2025年工業(yè)設(shè)計(jì)材料與加工工藝考試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種材料屬于金屬材料？（）A.陶瓷B.鋁合金C.塑料D.木材答案：B。鋁合金是以鋁為基的合金總稱，屬于金屬材料。陶瓷是無(wú)機(jī)非金屬材料；塑料是高分子材料；木材是天然有機(jī)材料。2.下列加工工藝中，屬于特種加工的是（）A.車削加工B.銑削加工C.電火花加工D.磨削加工答案：C。電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法。車削、銑削、磨削都屬于傳統(tǒng)的切削加工工藝。3.用于制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，最適宜的材料是（）A.灰鑄鐵B.鋁合金C.不銹鋼D.銅合金答案：A?；诣T鐵具有良好的鑄造性能、減震性、耐磨性，且成本較低，適合制造形狀復(fù)雜、承受一定壓力和摩擦的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。鋁合金雖質(zhì)量輕，但成本相對(duì)較高且在某些性能上不如灰鑄鐵適用于缸體；不銹鋼主要用于要求耐腐蝕的場(chǎng)合；銅合金一般用于制造導(dǎo)電、導(dǎo)熱零部件。4.以下哪種成型工藝適合制造塑料薄膜？（）A.注射成型B.擠出成型C.模壓成型D.吹塑成型答案：D。吹塑成型是借助氣體壓力使閉合在模具中的熱熔型坯吹脹形成中空制品的方法，常用于制造塑料薄膜、塑料瓶等。注射成型主要用于制造各種塑料制品的零件；擠出成型常用于制造管材、棒材等；模壓成型主要用于熱固性塑料和纖維增強(qiáng)塑料的成型。5.下列材料中，密度最小的是（）A.鈦合金B(yǎng).鎂合金C.鋁合金D.鋼鐵答案：B。鎂合金是實(shí)際應(yīng)用中密度最小的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有比強(qiáng)度和比剛度高、減震性好等優(yōu)點(diǎn)。鈦合金密度次之，鋁合金再次之，鋼鐵密度相對(duì)較大。6.為了提高金屬材料的硬度和耐磨性，常采用的熱處理工藝是（）A.退火B(yǎng).正火C.淬火D.回火答案：C。淬火是將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保持一段時(shí)間，隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻的金屬熱處理工藝，能顯著提高金屬材料的硬度和耐磨性。退火是為了降低硬度，改善切削加工性；正火的目的是細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度和韌性；回火是為了消除淬火內(nèi)應(yīng)力，降低材料的脆性。7.以下哪種表面處理工藝可以提高金屬的耐腐蝕性？（）A.電鍍B.拋光C.噴砂D.拉絲答案：A。電鍍是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過(guò)程，可以在金屬表面形成一層保護(hù)膜，提高金屬的耐腐蝕性。拋光主要是為了提高表面光潔度；噴砂用于去除表面雜質(zhì)、增加表面粗糙度；拉絲是為了獲得裝飾性的表面紋理。8.制造玻璃制品，通常采用的成型方法是（）A.壓制法B.吹制法C.拉制法D.以上都是答案：D。壓制法可用于制造玻璃餐具、玻璃磚等；吹制法常用于制造玻璃瓶、玻璃燈泡等；拉制法主要用于制造玻璃管、玻璃棒等。所以制造玻璃制品以上三種成型方法都有應(yīng)用。9.對(duì)于形狀復(fù)雜、精度要求高的塑料零件，應(yīng)選用的成型工藝是（）A.注射成型B.擠出成型C.壓縮成型D.傳遞成型答案：A。注射成型能成型形狀復(fù)雜、尺寸精度高、帶有嵌件的塑料制品，生產(chǎn)效率高。擠出成型適合制造連續(xù)的型材；壓縮成型主要用于熱固性塑料，成型精度和復(fù)雜程度相對(duì)有限；傳遞成型適用于制造形狀復(fù)雜、帶有精細(xì)嵌件的熱固性塑料制品，但成本相對(duì)較高。10.下列材料中，屬于復(fù)合材料的是（）A.鋼筋混凝土B.陶瓷C.