第5章机械零件毛坯的选择
机械零件毛坯的选择
机械零件毛坯的选择1. 引言在机械制造行业中，机械零件的制造是一个关键的环节。
选择合适的毛坯是确保产品质量和性能的重要因素之一。
本文将介绍机械零件毛坯的选择原则和常见的毛坯材料及其适用范围，以帮助读者更好地理解和选择合适的毛坯。
2. 机械零件毛坯的选择原则为了保证机械零件的制造质量和性能，选择合适的毛坯是至关重要的。
以下是机械零件毛坯选择的一些原则：•材料性能符合要求：选择毛坯时，首要考虑的是材料的性能是否符合机械零件的使用要求。
例如，对于耐磨性要求较高的零件，应选择具有较高硬度和耐磨性的材料。
•尺寸和形状适合加工：毛坯的尺寸和形状应尽可能接近最终产品的要求，以减少加工工序和材料浪费。
同时，还要考虑毛坯是否容易加工和定位。
•成本可接受：选择毛坯时，还需要考虑其成本是否可接受。
不同材料的成本相差较大，合理选择可以在不影响产品质量的前提下降低制造成本。
•资源可获取：毛坯的选择还需要考虑资源的可获取性，包括供应稳定性和供应商的信誉度。
确保能够长期稳定地获取所需的毛坯材料。
3. 常见的机械零件毛坯材料及其适用范围3.1 碳钢碳钢是一种常见的毛坯材料，因其具有良好的可加工性、较低的成本和广泛的应用范围而受到广泛的应用。
适用于制造一些强度要求不高的机械零件，如螺栓、轴承和传动齿轮等。
3.2 不锈钢不锈钢具有良好的抗腐蚀性能和耐高温性能，适用于制造对耐腐蚀性能有要求的机械零件，如阀门、管道和食品加工设备等。
3.3 铝合金铝合金具有较低的密度和良好的导热性能，适用于制造轻型零件和具有散热需求的零件，如汽车零件、航空部件和电子设备外壳等。
3.4 铜合金铜合金具有良好的导电性和导热性能，适用于制造电子设备连接器和散热器等。
3.5 高温合金高温合金具有优异的耐高温和耐腐蚀性能，适用于制造具有高温工作环境的零件，如航空发动机零件和炼油设备零件等。
3.6 塑料某些机械零件可以使用塑料毛坯进行制造，特别是对于需要较低重量和较低噪音的零件。
机械加工毛坯选用准则
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重规矩，严要求，少危险。2020年12 月20日 星期日1 2时49 分36秒0 0:49:36 20 December 2020
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好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午12时4 9分36 秒上午1 2时49 分00:49:3620.1 2.20
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每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.12. 2020.1 2.2000:4900:49 :3700:4 9:37De c-20
焊接要求原材料强度好、塑性好 和液态稳定性好。
焊接件的尺寸、形状一般不受限制， 结构轻便，材料利用率高，生产周期短， 主要用于制造各种金属结构件，也用于 制造零件的毛坯及修复废旧零件等。
二、毛坯选择应考虑的因素
毛坯的选择包括毛坯的材料、种类和成 形方法，具体选择时应考虑以下因素：
(1)生产批量 (2)零件对材料组织和性能以及材料的工艺 性能的要求
第一节机械零件毛坯选择的原则第二节常用机械零件的毛坯种类和选择一毛坯的种类二毛坯选择应考虑的因素三典型机械零件与结构件毛坯的选择第一节机械零件毛坯选择的原则环保性原则上述四项原则是相互联系的考虑时应在保证第一项原则的前提下力求做到质量好成本低制造周期短和环保的原则
第五章 毛坯选用
第一节 机械零件毛坯选择的原则 第二节 常用机械零件的毛坯种类和选择
(2) 型材件
型材件大都是由冶金后轧制成形的。
型材的形状和尺寸品种多样，常 见的形状有圆形、方形、六角形等及 特殊形状的断面。
(3) 锻件
锻件是金属在固态下塑性流动成 形的，锻件形状较铸件简单。
多用于承受重载、动载及复杂载 荷的重要件。它生产成本高，材料利 用率低。
(4) 焊接件
焊接件是借助于金属原子间的扩散 和结合作用，形成永久性连接。
机械零件毛坯的选择
5.1 毛坯的分类及选择原那么
1.型材毛坯
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5.1 毛坯的分类及选择原那么
2.焊接组合毛坯 根据毛坯的形状、尺寸要求.用铸件、锻件、冲压件、型材或 经局部机械加工的半成品组合后焊接而成的毛坯。多用于尺 寸较大、形状复杂的单件小批生产。焊接毛坯工艺简单.可减 轻重量、本钱较低.但热变形较大、内应力大、抗振性较差、 接头处的组织性能比较复杂.
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5.2 几种典型零件毛坯的选择
5. 2. 4套筒类
1.滑动轴承 2.活塞
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5.2 几种典型零件毛坯的选择
3.液压缸 两端带法铸的液压缸.工作中主要受到比较大的拉、压应力作 用.有油液泄漏的可能。
通过分析首选D方案.再选C方案.
