源消耗
措施:產品體量:輕、薄、短、小。
產品結構:結構精簡。
產品品質:高性能。(2)產品的可拆卸設計 2)綠色包裝設計
目標:降低包裝成本,降低包裝廢棄物對環境的污染.對策:無包裝設計、可再利用包裝設計 3)開發綠色能源
綠色能源——耗能低、環保性好、儲量豐富及可再生能源。4)創造有生命的材料
第五章 金屬材料及加工工藝 1 金屬材料的分類
1)按金屬材料構成元素分類
構成元素分:黑色金屬:生鐵(C>2.11%),鋼(C 0.0218%~2.11%)分為碳素鋼和合金鋼
工業純鐵(C<0.0218%)
有色金屬:鋁及鋁合金,銅及銅合金,其他金屬基合金
特殊金屬材料:非晶態金屬、形狀記憶合金、減震合金、超導合金等 2)按材料性能和用途分類 金屬結構材料、金屬功能材料 3)按材料加工工藝分類
鑄造金屬材料、變形金屬材料、粉末冶金材料 4)按材料密度分類 輕金屬、重金屬 金屬材料的基本特性
金屬材料具有晶體結構、金屬鍵結合。
1)金屬特有的色彩、光澤,光反射能力,不透明。
2)優良的力學性能
高彈性模量、熔點、強度、剛度、韌性 3)優良的加工性能
鑄造成型、塑性成型、切削加工、焊接 4)表面工藝性好
適于各種表面處理工藝 5)電與熱的良導體
6)可制備金屬間化合物,與其他金屬或非金屬元素形成多元合金 7)化學性質活潑,易于氧化。
3金屬材料的成型加工工藝有哪些?鑄造,金屬塑性加工,切削加工,焊接加工,粉末冶金(1)鑄造的主要工藝、特點及應用
主要工藝:(1)砂型鑄造(2)熔模鑄造(3)金屬型鑄造(4)壓力鑄造(5)離心鑄造 鑄造的特點:
1)優點: 生產成本低,工藝靈活性大,適應性強,可鑄出各種復雜形狀,適合不同材料,批量生產。
2)缺點:晶粒粗大,工藝復雜,易產生缺陷,鑄件力學性能比鍛件和焊件差。
砂型鑄造:在砂型中生產鑄件的鑄造方法,以型砂和芯砂為造型材料制成鑄型,液態金屬在重力下充填鑄型來生產鑄件的鑄造方法。
特點:所用的造型材料價廉易得,鑄型制造簡便,對鑄件的單件生產、成批生產和大量生產均能適應,是鑄造生產中的基本工藝。
應用:鋼鐵和大多數有色合金鑄件。
熔模鑄造:又稱“失蠟鑄造”,通常是在蠟模表面涂上數層耐火材料,待其硬化干燥后,將其中的蠟模熔去而制成型殼,再經過焙燒,然后進行澆注,而獲得鑄件的一種方法,由于獲得的鑄件具有較高的尺寸精度和表面光潔度,故又稱“熔模精密鑄造”。
特點:工藝過程較復雜,且不易控制,使用和消耗的材料較貴,故它適用于生產形狀復雜、精度要求高、或很難進行其它加工的小型零件,如渦輪發動機的葉片等。
應用:可用熔模鑄造法生產的合金種類有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精密合金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。
金屬型鑄造:又稱硬模鑄造,它是將液體金屬澆入金屬鑄型,以獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬制成,可以反復使用多次(幾百次到幾千次)。金屬型鑄造目前所能生產的鑄件,在重量和形狀方面還有一定的限制,如對黑色金屬只能是形狀簡單的鑄件;鑄件的重量不可太大;壁厚也有限制,較小的鑄件壁厚無法鑄出。
優點:鑄件表面光潔度和尺寸精度均優于砂型鑄件,鑄件的組織結構致密,力學性能較高 應用:適用于中小型有色金屬鑄件和鑄鐵鑄件的生產。
壓力鑄造:實質是在高壓作用下,使液態或半液態金屬以較高的速度充填壓鑄型(壓鑄模具)型腔,并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。
離心鑄造:將液態金屬澆入旋轉的鑄型里,在離心力作用下充型并凝固成鑄件的鑄造方法。特點:金屬液在離心力作用下充型和凝固,金屬補縮效果好,鑄件外層組織致密,非金屬夾雜物少,機械性能好;不用造型、制芯,節省了相關材料及設備投入。鑄造空心鑄件不需澆冒口,金屬利用率可大大提高。因此對某些特定形狀的鑄件來說,離心鑄造是一種節省材料、節省能耗、高效益的工藝,但須特別注意采取有效的安全措施。
應用:大批生產管、筒類鑄件,如鐵管、銅套、缸套、雙金屬鋼背銅套、耐熱鋼輥道、無縫鋼管毛坯等,還可用于輪盤類鑄件。
(2)塑型加工的主要工藝: 1)鍛造 2)壓制 3)擠壓 4)拔制 5)沖壓
(3)切削加工工藝:1)車削 2)銑削 3)刨削 4)磨削 5)鉆削 6)鏜削 7)鉗工 金屬材料的普通熱處理工藝有哪些? 退火、正火、淬火、回火 金屬材料的表面處理技術
(一)前(預)處理
目的:清除工件表面的污物、銹蝕及氧化皮等,清潔表面。方法:機械處理、化學處理、電化學處理
(二)表面裝飾技術
1)表面著色:化學著色、電解著色、陽極氧化染色、鍍覆、琺瑯、涂覆、熱處理著色 2)表面肌理工藝:表面鍛打、研磨、拋光、鑲嵌、蝕刻
第六章 高分子材料及加工工藝 1 高分子材料的特點
A 可分割性
B 彈性
C 可塑性:加熱后塑性成性能好
D 絕緣性:對電、熱、聲的絕緣性能好 高分子材料的三種力學狀態及在成型加工中的意義 玻璃態
