华中科技大学机械设计作业答案【精选】
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承压液压缸零件结构简图
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方案1： 圆钢毛坯 (点击进入) 方案2： 砂型铸造毛坯 (点击进入) 方案3： 模锻毛坯 (点击进入) 方案4： 胎模锻毛坯 (点击进入) 方案5： 焊接结构毛坯 (点击进入) 总 结 (点击进入)
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方案1: 圆钢毛坯
直接选用φ150mm圆钢(40# )，经 切削加工成形，能全部通过水压试验。 但材料利用率低，切削加工工作量大， 生产成本高。
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方案2： 铸造毛坯
用ZG270-500铸钢砂型铸造, 可水平浇注或垂直浇注。
1. 水平浇注
水平浇注时在法 兰顶部安置冒口。该 工艺简便、节省材料、 切削加工工作量小， 但内孔质量较差，水 压试验的合格率低。
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2. 垂直浇注
垂直浇注时在上部法 兰处安置冒口，下部法兰 安置冷铁，使之定向凝固。 该方案提高了内孔的质量， 但工艺比较复杂，也不能 全部通过水压试验。
作业及其参考答案
第一次作业
1.1.5、 1.2.2 、1.4.2
第二次作业
综合题
1.1.5 某厂自行设计了一批如图1-12所示的铸铁槽型梁。 铸后立即进行了机械加工，使用一段时间后，在梁的长度 方向上发生了弯曲变形。
① 该梁壁厚均匀，为什么还会变形?判断梁的变形方向。 ② 有何铸造工艺措施能减少变形？
或
(f) 压缩机缸盖
问 ① 不便拔模； ② 型芯排气不便；
题 ③ 型芯不易固定。
改 ① 拔模方便； ② 自带型芯易于排气；
进 ③ 自带型芯形成内腔。
上
下
下
上
综合题：下图为承压液压缸, 要求选用40# 钢制造, 一共200件。
液压缸的工作压力为1.5MPa, 要求水压试验压力为3MPa; 两端法 兰接合面及内孔要求切削加工, 加工表面不允许有缺陷, 其余外圆 等不加工。就此液压缸毛坯的制造方法进行分析比较(从工艺难易 程度、合格率、经济性等方面), 找出最佳方案。
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方案4：胎 模 锻
选用40钢坯料加 热镦粗、冲孔、带心 轴拔长，然后在胎模 内带心轴锻出法兰。 其锻件如图所示。胎 模锻件毛坯能全部通 过水压试验。
与模锻相比，胎模锻既能锻出孔，又能 锻出法兰，但生产率较低。
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方案5： 焊 接 毛 坯
选用40钢无缝钢管， 在其两端按承压液压缸 尺寸焊接上40钢法兰， 如右图所示。
问题 ①中空结构, 需造芯；
凸台
A-A
A
②芯为悬臂芯,难固定，
下芯费工。
A
改进
A
①省去型芯,造型简便；
②成本降低。
A
(b) 角架
问 ① 孔结构不便拔模； ② 立壁太长，不便拔模；
题 ③ 存在大的水平面。
改进 便于拔模
上 下
上 下 结 构 斜 度
(c) 圆盖
×
问 ① 中空结构, 需造芯； 题 ② 芯为吊芯，难固定。
③ 为防止铸件变形，请改进槽型梁的结构。
(1) ①铸件不同部分凝固顺序不一致(热节φ 23.2最后凝固)，
产生铸造热应力； ②铸造后立即机加工，残余应力导致变形。
＋＋＋ ＋＋＋
＋
＋
－－－ －－－
－
－
(2)：①在梁上方放置外冷铁(推荐)；
②反变形法(增加上部分梁的长度等，不推荐)。
(3)：如图所示。
或
1.2.2 确定图1-31所示铸件的铸造工艺方案，要求如下: (1)按单件小批生产条件分析最佳方案； (2)按所选方案绘制浇注位置、分型面、分模面。
方
案
型 芯
(1)
方
型 芯
案 (2)
上下
上下
方
方 案 (1)
方 案 (2)
案 手工分模造型 (含活块)