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5.1 毛坯的分类及选择原那么
3.铸造毛坯 铸铁、有色金属以及含碳为0.45％-0.5％的钢均可用铸造 方法获得铸件毛坯.而其中应用最广泛的是铸铁。铸造不受零 件尺寸、形状、重量的约束.但主要用于其他方法难以成型的 壳体、基座、支架、带轮等形状较复杂的毛坯零件。 按铸造方法不同.又有砂型铸造、金属型铸造、离心铸造、压 力铸造、熔模铸造等.
5.2 几种典型零件毛坯的选择
5. 2. 2盘盖类 1.机床齿轮、减速器齿轮 机床齿轮的工作条件属于运转平稳、载 荷不大、工作条件较好.但要求齿轮精度 高和寿命长。因此一般选用中碳钢或中碳 合金结构钢制造。经高频感应淬火.其硬 度、耐磨性、强度及韧性均能满足要求。 2.汽车、拖拉机齿轮 这类齿轮承受高速、中等载荷、冲击摩 擦.工作条件比较繁重。要求齿上一轮页的下耐一页磨 返回
1.毛坯材料的使用性能 毛坯材料的使用性能主要包括机械性能、 物理性能和化学性能。通常材料的机械性 能是选材的主要指标。只有在特殊条件下. 才考虑物理和化学性能的影响。毛坯的使 用要求就是指毛坯最终制造成零件的使用 性能。 2.毛坯材料的工艺性能 毛坯材料的工艺性能是指在一上一定页条下件一页下.返回
机械零件毛坯的选择
机械零件毛坯的选择
机械零件在机器中的作用
机械零件制造：毛坯成形，切削加工。
毛坯选择影响：制造质量，使用性能，生产周期，制造成本。
二、毛坯选择的原则和依据
1、毛坯选择的原则
保证零件的使用要求
外部质量：形状精度，尺寸精度，表面质量
内部质量：成分、组织，力学性能，物理性能、化学性能
降低制造成本
制造成本——材料费、消耗的燃料和动力费、工资、设备费用等2、毛坯选择的依据
零件的用途和工作条件
零件的结构、形状与外形尺寸
生产批量
生产条件（设备、人员、技术水平、管理水平等）
三、常用机械零件毛坯分类及制造方法
1、轴杆类零件
主要起支承传动件和传递转矩的作用。
传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴等
3、机架、箱体类零件
减速器装配图
减速器主要零件的材料和毛坯选择
汽车发动机零件的材料和毛坯选择
台钳装配图
台钳零件的材料和毛坯选择。
机械零件毛坯选择
机械零件毛坯选择
机械零件毛坯是机械制造加工领域的基础材料之一。
选择适合的毛坯对于保证零件质量、提高加工效率具有十分重要的意义。
毛坯是指在加工前需要加工成形的原始材料，例如铸造、锻造、压制等。
在选择毛坯时，需要考虑工作条件、要求、材料特性等因素。
首先，需要考虑到加工零件的形状。
选择毛坯时需要考虑到加工成品的形状和尺寸，以及所需加工的特殊形状要求。
例如，圆形、方形、长条形零件等通常选择圆钢、方钢、宽板等毛坯进行加工；而一些复杂的几何形状零件则需要选择浇铸或锻造的毛坯进行加工。
其次，需要考虑到零件的材质。
选择毛坯时需要考虑到零件的材质要求，毛坯材质应与零件材质相似，以避免在加工过程中因为材料不同导致的差异，影响零件的质量。
同样，材料的物理性质、化学性质以及热处理性能等都是需要考虑到的。
另外，还需要考虑到工艺要求。
在选择毛坯时需要考虑到工艺工作的特殊要求。
例如，冲压件、弯曲件等需要选择塑性好的材料毛坯进行加工，而一些装配件则需要选择尺寸精度较高的毛坯进行加工。
最后，还需要综合考虑零件的加工成本。
选择毛坯时要综合考虑零件的加工成本。
一些复杂的工艺加工需要选择结构简单、毛坯尺寸比较大的毛坯进行加工，减少材料的损耗。
总之，选择适合的机械零件毛坯不仅可以提高生产效率，保证零件的质量，而且可以最大限度地降低成本。
因此，在选择毛坯时，需要充分考虑零件的形状、材质、工艺要求以及加工成本等因素，并结合实际情况进行选择。
机械零件加工工艺过程中毛坯的选择
