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1、第一部分 工程材料材料的力学性能,一、静态力学性能力学性能：-曲线硬度：HB、HRC、HV二、动态力学性能K、-1,金属材料,碳钢的特点低碳钢：塑、韧，适用于各种冷、热加工与焊接；中碳钢：可得到各种性能的较佳配合，淬火效果也显著优于低碳钢，在制造齿轮、轴、弹簧等机械结构零件等方面得到广泛的应用；高碳钢：硬度、耐磨性较高，有一定淬火效果，可用于制作刃、模、量具合金钢的特点,第二部分 铸造-工艺基础,流动性三种凝固：逐层凝固、糊状凝固、中间凝固 充型能力 浇注条件（浇注温度和充型压力）铸型条件（简化浇注系统、铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体）铸件结构工艺基础：三个阶段：液态收缩（体收缩）、凝固
2、收缩、固态收缩 第一、二阶段是产生缩孔和缩松的主要原因 第三阶段是产生铸造应力和变形开裂的主要原因 收缩 影响因素：过热度、凝固收缩和凝固温度范围 收缩缺陷：缩孔和缩松（热节）、变形和裂纹（应力的形成、分布、变形及其防止）,相关缺陷：浇不足、冷隔；补缩不良缩孔、缩松；粘度增加气孔、渣孔。,缩孔、缩松的措施：定向（顺序）凝固、减小热节防止铸造 应力和变形的措施：壁厚均匀、结构对称、同时凝固、反变形、时效处理,铸造工艺设计,浇注位置：三下一上,分型面：便于起模、大部分一箱、一型内不过高、少用砂芯且便于安放和检验,工艺参数的确定,绘制铸造工艺图,首先从保证铸件质量出发确定浇注位置，再从简化工艺出发确
3、定分型面。,铸件结构工艺性,铸造工艺对铸件结构的要求,合金铸造性能对铸件结构的要求,铸造方法对铸件结构的要求,外形简单,少用活块和芯,壁厚合理、均匀,壁与壁的连接,避免收缩受阻,避免大平面,1、判断改错题（对“”，错“”，并改正。每小题2分，）：1）机械零件正常服役时其材料处于塑性状态（）“塑性”状态改为“弹性”2)疲劳强度是指材料抵抗塑变而不破坏的能力。（）“塑变”改为“交变载荷”3)屈服点是是材料从弹性状态转向塑性状态的标志。（）4）随钢的C%增加，其抗拉强度增加（）随钢c增加抗拉强度增加改为先增加后下降5）随钢的C%增加，其塑性增加。（）随钢的C%增加，其塑性增加，改为下降或塑性硬度6）
4、随钢的C%增加，其韧性增加。（）增加改为降低7）随钢的C%增加，其硬度增加（）,一、判断改错题2、单项选择题1）低碳钢所受到的拉应力(D)时，出现明显的塑性变形；A b；Bs；C 达到b；D达到s 2）机械零件在正常工作条件下多数处于（D）。A 弹性变形状态；B 塑性变形状态；C 弹塑性变形状态；D刚性状态；,三、填空题1、在正火态的20钢、45钢、T8钢；、T13钢中，T8 钢的b值最高。3、在正火态的20钢、45钢、T8钢；、T13钢中，T13钢 的HBS值最高。4、45钢的含碳量为 0.45，T8钢的含碳量为 1.2，45钢的强度 小于 T8钢。5、25钢的含碳量为 0.25%，T12钢
