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UNIT1AdvancedEngineeringMaterial1、材料可以按多种方法分类。科学家常根据状态将材料分为：固体、液体或气体。他们也把材料分为有机材料(曾经有生命的)和无机材料(从未有生命的)。2就工业效用而言，材料被分为工程材料和非工程材料。那些用于加工制造并成为产品组成部分的就是工程材料。3非工程材料则是化学品、燃料、润滑剂以及其它用于加工制造过程但不成为产品组成部分的材料。4工程材料还能进一步细分为：①金属材料②陶瓷材料③复合材料④聚合材料，等等。MetalsandMetalAlloys金属和金属合金5金属就是通常具有良好导电性和导热性的元素。许多金属具有高强度、高硬度以及良好的延展性。6某些金属能被磁化，例如铁、钴和镍。在极低的温度下，某些金属和金属化合物能转变成超导体。7合金与纯金属的区别是什么？纯金属是在元素周期表中占据特定位置的元素。例如电线中的铜和制造烹饪箔及饮料罐的铝。8合金包含不止一种金属元素。合金的性质能通过改变其中存在的元素而改变。金属合金的例子有：不锈钢是一种铁、镍、铬的合金，以及金饰品通常含有金镍合金。9为什么要使用金属和合金？许多金属和合金具有高密度，因此被用在需要较高质量体积比的场合。10某些金属合金，例如铝基合金，其密度低，可用于航空航天以节约燃料。许多合金还具有高断裂韧性，这意味着它们能经得起冲击并且是耐用的。金属有哪些重要特性？11密度定义为材料的质量与其体积之比。大多数金属密度相对较高，尤其是和聚合物相比较而言。12高密度材料通常由较大原子序数原子构成，例如金和铅。然而，诸如铝和镁之类的一些金属则具有低密度，并被用于既需要金属特性又要求重量轻的场合。13断裂韧性可以描述为材料防止断裂特别是出现缺陷时不断裂的能力。金属一般能在有缺口和凹痕的情况下不显著削弱，并且能抵抗冲击。橄榄球运动员据此相信他的面罩不会裂成碎片。14塑性变形就是在断裂前弯曲或变形的能力。作为工程师，设计时通常要使材料在正常条件下不变形。没有人愿意一阵强烈的西风过后自己的汽车向东倾斜。15然而，有时我们也能利用塑性变形。汽车上压皱的区域在它们断裂前通过经历塑性变形来吸收能量。16金属的原子连结对它们的特性也有影响。在金属内部，原子的外层阶电子由所有原子共享并能到处自由移动。由于电子能导热和导电，所以用金属可以制造好的烹饪锅和电线。17透过金属是不可能的，因为这些价电子吸收任何到达金属的光子。没有光子通过。18合金是由一种以上金属组成的混合物。加一些其它金属能影响密度、强度、断裂韧性、塑性变形、导电性以及环境侵蚀。19例如，往铝里加少量铁可使其更强。同样，在钢里加一些铬能减缓它的生锈过程，但也将使它更脆。CeramicsandGlasses陶瓷和玻璃20陶瓷通常被概括地定义为无机的非金属材料。照此定义，陶瓷材料也应包括玻璃；然而许多材料科学家添加了“陶瓷”必须同时是晶体物组成的约定。21玻璃是没有晶体状结构的无机非金属材料。这种材料被称为非结晶质材料。PropertiesofCeramicsandGlasses陶瓷和玻璃的特性22高熔点、低密度、高强度、高刚度、高硬度、高耐磨性和抗腐蚀性是陶瓷和玻璃的一些有用特性。23许多陶瓷都是电和热的良绝缘体。某些陶瓷还具有一些特殊性能：有些是磁性材料，有些是压电材料，还有些特殊陶瓷在极低温度下是超导体。陶瓷和玻璃都有一个主要的缺点：它们容易破碎。24陶瓷一般不是由熔化形成的。因为大多数陶瓷在从液态冷却时将会完全破碎(即形成粉末)。25因此，所有用于玻璃生产的简单有效的—诸如浇铸和吹制这些涉及熔化的技术都不能用于由晶体物组成的陶瓷的生产。作为替代，一般采用“烧结”或“焙烧”工艺。26在烧结过程中，陶瓷粉末先挤压成型然后加热到略低于熔点温度。在这样的温度下，粉末内部起反应去除孔隙并得到十分致密的物品。