机械零件加工工艺过程中毛坯的选择毛坯是根据零件（或产品）所要求的形状、工艺尺寸等制成的供进一步零件加工用的生产对象。
毛坯的种类、形状、尺寸及精度对机械零件加工工艺过程、产品质量、材料消耗和生产成本有着直接影响。
冈此，在设计工艺规程时必须正确地选择毛坯的种类和确定毛坯的形状。
1) 机械零件加工工艺中毛坯种类的选择机械加工中常用的毛坯种类有：祷件、锻件、焊接件、型材、冲压件、粉末冶金件和工程塑料件等。
根据零件的材料和对材料力学性能的要求，零件结构形状和尺寸大小，零件的生产纲领和现场生产条件以及利用新工艺、新技术的可能性等因素，可参考表1确定毛坯的种类。
表1 机械制造业常用毛坯种类及其特点2) 确定毛坯的形状和尺寸现代机械制造发展的趋势之一是精化毛坯，使其形状和尺寸尽量与零件接近，从而进行少切屑加工甚至无屑加工。
但由于毛坯制造技术和成本的限制，产品零件的机械加工精度和表面质量的要求越来越髙，所以毛坯的某些表面仍需留有一定的零件加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。
毛坯制造尺寸与零件相应尺寸的差值称为毛坯加工余量，毛坯制造尺寸的公差称为毛坯公差，二者都与毛坯的制造方法有关，生产中可参阅有关的零件加工工艺手册来选取。
毛坯的零件加工余量确定后，其形状和尺寸的确定，还要考虑到毛坯制造、机械加工及热处理等工艺因素的影响。
下面仅从机械加工工艺角度来分析一下，在确定毛坯形状和尺寸时应注意的几个问题。
(1) 为使零件加工时工件安装稳定，有些铸件毛坯需要铸出工艺凸台，如图7-4所示。
工艺凸台一般在零件加工后再行切除。
图1 具有工艺凸台的刀架毛坯(2) 为了保证零件的加工质量和加工方便，常将一些零件先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切割分离。
对于半圆形的零件一般应合并成一个整圆的毛坯;对于一些小的、薄的零件（如轴套、垫圈和螺母等），可以将若干零件合成一件毛坯，待加工到一定阶段后再切割分离。
图2 所示车床进给系统中的开合螺母外壳，就是将其毛坯做成整体，待零件加工到一定阶段后再切割分离。
毛坯的选择
拔长再锻出图样a），左 端的花键孔只能通过插齿
原毛坯制造
加工，生产率低。 修改后的制造工艺：分成两
修改后毛坯制造
段锻造，左端花键可以用拉削加工，效率高。
再将两段焊接起来，加工右端。
毛坯选择原则
2.经济性原则
选择合适的材料 ——改变材料，毛坯生产工艺也要改变，同时成 本也变化。
原选材为45钢：经车削、钻孔、插齿，最后经调质处 理制成。插齿需设退刀槽，调质处理时
各种毛坯的特点
二、锻造件
特点：
——金属材料经塑性变形获得，其组织和性能比铸 态的要好得多，但其形状复杂程度受到很大限制。 力学性能要求高的零件其毛坯多为锻件。
锻造方法：
自由锻：适应性较强，但锻件毛坯的形状较为简单， 而且加工余量大、生产率低，适于单件小批量生产 和大型锻件的生产；
各种毛坯的特点
二、锻造件
锻造方法：
模锻：尺寸精度较高、加工余量小、生产率高； 但受到锻模的限制，无法制造出形状复杂的锻件， 尤其复杂内腔的零件毛坯更是无法锻出。且生产成 本高于铸件，其适于大批量生产中、小型锻件。
应用：
——主要应用于受力情况复杂、重载、力学性能要求较 高的零件及工具模具的毛坯制造。如常见的锻件有齿轮、 连杆、传劢轴、主轴、曲轴、吊钩、拨叉、配气阀、气 门阀、摇臂、冲模、刀杆、刀体等。
① 可以小拼大，气密性好，生产周期短， 手弧焊 广泛应用于石
焊件 焊件强度和刚度较高，材料利用率高。 气体保护焊 油化工、船舶、
② 抗震性差，易变形。
电阻焊等 航空等上
型材
可直接使用，精度高，性能较高，成本 较低，便于自动化加工。
槽钢、工字 建筑、桥梁等 钢、角钢等 工程结构。
小结
零件的毛坯选择与毛坯选择的原则.