橡膠D.鋁合金答案：A。復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過(guò)物理或化學(xué)的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。鋼筋混凝土是由鋼筋和混凝土組成的復(fù)合材料，鋼筋提供抗拉強(qiáng)度，混凝土提供抗壓強(qiáng)度。陶瓷是無(wú)機(jī)非金屬材料；橡膠是高分子材料；鋁合金是金屬材料。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.以下屬于高分子材料的有（）A.聚乙烯B.聚氯乙烯C.天然橡膠D.合成纖維答案：ABCD。聚乙烯、聚氯乙烯是常見(jiàn)的塑料，屬于高分子材料；天然橡膠是天然高分子化合物；合成纖維也是高分子材料，如聚酯纖維、錦綸等。2.金屬材料的成型工藝包括（）A.鑄造B.鍛造C.焊接D.沖壓答案：ABCD。鑄造是將液態(tài)金屬澆入鑄型型腔，待其冷卻凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的方法；鍛造是利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法；焊接是通過(guò)加熱或加壓，或兩者并用，使焊件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法；沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件的成形加工方法。3.影響材料性能的因素有（）A.化學(xué)成分B.組織結(jié)構(gòu)C.加工工藝D.使用環(huán)境答案：ABCD。材料的化學(xué)成分決定了其基本的性能特點(diǎn)；組織結(jié)構(gòu)會(huì)影響材料的強(qiáng)度、韌性等性能；不同的加工工藝會(huì)改變材料的組織結(jié)構(gòu)和性能；使用環(huán)境如溫度、濕度、腐蝕介質(zhì)等也會(huì)對(duì)材料的性能產(chǎn)生影響。4.以下表面處理工藝中，可用于裝飾目的的有（）A.陽(yáng)極氧化B.電泳涂裝C.噴涂D.鈍化處理答案：ABC。陽(yáng)極氧化可以在金屬表面形成一層美觀、耐磨、耐腐蝕的氧化膜，常用于鋁合金的表面處理，具有裝飾作用；電泳涂裝能使涂層均勻、平整、光滑，可獲得不同顏色的涂層，起到裝飾和保護(hù)作用；噴涂可以根據(jù)需要選擇不同顏色和質(zhì)感的涂料，實(shí)現(xiàn)裝飾效果。鈍化處理主要是為了提高金屬的耐腐蝕性，一般不用于裝飾目的。5.陶瓷材料的優(yōu)點(diǎn)有（）A.高硬度B.耐高溫C.耐腐蝕D.韌性好答案：ABC。陶瓷材料具有高硬度、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但陶瓷材料的韌性較差，脆性較大。三、判斷題（每題2分，共10分）1.所有的金屬材料都可以進(jìn)行焊接。（）答案：錯(cuò)誤。有些金屬材料由于其自身的物理和化學(xué)性質(zhì)，焊接性能較差，甚至難以進(jìn)行焊接，如一些高熔點(diǎn)、高活性的金屬，或者不同金屬之間的焊接也存在一定的困難。2.塑料的成型收縮率是一個(gè)固定值。（）答案：錯(cuò)誤。塑料的成型收縮率受多種因素影響，如塑料的品種、成型工藝、模具結(jié)構(gòu)、制品形狀和尺寸等，不是一個(gè)固定值。3.退火和正火都可以降低金屬材料的硬度。（）答案：正確。退火是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻的熱處理工藝，能降低硬度，改善切削加工性；正火是將金屬加熱到臨界溫度以上，保溫適當(dāng)時(shí)間后在空氣中冷卻的熱處理工藝，也能使金屬的硬度有所降低。4.復(fù)合材料的性能只取決于基體材料的性能。（）答案：錯(cuò)誤。復(fù)合材料的性能取決于基體材料、增強(qiáng)材料的性能以及它們之間的界面結(jié)合情況等多種因素，通過(guò)合理選擇基體和增強(qiáng)材料并優(yōu)化它們的組合，可以獲得比單一材料更優(yōu)異的性能。