5、的含碳量为 1.2%，25钢的硬度 小于 T12钢。,一、判断改错题,1、防止或减少铸件变形的方法之一是提高流动性。（）2、采用同时凝固法可以减少铸造内应力的产生。()3、铸件上的重要加工表面，浇铸时应朝上放置。（）4、缩孔、缩松的产生原因是固态收缩得不到补缩。（）5、大量生产灰铸铁管最适合的制造方法是离心铸造（）6、在常用的造型方法中，整模两箱造型不容易产生错箱。（）7、型砂舂得过紧，易产生气孔。（）8、铸件内腔的尺寸取决于型芯的尺寸。（）9、防止或减少浇不足和冷隔的方法之一是提高流动性。（）10、为防止缩孔，可采用同时凝固工艺。（）11、铸造的实质是金属的液态成形。()12、凝固温度范围（
6、糊状区）大的合金，铸件中易产生缩松。（）13、金属型铸造主要适合于有色金属铸件的大批量生产（）14、大批量生产的铸件尽量采用三箱以上的造型方法，以简化操作，便于流水作业。（）15、插通气孔时，一些孔要浅一些，一些孔要达到模样。（）16、型芯可以造出铸件的内腔，有时也可以做出铸件的外形。（）,二、单项选择题1、缩孔最可能出现的部位是：（C）A铸件最上部 B铸件中部 C在铸件最上部及热节处 D热节部位2、为防止铸件上产生缩孔，常采用的方法是（A）。A顺序凝固 B同时凝固 C提高浇铸温度 D降低浇铸温度3、冷铁的作用是：(D)A防止变形 B提供补缩金属 C减少铸造应力 D增加局部冷却速度4、铸钢件常
7、采用顺序凝固法浇铸是因为（D）。A固态收缩大 B熔点低 C凝固温度范围大 D体积收缩5、型砂强度不足会产生的缺陷是（A）A砂眼 B气孔 C裂纹 D 缩孔6、流动性差会引起：(B)A冷裂 B冷隔浇不足 C变形 D气阻7、普通型砂的主要成分是（A）A 砂、粘土、水与附加物 B砂、成型剂与水 C 石英砂、粘结剂和溶剂 D石英砂、成型剂、粘结剂和溶剂8、铸钢的充型能力比铸铁（A）。A低 B高 C相近 D浇铸温度相同则充型性相同,9、选择浇铸位置时，应尽量使铸件的薄壁大平面（A）。A朝下 B朝上 C垂直 D侧立10、选择分型面应尽量做到（B）。A尽量使用活块 B使分型面平直且能使型腔全部或大部位于下箱中
8、C使分型面平直且能使型腔全部或大部位于上箱 D有两个或两个以上的分型面11、灰铸铁适合制造床身、机架、底座、导轨等结构，除铸造和切削性能优良外，还因为（C）A可以锻造 B可焊性优良 C耐压消振 D冲击韧性高12、车床床身浇注时，导轨面应(C)A朝左侧；B朝右侧；C朝下；D朝上。13、选择分型面应尽量做到：（D）A尽量使用活块 B有两个或两个以上的分型面 C采用曲线分型 D使分型面为平直的且能使型腔全部或大部位于一个砂箱中 14、最适合用离心浇铸生产的铸件是（D）。A减速箱盖 B金属切削机床尾架 C机床底座 D中空的铸铁管15、铜车马驭手须按普通人尺寸的1/10大小进行仿形铸造，应采用（C）A金
9、属型铸造 B压力铸造 C熔模铸造 D离心铸造,综合题,1、请列举出5种特种铸造方法。（共5分）金属型铸造、熔模铸造、离心铸造、压力铸造、低压铸造等，2、请列举出你操作过或了解的5种手工造型方法。(共5分)整模造型、分模造型、活块造型、挖沙造型、三箱造型等，,3、请确定图示铸件的浇注位置与分型面。4、请确定图示铸件单件生产时的浇注位置与分型面。(共5分),一、判断改错题1、合金的浇注温度越高越好。（）合金的浇注温度越高越好，改为并非越高越好2、铸造合金的流动性与成分有关，共晶成分的合金流动性最佳。（）3、防止或减少铸件变形的方法之一是提高流动性。（）防止或减少铸件变形的方法之一是提高流动性，改为