零件的毛坯选择与毛坯选择的原则材料的成形过程机械制造的重要工艺过程。
机器制造中，大部分零件是先通过铸造成形、锻压成形、焊接成形或非金属材料成形方法制得毛坯，再经过切削加工制成的。
毛坯的选择，对机械制造质量、成本、使用性能和产品形象有重要的影响，是机械设计和制造中的关键环节之一。
通常，零件的材料一旦确定，其毛坯成形方法也大致确定了。
例如，零件采用zl202、ht200、qt600-2等，显然其毛坯应选用铸造成形；齿轮零件采用45钢、ld7等常采用锻压成形；零件采用q235、08钢等板、带材，则一般选用切割、冲压或焊接成形；零件采用塑料，则选用合适的塑料成形方法；零件采用陶瓷，则应选用陶瓷成形方法。
反之，在选择毛坯成形方法时，除了考虑零件结构工艺性之外，还要考虑材料的工艺性能能否符合要求。
毛坯选择的原则毛坯选择的原则，应在满足使用要求的前提下，尽可能地降低生产成本，使产品在市场上具有竞争能力。
1.工艺性原则零件的使用要求决定了毛坯形状特点，各种不同的使用要求和形状特点，形成了相应的毛坯成形工艺要求。
零件的使用要求具体体现在对其形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等外部质量，和对其化学成分、金属组织、力学性能、物理性能和化学性能等内部质量的要求上。
对于不同零件的使用要求，必须考虑零件材料的工艺特性（如铸造性能、锻造性能、焊接性能等）来确定采用何种毛坯成形方法。
例如，不能采用锻压成形的方法和避免采用焊接成形的方法来制造灰口铸铁零件；避免采用铸造成形方法制造流动性较差的薄壁毛坯；不能采用普通压力铸造的方法成形致密度要求较高或铸后需热处理的毛坯；不能采用锤上模锻的方法锻造铜合金等再结晶速度较低的材料；不能用埋弧自动焊焊接仰焊位置的焊缝；不能采用电阻焊方法焊接铜合金构件；不能采用电渣焊焊接薄壁构件等等。
选择毛坯成形方法的同时，也要兼顾后续机加工的可加工性。
如对于切削加工余量较大的毛坯就不能采用普通压力铸造成形，否则将暴露铸件表皮下的孔洞；对于需要切削加工的毛坯尽量避免采用高牌号珠光体球墨铸铁和簿壁灰口铸铁，否则难以切削加工。
毛坯选择
缸体、缸盖、飞轮 铸铁件（机器造型） 铸铁件（机器造型） 锻件（模锻） 锻件（模锻） 锻件（模锻） 标准件 铸造 锻件（模锻）
合金铸铁件（机器造型） 孕育处理时加入少量合金元素
气门弹簧
火花塞
钢丝绕制
65Mn、50CtVA，淬火+低温回火
Q235、Q345、08、20
铝合金铸件（压力铸造） ZL110 、ZL108，淬火及时效处理
支架、盖、罩、档 钢板冲压成形 板、油底壳等
机械零件毛坯的选择
台钳装配图
机械零件毛坯的选择
台钳零件的材料和毛坯选择
序 号
1 2 3
名称
毛坯类型和制造方法 单件、小批 大批
材料及热处理
固定钳身 铸铁件（手工造型） 铸铁件（机器造型） HT200，去应力退火 丝杠 导杆 圆钢车制 圆钢车制 45，淬火+中温回火 45，表面淬火+低温回火 35-40 HRc Q235A Q235A Q235A 45，表面淬火+低温回火 35-40 HRc 45表面淬火+低温回火 35-40 HRc
热处理及工艺
调质处理，轮齿高频淬火+低温回火 轮齿渗碳处理，淬火+低温回火 调质处理 调质处理
锻件 圆钢
汽车齿轮 小齿轮（d<100）
（单件,小批量）
大齿轮（d>500）
铸件
仪器仪表齿轮
受力小，低速齿轮 HT200 ZL108 08，10 压力铸造
冲压件
仪器仪表齿轮
机械零件毛坯的选择
三、常用机械零件毛坯分类及制造方法
较差
好
低 短/长
好
高 长
降低
较高 较短
较好
较低 短
机械制造基础练习与答案5..
第5章练习题1. 单项选择1-1 重要的轴类零件的毛坯通常应选择（）。
①铸件②锻件③棒料④管材1-2 普通机床床身的毛坯多采用（）。
①铸件②锻件③焊接件④冲压件1-3 基准重合原则是指使用被加工表面的（）基准作为精基准。
②设计②工序③测量④装配1-4 箱体类零件常采用（）作为统一精基准。
①一面一孔②一面两孔③两面一孔④两面两孔1-5 经济加工精度是在（）条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。
①最不利②最佳状态③最小成本④正常加工1-6 铜合金7 级精度外圆表面加工通常采用（）的加工路线。
①粗车②粗车-半精车③粗车-半精车-精车④粗车-半精车-精磨1-7 淬火钢7级精度外圆表面常采用的加工路线是（）。
①粗车—半精车—精车②粗车—半精车—精车—金刚石车③粗车—半精车—粗磨④粗车—半精车—粗磨—精磨1-8 铸铁箱体上φ120H7孔常采用的加工路线是（）。
①粗镗—半精镗—精镗②粗镗—半精镗—铰③粗镗—半精镗—粗磨④粗镗—半精镗—粗磨—精磨1-9 为改善材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），通常安排在（）进行。
①切削加工之前②磨削加工之前③切削加工之后④粗加工后、精加工前1-10 工序余量公差等于( )。
①上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之和②上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之差③上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之和的二分之一④上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之差的二分之一1-11 直线尺寸链采用极值算法时，其封闭环的下偏差等于（）。
