《机械制造工艺基础》教案.docx

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《机械制造工艺基础》教案

课题序号

2

授课班级

授课课时

2课时

授课形式

讲解法

授课章节

名称

§1—1概述

使用教具

投影仪、胶片

教学目标

1、了解铸造的特点；

2、理解铸造的定义以及一般工艺过程；

3、知晓铸造的种类。

教学重点

1、铸造的种类；

2、一般工艺过程；

教学难点

1、铸造的种类；

2、一般工艺过程；

更新、补

充、删节

内容

课外作业

见课堂教学安排中的作业布置

教学后记

授课主要内容或板书设计

§1—1概述

一、铸造的特点

铸造所得到的金属工件或毛坯称为铸件。

1、铸造具有以下优点：

2、铸造存在如下缺点

二、铸造的分类

根据生产方法的不同，铸造可分为砂型铸造和特种铸造两大类。

1．砂型铸造

砂型铸造是用型砂紧实成形的铸造方法。

砂型铸造可分为湿砂型铸造两种。

砂型铸造的工艺过程一般由造型（制造砂型）、造芯（制造砂芯）、烘干（用于干砂型铸造）、合型（合箱）、浇注、落砂、清理及铸件检验等组成。

2．特种铸造

一般称砂型铸造以外的其他铸造方法为特种铸造。

常用的特种铸造有：

金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造等。

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

复习提问

1、什么是工艺过程？

2、什么是生产过程？

导入新课

1、热加工包括哪些加工工艺？

讲授新课

§1—1概述

一、铸造的特点

将熔融金属浇注、压射或吸人铸型型腔中，待其凝固后而得到一定形状和性能铸件的方法称为铸造。

铸造所得到的金属工件或毛坯称为铸件。

铸造具有以下优点：

（1）可获得复杂外形及内腔的铸件。

（2）铸件尺寸与质量几乎不受限制。

（3）可铸造任何金属和合金铸件。

（4）铸件成本低廉。

（5）铸件的形状、尺寸与零件很接近，因而减小了切削加工的工作量，可节省大量金属材料。

由于铸造具有上述优点，因此广泛应用于机械零件的毛坯制造，在各种机械和设备中，铸件在质量上占有很大的比例。

如拖拉机及其他农业机械，铸件的质量比达40％一70％，金属切削机床、内燃机达70％一80％，重型机械设备则可高达90％。

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

讲授新课（续）

铸造存在如下缺点：

（1）铸造生产工序繁多，工艺过程较难控制。

（2）铸件的尺寸均一性差，尺寸精度低。

（3）和相同形状、尺寸的锻件相比，铸件的内在质量差，承载能力不及锻件。

（4）工作环境差，温度高，粉尘多，而且劳动强度大。

二、铸造的分类

根据生产方法的不同，铸造可分为砂型铸造和特种铸造两大类。

1，砂型铸造

砂型铸造是用型砂紧实成形的铸造方法。

砂型铸造可分为湿砂型（不经烘干可直接进行浇注的砂型）铸造和干砂型（经烘干的高黏上砂型）铸造两种。

砂型铸造的工艺过程一般由造型（制造砂型）、造芯（制造砂芯）、烘干（用于干砂型铸造）、合型（合箱）、浇注、落砂、清理及铸件检验等组成。

2．特种铸造

一般称砂型铸造以外的其他铸造方法为特种铸造。

常用的特种铸造有：

金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造等。

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

巩固练习

1、什么是铸造？

2、铸造的种类。

3、砂型铸造的工艺过程一般由造型（制造砂型）、造芯（制造砂芯）、烘干（用于干砂型铸造）、合型（合箱）、浇注、落砂、清理及铸件检验等组成。

课堂小结

本节课我们主要讲解了铸造的特点，铸造的分类。

作业布置

一、课堂作业

1、铸造的优点有哪些？

2、铸造的缺点有哪些？

3、什么是砂型铸造？

二、家庭作业

1、书P151、

2、书P152、

课题序号

4

授课班级

授课课时

2课时

授课形式

讲解法

授课章节

名称

§1—2砂型的制作

（一）

