机械零件毛坯的选择
毛坯的选择
➢毛坯的选择原则 ➢零件的结构分析及毛坯选择 ➢毛坯选择实例
引言
在机械零件的制造中，绝大多数零件是由原材料通 过铸造、锻造、冲压或焊接等成形方法先制成毛坯， 再经过切削加工制成的。切削加工只是为了提高毛坯 件的精度和表面质量，它基本上不改变毛坯件的物理、 化学和力学性能，而毛坯的成形方法选择正确与否， 对零件的制造质量、使用性能和生产成本等都有很大 的影响。因此，正确地选择毛坯的种类及成形方法是 机械设计与制造中的重要任务。
锻件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、传动轴、主轴、曲轴、吊钩、拨叉、 配气阀、气门阀、摇臂、冲模、刀杆、刀体等。
一、毛坯的种类及成形方法的比较
3.冲压件
绝大多数冲压件是通过常温下对具有良好塑性的金属薄板进行变形或分离 工序制成的。板料冲压件的主要特点是具有足够强度和刚度、有很高的尺寸 精度、表面质量好、少无切削加工性及互换性好，因此，应用十分广泛。但 其模具生产成本高，故冲压件只适于大批量生产条件。
一、毛坯的种类及成形方法的比较
1.铸件
铸造生产方法较多，根据零件的产量、尺寸及精度要求，可以采用不同的铸 造方法。手工砂型铸造一般用于单件小批量生产，尺寸精度和表面质量较差； 机器造型的铸件毛坯生产率较高，适于成批大量生产；熔模铸造适用于生产形 状复杂的小型精密铸钢件；金属型铸造、压力铸造和离心铸造等特种铸造方法 生产的毛坯精度、表面质量、力学性能及生产率都较高，但对零件的形状特征 和尺寸大小有一定的适应性要求。
冲压件所用的材料有碳钢、合金结构钢及塑性较高的有色金属。常见的冲 压件有汽车覆盖件、轮翼、油箱、电器柜、弹壳、链条、滚珠轴承的隔离圈、 消音器壳、风扇叶片、自行车链盘、电机的硅钢片、收割机的滚筒壳、播种 机的圆盘等。
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。
教学课件第8章机械零件毛坯的选择
全面满足零件的使用要求和相关的特殊要求。
一般机械零件，以零件及其材料的力学性能为主 。
力学性能取决于工作条件（受力状态、温度、接触介质）和失效形式。
高速大功率内燃机曲轴一般均采用的合金结构钢锻造成形， 功率较小可采用球墨铸铁铸造成形或采用中碳钢锻造成形。 对于受力不大且为圆形截面的直轴，可采用圆钢下料做为毛坯直接 经切削加工制成。
2)兼顾零件的各项制造成本 考虑到材料价格、毛坯成本、切削加工费用和材料损耗等。
单件、小批生产选投资小、加工费用低的成形方法：砂型铸造 （手工造型）、自由锻和电条电弧焊等；
成批大量生产选生产效率和制品精度高的成形方法：砂型铸造 （机器造型）、 精密铸造、模锻、自动焊。
（4）兼顾现有生产条件原则
保证方便、快捷地制出高质量的产品。 尽量利用现有生产条件完成毛坯任务，若现有生产条件难以满足 要求时，则应考虑改变零件材料和（或）毛坯成形方法，也可通过外 部协作或外购解决。
单件、小批生产时：型钢；焊接结构
航空发动机的缸体、缸盖和曲轴箱： 铝合金（如ZL105、ZL105A等）；铸造成形
8.3.4 机械零件毛坯选择的示例
图示为齿轮减速器，传递功率4kW，试对其主要零件进行毛坯选择。
1-箱体 2-齿轮 3-轴 4-箱盖 5-孔盖 6-螺栓 7-档油盘 8-齿轮轴 9-螺母 10-轴承 11-端盖
高碳钢和合金钢常用于制造模具、量具、刃具、弹簧、重要的机 器零件和耐磨、耐蚀件等。
(3) 变形铝合金： 强度中等或较低，塑性较好；大多数具有高塑性和低
的变形抗力，变形温度较低，塑性成形性好，但焊接性较 差。
变形铝合金适于制造承受轻载的机械零件和电气元件， 如滑动轴承、齿轮、弹簧等
机械制造下半学期总复习题
第3章机械零件毛坯的选择一、判断题1.在铸造毛坯生产中，小批量生产时，砂型铸造的生产成本较低；大批量生产，金属型、压力铸造成本较低。
（√）2.毛坯选择应在保证毛坯质量前提下，力求选用高效、低成本、制造周期短毛坯生产方法。
（√）3.对于结构形状复杂的中小型零件,为使毛坯形状与零件较为接近,应选择铸件毛坯。
（√）4.对于那些结构形状相当复杂且轮廓尺寸又较大的大型零件，宜选择组合毛坯。