10、使壁厚均匀或变形冷隔浇不足4、铸造时，在保证金属液具有足够充型能力的前提下，浇注温度应尽量降低。（）5、采用同时凝固法可以防止铸件内产生缩孔。()同时凝固法改为定向(或顺序）凝固法,或缩孔改为铸造应力6、为防止缩孔，可采用同时凝固工艺。（）同时凝固工艺改为定向(或顺序）凝固工艺或缩孔改为铸造应力7、为减少铸造应力，常采用顺序凝固。（）顺序凝固改为同时凝固铸造应力改为缩孔8、铸件上的重要加工表面，浇铸时应朝上放置。（）朝上改为朝下,9、同时凝固的铸造热应力大于顺序凝固。()大于改为小于10、用于铸造的合金称为铸造合金。（）11、铸造的实质是金属的液态成形。()12、普通灰铸铁与铸钢相比具有良好的
11、力学性能和铸造性能。()删除“力学性能和”15、凝固温度范围大的合金，铸件中易产生缩松。（）16、合金的固态收缩率对铸造应力影响不大而对缩孔影响很大()合金的固态收缩率对铸造应力影响大而对缩孔影响不大17、缩孔、缩松的产生原因是固态收缩得不到补缩。（）缩孔、缩松的产生原因是液态收缩得不到补缩。18、铸件的厚壁处产生压应力，薄壁处产生拉应力。（）铸件的厚壁处产生拉应力，薄壁处产生压应力19.铸铁的含碳量比碳钢高，所以其流动性和收缩均比碳钢大()铸铁结晶温度范围小、熔点低，所以其流动性比碳钢大；而结晶时有石墨析出，故收缩比碳钢小。,二、单项选择题1、冲天炉熔炼时常用的熔剂是：（D）A石腊；B原砂；
12、C焦碳；D石灰石。2、生产中提高合金流动性常采用的方法是(A)。A提高浇铸温度 B降低出铁温度 C加大出气口 D延长浇铸时间3、冷铁配合冒口实现定向凝固能防止铸件产生：（A）A缩孔 B应力 C变形 D裂纹4、同时凝固可以不加冒口，这种方法主要用于（D）A有色金属铸件 B厚壁铸件 C大型铸件 D次要铸件5、铸件壁越厚其强度越低，这主要是由于壁越厚：(A)A组织越疏松 B易浇不足 C冷隔严重 D易产生缩孔6、为防止铸件上产生缩孔，常采用的方法是（A）。A顺序凝固 B同时凝固 C提高浇铸温度 D降低浇铸温度,7、缩孔最可能出现的部位是：（C）A铸件最上部 B铸件中部 C在铸件最上部及热节处 D热节部
13、位8、限制铸件的最小壁厚，主要由于薄壁件中金属流动性低，易产生(D)。A应力变形 B夹砂及砂眼 C 缩孔及缩松 D 冷隔及浇不足 9.砂型铸造时，铸件壁厚若小于规定的最小壁厚时，铸件易出现：（D）A缩孔 B缩松 C夹渣 D浇不足与冷隔10.为保证补缩，常采用下面工艺(C)A同时凝固 B糊状凝固 C定向（或顺序）凝固 D逐层凝固11.采用同时凝固原则时，冷铁应放在铸件的(D)A上部 B薄部 C下部 D厚部12.流动性差会引起：(B)A冷裂 B冷隔浇不足 C变形 D气阻13.冷铁的作用是：(D)A防止变形 B提供补缩金属 C减少铸造应力 D增加局部冷却速度,三、填空题1、粗大厚实的铸件冷却到室温时
14、，铸件的表层呈 压 应力，心部呈 拉 应力。在铸造工艺中，应采用 同时 凝固工艺减少铸造应力。2、铸造合金充型能力不良易造成 冷隔 和 浇不足 等缺陷，通常采用 提高浇注温度 来防止这类缺陷。3、一个钢制零件，带有复杂形状的内腔，该零件毛坯常用 铸造 方法生产。4、金属的流动性主要决定于合金的 成分 5、流动性不好的铸件可能产生 冷隔 和浇不足缺陷。6、铸造合金充型能力不良易造成冷隔和 浇不足 等缺陷，7、缩松主要出现在 最后凝固部位。8、影响合金充型性的因素是成分和浇注条件。9、定向凝固原则主要适用于液态收缩大的合金，其目的是防止缩孔。10、同时凝固原则主要适用于固态收缩大的合金，其目的是减