使用教具

投影仪、胶片

教学目标

1、理解砂型和砂芯的概念；

2、掌握造型材料的性能；

3、知晓造型材料的性能对铸造有什么影响；

4、分析制造模样的注意事项。

教学重点

1、砂型和砂芯的概念

2、造型材料的性能；

教学难点

1、造型材料的性能对铸造有什么影响；

2、分析制造模样的注意事项。

更新、补

充、删节

内容

课外作业

见课堂教学安排中的作业布置

教学后记

授课主要内容或板书设计

§1—2砂型的制作

（一）

一、砂型

1、包括形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒口系统的组合整体称为铸型。

2、用型砂制成的铸型称为砂型。

砂型用砂箱支撑时，砂箱也是铸型的组成部分。

3、砂型的制作是砂型铸造工艺过程中的主要工序。

二、造型材料

1、造型材料包括砂、黏土、有机或无机粘结剂和其他附加物。

2型（芯）砂应有几方面的性能要求

三、模样和芯盒

1、模样

制造模样时要注意几点

2．芯盒

制造型芯或其他种类耐火材料芯所用的装备称为芯盒。

芯盒的内腔与型芯的形状和尺寸相同。

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

复习提问

1、什么是铸造？

2、特种铸造有哪些？

导入新课

1、砂型铸造过程是怎样的？

讲授新课

§1—2砂型的制作

（一）

一、砂型

1、用型砂、金属或其他耐火材料制成，包括形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒口系统的组合整体称为铸型。

2、用型砂制成的铸型称为砂型。

砂型用砂箱支撑时，砂箱也是铸型的组成部分。

3、砂型的制作是砂型铸造工艺过程中的主要工序。

制造砂型即使用造型材料，借助模样和芯盒造型造芯，以实现铸件的外形和内形的要求。

二、造型材料

1、造型材料是制造砂型和砂芯的材料，包括砂、黏土、有机或无机粘结剂和其他附加物。

2、按一定比例配合的造型材料，经过混制，符合造型要求的混合料称为型砂。

按一定比例配合的造型材料，经过混制，符合造芯要求的混合料称为芯砂。

3、砂型在浇注和凝固过程中要承受熔融金属的冲刷、静压

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

讲授新课（续）

力和高温的作用，并要排出大量气体，型芯则要承受凝固时的收缩压力，因此型（芯）砂应有以下几方面的性能要求：

（1）可塑性

型（芯）砂在外力作用下可以成形，外力消除后仍能保持其形状的性能称为可塑性。

（2）强度

型砂、芯砂抵抗外力破坏的能力称为型砂强度。

砂型应具有足够的强度，在浇注时能承受熔融金属的冲击和压力而不致发生变形和毁坏（如冲砂、塌箱等），从而避免铸件产生夹砂、结疤、砂眼等缺陷。

（3）耐火性

型砂在高温熔融金属的作用下不软化、不熔融烧结及不粘附在铸件表面上的性能称为耐火性。

耐火性差会造成铸件表面粘砂，使清理和切削困难，严重时铸件报废。

（4）透气性

型砂透气性用紧实砂样的孔隙度表示。

孔隙度越大，则透气性越好。

熔融金属浇入砂型后，在高温的作用下，砂型中会产生大量气体，熔融金属内部也会分离出气体。

如果透气性差，部分气体就会留在熔融金属内不能排出，导致铸件产生气孔等缺陷。

（5）退让性

铸件冷却收缩时，砂型与型芯的体积可以被压缩的性能称为退让性。

退让性差时，铸件收缩时受到较大阻碍，会使铸件产生较大内应力，甚至产生变形或裂纹等缺陷。

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

讲授新课（续）

芯砂比型砂应具有更高的强度、耐火性、透气性和退让性。

三、模样和芯盒

1．模样

由木材、金属或其他材料制成，用来形成铸型型腔的工艺装备称为模样。

制造砂型时，使用模样可以获得与零件外部轮廓相似的型腔。

模样是按照根据零件图样要求绘制的铸造工艺图样制造的。

制造模样时要注意以下几点：

（1）加工余量

加工余量是指为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件工艺设计时预先增加而在机械加工时切去的金属层厚度。