27光导纤维有三层：核心由高折射指数高纯光传输玻璃制成，中间层为低折射指数玻璃，是保护核心玻璃表面不被擦伤和完整性不被破坏的所谓覆层，外层是聚合物护套，用于保护光导纤维不受损。28为了使核心玻璃有比覆层大的折射指数，在其中掺入微小的、可控数量的能减缓光速而不会吸收光线的杂质或搀杂剂。29由于核心玻璃的折射指数比覆层大，只要在全内反射过程中光线照射核心/覆层分界面的角度比临界角大，在核心玻璃中传送的光线将仍保留在核心玻璃中。30全内反射现象与核心玻璃的高纯度一样，使光线几乎无强度损耗传递长距离成为可能。UNIT2WorkingDrawing1工作图是将设计变为实际产品所依据的图样。所有的正投影（orthographicprojection）原理和绘图技术都可用来在工作图中表达项目中的细节。零件图(detaildrawing)是在一整套工作图中一个零件（或细节）的工作图。2技术要求（specifications）是工作图中所附的文字说明部分。当一个设计方案需要用几张图纸来表示时，通常将技术要求以统一(consolidate)的格式写在工作图上。3所有的零件都必须在某种程度上与其他零件相互影响，以产生设计方案中要求的功能。在绘制零件图之前，设计人员应该对工作图进行透彻的分析，以保证每个零件与其他零件有适当的配合，所标注的公差（tolerance）准确无误，接触表面具有适当的粗糙度，零件之间可以产生正确的运动。4在准备工作图时，大部分工作由绘图员来完成，但设计人员通常是工程师，要对图纸的正确与否负责。正是工作图使产品得以生产或建造出来。5工作图是法律合同，记录了在工程师的指导下，制定的设计细则和技术要求。因此图纸必须尽可能地清楚、准确和详尽。对于一个项目，在生产或建造时进行修改（revision）或更改(modification)所付出的代价远比在设计初始阶段进行这项工作花费更多的费用。6质量较差的工作图将会浪费时间和资源，且会增加实施成本。为了在经济上有竞争优势，图纸必须尽可能地没有差错（error-free）。7英寸是英制的基本单位，实际上在美国所有的生产图纸中却用英寸来标注尺寸。8毫米是公制的基本单位。标注尺寸时可以省略去数字后面公制单位的缩写，因为标题栏附近的SI符号表明所有单位却是公制的。9有些工作图同时使用英寸和毫米两种单位标注尺寸，通常将用毫米标注的尺寸放在圆括号或方括号中。单位也可以先用毫米给出。然后换算成英寸，并且将其放在方括号中表示。然后换算成英寸，并且将其放在方括号中表示两种单位之间的换算会产生必须舍入的数位误差。每张图纸所用的主要单位制，必须在标准栏中加以说明。TitleBlocks10在实践中标题栏中通常包括标题或零件名称、制图员、日期、比例、公司和图号。另外，还可以包含公差、审核者和材料等信息，在第一次制图之后，任何为改进设计方案而做的修改和更正都应该在修改栏中标明。11根据项目复杂度的不同，一套工作图和图纸数量少则一张，多至一百多张。因此在每张图纸上标注上序号和这套图纸的总数是重要的。例如6张一套中的第2张，6张一套中的第3张，等等。PartsList12在零件明细表中，零件的序号和名称必须与工作图中的同一个零件一致。还要给出所需要的图样零件的数量和制造零件所用的材料。13如果一套工作图中每一张图纸都采用同一种比例，只要在每张图的标题栏中标明一次即可。如果一张工作图上有几个不同比例的零件图，要在每组视图上标明其比例。在这种情况下，在标题栏中对应比例的位置上标明“如图所示”。当图纸没有按照比例绘制时，将缩写NTS（不按比例）放在标题栏中。PartNamesandNumbers零件名称和序号14给每个零件一个名称和序号，所用的字母和数字的高度为1/8英寸（3mm）。将零件序号放在圆圈内，这种圆圈称balloons（气球），其直径大约是数字高度的4倍。15将零件的序号放在该零件视图附近，以便清楚地表明它们之间的关系（association）。在装配图中，圆圈是非常重要的，以为同样的零件序号将用在零件明细表内。