高彈態 Tg-Tf 大(高彈)形變、可逆 黏流態 >Tf 大形變、不可逆 Tg與Tf的意義(1)含義 Tg---高分子材料使用的溫度上限,高于Tg時,變形大或斷裂,Tg衡量材料的耐熱性。Tf----高分子材料的成型溫度,成型加工難易的標志。(2)實際應用 常溫下呈玻璃態,則該聚合物用作塑料。 常溫下呈高彈態,則該聚合物用作彈性材料,如橡膠。塑料的性能特點 塑料能自由成型并易加工。雖然塑料制品的性能,根據其種類、成型條件及使用環境等變化較大,但與其它材料相比較,塑料具有良好的綜合特性。1)多數塑料制品有透明性,并富有光澤,能著鮮艷色彩。2)質輕,耐振動與沖擊,比強度高(按單位質量計算的強度) 減摩、耐磨和自潤滑,減震消音,具有柔韌性和彈性。3)塑料電絕緣性、熱物理性能好。4)優良的化學穩定性能,耐腐蝕性好。 5)塑料成型容易、加工方便,能大批量生產。塑料的主要成型工藝 注射、擠出、吹塑、壓制 塑料二次加工工藝中的二次熱成型 熱塑性塑料在一定溫度下可以軟化、熔融流動,冷卻后獲得一定的形狀,再加熱又可再軟化乃至熔融流動,所以二次成型僅適用于熱塑性塑料。 將熱塑性塑料加熱到一定溫度T(Tg﹤T﹤Tf), 利用模具進行成型。 熱成型方法有多種, 成型過程中對坯件施加的壓力, 基本上都是以真空、氣壓或機械壓力三種方法為基礎加以組合或改進而成的。塑料的表面處理工藝 涂飾、鍍飾、燙印、壓花、彩飾等。按熱行為分類,塑料分為哪幾種?每種塑料各舉幾個應用實例。熱塑性塑料: 1)聚乙烯塑料(PE) 薄膜:線型低密度聚乙烯地膜覆蓋用薄膜(應用最多)、農用大棚薄膜、包裝用薄膜、果品保鮮用薄膜、防化膜、其他吹塑超薄薄膜等。型材,中空制品(水壺)和注射制品。2)聚丙烯塑料(PP) 工農業:噴灌管、化工管道、板材、電纜包覆和護套、打包帶、包裝袋、瓦楞板等。機械零件:法蘭、齒輪、手把、接頭、汽車水、油箱殼體、電視機殼體等。日用品:水杯、食具、玩具、飲料、藥品容器、包裝薄膜如玻璃紙透明。紡織品:丙綸纖維、無紡布等。3)聚苯乙烯塑料(PS) 用于制作透明或色澤鮮艷的各類制品,如文具、燈具、燈飾、室內外裝飾、化妝品裝飾、果盤,電子工業、儀表設備外殼、車燈罩、光學零件(三棱鏡、透鏡),另外用懸浮法制成不同密度的泡沫塑料可做隔音包裝、隔音、防震、救生材料等。 4)聚氯乙烯塑料(PVC) 衣物類 工農業:農用薄膜(透氣、透紫外線)、雨布耐酸、堿管、絕緣層、電線管、醫藥衛生器具。國防:結構零件。 建材:墻板、天花板、目前大量用于飾條、室內門窗、塑鋼門窗等。5)ABS塑料 電器部件:電器外殼、電話機外殼、電視機外殼、筆記本電腦外殼、顯示器外殼等; 汽車部件:臺面等 用品:旅行箱、安全帽等; 板材:電冰箱內襯、建筑門窗、百葉窗 管材:ABS管、管件等 其它:該材料電鍍性能良好,可獲得金屬質感的電器零件外觀、獎牌、飾件等 6)聚酰胺塑料(PA)俗稱尼龍 軸承、滾輪、齒輪、葉片、密封圈、電纜接頭,薄膜、管材,假發,棉綸。大型汽車殼體 7)聚碳酸酯塑料(PC) 機械結構、包裝材料,開關,電器,電視機面板,照相機電動工具殼體,薄膜,建筑采光板 8)氟塑料 熱熱塑性 薄膜、管材、棒料、軸承、墊圈、閥門、各種型材及零件等,適用于高溫和環境惡劣條件下使用。 熱固性塑料:酚醛塑料(PF) 應用:電子管插座、開關、燈頭及電話機 第七章 木材及加工工藝 1.木材的構造、性能特點 木材的構造:木材來自樹木,樹木由根、干、枝、葉等部分組成,我們所說的木材主要來自樹木的樹干部分,是由樹木砍伐后經初步加工而得的,是由纖維素、半纖維素和木質素等組成。樹干是木材的主要部分,由樹皮、木質部和髓心三部分組成。 性能: 1)木材由疏松多孔的纖維素和木質素構成,因樹種的不同,密度也不同,一般為 0.3-0.8g/cm3,木材的密度直接受含水率變化的影響。2)木材具有天然的色澤和美麗的花紋。3)具有平衡和調節空氣的作用 4)具有可塑性 5)易于加工成型和添飾 6)良好的絕緣性能 7)易變性,易燃 8)各向異性 木材的成型加工工藝及連接方法 木材加工的基本方法: 1)鋸割:最常用 2)刨削:主要工藝之一。木材經過刨削加工后,可以獲得尺寸和形狀準確、表面平整光潔的構件。 3)鑿削:木制品構件間結合的基本形式是框架榫孔結構。 4)銑削:木工銑削機床是一種萬能設備,既可用來截口、起線、開榫、開槽等直線成型表面加工和平面加工,又可用于曲線外形加工。 5)彎曲成型:是用實木軟化彎曲或層積木材彎曲成型制作曲木部件的方法。 連接方法:1)榫結合 2)膠結合 3)釘結合 4)板材拼接方式 第八章 無機非金屬材料及加工工藝 1 玻璃的性能特點 1)強度:抗壓強度較高,抗拉強度較低 2)硬度:脆性材料,硬度較大,比一般金屬硬,不能用普通刀具進行切割 3)光學性能:高度透明的物質,具有一定的光學常數、光譜特性,可吸收或透過紫外線和紅外線、感光、光變色、光存儲和顯示等重要光學性能。 4)電學性能:常溫下是電的不良導體,具有較高電阻率,可做絕緣材料。溫度升高,導電性迅速提高,熔融狀態變為良導體。 5)熱性質:導熱性很差,制品越厚,承受溫度急劇變化的性能越差。6)化學穩定性:較穩定。