加工余量的大小根据铸件尺寸公差等级和加工余量等级来确定。

一般小型铸件的加工余量为2~6mm。

（2）收缩余量

收缩余量是指为了补偿铸件收缩，模样比铸件图样尺寸增大的数值。

（3）起模斜度

起模斜度是指为使模样容易从铸型中取出或型芯自芯盒中脱出，平行于起模方向在模样或芯盒壁上的斜度。

起模斜度可用倾斜角。

（4）铸造圆角

制造模样时，凡相邻两表面的交角，都应做成圆角。

铸造圆角的作用是；造型方便；浇注时防止铸型夹角被冲坏而引

起铸件粘砂；防止铸件因夹角处应力集中而产生裂纹。

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

讲授新课（续）

（5）芯头

芯头是指模样上的突出部分，它在型内形成芯座（铸型中专为放置型芯芯头的空腔），以放置芯头。

对于型芯来说芯头是型芯的外伸部分，不形成铸件轮廓，只是落人芯座内，用以定位和支承型芯。

（6）分型面

分型面是指铸型组元间的接合面。

选择分型面时应考虑以下几个方面：

使分型面具有最大水平投影尺寸；尽量满足浇注位置的要求；造型方便；起模容易。

2．芯盒

制造型芯或其他种类耐火材料芯所用的装备称为芯盒。

芯盒的内腔与型芯的形状和尺寸相同。

巩固练习

1、什么是分型面？

2、什么是起模斜度？

课堂小结

本课主要讲解了砂型、造型材料、模样和芯盒和制造模样时注意事项。

作业布置

一、课堂作业

1、什么是芯盒？

2、什么是收缩余量？

3、型（芯）砂应有以下几方面的性能要求？

4、什么是模样？

二、家庭作业

1、什么是加工余量？

2、什么是模样？

课题序号

6

授课班级

授课课时

2课时

授课形式

讲解法

授课章节

名称

§1—2砂型的制作

（二）

使用教具

投影仪、胶片

教学目标

1、了解造型、造芯的过程；

2、掌握造型、造芯各自的种类及其应用场合；

3、掌握浇注系统、冒口、合型的作用。

教学重点

1、造型、造芯各自的种类及其应用场合

2、浇注系统、冒口、合型的作用

教学难点

1、造型、造芯各自的种类及其应用场合

2、浇注系统、冒口、合型的作用

更新、补

充、删节

内容

课外作业

教学后记

见课堂教学安排中的作业布置

授课主要内容或板书设计

§1—2砂型的制作

（二）

四、造型

用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型。

造型可分为手工造型、机器造型和自动化造型。

五、造芯

制造型芯的过程称造芯。

造芯可分手工造芯和机器造芯。

常用手工造芯的方法为芯盒造芯。

六、浇注系统及冒口

1．浇注系统

浇注系统是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。

通常由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。

2．冒口

冒口是在铸型内储存供补缩铸件用熔融金属的空腔。

冒口一般设置在铸件的最高处和最厚处。

七、合型

将铸型的各个组元如上型、下型、型芯、浇口盆等组合成一个完整铸型的操作过程称为合型（又称合箱）。

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

复习提问

1、起模斜度、铸造圆角的作用？

2、型（芯）砂应有什么方面的性能要求

导入新课

1、一般的制造过程是什么？

讲授新课

§1—2砂型的制作

（二）

四、造型

用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型。

造型可分为手工造型、机器造型和自动化造型。

1．手工造型

全部用手工或手动工具完成的造型工序称为手工造型。

手工造型方法简便，工艺装备简单，适应性强，因此在单件或小批量生产，特别是大型铸件和复杂铸件生产中应用广泛。