（√）5.机床、汽车的传动轴和齿轮, 一般应选择铸造毛坯。
（×）6.在自动机床上进行加工的中小型零件，由于要求毛坯精度较高，宜采用冷拉型材。
（×）7.对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用锻件作为毛坯。
（×）8.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重要轴，均采用锻件作为毛坯。
（√）9.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。
（√）二、单项选择题1.对于承受冲击载荷和交变应力的重要轴，应采用做为毛坯。
A．铸件b. 锻件 C.型钢 D.焊接件2.重要用途的钢制齿轮一般采用毛坯。
A．铸件 b.锻件 C.型钢 D.焊接件3.机床、汽车的传动轴和齿轮, 一般应选择毛坯。
A．铸件 b.锻件 C.型钢 D.焊接件4.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，一般可选用制造。
A．低碳钢b.中碳钢 C. 高碳钢 D.铸铁5．轴类零件中，用的最多的是。
a．45钢 B.35钢 C. 65Mn钢 D. 35钢6．对于直径相差不大的一般光滑、阶梯轴，应选择做为毛坯。
A．锻件 B. 铸件 C. 焊接结构件 d.型材7．下列零件各采用什么毛坯制造方法（在下列给出的毛坯制造方法中选择）1）光轴 F ； 2）对于直径相差较大的阶梯轴，当生产批量较大时，应采用 C ；3）变速箱箱体 A ； 4）汽车车身前盖 E ； 5）大量生产40CrMnTi合金钢齿轮 C ；6）大型发电机主轴 B 。
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
第十四章 毛坯选择
4. 焊接件毛坯
焊接是一种永久性的连接金属的方法，其
主要用途不是生产机器零件毛坯，而是制造金属
结构件，如梁、柱、桁架、容器等。 特点：焊件的形状和尺寸不受限制，材料利 用率高， 气密性好，生产周期短，焊件强度和刚 度较高；但抗震性差，易变形。 焊接方法在制造机械零件毛坯时，主要用于： 复杂的大型结构件（如电渣焊万吨水压机的主柱 和横梁）、异种材质零件（如硬质合金刀头与中 碳钢刀体的焊接）、某些特殊形状的零件或结构 件（如蜂窝状结构的零件、波纹管）。
14.3 典型零件毛坯选择
一、轴类零件 轴杆类零件是各种机械产品中用量较大的重 要结构件，常见的有光轴、阶梯轴、曲轴、凸轮 轴、齿轮轴、连杆、销轴等。轴在工作中大多承 受着交变扭转载荷、交变弯曲载荷和冲击载荷， 有的同时还承受拉—压交变载荷。
轴类零件的性能要求：优良的综合力学性 能，高的疲劳强度，轴颈及花键处较高的硬度。 轴类零件常采用钢或铸铁，并用锻造或铸造 毛坯，经机加工成形。 光轴毛坯一般采用热轧或冷轧圆钢。阶梯轴 采用圆钢(尺寸及受力较小时)或锻件(尺寸及受力 较大时)作毛坯。 凸轮轴及曲轴一般采用球墨铸铁作毛坯，有 时采用锻件毛坯。 在特殊情况下，采用锻-焊或铸-焊方法制造 轴类零件的毛坯。
在大批量生产条件下，应选用专用设备和工 具及高生产率的毛坯生产方法。虽使用专用设备 和工具增加了费用，但由于材料消耗与切削加工 量等大幅度降低，生产率提高，故总成本比较低。 例如，CA6140 车床中采用1 000kg 的精密铸件 可以节省机械加工工时3 500 个，具有十分显著 的经济效益。
三、考虑生产条件 根据使用要求和经济性所确定的毛坯生产方 案是否能实现，还必须考虑企业的实际生产条件。 只有实际生产条件能够实现的生产方案才是切实 可行的。 实际生产条件主要指企业的设备条件、技术 水平、厂房情况及原材料供应情况等。如这些条 件不能满足生产要求，就应考虑某些零件的毛坯 生产或毛坯生产中的部分工序与其他企业协作。
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。
常用机械零件的毛坯成形方法选择
第二节常用机械零件的毛坯成形方法选择常用机械零件的毛坯成形方法有：铸造、锻造、焊接、冲压、直接取自型材等，各零件的形状特征和用途不同，其毛坯成形方法也不同，下面分述轴杆类、盘套类、机架箱座类零件的毛坯成形方法选择。
