2026年材料成型及控制工程(材料成型工艺)试题及答案

2026年材料成型及控制工程(材料成型工艺)试题及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在括号内。错选、多选或未选均无分。）1.熔模铸造中，通常用于制作中小型铸件熔模的常用材料是（）A.石蜡-硬脂酸共晶料B.聚苯乙烯C.尿素D.铝合金2.下列铸造工艺中，最适合生产大批量高精度复杂结构铝合金缸体的工艺是（）A.砂型铸造B.压力铸造C.熔模铸造D.消失模铸造3.金属塑性成型中，使变形抗力降低、塑性提高的主要工艺条件是（）A.降低变形温度B.提高应变速率C.细化晶粒D.三向压应力状态4.CO₂气体保护焊通常不适合焊接的材料是（）A.低碳钢B.低合金钢C.铝合金D.不锈钢5.注塑成型中，为了降低熔体冷却收缩量、提高成型精度，通常需要调整的核心工艺参数是（）A.注射温度B.注射压力C.保压压力D.冷却时间6.下列焊接方法中，属于压焊范畴的是（）A.埋弧焊B.氩弧焊C.摩擦焊D.电渣焊7.模锻件分模面选择的首要原则是（）A.减小飞边金属消耗B.保证锻件容易从模腔中取出C.保证锻件流线分布合理D.便于模具加工制造8.拉深工序中，最容易出现的成形缺陷是（）A.起皱与拉裂B.回弹与翘曲C.飞边与毛刺D.折叠与缩孔9.下列哪种焊接接头形式承受动载荷的能力最强（）A.对接接头B.角接接头C.搭接接头D.T型接头10.粉末冶金成型中，烧结的核心目的是（）A.提高压坯强度，使粉末颗粒结合成致密整体B.去除压坯中的粘结剂C.调整压坯尺寸精度D.减少压坯孔隙率提高塑性11.挤出成型工艺中，能够保证挤出物断面形状稳定、尺寸精度达标的核心工序是（）A.螺杆塑化B.机头挤出C.冷却定型D.牵引切割12.自由锻冲孔工序中，对于孔径大于400mm的大孔锻件，通常采用的冲孔方法是（）A.实心冲子冲孔B.空心冲子冲孔C.垫环冲孔D.分段冲孔13.下列哪种铸造方法生产的铸件通常不能进行热处理强化（）A.熔模铸造B.压力铸造C.砂型铸造D.金属型铸造14.冷冲压弯曲工序中，影响回弹量大小的最主要因素是（）A.弯曲角度B.弯曲半径C.材料的弹性模量和屈服强度D.弯曲速度15.钎焊焊接过程中，母材与钎料的熔化情况是（）A.母材熔化，钎料不熔化B.钎料熔化，母材不熔化C.母材和钎料都熔化D.母材和钎料都不熔化二、多项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在括号内。错选、多选、少选或未选均无分。）1.下列属于砂型铸造分型面选择原则的有（）A.尽量使铸件全部或大部分放在同一砂箱中B.尽量减少分型面数量C.分型面应选在铸件最大截面处D.尽量使型腔和主要型芯位于下砂箱E.必须采用平直分型面2.影响金属塑性成型时塑性的主要因素有（）A.化学成分B.变形温度C.变形速度D.应力状态E.晶粒大小3.下列焊接缺陷中，属于熔焊常见内部缺陷的有（）A.气孔B.夹渣C.裂纹D.未焊透E.咬边4.注塑成型常见的成型缺陷有（）A.缩痕B.飞边C.翘曲变形D.银纹E.冷隔5.模锻与自由锻相比，具备的优点有（）A.锻件尺寸精度高B.力学性能普遍更好C.可以锻造形状复杂的锻件D.材料利用率高E.生产成本低，适合小批量生产6.消失模铸造与传统砂型铸造相比，其工艺特点包括（）A.无分型面，无需起模B.铸件尺寸精度高，表面质量好C.适合生产形状复杂的铸件D.投资成本低，无任何污染E.铸件力学性能优于普通砂型铸造7.下列属于压力焊的焊接方法有（）A.点焊B.缝焊C.超声波焊D.气焊E.对焊8.拉深系数是拉深工艺中重要的工艺参数，下列关于拉深系数的说法正确的有（）A.拉深系数越小，变形程度越大B.材料塑性越好，极限拉深系数越小C.合理增大压边力可以降低极限拉深系数D.凹模圆角半径越小，极限拉深系数越小E.模具与板料摩擦系数越大，极限拉深系数越大9.熔模铸造的工艺特点包括（）A.可生产形状复杂、精度高的铸件B.适合各种合金材料铸件生产C.生产工序多，周期长D.适合大批量生产中小型铸件E.单位铸件生产成本低10.焊接结构设计中，选择焊缝位置需要遵循的原则有（）A.焊缝应尽量避开最大应力和应力集中位置B.焊缝位置应便于焊接操作C.焊缝应尽量分散布置，避免密集交叉D.焊缝应尽量对称布置E.