15、少残余应力。11、缩孔和缩松是在液态收缩和凝固收缩两个阶段形成。12、防止铸件变形的方法有：设计时应使壁厚均匀，工艺上采用同时凝固原则。13、粗大厚实的铸件冷却到室温时，铸件的表层呈压应力，心部呈拉应力。,四、简答题1、限制铸件最小壁厚的原因是什么？主要是由于薄壁件中金属充型性低，易产生冷隔和浇不足。2、铸件为实现顺序凝固，应如何设置冒口和冷铁，冒口和冷铁各有什么作用？为实现顺序凝固，冒口和冷铁的设置应保证远离冒口部分至冒口形成正的温度梯度。冒口作用：提供补缩金属液；冷铁作用：增加冷却速度，配合冒口实现顺序凝固,一、判断改错题1、金属型能一型多铸，使用寿命长，故常称之为永久型铸型()2、压铸件
16、内部存在有针孔，故不宜进行热处理。（）3、大量生产灰铸铁管最适合的制造方法是离心铸造（）4、金属型铸造主要适合于有色金属铸件的大批量生产（）二、单项选择题 1、大型铸钢件在批量生产时应采用（B）。A金属型铸造 B砂型铸造 C压力铸造 D熔模铸造2、机床床身在批量生产中应采用（B）。A压力铸造 B砂型铸造 C熔模铸造 D金属型铸造3、最适合用离心浇铸生产的铸件是（D）。A减速箱盖 B金属切削机床尾架 C机床底座 D中空的铸铁管4、离心铸造适宜于：（D）A形状复杂的铸件 B型芯较多的铸件 C平板型铸件 D空心回转体型铸件,5、金属型铸造和砂型铸造来生产同一个零件毛坯，则(A)。A金属型铸造时，铸造
17、应力较大，组织致密，力学性能好 B金属型铸造时，铸造应力较大，力学性能差 C金属型铸造时，铸造应力较小，力学性能差 D金属型铸造时，铸造应力较小，力学性能好6、铜车马驭手须按普通人尺寸的1/10大小进行仿形铸造，应采用（C）。A金属型铸造 B压力铸造 C熔模铸造 D离心铸造7、铝硅合金常采用金属型铸造的原因（C）A不能用砂型铸造 B生产数量多 C铝硅合金熔点低 D铝易氧化 三、填充题1、熔模铸造的铸件质量一般不超过25kg 千克，主要适用于制造高熔点合金中小型零件。2、高熔点的高合金钢刀具常用熔模铸造方法，大量生产铝合金活塞常用挤压铸造方法。,三、简答题1、试简述熔模铸造工艺过程。制蜡模造壳型
18、浇铸 2、金属型铸造为何能改善铸件的力学性能？灰铸铁用金属型铸造时，可能会遇到什么问题？因为冷却速度快，晶粒细小、组织致密白口3、金属型铸造为何能改善铸件的力学性能？因为金属型冷却速度快，晶粒细小、组织致密4.简述金属型铸造与砂型铸造的区别。从以下三方面回答：铸型不同；工艺区别；适应性不同,一、判断改错题1、生产中分型面与分模面一定是一致的。()一定改为不一定2.铸件上的重要加工表面，浇铸时应朝上放置。（）朝上改为朝下二、单项选择题1、选择浇铸位置时，应尽量使铸件的重要加工表面（A）。A朝下 B朝上 C垂直 D侧立2、车床床身浇注时，导轨面应(C)A朝左侧；B朝右侧；C朝下；D朝上。3、选择浇
19、铸位置时，应尽量使铸件的薄壁大平面（A）。A朝下 B朝上 C垂直 D侧立4、选择分型面应尽量做到（C）。A尽量使用活块 B有两个或两个以上的分型面 C使分型面平直且能使型腔全部或大部位于下箱中D使分型面平直且能使型腔全部或大部位于上箱,5.选择分型面应尽量做到：（D）A尽量使用活块 B有两个或两个以上的分型面 C采用曲线分型D使分型面为平直的且能使型腔全部或大部位于一个砂箱中 6.铸件上最易产生气孔、夹渣、砂眼等缺陷的部位是：(C)A铸件的下面 B铸件的侧面 C铸件的上面 D铸件型芯处三、填空题1、浇铸位置的选择，主要保证铸件的 质量；2、浇注位置的选择，主要保证铸件的质量；而分型面的选择主要