①增环的上偏差之和减去减环的上偏差之和②增环的上偏差之和减去减环的下偏差之和③增环的下偏差之和减去减环的上偏差之和④增环的下偏差之和减去减环的下偏差之和1-12 直线尺寸链采用概率算法时，若各组成环均接近正态分布，则封闭环的公差等于（）。
①各组成环中公差最大值②各组成环中公差的最小值③各组成环公差之和④各组成环公差平方和的平方根1-13 用近似概率算法计算封闭环公差时，k值常取为（）。
第五篇 毛坯选择
第一章 毛坯种类
第一节 各类毛坯的特点及应用
二 锻件 特点：组织细，力学性能好。 自由锻件——形状简单。 模锻件——形状较复杂，但锻模贵，适批量，尺 寸受限。
第一章 毛坯种类
第一节 各类毛坯的特点及应用
三 冲压件 主要：δ＜6mm，塑性好，金属、非金属制品。 冲压件精度高，互换性好，冲模成本高，宜批量生 产。
第一章 毛坯种类
第二节 毛坯的成本与质量
二 毛坯质量 包括材质、尺寸精度、表面质量等。 1 材质：力学性能，物理化学性能好。 2 尺寸、表面质量：尺寸准确，表面无氧化皮、 粘砂，硬度均匀、稳定，尤其大批量生产，这项好， 省材、省力。 3 技术要求：技术要求要适当，如铸件：微观缩 松，无密封要求时不用考虑，允许存在。
第二章
毛坯选择
二 典型零件毛坯的选择 1 轴类： 光滑轴：热轧圆钢、冷轧圆钢。 台阶轴：轧钢或锻件 单件小批：自由锻，成批：模锻。 结构复杂，受力不大，可铸件；也可锻——焊、 铸——焊。
第二章
毛坯选择
二 典型零件毛坯的选择 2 套类： 同轴度要求高，铸、锻、挤、粉末冶金。 3 轮盘类： 如齿轮：中、小齿轮：锻件， 大量：热轧、精锻， 铸钢、球铁。 4 箱座类 铸铁件，载荷大：铸钢。
第二章
毛坯选择
三典型零件的选材实例 材料：45钢。 热处理：整体调质，轴颈及锥孔表面淬火。 性能要求：整体硬度HB220～HB240；轴颈及锥 孔处硬度HRC52。 工艺路线： 锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火及 低温回火→磨削。
第二章
毛坯选择
三典型零件的选材实例 2．汽车半轴 汽车半轴是典型的受扭矩的轴件，但工作应力较 大，且受相当大的冲击载荷，其结构如图所示。最大 直径达50mm左右，用45钢制造时，即使水淬也只能使 表面淬透深度为10%半径。为了提高淬透性，并在油 中淬火防止变形和开裂，中、小型汽车的半轴一般用 4 造。
机械零件的选材及毛坯的选择
广泛应用于各种机械零件 常见于电器和导热零件 常用于航空和汽车制造
毛坯的定义和作用
毛坯是指通过初加工获得的粗糙形状零件，用于进一步加工和成型。
1 降低加工难度
毛坯提供了初始形状和尺 寸，可减少加工工序和时 间。 可以最大程度地减少材料 浪费。
使用统一的毛坯可以确保 批量生产的产品尺寸和性 能一致。
机械零件的选材及毛坯的 选择
通过优化机械零件的选材和毛坯的选择，可以提高产品质量和性能，同时降 低成本和制造周期。
选材的重要性和影响
1 质量和性能影响
合适的材料选择可以提供足够的强度、硬度和耐腐蚀性，以满足设计要求。
2 成本和效率因素
选材决策需要考虑材料的可获得性、成本和加工复杂性，以确保经济实用。
3 环境和可持续性
选择环保型材料可以降低对环境的负面影响，并符合可持续发展的要求。
不同机械零件的选材考虑因素
静态零件
• 强度和刚度 • 耐磨性和耐腐蚀性
动态零件
• 疲劳寿命 • 摩擦和润滑性
密封零件
• 耐腐蚀性和渗漏性 • 温度和压力要求
常见的机械零件材料选择
钢材 铜合金 铝合金
良好的强度和刚度 良好的导热性和导电性 低密度和良好的耐腐蚀性
为汽车制动系统设计一个刹车盘。选取
铸铁材料作为材料，并使用铸造毛坯制
备。
3
案例三
为通用机械设计一个钢质滑轨。选取普 通碳钢材料并使用锻压毛坯制备。
结论和总结
机械零件的选材和毛坯的选择对产品质量和成本具有重要影响。合理的选材 决策和毛坯选择可以提高产品性能和生产效率。
不同类型的毛坯选择要点
锻造毛坯
• 适用于高强度要求 • 形状复杂需要挤压的零件
毛 坯 选 择
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1.3 毛坯形状和尺寸的确定
现代机械制造的发展趋势之一，是通过毛坯精 化使毛坯的形状和尺寸尽量与零件接近，减少机械 加工的劳动量，力求实现少、无切屑加工。但是， 由于现有毛坯制造工艺技术的限制，加之产品零件 的精度和表面质量的要求又越来越高，所以毛坯上 某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械 加工来达到零件的质量要求。
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1.2 毛坯的选择原则
▪ （2）零件的结构形状与外形尺寸
▪
例如常见的各种阶梯轴，若各台阶直径相差不大，
可直接选取圆棒料；若各台阶直径相差较大，为减少材
料消耗和机械加工劳动量，则宜选择锻件毛坯。至于一些非旋转体的板条形 钢质零件，一般则多为锻件。零件的外形尺寸对毛坯选择也有较大的影响。 对于尺寸较大的零件，目前只能选择毛坯精度、生产率都比较低的砂型铸造 和自由锻造的毛坯；而中小型零件，则可选择模锻及各种特种铸造的毛坯。
.