焊缝位置应远离已加工表面三、填空题（本大题共10空，每空1分，共10分。请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。）1.铸造中，使液态金属充满铸型型腔获得轮廓完整、尺寸准确铸件的性能称为液态金属的____________。2.自由锻的基本工序分为镦粗、拔长、____________、弯曲、切割等。3.焊条电弧焊中，焊条由____________和药皮两部分组成。4.塑料成型工艺中，根据热性能不同塑料分为热塑性塑料和____________。5.焊接接头由焊缝区、____________和热影响区三部分组成。6.冲裁工序分为落料和____________，落料是冲下部分为成品，冲孔是留下部分为成品。7.熔焊中，熔池的保护方式主要有渣保护、气保护和____________。8.挤压成型按挤压温度分为冷挤压、温挤压和____________。9.砂型铸造中，型芯的主要作用是形成铸件的____________。10.钎焊按照钎料熔点分为软钎焊和____________。四、简答题（本大题共5小题，每小题8分，共40分）1.简述定向凝固与同时凝固的原理、适用范围和优缺点。2.什么是焊接热影响区？低碳钢焊接热影响区分为哪几个区域，分别对焊接接头性能有什么影响？3.简述影响注塑成型收缩率的主要因素有哪些？4.简述开式模锻时飞边槽的作用是什么？5.简述消失模铸造的基本工艺过程。五、应用题（本大题共2小题，第1小题15分，第2小题25分，共40分）1.拉深工艺计算：用厚度t=1mm的低碳钢钢板拉深成内径d=100mm的圆筒形工件，已知板料坯料直径D=180mm，低碳钢极限拉深系数[m]=0.50。试计算：（1）本次拉深的拉深系数m，并判断能否一次拉深成形；（2）计算拉深件的毛坯相对厚度，并确定拉深工序中是否需要采用压边圈。2.综合分析题：某机械企业需要年产10万件，材料为HT200灰铸铁，单件重量2kg，尺寸精度要求IT7，内腔形状复杂的柴油机缸体铸件，现有备选成型工艺为砂型铸造手工造型、砂型铸造机器造型、熔模铸造、压力铸造四种，请从产品批量适应性、尺寸精度、材料适应性、生产成本、生产效率五个方面分析，选择最合适的工艺，并说明为什么排除其他三种工艺。参考答案一、单项选择题1.A2.B3.D4.C5.C6.C7.B8.A9.A10.A11.C12.B13.B14.C15.B二、多项选择题1.ABCD2.ABCDE3.ABCD4.ABCDE5.ACD6.ABC7.ABCE8.ABCE9.ABCD10.ABCDE三、填空题1.充型能力2.冲孔3.焊芯4.热固性塑料5.熔合区6.冲孔7.渣气联合保护8.热挤压9.内腔或中空结构10.硬钎焊四、简答题1.答：（1）原理：定向凝固是指在铸件易出现缩孔的厚大部位，通过安放冒口、冷铁等工艺措施，使铸件远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固，最后冒口本身凝固，将缩孔转移到冒口中，最终获得内部致密的铸件；（2分）同时凝固是指通过工艺调整，使铸件各个部位的冷却速度基本一致，实现几乎同时凝固，主要目的是减小铸件各部位的温度差，降低热应力。（2分）（2）适用范围：定向凝固适用于收缩率大、壁厚不均匀、对致密度要求高的铸件，如铸钢件、铝铜合金铸件；同时凝固适用于收缩率小的灰铸铁、锡青铜铸件，以及壁厚均匀的薄壁铸件。（2分）（3）优缺点：定向凝固优点是可以有效消除缩孔缩松缺陷，铸件致密度高，满足高压、载荷大的工作要求；缺点是铸件各部位温差大，易产生热应力、变形甚至开裂，需要设置大冒口，材料利用率低。同时凝固优点是热应力小，不易发生变形开裂，不需要设置大冒口，工艺简单，材料利用率高；缺点是铸件中心部位易出现缩松缺陷，致密度较差。（2分）2.答：焊接热影响区是指熔焊过程中，母材金属受到焊接热循环的作用，发生了金相组织和力学性能变化，但未发生熔化的区域。（2分）低碳钢焊接热影响区分为过热区、正火区、部分相变区三个区域，性能影响如下：（1）过热区：紧邻熔合区，加热温度范围为Ac₃以上100~200℃至固相线温度，焊接过程中奥氏体晶粒发生严重长大，形成粗大的过热组织，塑性和冲击韧性显著下降，是焊接接头中性能最差的区域，对于刚度大、承受动载荷的结构，极易在此区域产生裂纹。