20、考虑 简化操作。3、铸件上质量要求高的面，在浇铸时应该尽量使其处于铸型的 下 面或侧 面4、制定铸造工艺时，一般从 保证质量 发，确定浇铸位置；从 简化操作 出发确定分型面。,（1）便于起模，简化造型工艺,托架分型方案,（2）尽量使铸件大部分或全部位于同一砂箱，以保证铸件各部分之间的位置精度,床身铸件的分型方案,（3）为起模方便，也不要使模样在一型内过高。,托架分型方案,（4）尽量使铸件少用砂芯，且要有利于砂芯的安放、内尺寸的检验等。,框形零件的分型,三.综合分析举例,图示是普通支承件支座。质量要求一般，材料为HT150，铸造性能较好，故可不考虑浇注位置的选择，也不需要考虑补缩问题，所以其工艺
21、设计主要集中在简化工艺。,根据分型面选择原则：便于起模选最大截面、尽量使铸件置于同一砂箱和减少型芯，如图所示可选的分型面有三种。,可以看出方案II、III 的优点多于方案I。但在不同生产批量下，具体方案可选择如下：(1)单件、小批生产 由于轴孔直径较小、不需铸出，而手工造型便于进行挖砂和活块造型，此时依靠方案II分型较为经济合理。(2)大批量生产 由于机器造型难以使用活块，故应采用型芯制出轴孔内凸台。同时，应采用方案III从110 mm凹槽底面分型，以降低模板制造费用。分型面选定之后，根据零件的尺寸、精度等因素选择相应的工艺参数，最后绘制出铸件图就完成了铸件的工艺设计。,图为大批量生产时的铸造
22、工艺图,减速器箱座,该箱座是装配减速器的基准件，箱体上加工面有：剖分面、底面、轴承孔及端面、放油孔螺纹及其端面、油标孔及其端面、各螺柱孔、定位销孔等。其中以剖分面,的质量要求最高，加工后不允许有缩松、气孔等缺陷。箱座壁厚基本上均匀，大部分为8mm，所用材料是铸造性能良好的HT150。,(1)工艺方案选择,方案I：沿箱座高度方向分型，因箱座的截面两端大、中间小，故应有两个分型面，采用三箱造型。优点：型腔全部位于中型内，易保证箱座的精度(尤其是剖分面与底面的相对位置)要求，质量要求高的剖分面朝下，容易保证铸件质量；砂芯支撑牢固，下芯操作方便。缺点：油标孔凸台和放油孔凸台阻碍起模，需做成活块，底板下
23、面的铸槽部分需采用挖砂造型。故此方案是三箱、分模、活块、挖砂等四种造型方法的联合应用，无法进行机器造型，仅适用于单件小批生产。,方案II：沿箱座宽度方向在中心线分型。,优点：此方案是两箱分模造型，若将底板下面四块加工面联成左右两决，则可消除其对起模的阻碍，铸件外部无需砂芯和活块，操作简单，容易采用机器造型，利于大批量生产。缺点：砂芯呈悬臂状，支撑不够牢固；上型有吊砂，易产生塌型、冲砂等缺陷；错型会影响铸件外形尺寸。综合分析可知，单件小批量生产，宜选用方案I；大批量生产可选方案II，此时箱座结构应作相应的改进，并借助大芯头来增加砂芯的支撑稳定性。,(2)铸造工艺简图绘制,分型方案确定之后，便可根