手工造型的方法很多，常见的有：

有箱造型、脱箱造型、地坑造型和刮板造型等。

有箱造型是用砂箱作为铸型组成部分制造铸型的过程。

砂箱是容纳和支承砂型的刚性框。

有箱造型分整体模造型和分开模造型。

没有分模面的模样称为整体模。

造型时，型腔全部在半个铸型（通常为下型）内，另外半个铸型（上型）为平箱，分型面为一平面。

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

讲授新课（续）

有分模面的模样称为分开模。

通常为一个分模面，模样被分成两部分，分别制造上型和下型。

型腔位于上型和下型之中。

分开模造型有两箱造型和三箱造型，其中两箱分开摸造型是应用最广泛的一种有箱造型方法。

2．机器造型和自动化造型

用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型工序称为机器造型。

紧砂是使砂箱（芯盒）内型（芯）砂提高紧实度的操作。

所有造型工序基本不需人力完成的造型过程称为自动化造型。

机器造型和自动化造型可提高生产率改善劳动条件，适用于大批量生产和流水线生产。

五、造芯

制造型芯的过程称造芯。

造芯可分手工造芯和机器造芯。

常用手工造芯的方法为芯盒造芯。

芯盒通常由两半组成，手工造芯主要应用于单件、小批量生产中。

机器造芯是利用造芯机来完成填砂、紧砂和取芯的，生产效率高，型芯质量好，适用于大批量生产。

成形后的型芯一般都需要烘干，烘芯的目的是提高型芯的强度和透气性，减少型芯的发气量。

若需要增加型芯的强度，则可在造芯肘在型芯内放置芯骨。

芯骨是一种放人型芯中用以加强或支持型芯并有一定形状的金属构架。

若需要增加芯子的透气性，除对芯子扎通气孔外，还可在型

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

讲授新课（续）

芯中埋放通气蜡线（蜡质线绳），型芯烘干时焚化，成为排气通道。

型芯表面一般都要刷上涂料，用以提高型芯表层的耐火度；

保温性、化学稳定性，使型芯表面光滑，并提高其抵抗高温熔融金属的侵蚀能力。

六、浇注系统及冒口

1．浇注系统

浇注系统是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。

通常由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。

浇注系统简称浇口，其作用是：

保证熔融金属平稳、均匀、连续地充满型腔；阻止熔渣、气体和砂粒随熔融金属进入型腔；控制铸件的凝固顺序；供给铸件冷凝收缩时所需补充的金属熔液（补缩）。

（1）浇口杯漏斗形外浇口，与直浇道顶端连接，用以承接并导人熔融金属，可单独制造，也可直接在铸型内形成，成为直浇道顶部的扩大部分。

（2）直浇道浇注系统中的垂直通道。

（3）横浇遭浇注系统中的水平通道部分，其截面多为梯形。

横浇道一般位于上型分型面处。

（4）内浇道浇注系统中，引导液态金属进入型腔的部分。

其截面为梯形或半圆形。

内浇道一般位于下型分型面处。

一般情形下，直浇道截面应大于横浇道截面，横浇道截面应大于内浇道截面，以保证熔融金属充满浇道，并使熔渣浮集在横浇道上部，起挡渣作用。

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

讲授新课

（续）

2．冒口

冒口是在铸型内储存供补缩铸件用熔融金属的空腔。

除补缩外，冒口有时还起排气和集渣的作用。

冒口一般设置在铸件的最高处和最厚处。

七、合型

将铸型的各个组元如上型、下型、型芯、浇口盆等组合成一个完整铸型的操作过程称为合型（又称合箱）。

合型前应对砂型和型芯的质量进行检查。

巩固练习

1、什么是浇注系统？

2、什么是造芯？

课堂小结

本节课我们主要讲解了造型、造芯、浇注系统及冒口以及合型。