5.噴砂處理可以提高金屬表面的耐腐蝕性。（）答案：錯(cuò)誤。噴砂主要用于去除金屬表面的雜質(zhì)、氧化皮等，增加表面粗糙度，一般不能直接提高金屬表面的耐腐蝕性，反而可能因表面粗糙度增加而在一定程度上加速腐蝕，通常需要配合其他表面處理工藝來(lái)提高耐腐蝕性。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述注射成型的原理和特點(diǎn)。原理：注射成型是將粒狀或粉狀塑料加入到注射機(jī)的料筒中，經(jīng)加熱熔化呈流動(dòng)狀態(tài)，在注射機(jī)的螺桿或柱塞推動(dòng)下，以較高的壓力和速度通過(guò)噴嘴注入閉合的模具型腔中，經(jīng)過(guò)保壓、冷卻固化后，開(kāi)啟模具得到塑料制品。特點(diǎn)：-優(yōu)點(diǎn)：能成型形狀復(fù)雜、尺寸精度高、帶有嵌件的塑料制品；生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；適合大批量生產(chǎn)。-缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，模具制造費(fèi)用高；不適合小批量生產(chǎn)；對(duì)制品的壁厚有一定限制。2.說(shuō)明金屬材料熱處理的目的和常用的熱處理工藝。目的：通過(guò)改變金屬材料的組織結(jié)構(gòu)，提高其力學(xué)性能，滿足不同的使用要求；改善加工性能，如降低硬度、提高塑性等；消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，防止變形和開(kāi)裂。常用的熱處理工藝：-退火：包括完全退火、不完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火等，主要作用是降低硬度，改善切削加工性，消除內(nèi)應(yīng)力等。-正火：將金屬加熱到臨界溫度以上，保溫適當(dāng)時(shí)間后在空氣中冷卻，可細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。-淬火：將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保持一段時(shí)間，隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻，能顯著提高金屬材料的硬度和耐磨性。-回火：分為低溫回火、中溫回火和高溫回火，目的是消除淬火內(nèi)應(yīng)力，降低材料的脆性，調(diào)整硬度和韌性之間的平衡。3.比較木材和塑料在工業(yè)設(shè)計(jì)中的優(yōu)缺點(diǎn)。木材的優(yōu)點(diǎn)：-天然美觀，具有獨(dú)特的紋理和質(zhì)感，能給人溫暖、自然的感覺(jué)。-具有一定的強(qiáng)度和韌性，可進(jìn)行鋸、刨、鉆等加工。-相對(duì)環(huán)保，可再生。木材的缺點(diǎn)：-易受環(huán)境濕度影響，可能出現(xiàn)變形、開(kāi)裂等問(wèn)題。-加工精度相對(duì)較難控制，表面處理工藝相對(duì)復(fù)雜。-生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，資源有限。塑料的優(yōu)點(diǎn)：-可塑性強(qiáng)，可以通過(guò)各種成型工藝制造出各種復(fù)雜形狀的制品。-質(zhì)量輕，能降低產(chǎn)品的重量。-成本相對(duì)較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。-耐腐蝕性好，能在多種環(huán)境下使用。塑料的缺點(diǎn)：-容易老化，使用壽命相對(duì)較短。-部分塑料燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害氣體，對(duì)環(huán)境造成污染。-質(zhì)感相對(duì)單一，缺乏天然材料的獨(dú)特魅力。五、論述題（共25分）論述在工業(yè)設(shè)計(jì)中如何合理選擇材料與加工工藝。