5.3【新教材地质版】材料与制造工艺

第五章制订设计方案第三节

材料与制造工艺一、材料的分类天然材料加工材料复合材料常见材料

天然材料是指不改变自然界中保持的状态，或只施加低度加工的材料，如木材、石材、棉、毛、皮革等。木材石材棉1、天然材料(naturalmaterials)

加工材料又作人造材料，是人为加工或合成后才能使用的材料，其特质与原料不同，如塑料、玻璃、金属等。塑料玻璃金属2、加工材料（processedmaterials）3、复合材料(compositematerials)复合材料是指运用先进的材料制备技术，将两种或两种以上不同性质的材料优化组合而成的具有综合性能的新材料。胶合板导电橡胶斑马条硅胶斑马条是最基本的硅胶导电胶条之一，它通过绝缘胶片与导电胶片的交替结合，四面均可形成特殊的导电特性，可以满足PCB与LCD之间的四方向连接要求。成为弱导领域中必不可少的连接器之一。因为产品的图案颜色类似于斑马条纹，故叫做“硅胶斑马条”。导电胶条俗称为斑马条，由导电硅胶和绝缘硅胶交替分层叠加后硫化成型。导电橡胶连接器性能稳定可靠，生产装配简便高效。广泛用于游戏机、电话、电子表、计算器、仪表等产品的液晶显示器与电路板的连接。二、材料的性能材料的性能分为物理性能化学性能加工性能与设计工作关系十分密切1、强度：指材料承受外力而不被破坏（不可恢复的变形也属于破坏）的能力。几种基本物理性能：FFFF效果（抗拉力示意图）FF效果根据材料外部受力种类的不同，强度可分为以下几种：（1）抗拉强度——材料承受拉伸变形的能力。（抗压力示意图）FFFFFF效果效果（2）抗压强度——材料承受挤压变形的能力。（1）（2）FF最先受破坏断裂处（抗弯力示意图）效果效果F'F'（3）抗弯强度——材料对致弯外力的承受能力（抗剪力示意图）FF（4）抗剪强度——材料承受剪切变形的能力效果FF剪切力的两个作用力的距离d要很近d

剪力，又称剪切力：“剪切”是在一对相距很近，大小相同，指向相反的横向外力（即垂直于作用面的力）作用下，材料的横截面沿该外力作用方向发生的相对错动变形现象。能够使材料产生剪切变形的力称为剪力或剪切力。发生剪切变形的截面称为剪切面。判断是否“剪切”的关键是材料的横截面是否发生相对错动。（5）抗扭强度——材料承受扭转变形的能力。

构件的五种基本受力形式受拉受剪切受弯曲受扭转受压拉力压力扭转力弯曲力剪切力a、很多材料如塑料、金属、木材等都具有一定的弹性；2、弹性指材料受外力作用时改变了形状，当外力消失后又能恢复原来形状的能力。b、改变材料形状结构也可获得较好的弹性。3、韧性指材料抗冲击振动的性能。玻璃的韧性较差，受到撞击易碎橡胶的韧性好，常被用来制造减震零件4、硬度指材料抵抗刮削、切割或磨损的能力。1、用刀子削木棍和铁丝哪个容易被刮削？2、粉笔在黑板上写出字来，这说明什么？5、延展性：金属的延展性良好，其中金、铂、铜、银、钨、铝都富于延展性。非金属材料延展性就不太好。当用小刀刻划具有延展性的矿物时，矿物表面被刻之处立即留下光亮的沟痕，而不出现粉末或碎粒，据此可区别于延展性良好与否。指材料接受折、锻、压等外力，被改变形状或被延伸，而材料没有遭受破坏的能力。小知识【试一试】请按要求把生活中的物品填在对应的图表内。材料性能物品名称需要较高的抗压强度需要较高的抗拉强度需要较高的抗弯强度

需要较高的抗剪强度

需要较好的弹性

需要较好的韧性

需要较好的硬度

汽车底盘、房屋立柱、桥墩、铁轨、虎钳自行车轴承中的滚珠

自行车车条梁吊车钢丝绳尼龙钢材木材电线电缆、光纤光缆、安全带、皮革皮带防盗锁蹦蹦床橡皮筋篮球皮球头盔切割工具一、木材及其加工工艺1、天然木材杉木介绍：质地较软，木纹顺直、较疏，容易加工且不易开裂，变形小。用途：广泛应用于建筑和家具制作，如做房屋的门、窗、桌椅的面板等。缺点：强度相对较差，不宜用来做经常受摩擦和强度要求较高的构件(如家具的腿)松木介绍：质地较软，品种繁多，其中有的性能较好、易加工、变形小，如红松、白松等用途：广泛用于建筑、家具、乐器制造等行业