24、据有关资料选定铸件的加工余量、收缩率、起模斜度、芯头尺寸等，并设计出浇注系统。图为按照方案I绘出的铸造工艺简图。,车床进给箱体，材料为灰口铸铁(HT150)，重约35公斤，仅要求尽量保证基准面D的质量，以便进行定位。因此，浇注位置的选择，可不作专题来讨论。,分型面的选择,进给箱体的分型面有图示三个方案：方案I 分型面在轴孔中心线上。此队凸台A因距分型面铰近，又处于上箱，若采用活块型砂易脱落，故只能用型芯来形成，但槽C可用型芯或活块制出。本方案的主要优点是适于铸出轴孔，铸后轴孔的飞边少，便于清理。同时，下芯头尺寸较大，型芯稳定件性好，不容易产生偏芯缺陷。其主要缺点是基推面D朝上使该面较易产生缺陷
25、，且型芯的数量较多,方案II 从基准面D分型，铸件绝大部分位于下箱。此时，凸台A不妨碍起模，但凸台E和槽C。妨碍起模，也需采用活块或型芯来克服。它的缺点除基准面朝上外，其轴孔难以直接铸出。轴孔若拟铸出，因无法制出型芯头必须加大型芯与型壁的间隙，致使飞边清理困难。方案III 从B面分型铸件，全部置于下箱。其优点是铸件不会错箱的缺陷；基准面朝下、其质量容易保证；同时，铸件最薄处在铸型下部，金属液易于填充。缺点是凸台E、A和槽C都需采用活块或型芯，而内腔型芯上大下小，稳定性差；轴孔若拟铸出，其缺点与方案II同。,上述各方案虽各有其优缺点，但结合具体生产条件、深入分所，仍可找出最佳方案。（1）大批量生
26、产 在此条件下，为减少切削加工工作量，九个轴孔需要铸出。此时，为了使下芯、合箱及铸件的清理简便，只能按照方案I从轴孔中心线处分型。为了便于采用机器造型，尽量避兔活块，故凸台和凹槽均应用型芯来形成。为了克服基准面朝上的缺点、必须加大D面的加工余量。(2)单件、小批生产 因采用手工造型，故活块较型芯更为经济；同时，因铸件的尺小偏差较大，九个轴孔不必铸出，留待直接切削加工而成。此外，应尽量降低上箱高度，以便利利用现有砂箱。显然，在单件生产条件下，宜采用方案II或方案III；小批生产时，三个方案均可考虑、视具体条件而定。,2铸造工艺图,分型两确定之后，便可依据有关资料绘制出铸造工艺图。图为采用分型方案
27、I时的铸造工艺图，由于本书省略了其它视图，故组装而成的型腔大型芯的细节图中未能示出。,工艺分析题,1、试拟定图示三点支架（单件）的铸造工艺方案（包括造型方法、分型面、浇铸位置，4分）,造型方法：活块造型或手工造型 分型面：见图 浇铸位置：见图,2、试拟定图示铸件（单件）的铸造工艺方案（包括造型方法、分型面、浇铸位置等）。,答：造型方法：手工造型或二箱造型或活块造型分型面：见图浇铸位置：见图型芯：见图,3、在下图中标出铸件的最佳分型面和浇铸位置，并简述理由（4分）。,理由：铸件在一箱，且在下箱，便于保证其质量,4、在下图中标出铸件的最佳分型面和浇铸位置，并简述理由（4分）。,理由：加工基准面与主
28、要加工面在一箱，以减少错箱，保证加工面和基准面直接的相互位置精度，满足铸件质量要求。（给出分型面给2，理由只要答加工基准面与主要加工面在一箱即给2）,5、在下图中标出铸件的最佳分型面和浇铸位置，并简述理由（3分）。,理由：1）内孔可铸出；2）便于起模，无线外部型芯。（分型面正确给2，理由1）,6、在下图中标出铸件的最佳分型面和浇铸位置，并简述理由（4分）。,分型面如图。理由：1）孔可铸出，余量少；2）无需外部型芯,7、在下图中标出大批量生产轴承盖的最佳分型面和浇铸位置，并简述理由。,理由：沿轴承盖最大截面的下面分型，顶端朝下，有利于保证顶端质量,下上,8、在下图中标出铸件的最佳分型面和浇铸位置，并简述理由。（3分）,分型面如图。理由：1）孔可铸出，余量少；2）大部分在下箱 3）无需外部型芯,结构改错,