在工業(yè)設(shè)計(jì)中，合理選擇材料與加工工藝是確保產(chǎn)品質(zhì)量、性能、成本和外觀等多方面達(dá)到最優(yōu)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要綜合考慮以下幾個(gè)方面：（一）產(chǎn)品的功能需求1.力學(xué)性能：根據(jù)產(chǎn)品所承受的載荷類型和大小，選擇具有合適強(qiáng)度、硬度、韌性等力學(xué)性能的材料。例如，對(duì)于承受較大壓力和沖擊力的機(jī)械零件，可選擇鋼鐵等高強(qiáng)度金屬材料；而對(duì)于需要經(jīng)常彎曲和變形的產(chǎn)品，如電線電纜的護(hù)套，則需要選擇具有良好柔韌性的橡膠或塑料材料。2.物理性能：考慮產(chǎn)品的使用環(huán)境和工作條件，選擇具有合適物理性能的材料。如在高溫環(huán)境下工作的產(chǎn)品，需要選擇耐高溫的材料，如陶瓷、鈦合金等；對(duì)于需要良好導(dǎo)電性的產(chǎn)品，可選擇銅、鋁等金屬材料。3.化學(xué)性能：如果產(chǎn)品會(huì)接觸到化學(xué)物質(zhì)或在腐蝕環(huán)境中使用，應(yīng)選擇具有良好耐腐蝕性的材料。例如，在化工設(shè)備中，常使用不銹鋼、塑料等耐腐蝕材料；對(duì)于食品包裝材料，則需要選擇無(wú)毒、衛(wèi)生、符合食品安全標(biāo)準(zhǔn)的材料。（二）產(chǎn)品的外觀要求1.顏色和光澤：根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)風(fēng)格和市場(chǎng)需求，選擇具有合適顏色和光澤的材料。有些材料本身具有獨(dú)特的顏色和光澤，如金屬材料的金屬光澤、木材的天然紋理和色澤等；也可以通過(guò)表面處理工藝來(lái)改變材料的顏色和光澤，如電鍍、涂裝、陽(yáng)極氧化等。2.質(zhì)感：不同的材料具有不同的質(zhì)感，如金屬的堅(jiān)硬、塑料的光滑、木材的溫暖等。在設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)產(chǎn)品的定位和目標(biāo)用戶的喜好，選擇合適質(zhì)感的材料來(lái)增強(qiáng)產(chǎn)品的吸引力和品質(zhì)感。（三）成本因素1.材料成本：不同材料的價(jià)格差異很大，在選擇材料時(shí)，需要綜合考慮產(chǎn)品的性能要求和成本預(yù)算。在滿足產(chǎn)品基本性能的前提下，盡量選擇價(jià)格較低的材料。例如，在一些對(duì)強(qiáng)度要求不高的場(chǎng)合，可以用塑料代替金屬材料，以降低成本。2.加工成本：不同的加工工藝所需的設(shè)備、模具、人工等成本也不同。在選擇加工工藝時(shí)，要根據(jù)產(chǎn)品的批量大小、形狀復(fù)雜程度等因素，選擇成本較低的加工工藝。對(duì)于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，可以選擇自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高的加工工藝，如注射成型、沖壓等；對(duì)于小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，則可以選擇靈活性較高、成本相對(duì)較低的加工工藝，如數(shù)控加工等。（四）可加工性1.材料的加工性能：不同材料的加工性能差異很大，如金屬材料可以進(jìn)行車、銑、刨、磨等切削加工，也可以進(jìn)行鑄造、鍛造、焊接等成型加工；而陶瓷材料的加工難度較大，一般需要采用特殊的加工工藝。在選擇材料時(shí)，要考慮材料的加工性能是否與所采用的加工工藝相匹配。2.加工工藝的可行性：有些產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要采用多種加工工藝才能完成。在選擇加工工藝時(shí)，要考慮加工工藝的可行性和可靠性，確保能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。（五）