。缺点：木质软，易开裂变形，还易析出油脂。樟木介绍：木质比杉木硬，强度比杉木高。木纹变化多样，美观

。用途：纹理结构较细密，韧性好，容易加工;有一股樟脑香气，能防蛀。缺点：易变形梓木介绍：质地软硬适中，纹顺直，

纹理均匀。用途：变形极小，是上等的中硬度木材，在要求较精致的木制品中常被采用。缺点：加工成本高。2、人造板材人造板材包括胶合板、刨花板、纤维板、饰面板等。优点：

使用面积大、不易弯曲开裂、厚薄均匀、表明光洁平整、价格便宜、美观实用等。应用：

家具制造、房屋装修、车船制造等行业。3、木材加工工艺（1）锯割圆锯：用来纵切、横切和挖槽。带锯：用来纵切和横切。1.（按用途分）横锯、竖锯、挖据横锯竖锯挖锯2.（锯齿大小）粗齿锯、中齿锯、细齿锯粗齿锯中齿锯细齿锯3.（按锯形分）框锯、板锯框锯板锯作用：对木材表面进行刨削，使之平整、光滑（2）刨削长刨短刨中刨最常用的是平刨，它是刨平面用的，按刨生长短可分为长刨、中刨、短刨，越长的能将材料刨得越平直，通常用得最多的是中刨。另外还有些刨削各种异形的小刨子。（3）轴铣作用：在已刨削过的木材上，对一个面或一条边进行加工的工艺。（4）表面处理打磨后，可以用油、清漆、油漆和蜡抛光等多种方法进行表面处理。（5）打磨作用：通过打磨使产品表面光滑。分类：盘式打磨机、辊筒打磨机、带式打磨机二、塑料及其加工工艺1、塑料的种类塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。热塑性塑料的物态变化是可循环的。加热时，固态塑料会软化、熔解而变为液态;冷却时，又会形成固态并恢复到原来的硬度。热塑性塑料有聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等应用：瓶类包装材料、水管等。热固性塑料的物态变化不可循环，原料加热后变为液体，可倒人模具成型，冷却后凝固成一定的形状，不能恢复到原来的状态。热固性塑料有酚醛塑料(电木)和尿素甲醛等应用：制作机械零件、座椅、工具手柄、

电器壳体等。塑料加工一般包括塑料的配料、成型、接合、装配、机械加工和表面处理等2、塑料加工工艺(1)塑材配料:塑料加工所用的原料，除聚合物外，还要加人各种塑料助剂(如稳定利、增塑剂、着色剂、润滑剂、增强剂和填科等)，以改善制品的使用性能并降低制品成本。(2)塑料成型:将各种形态的塑料(粉、粒、溶液或分散体)制成所需形状的制品或坯件。加工热塑性塑料常用的方法有挤出或注射成型、吹塑和热成型等。加工热固性塑料一般采用模压、注射成型等。(3)塑件接合及装配:用黏合、焊接以及机械连接等方法，将制成的塑料件组装成完整制品。把塑料件接合起来的方法有焊接和粘接等。(4)

机械加工:用于制造尺寸精确或教量不多的塑料制品。也作为成型的塑料加工辅助工序。(5)表面处理:进行表面处理的常用技术有溶剂清洗(脱脂）、电晕处理、短波紫外光辐射处理、砂纸处理、喷砂处理、等离子蚀刻、化学蚀刻、加热处理等。三、金属及其加工工艺1、金属材料金属材料黑色金属：铁及其合金有色金属：不含铁元素有色金属轻金属：铝、镁、锂等重金属：铜、锌、镍等贵金属：金、银、铂等稀有金属：钨、钼、钛等黑色金属按用途：结构钢、工具钢、特殊性能钢按成分：碳素钢、合金钢按质量：普通钢、优质钢2、金属加工工艺金属加工工艺金属的表面处理金属的成型加工铸造塑性加工焊接切削加工四、设计时如何选择材料

(1)材料的固有特性应满足设计产品的使用功能、使用寿命等要求。

(2)材料的工艺性应方便设计产品，实现制造结构，有利于优化生产加工工艺过程。

(3)材料的质感应与设计产品的造型特点、民族和地域特征、文化艺术品位等设计风格相协调，以实现较好的外观效果。

(4)有安全性等特殊要求的产品或零部件的选材要按照有关标准选用。(5)在满足设计要求的基础上，优先选择资源丰富、价格低廉、有利于环保的材料。(6)注意市场调研，了解消费者对选材的期望，并在合理的前提下尽量满足消费者的需求;同时，注意发挥新材料的优势为设计服务。(7)注重人类社会可持续发展原则，设计选材时应研究产品的整个生命周期对自然环境的影响，要尽量减少