一、轴杆类零件轴、杆类零件的结构特点是其轴向（纵向）尺寸远大于径向（横向）尺寸，如各种传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、齿轮轴、连杆、拨叉、锤杆、摇臂以及螺栓、销子等，如图6-4所示。
在各种机械中，轴杆类零件一般都是重要的受力和传动零件。
轴杆类零件材料大都为钢。
其中，除光滑轴、直径变化较小的轴、力学性能要求不高的轴，其毛坯一般采用轧制圆钢制造外，几乎都采用锻钢件为毛坯。
阶梯轴的各直径相差越大，采用锻件越有利。
对某些具有异形断面或弯曲轴线的轴，如凸轮轴、曲轴等，在满足使用要求的前提下，可采用球墨铸铁的铸造毛坯，以降低制造成本。
在有些情况下，还可以采用锻-焊或铸-焊结合的方法来制造轴、杆类零件的毛坯。
图6-5所示的汽车排气阀，将锻造的耐热合金钢阀帽与轧制的碳素结构钢阀杆焊成一体，节约了合金钢材料。
图6-6所示的我国60年代初期制造的12000t水压机立柱，长18m，净重80t，采用ZG270-500，分成6段铸造，粗加工后采用电渣焊焊成整体毛坯。
二、盘套类零件盘套类零件中，除套类零件的轴向尺寸有部分大于径向尺寸外，其余零件的轴向尺寸一般小于径向尺寸、或两个方向尺寸相差不大。
属于这一类的零件有齿轮、带轮、飞轮、模具、法兰盘、联轴节、套环、轴承环以及螺母、垫圈等，如图6-7所示。
这类零件在机械中的使用要求和工作条件有很大差异，因此所用材料和毛坯各不相同。
1.齿轮这是各类机械中的重要传动零件，运转时齿面承受接触应力和摩擦力，齿根要承受弯曲应力，有时还要承受冲击力。
故要求齿轮具有良好的综合力学性能，一般选用锻钢毛坯，如图6-8a所示。
大批量生产时还可采用热轧齿轮或精密模锻齿轮，以提高力学性能。
第11章机械零件毛坯的选择
• 零件结构形状和尺寸的要求
• 零件性能的要求。
（1）结构形状和尺寸的要求
机械零件由于使用功能的不同,其结构形状和尺寸往往差 异较大,各种毛坯制造方法对零件结构形状和尺寸的适应 能力也不相同。所以，选择毛坯时，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坯制造方法。 对于结构形状复杂的中小型零件,应选择铸件毛坯。可选 择砂型铸造、金属型铸造或熔模铸造等； 对于结构形状很复杂且轮廓尺寸不大的零件，宜选择熔模 铸造。 对于结构形状较为复杂，且抗冲击能力、抗疲劳强度要求 较高的中小型零件，宜选择模锻件毛坯； 对于那些结构形状相当复杂且轮廓尺寸又较大的大型零件， 宜选择组合毛坯。
总材料利用率% 1.15/2.55=45.1
连杆盖
合计
0.94
3.49
0.65
2.35
0.48
1.63
0.48/0.65=73.8%
1.63/2.35=69.4%
0.48/0.94=51.1
1.63/3.49=47.0
• 由上表可知提高材料利用率，降低原材料消耗，对锻件生 产成本的降低其影响是很明显的。 • 材料利用率的提高，可以通过降低锻造过程中的下料损失、 废料损失、烧损和废品损失来获得。 • 材料利用率的提高，还可以通过减少锻造余块、加工余量 来获得，这样既可降低材料消耗，又可以减少大量的切削 加工费用。所以，精密锻造是降低锻件生产成本的主要途 径之一。
2）合理制订生产工艺
合理的冲压工艺能降低模具费，节约加工工时，降低材料 消耗等，使冲压件单件成本降低。 • 工艺的合理化即是将工序适当地集中，以减少模具数，提 高生产率，降低生产成本。 • 工序的集中与分散是一个比较复杂的问题，它取决于零件 的生产批量、结构形状、质量要求及工艺特点等。
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
第十八章零件毛坯的选择
第十八章零件毛坯的选择第一节毛坯的种类用于零件成形的金属材料，一般先要制成与成品零件的形状、尺寸相近的毛坯件，通过切削加工完成最终的成形，把这个毛坯件称为零件的毛坯。
不同的加工方法，选用具有适宜的结构工艺性的材料。
不同的用途，需要一定的毛坯形状和毛坯的质量等要求。
因此，常用机器零件的毛坯，可以根据材制造方法、形状特征及用途等进行分类。