耐酸腐蝕性較好,耐堿腐蝕性較差。玻璃的主要成型方法 1)壓制成型:在模具中加入玻璃熔料加壓成型。多用于玻璃盤碟、玻璃磚的制作。 2)吹制成型:最常見,將玻璃黏料壓制成雛形型塊,再將壓縮氣體吹入處于熱熔態的玻璃型塊中,使之吹脹成為中空制品。主要用以制造空心產品,水杯、燈泡等。 3)壓延成型:用金屬輥將玻璃熔體壓成板狀制品。用于生產壓花玻璃、夾絲玻璃。 4)拉制成型:利用機械拉引力將玻璃熔體制成制品,分為垂直拉制和水平拉制。用于生產平板玻璃、玻璃管、玻璃纖維。 5)浮法成型:是生產平板玻璃的主要工藝方法。質量較高。玻璃的二次成型加工及表面處理 玻璃制品的二次加工: 冷加工:1)研磨 2)拋光 3)切割 4)磨邊 5)噴砂 6)鉆孔 7)車刻又稱刻花 熱加工:1)火焰切割 2)火拋光 3)鋒利邊緣的燒口 表面處理:包括表面著色、表面涂層、玻璃表面光滑面與散光面的形成。 1)玻璃彩飾:描繪、噴花、貼花、印花 2)玻璃蝕刻:利用氫氟酸的腐蝕作用,使玻璃獲得不透明毛面的方法。 第九章 復合材料及加工工藝 1 復合材料的性能特點 1)比強度(強度/密度)、比模量(彈性模量/密度)高 2)良好的抗疲勞性能 3)良好的減摩、耐磨性能 4)減振能力強 5)高溫性能好 6)化學穩定性好 7)成型工藝簡單靈活 2常用復合材料的特點及應用(1)玻璃纖維增強塑料 特點:質輕,堅硬,比強度高,耐腐蝕性、絕熱性和電絕緣性良好 應用:用于制作化工設備、汽車車身、船體等大型結構件,廣泛用于化工、機械、建筑、運輸等方面 (2)碳纖維增強材料 特點:強度比鋼大、比重比鋁小的新穎材料,與玻璃纖維比,碳纖維具有高強度、高模量的特點。在隔絕空氣的條件下、經高溫碳化,都可制成碳纖維或石墨纖維。在2000℃以下燒成的稱為碳纖維。 應用:可用來增強塑料、金屬和陶瓷。了解復合材料的幾種成型加工工藝 1)手糊成型:以手工業為主 2)纖維纏繞成型 3)模壓成型 4)噴射成型 5)其他成型:連續成型、離心成型、樹脂注射成型、回轉成型、裱襯成型 第十章 產品設計中材料的選擇與開發 產品設計用材料的選擇: 1.實用性原則:1)材料的外觀:主要考慮材料的感覺特性 2)材料的使用性能:主要由材料的固有特性決定 2.工藝性原則:材料應具有良好的工藝性能,符號和造型設計中成型工藝、加工工藝和表面處理的要求,應與加工設備及生產技術相適應。 3.經濟性原則:在滿足設計要求的基礎上,盡量降低成本,優先選用資源豐富、價格低廉的材料,使產品具有較強的競爭力,以獲得最大的經濟效益。 4.環境性原則:材料選用要從環保的角度考慮,符合綠色設計要求,選用有利于生態環境保護的材料。 5.創新性原則:新材料的出現為產品設計提供更廣闊的前景,滿足產品設計的要求。 第1章 數控加工的切削基礎 作業 一、單項選擇題 1、切削脆性金屬材料時,材料的塑性很小,在刀具前角較小、切削厚度較大的情況下,容易產生(C)。 (A)帶狀切屑(B)擠裂切屑(C)單元切屑(D)崩碎切屑 2、切削用量是指(D)。 (A)切削速度(B)進給量(C)切削深度(D)三者都是 3、粗加工切削用量選擇的一般順序是(A)。 (A)ap-f-vc(B)ap-vc-f(C)vc-f-ap(D)f-ap-vc 4、確定外圓車刀主后刀面的空間位置的角度有(B)。(A)go 和ao(B)ao 和Kr′(C)Kr 和ao(D)λ s和 Kr′ 5、分析切削層變形規律時,通常把切削刃作用部位的金屬劃分為(C)變形區。 (A)二個(B)四個(C)三個(D)五個 6、在切削平面內測量的車刀角度是(D)。 (A)前角 (B)后角 (C)楔角 (D)刃傾角 7、車削用量的選擇原則是:粗車時,一般(A),最后確定一個合適的切削速度v。 (A)應首先選擇盡可能大的吃刀量ap,其次選擇較大的進給量f;(B)應首先選擇盡可能小的吃刀量ap,其次選擇較大的進給量f;(C)應首先選擇盡可能大的吃刀量ap,其次選擇較小的進給量f;(D)應首先選擇盡可能小的吃刀量ap,其次選擇較小的進給量f。 8、車削時的切削熱大部分由(C)傳散出去。(A)刀具(B)工件(C)切屑(D)空氣 9、切削用量三要素對刀具耐用度的影響程度為(C)(A)背吃刀量最大,進給量次之,切削速度最小;(B)進給量最大,背吃刀量次之,切削速度最小;(C)切削速度最大,進給量次之,背吃刀量最小;(D)切削速度最大,背吃刀量次之,進給量最小; 10、粗車細長軸外圓時,刀尖的安裝位置應(C),目的是增加阻尼作用。 (A)比軸中心稍高一些(B)與軸中心線等高(C)比軸中心略低一些(D)與軸中心線高度無關 11、數控編程時,通常用F指令表示刀具與工件的相對運動速度,其大小為(AC)。 (A)每轉進給量f(B)每齒進給量fz(C)進給速度vf(D)線速度vc 12、刀具幾何角度中,影響切屑流向的角度是(B)。(A)前角;(B)刃傾角;(C)后角;(D)主偏角。 13、切斷、車端面時,刀尖的安裝位置應(B),否則容易打刀。(A)比軸中心略低一些;(B)與軸中心線等高;(C)比軸中心稍高一些;(D)與軸中心線高度無關。 14、(A)切削過程平穩,切削力波動小。 (A)帶狀切屑(B)節狀切屑(C)粒狀切屑(D)崩碎切屑 15、為提高切削刃強度和耐沖擊能力,脆性刀具材料通常選用(B)。(A)正前角;(B)負前角;(C)0°前角;(D)任意前角。 二、判斷題(正確的打√,錯誤的打×) 1、用中等切削速度切削塑性金屬時最容易產生積屑瘤。(√) 2、在金屬切削過程中,高速加工塑性材料時易產生積屑瘤,它將對切削過程帶來一定的影響。(×) 3、刀具前角越大,切屑越不易流出、切削力也越大,但刀具的強度越高。(×) 4、主偏角增大,刀具刀尖部分強度與散熱條件變差。(√) 5、精加工時首先應該選取盡可能大的背吃刀量。(×) 6、外圓車刀裝得低于工件中心時,車刀的工作前角減小,工作后角增大。(√) 7、進給速度由F指令決定,其單位為m/min。(×) 8、前角增加,切削力減小,因此前角越大越好。(×) 9、背吃刀量是根據工件加工余量進行選擇的,因而與機床功率和剛度無關。(X) 10、選擇合理的刀具幾何角度以及適當的切削用量都能大大提高刀具的使用壽命。(√) 三、簡答題 1、將根據加工要求規定的主后刀面中間部分的平均磨損量 VB 允許達到的最大值作為磨鈍標準。刀具從刃磨后開始切削,一直到磨損量到達磨鈍標準為止所經過的總切削時間T,稱為刀具的耐用度。影響刀具耐用度的因素有:(1)切削用量(2)刀具幾何參數(3)刀具材料(4)工件材料 2、前角的作用和選擇原則是什么? 前角的作用:① 影響切削區域的變形程度 ② 影響切削刃與刀頭的強度、受力性質和散熱條件 ③ 影響切屑形態和斷屑效果 ④ 影響已加工表面質量 合理前角的選擇原則: ① 加工塑性材料取較大的前角;加工脆性材料取較小的前角 ② 當工件材料的強度、硬度低,可以取較大的前角;當工件材料強度、硬度高,應取較小的前角。 ③刀具材料的抗彎強度和沖擊韌性較低時,應取較小的前角。④粗加工應取較小前角甚至負前角;精加工應取較大前角。 ⑤工藝系統剛性差和機床功率小時,應選取較大的前角,以減小切削力和振動。⑥數控機床和自動線用刀具,為使刀具工作的穩定性,宜取較小的前角。 3、主偏角的作用和選擇原則是什么? 主偏角的作用主要影響刀具耐用度,已加工表面粗糙度及切削力的大小。主偏角的選擇原則: (1)粗加工和半精加工,硬質合金車刀一般選用較大的主偏角,以利于減少振動,提高刀具耐用度和斷屑。 (2)加工很硬的材料,如冷硬鑄鐵和淬硬鋼,為減輕單位長度切削刃上的負荷,改善刀頭導熱和容熱條件,提高刀具耐用度,宜取較小的主偏角(10°-30°)。 (3)工藝系統剛性低時,應取大主偏角,甚至主偏角κr≥90°,以減小背向力,從而降低工藝系統的彈性變形和振動。 (4)單件小批生產,希望一兩把刀具加工出工件上所有的表面,則選取通用性較好的45°車刀或90°車刀。 (5)需要從工件中間切入的車刀,以及仿形加工的車刀,應適當增大主偏角和副偏角。 4、切削液的作用有哪些?(1)冷卻作用(2)潤滑作用(3)清洗作用(4)防銹作用 5、什么是積屑瘤?如何抑制積屑瘤的產生 切削塑性金屬材料時,常在切削刃口附近黏結一個硬度很高的楔狀金屬塊,它包圍著切削刃且覆蓋部分前面,這種楔狀金屬塊稱為積屑瘤.積屑瘤的防止:(1)控制切削速度從而控制切削溫度。(2)適當降低進給量,減少刀與屑的接觸長度。(3)增大前角,減小前刀面上的摩擦。(4)采用潤滑性能良好的切削液。 (5)提高工件材料的硬度、降低塑性。 第2章 數控機床刀具的選擇 作業 一、單項選擇題 1、切削刃形狀復雜的刀具宜采用(D)材料制造較合適。(A)硬質合金(B)人造金剛石(C)陶瓷(D)高速鋼 2、用硬質合金鉸刀鉸削塑性金屬材料時,由于工件彈性變形的影響,容易出現(C)現象。 (A)孔徑收縮(B)孔徑不變(C)孔徑擴張 3、刀具切削部分材料的硬度要高于被加工材料的硬度,其常溫硬度應在(C)。 (A)HRC45-50間(B)HRC50-60間(C)HRC60以上 4、數控機床一般采用機夾可轉位刀具,與普通刀具相比機夾可轉位刀具有很多特點,但(A)不是機夾可轉位刀具的特點。 (A)刀具要經常進行重新刃磨 (B)刀片和刀具幾何參數和切削參數的規范化、典型化(C)刀片及刀柄高度的通用化、規則化、系列化 (D)刀片或刀具的耐用度及其經濟壽命指標的合理化 5、YG類硬質合金主要用于加工(A)材料 (A)鑄鐵和有色金屬(B)合金鋼(C)不銹鋼和高硬度鋼(D)工具鋼和淬火鋼 6、下列那種刀具材料硬度最高(A) (A)金剛石(B)硬質合金(C)高速鋼(D)陶瓷 7、刀具材料在高溫下能夠保持較高硬度的性能稱為(B)。(A)硬度(B)紅硬性(C)耐磨性(D)韌性和硬度 8、HRC表示(D)。 (A)布氏硬度(B)硬度(C)維氏硬度(D)洛氏硬度 9、JT/BT/ST刀柄柄部錐度為(A)。 (A)7:24;(B)1:10;(C)1:5;(D)1:12 10、HSK刀柄柄部錐度為(B)。 (A)7:24;(B)1:10;(C)1:5;(D)1:12 11、車削階梯軸時,主偏角Kr的大小應滿足(A)。(A)Kr≥90°(B)Kr≥75° (C)Kr≤90°(D)Kr=0° 12、金剛石刀具與鐵元素的親和力強,通常不能用于加工(B)。