作业布置

一、课堂作业

1、什么是冒口，以及位置，起什么作用？

2、浇注系统作用是什么？

3、什么是合型？

4、什么是机器造型？

二、家庭作业

1、什么是自动化造型？

2、什么是手工造型？

课题序号

8

授课班级

授课课时

2课时

授课形式

讲解法

授课章节

名称

§1—3浇注、落砂和清理

使用教具

投影仪、胶片

教学目标

1、了解如何浇注、落砂和清理；

2、掌握铸件的缺陷及其产生原因。

。

教学重点

1、铸件的缺陷及其产生原因

教学难点

1、铸件的缺陷及其产生原因

更新、补

充、删节

内容

课外作业

见课堂教学安排中的作业布置

教学后记

授课主要内容或板书设计

§1—3浇注、落砂和清理

一、浇注

将熔融金属从浇包注入铸型的操作称为浇注。

浇包是容纳、输送和浇注熔融金属用的容器，用钢板制成外壳，内衬耐火材料。

金属液浇入铸型时所测量到的温度称为浇注温度。

二、落砂和清理

1．落砂

用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作称为落砂。

2．清理

清理是落砂后从铸件上清除表面粘砂、型砂、多余金属（包括浇、冒口、飞翅和氧化皮）等过程的总称。

三、铸件的外观检查及缺陷

经落砂、清理后的铸件应进行质量检验。

铸件质量包括外观质量、内在质量和使用质量。

铸件均须进行外观质量检查，重要的铸件则须进行内在质量和使用质量的检查。

常见的缺陷有气孔、缩孔、砂眼、粘砂和裂纹等。

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

复习提问

1、造型分为哪几种？

各应用什么场合？

2、冒口的作用？

导入新课

1、铸造的一般过程是什么？

讲授新课

§1—3浇注、落砂和清理

一、浇注

将熔融金属从浇包注入铸型的操作称为浇注。

浇包是容纳、输送和浇注熔融金属用的容器，用钢板制成外壳，内衬耐火材料。

金属液浇入铸型时所测量到的温度称为浇注温度。

浇注温度是铸造过程须控制的质量指标之一。

灰铸铁的浇注温度一般在1340℃左右；黄铜的浇注温度在1060C左右；青铜的浇注温度在120012左右。

单位时间内浇入铸型中的金属液质量称浇注速度。

浇注时，须使浇口杯保持充满，不允许浇注中断，并注意防止飞溅和满溢。

二、落砂和清理

1．落砂

用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作称为落砂。

从铸件中去除芯砂和芯骨的操作称为除芯。

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

讲授新课（续）

落砂方法分为手工落砂和机械落砂。

手工落砂用于单件、小批量生产，机械落砂一般由落砂机进行，用于大批量生产。

铸型浇注后，铸件在砂型内应有足够的冷却时间。

冷却时间可根据铸件的形状、大小和壁厚确定。

过早进行落砂，会因铸件冷却太快而使其内应力增加，甚至变形开裂。

2．清理

清理是落砂后从铸件上清除表面粘砂、型砂、多余金属（包括浇、冒口、飞翅和氧化皮）等过程的总称。

铸件上的浇口、浇道和冒口的清除：

对于铸铁件可用铁锤敲去；铸钢件可用气割切除；有色金属铸件则可用锯削除去。

铸件上的粘砂、细小飞翅。

氧化皮等可用喷砂或抛丸清砂、水力清砂、化学清砂等方法予以清理。

大量生产时多采用专用清理机械和设备进行清理。

三、铸件的外观检查及缺陷

经落砂、清理后的铸件应进行质量检验。

铸件质量包括外观质量、内在质量和使用质量。

铸件均须进行外观质量检查，重要的铸件则须进行内在质量和使用质量的检查。

铸件的外观质量项目包括铸件的表面粗糙度、表面缺陷、尺寸公差、形状偏差、质量偏差等。

检查铸件的表面质量，一般通过直接观察或使用有关量具、仪器等进行。

常见的缺陷有气孔、缩孔、砂眼、粘砂和裂纹等。

