毛坯的选择

第十四章 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。
一、毛坯的种类及成形方法的比较
4.焊接件
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。
第一节 毛坯的选择原则
毛坯的选择是机械制造过程中非常重要的环节，正确认识毛坯的种类和成形方 法特点，掌握毛坯选择的原则，从而正确地为机器零件选择毛坯成形方法是每一 个工程技术人员必备的知识和技能。
一、毛坯的种类及成形方法的比较
机械零件毛坯可以分为铸件、锻件、冲压件、焊接件、型材、粉末冶金件及各 种非金属件等。不同种类的毛坯在满足零件使用性能要求方面各有特点，现将各 种毛坯的成形特点及其适用范围分述如下：
一、毛坯的种类及成形方法的比较
1.铸件
在各类铸件中，应用最多的是灰铸铁件。灰铸铁虽然抗拉强度低，塑性差，但是 其抗压强度不低，减振性和减摩性好，缺口敏感性低，生产成本是金属材料中最低 的，因而广泛应用于制造一般零件或承受中等负荷的重要件，如皮带罩、轴承座、 机座、箱体、床身、汽缸体、衬套、泵体、带轮、齿轮和液压件等；可锻铸铁由于 其具有一定的塑韧性，用于制造一些形状复杂，承受一定冲击载荷的薄壁件，如弯 头、三通等水暖管件，犁刀、犁柱、护刃器、万向接头、棘轮、扳手等；球墨铸铁 由于其良好的综合力学性能，经不同热处理后，可代替35、40、45 钢及35CrMo、 20CrMnTi 钢用于制造负荷较大的重要零件，如中压阀体、阀盖、机油泵齿轮、柴 油机曲轴、传动齿轮、空压机缸体、缸套等，也可取代部分可锻铸铁件，生产力学 性能介于基体相同的灰铸铁和球墨铸铁之间的铸件，如大型柴油机汽缸体、缸盖、 制动盘、钢锭模、金属模等；耐磨铸铁件常用于轧辊、车轮、犁铧等；耐热铸铁常 用于炉底板、换热器、坩埚等；耐蚀铸铁常用于化工部件中的阀门、管道、泵壳、 容器等；受力要求高且形状复杂的零件可以采用铸钢件，如坦克履带板、火车道岔、 破碎机额板等；一些形状复杂而又要求重量轻、耐磨、耐蚀的零件毛坯，可以采用 铝合金、铜合金等，如摩托车汽缸、汽车活塞、轴瓦等等。
(3) 某些特殊形状的零件或结构件。例如，蜂窝状结构的零件、波纹管、同轴凸轮组等， 这些只能或主要依靠焊接的方法生产毛坯或零件。
(4) 单件或小批量生产。在铸造或模锻生产单件小批量零件时，由于模样或模具的制造 费用在生产成本中所占比例太大，而自由锻件的形状一般又很简单，因此，采用焊接 件代替铸锻件更合理。例如，以焊接件代替铸件生产箱体或机架，代替锻件制造齿轮 或连杆毛坯等。
一、毛坯的种类及成形方法的比较
2.锻件
由于锻件是金属材料经塑性变形获得的，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。
锻造生产方法主要是自由锻和模锻。自由锻的适应性较强，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；模锻件的尺寸精度较高、加工余量小、生产率高，而且可以获得较为复 杂的零件，但是，受到锻模加工、坯料流动条件和锻件出模条件的限制，无法 制造出形状复杂的锻件，尤其要求复杂内腔的零件毛坯更是无法锻出，而且， 生产成本高于铸件，其适于重量小于150kg 锻件的大批量生产。
1.铸件
形状结构较为复杂的零件毛坯，选用铸件比较适宜。铸造与其他生产方法相 比较，具有适应性广、灵活性大、成本低和加工余量较小等特点。在机床、内 燃机、重型机械、汽车、拖拉机、农业机械、纺织机械等领域中占有很大的比 重。因此，在一般机械中，铸件是零件毛坯的主要来源，其重量经常占到整机 重差。
焊接方法在制造机械零件毛坯时，主要用于下列情况：
(1) 复杂的大型结构件的生产。焊接件在制造大型或特大型零件时，具有突出的优越性， 可拼小成大，或采用铸—焊、锻—焊、冲压—焊复合工艺，这是其他工艺方法难以做 到的。如万吨水压机的主柱和横梁可以通过电渣焊方法完成。
(2) 生产异种材质零件。锻件或铸件通常都是单一材质的，这显然不能满足有些零件不 同部位的不同使用性能要求的特点，而采用焊接方法可以比较方便地制造不同种材质 的零件或结构件。例如，硬质合金刀头与中碳钢刀体的焊接等。