(A)有色金屬;(B)黑色金屬;(C)非金屬;(D)陶瓷制品 13、機夾可轉位刀片的ISO代碼是由(C)位字符串組成的。(A)8(B)9(C)10(D)13 14、高速鋼刀具的合理前角(B)硬質合金刀具的合理前角。(A)小于(B)大于(C)等于(D)與刀具材料無關 15、下列哪種刀柄適用于高速加工(D)(A)JT(B)BT(C)ST(D)HSK 二、判斷題(正確的打√,錯誤的打×) 1、YT類硬質合金中,含鈷量多,承受沖擊性能好,適合粗加工。(√) 2、可轉位式車刀用鈍后,只需要將刀片轉過一個位置,即可使新的刀刃投入切削。當幾個刀刃都用鈍后,更換新刀片。(√) 3、在高溫下,刀具切削部分必須具有足夠的硬度,這種在高溫下仍具有較高硬度的性質稱為紅硬性。(√) 4、YG類硬質合金主要用于加工鑄鐵、有色金屬及非金屬材料。(√) 5、由于硬質合金的抗彎強度較低,抗沖擊韌性差,其合理前角應小于高速鋼刀具的合理前角。(√) 6、金剛石刀具主要用于加工各種有色金屬、非金屬及黑色金屬。(×) 7、高速鋼與硬質合金相比,具有硬度較高,紅硬性和耐磨性較好等優點。(×) 8、硬質合金按其化學成分和使用特性可分為鎢鈷類(YG)、鎢鈦鈷類(YT)、鎢鈦鉭鈷類(YW)、碳化鈦基類(YN)四類。(√) 9、高速鋼車刀的韌性雖然比硬質合金高,但不能用于高速切削。(√) 10、JT/BT/ST刀柄的定心精度比HSK刀柄高。(×) 三、簡答題 1.優點:(1)刀具壽命長.由于刀具避免了由焊接和刃磨高溫引起的缺陷,切削性能穩定,從而提高了刀具壽命.(2)生產效率高.減少了停機換刀等輔助時間.(3)有利于推廣新技術,新工藝 2.鏜銑類工具系統的結構形式分為整體式結構和模塊式結構.整體式結構的工具系統的特點是:將錐柄和接桿連成一體,不同品種和規格的工作部分都必須帶有與機床相連的柄部.其優點是結構簡單,使用反方便,可靠,更換迅速等,其缺點是錐柄的品種和數量較多.模塊式工具系統克服了整體式工具系統的缺點,把工具柄部和工作部分分割開來,制成各種系列化的模塊,然后經過不同規格的中間模塊,組成一套套不同規格的模塊式工具。其優點是方便制造,使用和保管,減少工具的規格,品種和數量的儲備,對加工中心較多的企業有很高的實用價值.3.優點(1)定位精度高(2)靜態,動態剛度高(3)適合高速加工 (4)質量輕,尺寸小,結構緊湊(5)清除污垢方便 6、HSK刀柄與7:24錐柄相比,有何優點?適用于什么場合? HSK刀柄是1:10,HSK真空刀柄靠刀柄的彈性變形,不但刀柄的1:10錐面與機床主 軸孔的1:10錐面接觸,而且使刀柄的法蘭盤面與主軸面也緊密接觸,這種雙面接觸系統在高速加工、連接剛性和重合精度上均優于7:24的 用于加工中心、數控銑床 第3章 數控加工中工件的定位與裝夾 作業 一、單項選擇題 1、過定位是指定位時,工件的同一(B)被多個定位元件重復限制的定位方式。 (A)平面 (B)自由度 (C)圓柱面 (D)方向 2、若工件采取一面兩銷定位,限制的自由度數目為(A) (A)六個 (B)二個 (C)三個 (D)四個 3、在磨一個軸套時,先以內孔為基準磨外圓,再以外圓為基準磨內孔,這是遵循(D)的原則。 (A)基準重合(B)基準統一 (C)自為基準 (D)互為基準 4、采用短圓柱芯軸定位,可限制(A)個自由度。(A)二(B)三(C)四(D)一 5、在下列內容中,不屬于工藝基準的是(C)。 (A)定位基準(B)測量基準(C)裝配基準(D)設計基準 6、(B)夾緊機構不僅結構簡單,容易制造,而且自鎖性能好,夾緊力大,是夾具上用得最多的一種夾緊機構。 (A)斜楔形(B)螺旋(C)偏心(D)鉸鏈 7、精基準是用(D)作為定位基準面。 (A)未加工表面(B)復雜表面(C)切削量小的(D)加工后的表面 8、夾緊力的方向應盡量垂直于主要定位基準面,同時應盡量與(D)方向一致。 (A)退刀(B)振動(C)換刀(D)切削 9、選擇粗基準時,重點考慮如何保證各加工表面(D),使不加工表面與加工表面間的尺寸、位置符合零件圖要求。 (A)對刀方便(B)切削性能好(C)進/退刀方便(D)有足夠的余量 10、通常夾具的制造誤差應是工件在該工序中允許誤差的(C)。(A)1~3倍(B)1/10~1/100(C)1/3~1/5(D)同等值 11、銑床上用的分度頭和各種虎鉗都是(B)夾具。(A)專用(B)通用(C)組合(D)隨身 12、決定某種定位方法屬幾點定位,主要根據(C)。 (A)有幾個支承點與工件接觸(B)工件被消除了幾個自由度(C)工件需要消除幾個自由度(D)夾具采用幾個定位元件 13、軸類零件加工時,通常采用V形塊定位,當采用寬V形塊定位時,其限制的自由度數目為(B)。 (A)三個(B)四個(C)五個(D)六個 14、車細長軸時,要使用中心架或跟刀架來增加工件的(C)。(A)韌性(B)強度(C)剛度(D)穩定性 15、在兩頂尖間測量偏心距時,百分表上指示出的(A)就等于偏心距。(A)最大值與最小值之差(B)最大值與最小值之和的一半(C)最大值與最小值之差的兩倍(D)最大值與最小值之差的一半 二、判斷題(正確的打√,錯誤的打×) 1、基準可以分為設計基準與工序基準兩大類。