16图纸的审核人员应该具有特殊的素质，他们能够发现图中的错误，提出修改和改进意见，以便制造出物美价廉的产品。审核人员可以是在制图和加工工艺方面有丰富经验的主任制图员，或是创始该项目的工程师或者设计人员。在一些较大的公司中，图纸要由有关的各个生产车间会同评审，确保为每个零件指定最有效的生产方法。17审核人员从不审核原图，而是用彩色铅笔在蓝图上进行修改。并将修改后的图纸退还给制图员，让其对原图进行修改，并准备另一张图纸供最后核准用。18审核人员通过工作图、零件图检查设计方案是否正确无误。此外他们还负责检查图纸的完整性、质量、易读性和清晰度。19除了(inadditionto)对每处修改却做好记录外，制图员应该记录整个项目期间所做的一切更改。随着项目的进行，制图员应该将所有的更改日期和有关人员记录下来。这样的记录使得任何人员在将来对项目进行复核时，很容易清楚地了解获得最后设计方案所经理的过程。20在图纸的准备过程中，经常要进行许多计算。如果计算结果丢失或者计算工作完成的不好，则必须重新进行计算，因此，它们作为记录的永久组成部分。UNIT3Dimension&Tolerance1在图纸标注尺寸时，除非设计者有意标明，注在尺寸线上的数字代表的尺寸仅仅是近似的，并不代表任何精度等级。为了详细标明精度等级，有必要在尺寸上增加公差数字。公差是零件允许的变动量或给定尺寸允许的总变动。一根轴可能的名义尺寸为2.5in.(63.5mm)，但由于实际原因不用大成本是不能在制造中保持这个数字的，因此要增加确定的公差。如果允许有±0.003in.(±0.08mm)的变化，则此尺寸可表达为2.500±0.003(63.5±0.08mm)。2具有紧密公差的尺寸表示该零件必须恰当地与某些其它零件配合。所采用的制造工艺和使利润最大化的最小生产及装配成本都要求给定公差以保持所需允差。一般而言，零件的成本随着公差的减小而上升。如果一个零件有若干或较多表面要机加工，且几乎不允许偏离名义尺寸，则成本会超过正常合理的界限。3允差，有时会跟公差混淆，但其具有完全不同的含义。它是配合零件之间最小的预期间隙空间，代表着允许的最紧配合条件。+0.003如果一根尺寸为1.498-0.003的轴与尺寸为1.500的孔配合，孔的最小尺寸为1.500而轴的最大尺寸为1.498。这样允差就是0.002，而由最小轴尺寸和最大孔尺寸形成的最大间隙为0.008。4公差可以是单向的也可以是双向的。单向公差意味着任何变动都是只从名义或基本尺寸出发向一个方向变+0.003动的。引用前例，孔的尺寸标注为1.500，它表示了一个单向公差。如果尺寸标为1.500±0.003，就是双向公差；即它可以在名义尺寸之上或之下变化。单向体系允许在依然保留相同允差或配合类型的情况下改变公差。而双向体系在不同时改变一个或两个配合零件名义尺寸的情况下，这是不可能做到的。大规模生产中配合零件必须能互换，单向公差是经常遇到的。为了使配合零件之间具有过盈或强制配合，公差必须产生零或负允差。Tolerances,LimitsandFits公差、极限和配合5图纸必须按方便制造零件的方式将设计者的要求真实和完整地表达出来。对每一描述产品所需的尺寸都只须标注一次而不必在不同的视图中重复。有关同一特性的尺寸，诸如孔的位置和大小，如果可能应出现在同一视图上除绝对需要的尺寸外，不应该有更多的尺寸；而在任意方向上，只能在一个尺寸上标注特性要求。6偶尔也可能为了检查而必须给出供参考的辅助尺寸。在这种情况下，尺寸应该用括号括起来，以便参考。这样的尺寸不受通用公差控制。7影响零件功能的尺寸总是应该标注的而不要留作其它尺寸的和或差。如果不是这样，那尺寸允许的总的变化将形成其它尺寸及它们的公差的和或差，这会导致这些公差不得不定得过紧。总尺寸一般应该标注。8除非另行说明，所有尺寸都必须受图上的通用公差控制。一般这样的公差受到尺寸量值的控制。在影响功能或互换性的尺寸上必须标注专门的公差。9为了允许在制造过程中必然会发生的精度变化，并提供零件的互换性和正确功能，一个公差系统是必