手工整模造型 (含活块)
分 孔可铸出, 下芯方便，孔的 孔可铸出, 下芯方便, 孔的机
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方案3： 模 锻 毛 坯
选用40钢模锻成形，锻件在模膛内有立放和卧放两种。
1. 立 放
锻件立放时能 锻出孔(有连皮), 但 不能锻出法兰，外 圆的切削加工工作 量大。
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2. 卧放
锻件卧放时, 能 锻出法兰, 但不能锻 出孔, 内孔的切削加 工工作量大。
模锻件的内在质量好，全部能通过水压试验。
焊接结构件毛坯能 全部通过水压试验, 最省 材料, 工艺准备简单, 但难 以获得合适ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ无缝钢管。
←返回前一部分 继续→
纵上所述, 采用胎膜锻件毛坯是最 理想的方案。但如有合适的无缝钢管， 则采用焊接结构毛坯更理想。
←返回 单击结束
改 ① 吊芯改为自带型芯, 造型简便；
进 ② 成本降低。
(d) 空心球
问 ① 须用芯撑固定型芯， 难固定牢靠；
题 ② 型芯不能排气。
改 ① 工艺孔可作型芯头用， 下芯、固定方便；
进 ② 型芯排气通畅。
工艺孔
(e) 支座
问 ① 壁厚不均，产生缩孔等； 题 ② 截面厚大，浪费合金。
改 ① 内/中空结构，省材； 进 ② 壁厚均匀，不易产生缩孔、变形等缺陷。
析 机加工量少;
加工量少, 铸件全位于下箱,
比 活块造型麻烦，工艺复杂, 无错型缺陷;
较 且易产生错型缺陷。
活块造型麻烦, 工艺复杂。
结果
方案(2)比方案(1)好
孔
不
铸
方案(3)
出
下 上
型
芯
方案(4)
下 上
方 案 (3)
方 案 (4)
方 手工整模造型 (无活块)
手工整模造型 (无活块)
案 造型工艺简便; 铸件全位于 孔可铸出, 其机加工量少, 下
分 下箱, 无错型缺陷;
芯方便; 铸件全位于下箱, 无
析 孔不铸出, 其机加工量较大。错型缺陷；
造型工艺较简便。
比较
方案(4)比方案(3)好； 方案(4)和方案(3)比方案(1)和方案(2)好。
1.4.2 在方便铸造和易于获得合格铸件的条件下，图1-62所
示铸件结构有何值得改进之处？怎样改进？
(a) 轴托架
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方案1： 圆钢毛坯 (点击进入) 方案2： 砂型铸造毛坯 (点击进入) 方案3： 模锻毛坯 (点击进入) 方案4： 胎模锻毛坯 (点击进入) 方案5： 焊接结构毛坯 (点击进入) 总 结 (点击进入)
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方案1: 圆钢毛坯
直接选用φ150mm圆钢(40# )，经 切削加工成形，能全部通过水压试验。 但材料利用率低，切削加工工作量大， 生产成本高。
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方案2： 铸造毛坯
用ZG270-500铸钢砂型铸造, 可水平浇注或垂直浇注。
1. 水平浇注
水平浇注时在法 兰顶部安置冒口。该 工艺简便、节省材料、 切削加工工作量小， 但内孔质量较差，水 压试验的合格率低。
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2. 垂直浇注
垂直浇注时在上部法 兰处安置冒口，下部法兰 安置冷铁，使之定向凝固。 该方案提高了内孔的质量， 但工艺比较复杂，也不能 全部通过水压试验。
作业及其参考答案
第一次作业
1.1.5、 1.2.2 、1.4.2
第二次作业
综合题
1.1.5 某厂自行设计了一批如图1-12所示的铸铁槽型梁。 铸后立即进行了机械加工，使用一段时间后，在梁的长度 方向上发生了弯曲变形。
① 该梁壁厚均匀，为什么还会变形?判断梁的变形方向。 ② 有何铸造工艺措施能减少变形？
或
(f) 压缩机缸盖
问 ① 不便拔模； ② 型芯排气不便；
题 ③ 型芯不易固定。