按制造方法不同，常用的毛坯有铸件、锻造和冲压件、型材件和焊接件四种。
按形状特征和用途不同，常可分为轴类零件、套类零件、轮盘类零件、箱座类零件四类。
一、按制造方法分类1、铸件毛坯铸铁、非铁金属以及碳的质量分数为0.45～0.5 ％的钢，由于具有良好的铸造工艺性能，均可用铸造方法获得铸件毛坯。
铸造生产，一次成型，工艺灵活性大，不受零件尺寸形状和重量的限制，应用十分广泛。
铸铁件主要用于受力不大或以承压为主的零件，以及要求减振、耐磨零件等。
如机床床身、立柱，大型水压机机身、底座等零件，采用铸铁件毛坯主要是因为其具有良好的承压能力和减振性，而煤粉锅炉的粉煤制造设备——球式磨煤机中所用的铸铁球，则是利用了铸铁件具有良好的耐磨性。
非铁金属铸件应用，如照相机壳体、发动机壳体、阀体等，受力不大但形状相对复杂。
铸钢件则是应用在工作环境恶劣、承受载荷类型复杂的场合，如在选矿机上应用的铸钢链条。
2、锻造和冲压件毛坯适宜于锻造方法加工的材料包括非合金钢、合金钢和非铁金属合金。
非合金钢因为化学成分与组织结构都比较简单，塑性好、变形抗力小、锻造温度范围较宽，被广泛应用。
而合金钢因导热性差、热应力过大，因在晶界处存在的较多低熔点杂质，加热时易过烧，以及碳化物偏析等因素，应用受到限制。
非铁金属及合金导热性好，但锻造温度范围很狭窄，并且韧性较差，锻造时易产生折叠和裂纹。
用作制造冲压件的材料主要是塑性较好薄板件。
如低碳钢、压力加工铝合金、压力加工黄铜、青铜等材料。
锻件所用的原材料，除大型锻件直接用钢锭外，其余均用型材作锻件的原材料。
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。
机械制造基础第6章_机械零件毛坯的选择方案
3) 选材: 45钢。
4) 加工工艺路线: 下料 锻造
正火
粗加工 调质
半精加工 钻中心孔 精车加工
铣键槽 局部淬火(锥孔及外锥体)
粗磨 滚铣花键 花键淬火 精磨
YJ – 130汽车半轴
1) 工作条件: 1.该轴在上坡或启动时,承受较大扭矩。 2.承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。 3.承受反复弯曲疲劳应力。
选择毛坯的依据
1、零件的类别、用途和工作条件及其形状、尺寸和设计 技术要求；
2、零件的生产批量； 3、生产条件。
6.3 典型零件毛坯的选择分析
常用的机械零件按其形状特征可分为： 一、轴杆类零件 二、盘套类零件 三、机架箱体类零件
1.轴杆类零件
其结构特点是轴向（纵向）尺寸远大于径向（横向） 尺寸； 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、拨叉、锤杆、摇臂、 螺栓、销子等。
其毛坯选择根据具体情况而异。如齿轮一般应选用锻 造毛坯，大批量条件下选用热轧齿轮；直径在100mm以 下的小齿轮单件小批时可以圆钢为毛坯；直径500mm以 上的大齿轮可以铸钢或球墨铸铁为毛坯。
3.机架、箱体类零件
包括机身、底座、支架、横梁、工作台、齿轮 箱、轴承座、阀体、泵体等。 常采用铸铁件、铸钢件，或铸—焊结构。
t
时间t
C616 – 416车床主轴
1) 工作条件: 1.该轴在滚动轴承中运转。 2.承受中等负荷,承受一定的冲击力。 3.转速中等。
2) 技术要求: 1.整体调质后硬度应为HB200～230,金相组
织为回火索氏体。 2.内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45～50,
表面3～5mm内金相组织为回火屈氏体和 少量回火马氏体。 3.花键部分硬度HRC48～50,金相组织同上。
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。
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（3）表面质Βιβλιοθήκη 的要求为降低生产成本，现代机械产品上的某些非配合表面 有尽量不加工的趋势，即实现少、无切屑加工。 • 对于尺寸较小的非铁金属件，宜选择金属型铸造、压力 铸造或精密模锻； • 对于尺寸较小的钢铁件，则宜选择熔模铸造（铸钢件） 或精密模锻（结构钢件）。