（2分）（2）正火区：加热温度范围为Ac₃至Ac₃以上100~200℃，焊接后冷却过程中发生完全重结晶，得到均匀细小的铁素体加珠光体组织，力学性能优于母材，是焊接接头中性能最好的区域。（2分）（3）部分相变区：加热温度范围为Ac₁至Ac₃之间，只有部分珠光体和部分铁素体发生重结晶转变，未转变的铁素体保留原始晶粒，因此区域内晶粒大小不均匀，力学性能略有下降，强度和硬度变化不大，塑性韧性略有降低。（2分）3.答：注塑成型收缩率是指塑件冷却定型后，尺寸相较于模具型腔尺寸缩小的百分比，影响收缩率的主要因素包括：（1）塑料品种：不同塑料收缩率差异较大，结晶型塑料（如PE、PP、POM）的收缩率大于无定形塑料（如PS、ABS、PC），添加无机填料的塑料收缩率会显著降低。（2分）（2）塑件结构：塑件壁厚越大，熔体冷却过程中收缩量越大，收缩率越高；塑件带有嵌件时，嵌件限制塑件收缩，收缩率会降低。（2分）（3）模具结构：浇口尺寸越大，保压阶段能够注入模具型腔的熔体越多，补缩作用越强，收缩率越小；模具冷却系统设计越均匀，塑件冷却收缩越均匀，收缩率波动越小。（2分）（4）成型工艺参数：注射压力和保压压力越大，型腔内熔体被压实程度越高，收缩率越小；料筒温度和模具温度越高，熔体冷却后的密度下降越多，收缩率越大；冷却时间越长，塑件出模时温度越低，收缩率越小。（2分）4.答：开式模锻中，飞边槽设置在分模面处模腔的周围，主要作用包括：（1）容纳多余金属：模锻过程中，坯料体积总会存在一定误差，多余的金属可以流入飞边槽，避免金属溢出模具、阻碍合模，保证锻件形状完整。（2分）（2）阻流促充：飞边槽的桥部（连接模腔和仓部的部位）较窄，对流动的金属产生较大的阻力，增大模腔内的三向压应力，促进金属充满形状复杂的深模腔，保证锻件轮廓清晰，这是飞边槽最核心的作用。（3分）（3）便于后续加工：多余金属形成连续规则的飞边，便于后续切边工序将飞边去除，提高切边效率，保证锻件分模面处的尺寸精度，减少毛刺残留。（3分）5.答：消失模铸造（实型铸造）的基本工艺过程如下：（1）制备泡沫模样：采用可发性聚苯乙烯（EPS）珠粒，经过预发泡、熟化后，放入金属模具中加热发泡成型，得到与目标零件形状尺寸一致的泡沫模样；复杂形状的零件可以分块制作模样，再用专用粘结剂粘接成整体模样。（2分）（2）涂挂耐火涂料：在泡沫模样表面均匀涂挂一层耐高温的耐火涂料，常用的有水基硅酸铝涂料，涂挂后放入烘箱烘干，在模样表面形成强度足够、透气性合适的耐火层，避免铸件粘砂，提高铸件表面质量。（2分）（3）振动造型：将涂好涂料并烘干的模样放入专用砂箱，填入不含粘结剂的干石英砂，通过振动使干砂充满模样周围的所有空隙，紧实后保持砂型整体稳定，该过程不需要分型，也不需要起模。（2分）（4）浇注落砂：将液态金属浇入砂型，高温金属液使泡沫模样受热汽化、分解，产生的气体通过干砂间隙和涂料层排出，金属液逐步占据泡沫模样原来的位置，冷却凝固后得到铸件，之后落砂去除干砂，清理浇冒口得到成品铸件。（2分）五、应用题1.解：（1）拉深系数的定义为拉深后工件直径与拉深前坯料直径的比值，计算公式为：m=代入已知参数d=100mm，m=已知低碳钢的极限拉深系数[m]=（2）毛坯相对厚度计算公式为：×100拉深工艺中压边圈选用的判断标准为：毛坯相对厚度<0.5%时必须采用压边圈，0.5%~1.5%之间可根据变形程度选择，>1.5%时不需要压边圈。本次毛坯相对厚度为0.556%，且拉深系数接近极限拉深系数，变形程度较大，容易发生起皱缺陷，因此需要采用压边圈。（2分）本小题总分15分，答案符合要求即可得分。2.解：该零件最合适的成型工艺为砂型铸造机器造型，具体分析如下：首先梳理零件要求：年产量10万件属于大批量生产，材料为HT200灰铸铁，尺寸精度要求IT7，内腔形状复杂，单件重量2kg，符合普通灰铸铁铸件的批量生产要求。（3分）排除其他三种工艺的原因：①排除砂型铸造手工造型：手工造型依靠工人手工完成起模、下芯、合箱等工序，适合单件小批量生产，生产效率极低，单件生产时间长，10万件的生产周期会远超机器造型，成本极高；同时手工造型的尺寸误差大，精度一般只能达到IT10~IT12，无法满足IT7的精度要求，因此排除。（6分）②排除熔模铸造：熔模铸造虽然精度可以达到IT7~IT6，适合复杂形状铸件，但是熔模铸造工序多，包括蜡模制作、型壳制作、