1.2 毛坯的选择原则
现有生产条件
生产纲领大小
毛坯的选择原则
零件材料的工艺性 （如可铸性及可塑性）
及零件对材料组 织和性能的要求
零件的结构形状 与外形尺寸
.
1.2 毛坯的选择原则
▪ （1）零件材料的工艺性（如可铸性及可塑 性）及零件对材料组织和性能的要求
▪ 例如，材料为铸铁与青铜的零件，应选择铸 件毛坯；对于钢质零件，还要考虑机械性能的要 求；对于一些重要零件，为保证良好的机械性 能，一般均须选择锻件毛坯，而不能选择棒料。
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1.2 毛坯的选择原则
▪ （3）生产纲领大小
▪ 当零件的产量较大时，应选择精度和生产率 都比较高的毛坯制造方法，这样制造毛坯的设备 和装备价格则比较高，但这可由材料消耗的减少 和机械加工费用的降低来补偿。零件的产量较小 时，应选择精度和生产率均较低的毛坯制造方 法。
机械制造学复习题
第五章机械零件毛坯的选择一、选择题1、轴类零件最常用的毛坯是( )A 、材和锻件B、铸件C 、焊接件D、冲压件参考答案：A2、机械零件常用的毛坯不能直接截取型材,而主要通过铸造、锻造、冲压、焊接等方法获得。
（）A、√B、×参考答案：A3、毛坯零件的选择只要能满足零件的使用要求就可以了。
( )A、√B、×参考答案 B4、一般是零件材料确定后，毛坯的种类也就基本上确定了.( ）A、√B、×参考答案：A5、轮盘类零件只有通过锻造获得毛坯，才能满足使用要求。
( )A、√B、×参考答案:B6、箱座类零件一般结构复杂，有不规则的外形和内腔.所以，不管生产批量多少都以铸铁件或铸钢件为毛坯.（）A、√B、×参考答案:B7、毛坯选择的是否合理合理，将会直接影响零件乃至整部机器的制造质量和工艺性能。
（）A、√B、×参考答案：A8、硬质合金刀片是采用（）方法生产出来的。
A、粉末冶金B、钎焊C、模锻D、铸造参考答案：A9、保温瓶盖的材料如果为防锈铝合金,一般应采用（）方法生产。
B、焊接C、板料冲压D、粉末冶金参考答案：C10、气体渗碳炉中的耐热罐，材料为耐热钢，应选用（ )方法生产。
A、板料冲压B、焊接C、砂型铸造D、粉末冶金参考答案：A11、镍币或纪念章一般采用（）方法生产出来.A、熔模铸造B、板料冲压C、模锻D、自由锻参考答案:A12、机床制造中一般采用( ）生产齿轮坯。
A、自由锻B、铸造C、胎膜锻参考答案：A二、填空题：1、零件的使用要求主要包括零件的工作条件对零件结构形状和尺寸的要求，以及对零件性能的要求.2、选择毛胚时，应认真分析零件的结构形状和尺寸特点，选择与之相适应的毛胚制造方法.3、要降低毛胚的生产成本，首先，应根据零件的选材和使用要求确定毛胚的类别，再根据零件的结构形状、尺寸大小和毛胚生产的结构工艺性及生产批量大小确定具体的制造方法,必要时还可以按有关程序对原设计提出修改意见。
机械零件毛坯的选择机械零件毛坯的选择
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机械零件毛坯的选择机械零件毛坯的 选择
（4）其它方面的要求
对于具有某些特殊要求的零件，必须结合毛坯材料和生 产方法来满足这些要求。
• 如果零件选材为钢材，则宜选择型材（如液压油缸常采用 无缝钢管）；
• 如果零件选材为铸铁，则宜选择离心铸造（如内燃机的汽 缸套，其材料为QT600－2，毛坯即为离心铸造铸件）；
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机械零件毛坯的选择机械零件毛坯的 选择
• 退火的目的是消除锻造应力及组织不均匀性，降低硬度， 改善加工性。
• 调质处理是为了提高主轴的综合性能，以满足心部的强度 要求，同时在表面淬火时能获得均匀的硬化层。图11.3.3 磨床主轴简图
• 表面淬火是为了使轴颈和外圆锥部分获得高硬度，提高耐 磨性。
• 人工时效的作用是进一步稳定淬硬层组织和消除磨削应力， 以减少主轴的变形。
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机械零件毛坯的选择机械零件毛坯的 选择
5.2.2盘套类零件的毛坯选择
盘套类零件是指直径尺寸较大而长度尺寸相对较小的 回转体零件（一般长度与直径之比小于1）。
• 属于这类零件的有各种
齿轮、带轮、飞轮、联轴节、 套环、轴承环、端盖及螺母、 垫圈等。盘类零件由于其用 途不同，所用的材料也不相 同，毛坯生产方法也较多。 如图所示。