(×) 2、夾緊力的方向應盡可能與切削力、工件重力平行。(√) 3、組合夾具是一種標準化,系列化、通用化程度較高的工藝裝備。(√) 4、工件在夾具中定位時,應使工件的定位表面與夾具的定位元件相貼合,從而消除自由度。(√) 5、因欠定位沒有完全限制按零件加工精度要求應該限制的自由度,因而在加工過程中是不允許的。(√) 6、加工表面的設計基準和定位基準重合時,不存在基準不重合誤差。(√) 7、基準位移誤差和基準不重合誤差不一定同時存在。(√) 8、基準重合原則和基準統一原則發生矛盾時,若不能保證尺寸精度,則應遵循基準統一原則。(×) 9、車削偏心工件時,應保證偏心的中心與機床主軸的回轉中心重合。(√) 10、過定位在任何情況下都不應該采用。(×) 三、簡答題 1、什么是欠定位?為什么不能采用欠定位?什么是過定位? 按照加工要求應該限制的自由度沒有被限制的定位稱為欠定位.欠定位是不允許的,因為欠定位保證不了加工要求.工件的一個或幾個自由度被不同的定位元件重復限制的定位稱為過定位.2、什么叫定位誤差?產生定位誤差的原因是什么? 因工件在夾具上定位不準而造成的加工誤差,稱為定位誤差.產生定位誤差的原因是:由于定位基面,定位元件的工作表面本身存在一定的制造誤差,導致一批工件在夾具中的實際位置不可能完全一樣,從而使加工后各工件的加工尺寸存在誤差.3、確定夾緊力的作用方向和作用點應遵循哪些原則?(1)夾緊力應朝向主要定位基準;(2)夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內,并靠近支承元件的幾何中心;(3)夾緊力的方向應有利于減小夾緊力的大小;(4)夾緊力的方向和作用點應施加于工件剛性較好的方向和部位(5)夾緊力作用點應盡量靠近工件加工表面.4、粗基準的選擇原則是什么? (1)相互位置要求原則。(2)加工余量合理分配原則。(3)重要表面原則(4)不重復使用原則(5)便于工件裝夾原則 5、精基準的選擇原則是什么? (1)基準重合原則。(2)基準統一原則。(3)自為基準原則(4)互為基準原則(5)便于裝夾原則 6、夾緊裝置應具備的基本要求是什么? (1).夾緊過程可靠,不改變工件定位后所占據的正確位置。 (2).夾緊力的大小適當,既要保證工件在加工過程中其位置穩定不變、振動小,又要使工件不會產生過大的夾緊變形。 (3).操作簡單方便、省力、安全。 (4).結構性好,夾緊裝置的結構力求簡單、緊湊,便于制造和維修。 7、采用夾具裝夾工件有何優點? 由于夾具的定位元件與刀具及機床運動的相對位置可以事先調整,因此加工一批零件時采用夾具工件,既不必逐個找正,又快速方便、且有很高的重復精度,能保證工件的加工要求。 《材料加工工藝》課程教學大綱 一、課程基本信息 課程編號:13106106 課程類別:專業核心課程 適應專業:材料科學與工程 總學時:64 總學分:3 課程簡介:本門課程是材料加工工程學科的主要專業技術基礎課,是研究金屬和非金屬工程材料成形工藝的技術基礎課。尤其在培養學生的工程意識、創新思想、運用規范的工程語言和解決工程實際問題的能力方面,具有其他課程不能替代的重要作用。 授課教材:《材料成形工藝基礎》,翟封祥 尹志華編,哈爾濱工業大學出版社,2002年。參考書目: [1]《材料成形技術基礎》,陳金德 邢建東編,機械工業出版社,2000年。 [2]《工程材料與材料成形工藝》,王紀安主編,高等教育出版社,2000年。 二、課程教育目標 通過教學使學生掌握金屬液態成形加工工藝,包括液態成形理論基礎、了解常用鑄造合金、掌握成形方法及其發展、工藝設計;了解金屬的塑性成形加工工藝,自由鍛與胎模鍛、掌握模鍛、鍛件結構設計、軋制、擠壓與拉拔、板料沖壓和了解金屬塑性成形新技術;掌握非金屬材料的成形加工工藝,工程塑料及橡膠成形工藝與工程陶瓷及復合材料的成形工藝;了解熱噴涂與氣相沉積技術;了解材料成形方法的選擇,掌握工程材料的選擇與材料成形方法的選擇。 三、教學內容與要求 1.金屬液態成形加工工藝 教學重點:液態成形理論基礎.教學難點:液態成形理論基礎;鑄件結構與工藝設計.教學時數:20學時 教學內容:包括液態成形理論基礎、常用鑄造合金、成形方法及其發展、工藝設計。教學方式:課堂講授 教學要求:(1)掌握金屬液態成形加工工藝,包括液態成形理論基礎; (2)了解常用鑄造合金; (3)掌握成形方法及其發展、工藝設計。 2.金屬的塑性成形加工工藝 教學重點:金屬塑性變形的實質;金屬塑性變形后的組織和性能.教學難點:金屬塑性變形的實質;金屬塑性變形后的組織和性能;板料沖壓.教學時數:20學時 教學內容:自由鍛與胎模鍛、模鍛、鍛件結構設計、軋制、擠壓與拉拔、板料沖壓和金屬塑性成形新技術。 教學方式:課堂講授 教學要求:(1)了解金屬的塑性成形加工工藝,自由鍛與胎模鍛; (2)掌握模鍛、鍛件結構設計、軋制、擠壓與拉拔、板料沖壓; (3)了解金屬塑性成形新技術 3.非金屬材料的成形加工工藝 教學重點:工程塑料及橡膠成形工藝;工程陶瓷及復合材料的成形工藝.教學難點:工程塑料及橡膠成形工藝;工程陶瓷及復合材料的成形工藝.