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

讲授新课（续）

（1）气孔气孔是表面比较光滑，呈梨形、圆形、椭圆形的孔洞。

一般不在铸件表面露出，大孔常孤立存在，小孔则成群出现。

（2）缩孔缩孔是形状不规则、孔壁粗糙并带有枝状晶的孔洞，常出现在铸件最后凝固的部位。

原因是铸件在凝固过程中收缩时得不到足够熔融金属的补充，即由于补缩不良造成。

（3）砂眼铸件内部或表面带有砂粒的孔洞称为砂眼。

原因有型砂强度不够或型砂紧实度不足，以及浇注速度太快等。

（4）粘砂

机械粘砂

化学粘砂

原因是型砂的耐火性差或浇注温度过高。

（5）裂纹裂纹即铸件开裂，分冷裂和热裂两种。

冷裂裂纹容易发现，呈长条形，而且宽度均匀，裂口常穿过晶粒延伸到整个断面。

热裂裂纹断面严重氧化，无金属光泽，裂口沿晶粒边界产生和发展，外形曲折而不规则。

产生裂纹的原因是由于铸件壁厚相差大，浇注系统开设不当、砂型与型芯的退让性差等。

这些缺陷使铸件在收缩时产生较大的应力，从而导致开裂。

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

巩固练习

1、什么是裂纹及产生原因？

2、什么是裂纹及产生原因？

课堂小结

本节课主要讲解了浇注、落砂和清理、铸件的外观检查及缺陷。

作业布置

一、课堂作业

1、什么是裂纹及产生原因？

2、什么是浇注，浇注温度，浇注温度？

3、什么是落砂和清理？

4、铸件的外观检查上什么？

二、家庭作业

1、常见的缺陷有哪些？

2、铸件上的浇口、浇道和冒口的如何清除？

课题序号

10

授课班级

授课课时

2课时

授课形式

讲解法

授课章节

名称

§1—4特种铸造简介

使用教具

投影仪、胶片

教学目标

1、知晓特种铸造的种类及其特点；

2、掌握各种特种铸造的应用场合。

教学重点

1、掌握各种特种铸造的应用场合

2、各种特种铸造特点

教学难点

1、各种特种铸造的应用场合

更新、补

充、删节

内容

课外作业

见课堂教学安排中的作业布置

教学后记

授课主要内容或板书设计

§1—4特种铸造简介

一、金属型铸造

通过重力作用进行浇注，将熔融金属浇人金属铸型获得铸件的方法称为金属型铸造。

用金属材料制成的铸型称为金属型。

二、压力铸造

使熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法称为压力铸造，简称压铸。

压力铸造在压铸机上进行。

按压铸型是否预热分为冷室压铸机和热室压铸机。

按压射冲头的位置又可分为立式和卧式。

生产上以卧式冷室压铸机应用较多。

三、离心铸造

使熔融金属浇人绕水平轴、倾斜轴或立轴旋转的铸型，在惯性力作用下，凝固成形的铸件轴线与旋转铸型轴线重合，这种铸造方法称为离心铸造。

离心铸造在离心铸造机上进行，铸型可以用金属型，也可以用砂型。

只适用于高度较小的环类、盘套类铸件。

四、熔模铸造

用易熔材料如蜡料制成模样，在模样上包覆若干层耐火涂料，制成型壳，熔出模样后经高温焙烧，然后进行浇注的铸造方法称为熔模铸造。

熔模铸造又称失蜡铸造。

课堂教学安排

教学过程

主要教学内容及步骤

复习提问

1、铸件会有哪些缺陷？

导入新课

1、特种铸造有哪几种？

讲授新课

§1—4特种铸造简介

一、金属型铸造

通过重力作用进行浇注，将熔融金属浇人金属铸型获得铸件的方法称为金属型铸造。

用金属材料制成的铸型称为金属型。

金属型常用灰铸铁或铸钢制成。

型芯可用砂芯或金属芯；砂芯常用于高熔点合金铸件；金属芯常用于有色金属铸件。

金属型铸造有如下特点：

（1）金属型可以多次使用，浇注次数可达数万次而不损坏。

（2）金属型加工精确，型腔变形小，型壁光洁。

（3）金属型传热迅速，铸件冷却速度快，因而晶粒细，力学性能较好。

（4）生