• 正火处理对锻造齿轮毛坯是必须的热处理工序，它可消除 锻造压力，均匀组织，改善切削加工性。对于一般齿轮， 正火也可作为高频淬火前的最后热处理工序。
• 调质处理可以使齿轮获得较高的综合力学性能，齿轮可承 受较大的弯曲应力和冲击力，并可减少淬火变形。
• 高频淬火及低温回火提高了齿轮表面硬度和耐磨性，并且 使齿轮表面产生压应力，提高了抗疲劳破坏的能力。低温 回火可消除淬火应力，对防止产生磨削裂纹和提高抗冲击 能力是有利的。
毛坯的选择 练习
第五章机械零件（材料及）毛坯的选择（练习）一、填空题1、工程上常用的材料主要有__________、__________、__________和__________等。
2、常用的力学性能指标是__________、__________、__________、__________等。
3、机械零件常用毛坯种类有：__________、__________、__________、__________和型材等。
4、常用的机械零件按其形状特征和用途不同，可分为__________、__________和___________三大类。
二、选择题1、常用的铸造合金中（）和（）最好，（）次之，（）最差。
A、铸造铝合金B、铸钢C、铸铁D、铜合金2、重要用途的齿轮大都采用锻钢制作，如（）用来制作中、低速和承载不大的中、小型传动齿轮；（）适合于高速、能耐猛烈冲击的重载齿轮；直径较大、形状复杂的齿轮毛坯，采用（）制作；一些轻载、低速、不受冲击、精度要求不高的齿轮，用（）制造。
A、铸铁B、低碳钢或低碳合金钢C、铸钢D、中碳钢或中碳合金钢3、机械中的大多数零件都是通过（）、（）、（）等方法获得毛坯，再经过（）制成。
A、铸造B、切削加工C、锻压D、焊接4、下列不属于铸件中常见缺陷的是（）A、缩孔B、疏松C、成分偏析D、折叠5、以下几项不属于锻件中常见缺陷的是（）A、锻造裂纹B、过热和过烧C、冷成形件中缺陷D、气孔6、下列不属于焊接件常见缺陷的是（）A、气孔B、成分偏析C、热裂纹D、冷裂纹三、简答题1、选择零件毛坯应遵循哪些原则？2、零件的使用要求包括哪些？3、生产批量对毛坯加工方法的选择有何影响？4、为什么轴杆类零件一般采取锻件，而机架类零件多采用铸件？参考答案一、填空题1、金属材料高分子材料陶瓷材料复合材料2、力学性能3、强度硬度塑性韧性4、铸造压力加工焊接切削加工5、齿面磨损齿面疲劳剥落齿根疲劳断裂6、疲劳断裂过量变形局部过渡磨损7、铸件锻件焊接件冲压件8、轴杆类零件盘套类零件机架箱体类零件9、力学性能测试化学成分分析金相检验10、破坏性检验非破坏性检验二、选择题1、AD、C、B2、D、B、C、A3、A4、A、C、D、B 5、D6、D 7、B 8、B三、简答题1、答：零件的失效形式主要有以下四种类型：（1）过量变形失效；（2）断裂失效；（3）表面损伤失效；（4）裂纹失效。
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（1）轴杆类零件的毛坯
轴类零件最常用的毛坯是型材和锻件，对于某些大型 的、结构形状复杂的轴也可用铸件或焊接结构件。
• 对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用型 材（即热轧或冷拉圆钢）作为毛坯。
• 对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和交变应 力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。当生产批量较小时，应 采用自由锻件；当生产批量较大时，应采用模锻件。 • 对于结构形状复杂的大型轴类零件，其毛坯可采用砂型 铸造件、焊接结构件或铸一焊结构毛坯。
应用举例，如图所示为泵体零件图，材料为HT150，大批生产。
第5 章 机械零件毛坯的选择
5.1毛坯选择的原则
5.1.1满足材料的工艺性能要求
零件材料的选择与毛坯的选择关系密切，零件材料的 工艺性能直接影响着毛坯生产方法的选择。按加工工艺方法 的不同，金属材料可分为铸造合金和压力加工合金两大类。
各种材料与毛坯生产方法的关系表
5.1.2满足零件的使用要求
机械产品都是由若干零件组成的，保证零件的使用要 求是保证产品使用要求的基础。
5.1.4符合生产条件