教學時數:14學時 教學內容:工程塑料及橡膠成形工藝與工程陶瓷及復合材料的成形工藝。 教學方式:課堂講授 教學要求:(1)掌握工程塑料及橡膠成形工藝; (2)掌握工程陶瓷及復合材料的成形工藝。 4.熱噴涂與氣相沉積技術 教學重點:熱噴涂技術、氣相沉積技術.教學難點:熱噴涂技術、氣相沉積技術.教學時數:4學時 教學內容:熱噴涂技術、氣相沉積技術。 教學方式:課堂講授 教學要求:了解熱噴涂與氣相沉積技術。 5.材料成形方法的選擇 教學重點:工程材料的選擇、材料成形方法的選擇.教學難點:工程材料的選擇、材料成形方法的選擇.教學時數:6學時 教學內容:工程材料的選擇、材料成形方法的選擇。 教學方式:課堂講授 教學要求:(1)了解材料成形方法的選擇; (2)掌握工程材料的選擇與材料成形方法的選擇.四、作業 該課程原則上每次課都布置作業,除了教材中的習題,也可以補充一些典型習題。 五、考核方式與成績評定 考核方式:考試 成績評定:總評成績=平時成績(30%)+期末考試(70%),其中平時成績是平時作業與出勤情況,視具體情況而定。 執筆人: 責任人: 2013年8月 塑料編織袋是以聚丙烯(PP)為主要原料,經過擠出、拉絲,再經織造、編織、制袋而成。PP是一種半透明、半晶體的熱塑性塑料,具有高強度、絕緣性好、吸水率低、熱就形溫度高、密度小、結晶度高等特點,是制成編織袋的主要原料。改性填充物通常有玻璃纖維、礦物填料、熱塑性橡膠等。塑料編織袋的使用范圍很廣。就目前來說,塑料編織袋的主要用于農產品包裝、水泥袋包裝、食品包裝、巖土工程、旅游運輸、抗洪物資等。編織袋主要有塑料編織袋(無復膜編織袋)、復合塑料編織袋以及各種編織布等三類。塑料編織袋的生產工藝流程是:編織布通過印刷,切割,縫制,成為編織袋。依據所用的設備不同,可先切割后印刷,也可先印刷后切割。自動切割縫紉可連續完成印刷,切割,縫紉等工序,也可制成閥口袋,放底袋等,對于平織布可進行中縫粘合后制袋。 復合塑料編織袋的生產工藝流程是將編織布,涂復料和紙或膜,進行復合或涂復。得到的筒布或片布,筒布可以進行切割、印刷、縫合、制成普通的縫底袋,也可以打孔、折邊、切割、印刷、縫合,制成水泥袋,得到的片布,可以中縫粘合,印刷,切割,糊底,制成糊底袋。也可以焊接,卷取,制成篷布、土工布。平織布可以涂復或不涂復生產篷布,土工布等,圓筒布也可以破幅后涂復或是不涂復生產篷布或是土工布等 扁絲生產工藝技術指標主要分四類: ⑴..物化改性指標。主要有共混改性、混配比、功能助劑添加比、廢舊再生料摻混比; ⑵.物性流變指標。主要有牽伸比、吹脹比、牽伸比、回縮比; ⑶.機械性能指標。主要有拉斷力、相對拉斷力、斷裂伸長率、線速度、線密度偏差; ⑷.公差尺寸指標。主要有扁絲厚、扁絲寬等 內襯袋工藝 聚乙烯物料經擠出機加熱,熔融塑化穩定擠出;通過機頭擠出成圓筒型薄膜;通入壓縮氣吹脹,形成管泡;由冷卻風環冷卻定型,牽引入人字夾板折合;經牽引輥、傳動輥至收卷輥;最后進行切割、熱合工序完成內襯袋的生產,最后進行套袋。生產扁絲用純聚丙烯是不能滿足要求的,還必須加入一定比例的高壓聚乙烯、碳酸鈣和色母料等。加入少量的高壓聚乙烯,可以降低擠出過程中料流的黏度和熔化速度,流動性增加,改善扁絲和編織袋的韌性、柔軟性,保持一定的斷裂伸長率,使之改善聚丙烯的低溫沖擊性。 接枝聚丙烯加入,可以降低加工溫度、壓力。提高材料的流動和粘接性,更可以提高拉伸強度。碳酸鈣的加入,可以改變透明、不透光的缺陷,在減少在拉伸、編織過程中因摩擦產生的有害靜電,增加印刷商標圖案的油墨附著力,降低成品在存放過程中的自然收縮和降低成本。 化纖紡絲后加工工藝初探 摘要:化學纖維后加工是指對化學纖維紡絲成形后的初生纖維進行一系列后處理加工,使其適應紡織加工和使用的要求。如果經過一系列的后處理加工,就有可能使最終的成品纖維的結構和性能得到完善和提高;反過來,比較完善的初生態纖維如采取的后處理工藝不合理,最終成品的質量也會大大降低。 關鍵詞:化學纖維 后加工 對化學纖維紡絲成形后的初生纖維進行一系列后處理加工,使其適應紡織加工和使用的要求。依化學纖維品種和紡絲工藝的不同,后處理工序也不相同。濕法紡絲的后處理工序較長,例如粘膠纖維采取濕法成形,后處理工序有水洗、脫硫、漂白、酸洗、上油、脫水及干燥等;醋酯纖維采取干法成形,后處理工序比較簡單,只有卷繞和加拈;至于大多數以熔體紡絲成形的合成纖維,則有卷繞、拉伸、熱松弛、熱定形、卷繞及加拈等,制造短纖維時還增加切段工序。以上品種所采用的后處理設備也不盡相同,有分段處理的單元設備,也有連續處理的設備。初生態化學纖維的結構和性質常常不完善,不能滿足紡織加工和使用的要求,但如果經過一系列的后處理加工,就有可能使最終的成品纖維的結構和性能得到完善和提高;反過來,比較完善的初生態纖維如采取的后處理工藝不合理,最終成品的質量也會大大降低。因此后加工是化學纖維制造不可分割的組成部分。 水洗 用濕法成形的纖維常需要立即進行水洗以除去纖維表層所粘附的溶液及有機、無機物雜質,否則初生纖維有可能發生降解或受到變質和變色等損傷。