（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）； • 对于在自动机床上进行加工的中小型零件，由于要求毛坯 精度较高，故宜采用冷拉型材（如微型轴承的内、外圈是在 自动车床上加工的，其毛坯采用冷拉圆钢）。
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。因此，毛坯选择首先必须保 证满足零件的使用性能要求。 零件的使用要求主要包括： • 零件的工作条件（通常指零件的受力情况、工作环境和接 触介质等）
• 零件结构形状和尺寸的要求
• 零件性能的要求。
（1）结构形状和尺寸的要求
机械零件由于使用功能的不同,其结构形状和尺寸往往 差异较大,各种毛坯制造方法对零件结构形状和尺寸的适应 能力也不相同。所以，选择毛坯时，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坯制造方法。 • 对于结构形状复杂的中小型零件,应选择铸件毛坯。可选 择砂型铸造、金属型铸造或熔模铸造等； • 对于结构形状很复杂且轮廓尺寸不大的零件，宜选择熔 模铸造。 • 对于结构形状较为复杂，且抗冲击能力、抗疲劳强度要 求较高的中小型零件，宜选择模锻件毛坯； • 对于那些结构形状相当复杂且轮廓尺寸又较大的大型零 件，宜选择组合毛坯。
（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。
机械制造基础
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
生产批量较大时，提高生产率和材料的利用率，降低 废品率，对降低毛坯的单件生产成本将具有明显的经济意义。 因此，应采用比较先进的毛坯制造方法来生产毛坯。尽管此 时的设备造价昂贵、投资费用高，但分摊到单个毛坯上的成 本是较低的，并由于工时消耗、材料消耗及后续加工费用的 减少和毛坯废品率的降低，从而有效地降低毛坯生产成本。
（1）生产批量较小时的毛坯选择
生产批量较小时，毛坯生产的生产率不是主要问题， 材料利用率的矛盾也不太突出，这时应主要考虑的总是是减 少设备、模具等方面的投资，即使用价格比校便宜的设备和 模具，以降低生产成本。如使用型材、砂型铸造件、自由锻 件、胎模锻件、焊接结构件等作为毛坯。
（2）生产批量较大时的毛坯选择
（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㎜。
（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。
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，在不脱离我国国情 及本厂实际的前提下，尽量采用比较先进的毛坯生产技术； • 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，包括生产设备、技术力量 （含工程技术人员和技术工人）、厂房等方面的情况。
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
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
轴杆类零件是机械产品中 支承传动件、承受载荷、传递 扭矩和动力的常见典型零件， 其结构特征是轴向（纵向）尺 寸远大于径向（横向）尺寸， 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。
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。
（2）力学性能的要求
• 对于力学性能要求较高，特别是工作时要承受冲击和交变 载荷的零件，为了提高抗冲击和抗疲劳破坏的能力，一般 应选择锻造毛坯，如机床、汽车的传动轴和齿轮等； • 对于由于其它方面原因需采用铸件，但又要求零件的金相 组织致密、承载能力较强的零件，应选择相应的能满足要 求的铸造方法，如压力铸造、金属型铸造和离心铸造等。