为兼顾零件的使用要求和生产成本两方面的原则，在选 择毛坯时还必须与本企业的具体生产条件相结合。当对外订 货的价格低于本企业生产成本，且又能满足交货期要求时， 应当向外订货，以降低成本。 此外还要认真分析以下三方面的情况： • 当代毛坯生产的先进技术与发展趋势，； • 产品的使用性能和成本方面对毛坯生产的要求； • 本厂现有毛坯生产能力状况。
5.2.3箱体机架类零件的毛坯选择
箱体机架类零件是机器的基础件，它的加工质量将对 机器的精度、性能和使用寿命产生直接影响。
箱体类零件的结构形状 一般都比较复杂，且内部呈 腔形，为满足减振和耐磨等 方面的要求，其材料一般都 采用铸铁。为达到结构形状 方面的要求，最常见的毛坯 是砂型铸造的铸件。在单件 小批生产、新产品试制或结 构尺寸很大时，也可采用钢 板焊接毛坯。
总之，毛坯选择应在保证毛坯质量的前提下，力求选用高效、低成本、制造 周期短的毛坯生产方法。选择毛坯制造方法的考虑因素见图所示。
毛坯制造方法的选择
Hale Waihona Puke 5.2典型零件的选材及工艺路线5.2.1轴杆类零件的毛坯选择
轴杆类零件包括 各种传动轴、机床主 轴、丝杠、光杠、曲 轴、偏心轴、凸轮轴、 齿轮轴、连杆、摇臂、 螺栓、销子等，如图 所示。
（4）应用举例
1）机床齿轮的选材 一般来说，机床齿轮载荷不大，运动平稳，工作条 件好，故对齿轮的耐磨性及冲击韧度要求不高，一般可选用中碳钢制造。 为了提高淬透性也可选用中碳合金钢，经高频淬火，基本上能满足机床工 作条件。 图为C620－1车床主轴箱中Ⅲ轴上的三联滑动 齿轮简图，该齿轮承受载荷不大，运动也较 平稳，所以可选用中碳钢来制造。但考虑到 整个齿轮较厚，采用中碳钢难以淬透，于是 选用中碳合金钢更好，如40Cr并经高频表面 淬火。其加工工艺路线为： 下料－锻造－正火－粗加工－调质－ 半精加工－齿轮高频淬火及回火－精磨
（1）结构形状和尺寸的要求 (2) 力学性能的要求 （3）表面质量的要求 （4）其他方面的要求
5.1.3满足降低生产成本的要求
要降低毛坯的生产成本，在选择毛坯时，必须认真分析 零件的使用要求及所用材料的价格、结构工艺性、生产批量 的大小等各方面情况。首先，应根据零件的选材和使用要求 确定毛坯的类别，再根据零件的结构形状、尺寸大小和毛坯 生产的结构工艺性及生产批量大小确定具体的制造方法，必 要时还可按有关程序对原设计提出修改意见，以利于降低毛 坯生产成本。 （1）生产批量较小时的毛坯选择 （2）生产批量较大时的毛坯选择
砂轮主轴的加工路线为： 下料－锻造－退火－粗加工－调质处理－精加工－表面淬火－ 粗磨－低温人工时效－精磨
5.2.2盘套类零件的毛坯选择
盘套类零件是指直径尺寸较大而长度尺寸相对较小的 回转体零件（一般长度与直径之比小于1）。
属于这类零件的有各种 齿轮、带轮、飞轮、联轴节、 套环、轴承环、端盖及螺母、 垫圈等。盘类零件由于其用 途不同，所用的材料也不相 同，毛坯生产方法也较多。 如图所示。
（3）应用举例
1）减速器传动轴，工作载荷基本平衡，材料45钢，小批量生产。由于该 轴工作时不承受冲击载荷，工作性质一般，且各阶梯轴径相差不大，因此， 可选用热轧圆钢作为毛坯。下料尺寸为Ф45㎜×220㎜。
减速器传动轴轴的加工路线为： 热轧棒料下料一粗加工一调质处理一半精加工一磨削
2）磨床砂轮主轴“生产批量中等。砂轮主轴主要用于传递动力。该零件精 度要求高，工作中将承受弯曲、扭转、冲击等载荷，要求具有较高的强度。 选择65Mn，采用模锻件。
2）载重汽车的变速齿轮的选材
图为解放牌汽车变速齿轮，采用20CrMnTi 钢，有较高的力学性能，经渗碳淬火处理 及低温回火后表面硬度为58～62HRC，心部 硬度为30～45HRC，这种钢还具有良好的工 艺性能，这对大量生产来说极为重要。 20CrMnTi钢经锻造及正火后，其切削加工 性尚可，同时热处理工艺性也较好，如良 好的淬透性、过热倾向小、渗碳速度快及 淬火变形小等。 具体加工工艺路线如下： 下料－模锻－正火－机械粗、半精加工(内孔及端面留磨量)－ 渗碳(孔防渗)淬火－低温回火－喷丸－校正花键孔－珩(或磨)齿
（2）轴杆类零件的材料
常用轴类材料有：
• 优质碳素结构钢，如35钢、40钢、45钢、65Mn钢等，其中 用的最多的是45钢；
• 合金钢，如20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等；
• 碳素结构钢，如Q235、Q275等。 除了上述碳钢和合金钢外，近年来越来越多地采用球墨铸 铁和高强度灰铸铁作为轴的材料，尤其是曲轴的材料。