改 ① 拔模方便； ② 自带型芯易于排气；
进 ③ 自带型芯形成内腔。
上
下
下
上
综合题：下图为承压液压缸, 要求选用40# 钢制造, 一共200件。
液压缸的工作压力为1.5MPa, 要求水压试验压力为3MPa; 两端法 兰接合面及内孔要求切削加工, 加工表面不允许有缺陷, 其余外圆 等不加工。就此液压缸毛坯的制造方法进行分析比较(从工艺难易 程度、合格率、经济性等方面), 找出最佳方案。
←返回前一部分 继续→
方案4：胎 模 锻
选用40钢坯料加 热镦粗、冲孔、带心 轴拔长，然后在胎模 内带心轴锻出法兰。 其锻件如图所示。胎 模锻件毛坯能全部通 过水压试验。
与模锻相比，胎模锻既能锻出孔，又能 锻出法兰，但生产率较低。
←返回前一部分 继续→
方案5： 焊 接 毛 坯
选用40钢无缝钢管， 在其两端按承压液压缸 尺寸焊接上40钢法兰， 如右图所示。
问题 ①中空结构, 需造芯；
凸台
A-A
A
②芯为悬臂芯,难固定，
下芯费工。
A
改进
A
①省去型芯,造型简便；
②成本降低。
A
(b) 角架
问 ① 孔结构不便拔模； ② 立壁太长，不便拔模；
题 ③ 存在大的水平面。
改进 便于拔模
上 下
上 下 结 构 斜 度
(c) 圆盖
×
问 ① 中空结构, 需造芯； 题 ② 芯为吊芯，难固定。
③ 为防止铸件变形，请改进槽型梁的结构。
(1) ①铸件不同部分凝固顺序不一致(热节φ 23.2最后凝固)，
产生铸造热应力； ②铸造后立即机加工，残余应力导致变形。
＋＋＋ ＋＋＋
＋
＋
－－－ －－－
－
－
(2)：①在梁上方放置外冷铁(推荐)；
②反变形法(增加上部分梁的长度等，不推荐)。
(3)：如图所示。
或
1.2.2 确定图1-31所示铸件的铸造工艺方案，要求如下: (1)按单件小批生产条件分析最佳方案； (2)按所选方案绘制浇注位置、分型面、分模面。
方
案
型 芯
(1)
方
型 芯
案 (2)
上下
上下
方
方 案 (1)
方 案 (2)
案 手工分模造型 (含活块)
手工整模造型 (含活块)
分 孔可铸出, 下芯方便，孔的 孔可铸出, 下芯方便, 孔的机
←返回前一部分 继续→
方案3： 模 锻 毛 坯
选用40钢模锻成形，锻件在模膛内有立放和卧放两种。
1. 立 放
锻件立放时能 锻出孔(有连皮), 但 不能锻出法兰，外 圆的切削加工工作 量大。
←返回前一部分 继续→
2. 卧放
锻件卧放时, 能 锻出法兰, 但不能锻 出孔, 内孔的切削加 工工作量大。
模锻件的内在质量好，全部能通过水压试验。
焊接结构件毛坯能 全部通过水压试验, 最省 材料, 工艺准备简单, 但难 以获得合适ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ无缝钢管。
←返回前一部分 继续→
纵上所述, 采用胎膜锻件毛坯是最 理想的方案。但如有合适的无缝钢管， 则采用焊接结构毛坯更理想。
←返回 单击结束
改 ① 吊芯改为自带型芯, 造型简便；
进 ② 成本降低。
(d) 空心球
问 ① 须用芯撑固定型芯， 难固定牢靠；
题 ② 型芯不能排气。
改 ① 工艺孔可作型芯头用， 下芯、固定方便；
进 ② 型芯排气通畅。
工艺孔
(e) 支座
问 ① 壁厚不均，产生缩孔等； 题 ② 截面厚大，浪费合金。
改 ① 内/中空结构，省材； 进 ② 壁厚均匀，不易产生缩孔、变形等缺陷。
析 机加工量少;
加工量少, 铸件全位于下箱,
比 活块造型麻烦，工艺复杂, 无错型缺陷;
较 且易产生错型缺陷。
活块造型麻烦, 工艺复杂。
结果
方案(2)比方案(1)好
孔
不
铸
方案(3)
出
下 上
型
芯
方案(4)
下 上
方 案 (3)
方 案 (4)
方 手工整模造型 (无活块)
手工整模造型 (无活块)
案 造型工艺简便; 铸件全位于 孔可铸出, 其机加工量少, 下
分 下箱, 无错型缺陷;
芯方便; 铸件全位于下箱, 无
析 孔不铸出, 其机加工量较大。错型缺陷；
造型工艺较简便。
比较
方案(4)比方案(3)好； 方案(4)和方案(3)比方案(1)和方案(2)好。
1.4.2 在方便铸造和易于获得合格铸件的条件下，图1-62所
示铸件结构有何值得改进之处？怎样改进？
(a) 轴托架