粘膠纖維水洗是為了除去粘附在表面的硫酸、硫酸鋅和其他膠體硫化物等;以硫氰酸鈉溶液為溶劑的腈綸水洗是為除去殘留的腐蝕性硫氰酸鈉溶液和揮發性丙烯腈;錦綸(聚酰胺-6)的水洗則是為了洗去單體己內酰胺,同時也可以防止單體污染車間空氣。水洗一般是使運行的絲條(或含大量絲條的束絲)在一個或兩個連貫排列的洗滌槽內通過,槽內盛滿洗滌水;或在行進的絲條上噴灑凈液,直到絲條洗凈到需要的程度為止。拉伸 化學纖維的拉伸,不同于紡紗過程中的牽伸,是指初生態纖維在它的微觀結構尚未完全固定以前,在特定的張力下使卷曲而無序的大分子沿軸向整列和伸展的過程。在這一過程中,無序的大分子朝有序方向發展,大分子之間的接觸點增加,分子間力增強,聚集區域擴大,為纖維的結晶提供條件。這時纖維的密度增加,抗張強度上升;纖維變細,抗張延伸度下降;光學性和導熱性則呈現各向導性。總之,纖維經拉伸后綜合性的物理-機械性能得到改善,實用價值提高。 化學纖維的拉伸工序是在有兩組或三組不同轉速的導輥或導盤的拉伸裝置上進行的。被拉伸的纖維或束絲從導輥或導盤的縫隙之間通過,兩端導輥或導盤的速差使纖維伸長。這種拉伸也常和加拈工序結合,在拉伸-加拈設備上同時進行。 纖維的拉伸必須在一定的介質中和一定的溫度下進行,一般有三種方法: ① 干熱拉伸:在空氣中加熱狀態下(如滌綸和維綸長絲)或在室溫條件下(如錦綸和丙綸長絲)拉伸。 ② 蒸汽拉伸:在飽和蒸汽中(如腈綸短纖維)或在過熱蒸汽中(如滌綸短纖維生產中第二道拉伸)拉伸。 ③ 濕熱拉伸:在水浴中或在溶劑與沉淀劑混合液中加熱拉伸,粘膠簾子線的塑性拉伸,滌綸短纖維第一道熱拉伸以及腈綸短纖維的預拉伸等便是。 熱定形 合成纖維被拉伸以后在定形裝置中加熱狀態下停留一定時間,使拉伸之后的結構得到穩定。纖維在拉伸過程中大分子在應力作用下發生變形,拉伸作用越強,變形也越大,應力消失后就有回復到原位的傾向。纖維在松弛狀態下加熱,則會發生縮褶現象,直到在拉伸過程中所產生的變形全部消失為止。經過定形的纖維,外觀形態能在定形溫度以下長時期保持穩定而不變,纖維的性能也更為穩定,沸水收縮率降低,染色性能也可以得到改善。如果纖維的熱定形是在張力下進行,變形也會被消除,這樣的纖維可以在比松弛定形溫度高得多的溫度下加熱,而只發生少量縮褶。 影響熱定形的主要因素是溫度、時間、容許松弛的量和在定形前分子經受整列的程度。在一般情況下,定形溫度應高于纖維(或織物)的最高使用溫度,以保證在使用條件下結構與形態的穩定。按纖維所處的介質和加熱方式熱定形分為: ① 干熱空氣定形; ② 接觸加熱定形; ③ 水蒸氣濕熱定形和 ④ 浴液熱定形等。 根據不同纖維品種選用不同的定形設備,如定形鍋、簾式熱定形機和熱板定形機等。 卷曲 用化學或機械的方式使化學纖維外形獲得立體的、平面的或鋸齒形波紋的過程。化纖短纖維通常用于與棉或羊毛等天然纖維混紡,也可以純紡。一般的化學纖維表面平滑無卷曲(永久卷曲的復合纖維除外),抱合力小,不易互相拈合或與其他纖維拈合,即可紡性能差。卷曲加工能使化學短纖維獲得與天然纖維相類似的卷曲,可紡性能會大大改善。 卷曲的方法有:機械法和化學法兩類。機械卷曲法是先將纖維束在熱水或蒸汽中預熱,而后通過卷曲機,借卷曲輪和卷曲箱的作用產生鋸齒形平面卷曲效應。用化學法獲得的卷曲,則是空間立體狀的永久性卷曲波紋(見復合纖維)。最常用的卷曲機主要由卷曲輪、卷曲箱和加壓機構組成。 切段 化學纖維長絲一般只能象蠶絲那樣制成織物或者與蠶絲交織。如切成短段使其長度與棉或羊毛相近,則可以象棉或羊毛那樣供作純紡或者混紡后制成織物。這樣的織物用途遠較長絲織物為廣。短纖維的紡絲工藝與長絲基本相同,區別在于長絲常在孔數有限(50孔以下)的噴絲頭上紡絲成形,而制造短纖維的噴絲頭孔數常達數千甚至數萬。短纖維在后處理工藝上除增加切段和卷曲外,設備結構也與長絲不同,容量較大。切成的短纖維常成簇,必須進一步開松、混和,而后用與棉或羊毛相同方式紡紗和織造。 切段有濕切、干切、牽切三種形式。用前兩種切斷法可獲得段狀纖維簇,再送入開松和混和機。后一種加工方式的短纖維仍具有連續粗束絲外形,許多纖維段間歇地分布在粗束絲內部,圍繞束絲軸平行定向(見紡絲直接成條)。非連續式切段裝置是由兩個迅速旋轉的刀輪組合而成,其中一個刀輪沿周邊等距滿布割刀,另一輪則在與割刀對應處刻有溝槽。當束絲以垂直方向從刀輪的縫隙中經過時,即被切成預定長度的纖維段,落入收集器內送出機外。 濕法成形絲精制 濕法成形的初生絲大都需要經過高度的精制處理才有實用價值。精制的工序隨不同的品種而異,有的品種甚至在后處理過程中還有重大的化學變化,如在維綸的制造中對聚乙烯醇纖維進行縮甲醛化處理。 粘膠絲是濕法成形纖維中精制過程最繁復的品種之一。粘膠簾子線的后處理較普通粘膠纖維簡單得多,只須經過洗滌、半脫硫和再洗滌即可,常在連續后處理機上進行。粘膠簾子線纖維表面光滑,在制造輪胎中不易與橡膠抱合,因此,必須先在樹脂和橡膠溶液內對纖維進行熱處理。此外,由于簾子線是條干粗而單絲根數多的束纖維,宜采用特殊條件的高效干燥法,以縮短處理時間。第二篇:數控加工工藝作業1-3答案
第三篇:01材料加工工藝
第四篇:編織袋及其加工工藝(推薦)
第五篇:化纖紡絲后加工工藝初探