零件的毛坯选择和成形方法比较
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。
第十三章零件毛坯成形方法和选择原则
塑性好，变形抗力小 中碳钢， 低碳钢和 合金结构 非铁合金 钢 薄板 自由锻件 简单，模 可较复杂 锻件可较 复杂
强度好，塑性好 切削加 液态下化学稳定性 工性好 碳钢， 低碳钢和低合金 合金钢 结构钢 非铁合金 简单， 一般为 圆形或 平面
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适宜的 形状
形状不受限
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4.1、不同毛坯的应用特征
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4.2.2、满足材料的工艺性能要求
工艺性能要求： （1）可行性：毛坯的加工方法能把毛坯 制造出来； （2）简便性：毛坯的加工方法能容易把 毛坯制造出来（成形难易程度）； （3）可靠性：生产的毛坯能保证质量 （尺寸精度、表面质量）。
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4.2.2、满足材料的工艺性能要求
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4.3.1、轴杆件分析与毛坯选择
２、按受力分类 （１）转轴：受 弯矩、扭矩； （２）心轴：受 弯矩； （３）传动轴： 受扭矩。
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4.3.1、轴杆件分析与毛坯选择
（二）工作条件 １、分别承受弯、扭、拉、压等多种 应力，并多为循环应力，有时有冲击 应力。 ２、局部颈部、滑动表面承受摩擦， 会产生各种断裂、磨损及塑性变形失 效。
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4.2.3、毛坯成形要适应经济性
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4.2.4、符合生产条件
量体裁衣 选用毛坯生产方法时，必须分析本单 位的设备条件和技术水平、工人的技术 能力等。 充分考虑外协的可能性（专业化生产 企业协同生产），降低成本、减少投入、 保证质量。
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机械工艺毛坯相关
一、毛坯的种类毛坯的种类很多，同一种毛坯又有多种制造方法。
1．铸件铸件适用于形状复杂的零件毛坯。
根据铸造方法的不同，铸件又分为：⑴砂型铸造的铸件这是应用最为广泛的一种铸件。
它又有木模手工造型和金属模机器造型之分。
木模手工造型铸件精度低，加工表面需留较大的加工余量；木模手工造型生产效率低，适用于单件小批生产或大型零件的铸造。
金属模机器造型生产效率高，铸件精度也高，但设备费用高，铸件的重量也受限制，适用于大批量生产的中小型铸件。
⑵金属型铸造铸件将熔融的金属浇注到金属模具中，依靠金属自重充满金属铸型腔而获得的铸件。
这种铸件比砂型铸造铸件精度高、表面质量和力学性能好，生产效率也较高，但需专用的金属型腔模，适用于大批量生产中的尺寸不大的有色金属铸件。
⑶离心铸造铸件将熔融金属注入高速旋转的铸型内，在离心力的作用下，金属液充满型腔而形成的铸件。
这种铸件晶粒细，金属组织致密，零件的力学性能好，外圆精度及表面质量高，但内孔精度差，且需要专门的离心浇注机，适用于批量较大的黑色金属和有色金属的旋转体铸件。
⑷压力铸造铸件将熔融的金属在一定的压力作用下，以较高的速度注入金属型腔内而获得的铸件。
这种铸件精度高，可达IT11~IT13；表面粗糙度值小，可达R a3.2~0.4μm；铸件力学性能好。
可铸造各种结构较复杂的零件，铸件上各种孔眼、螺纹、文字及花纹图案均可铸出。
但需要一套昂贵的设备和型腔模。
适用于批量较大的形状复杂、尺寸较小的有色金属铸件。
⑸精密铸造铸件将石蜡通过型腔模压制成与工件一样的腊制件，再在腊制工件周围粘上特殊型砂，凝固后将其烘干焙烧，腊被蒸化而放出，留下工件形状的模壳，用来浇铸。
精密铸造铸件精度高，表面质量好。
一般用来铸造形状复杂的铸钢件，可节省材料，降低成本，是一项先进的毛坯制造工艺。
2．锻件锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯，其锻造方法有自由锻和模锻两种。
自由锻造锻件是在锻锤或压力机上用手工操作而成形的锻件。
零件材料选择及毛坯成形
碳素结构钢 低合金结构钢 优质碳素结构 钢 易切削钢 合金结构钢 铬镍合金结构 钢 滚动轴承钢 弹簧钢
★仪表齿轮：板材冲压、非铁合金压力铸造。 ★大齿轮（d>500）：铸钢，铸造
2 带轮、飞轮、手轮等：受力不大，结构复杂
一般为灰铸铁铸造，单件生产时，也可采
用低碳钢焊接件。
3 模具毛坯：合金钢锻造
例子：JN – 150型载重汽车变速箱齿轮
一) 工作条件: 1.工作负荷大。 2.高速运转 ( 10～15m/s以上 )。 3.受冲击频繁,磨损较严重。
（二） 选材: 45钢或40Cr。
（三） 加工工艺路线:
下料 锻造 正火 粗加工 调质
半精加工 铣键槽 粗磨
钻中心孔
精车加工
局部淬火(锥孔及外锥体) 花键淬火 精磨
滚铣花键
例2：YJ – 130汽车半轴
一) 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。
碳素工具钢 低合金工具钢 高合金工具钢 高速钢 铬不锈钢 铬镍不锈钢 普通黄铜 球墨铸铁
二.选择材料的基本过程
三.零件的失效分析 1.定义: 零件不能正常和安全的工作, 即零件失效。
结构或形状设计不合理。
材料的选择不合理。 2.原因
加工工艺不合理。
安装与使用不合理。
过量变形失效
Hale Waihona Puke 过量弹性变形过量塑性变形 韧性断裂 脆性断裂 低应力断裂 疲劳断 裂 蠕变断裂 应力腐蚀断裂
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。
零件的毛坯选择
（1 ）（ 2）（3 ）（4 ）（5 ）
（ 1）（2 ）（ 3）（4 ）（ 5）
(2) 金属烧损 (4) 夹渣
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9. 焊条药皮的作用有： (1) 渗合金 (2) 气体保护 (3) 造渣 (4) 脱氧 (5) 脱硫脱磷 10. 常见的快速成形方法有： (1) SLS (2) FDM (3) SLA (4) LOM (5) FDT
不合适结构
1.铸件
改进后结构
改进理由 凸台仿碍起模，将凸台延长
2.铸件
避免交叉及收缩受阻
3. 铸件
侧凹铸件不利于大批生产
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不合适结构 4.自由锻件
改进后结构
改进理由
相贯线无法锻出，避免两圆 柱体垂直相交
锤 上 模 锻 件 6. 拉 深 件
中心孔未垂直于分型面，孔 无法锻出
底部圆角半径必须大于2t，凸 缘圆角半径必须大于（3~4）t
（ ）（2 ）（3 ）（ ）（5 ）
（ 1）（ ）（3 ）（ ）（5 ）
（ ）（2 ）（3 ）（4 ）（ ）
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5. 对于低塑性合金和有色金属合金,常采用的锻造方法为（ ）（ 2）（3 ）（ ）（5 ） (1) 锤上模锻 (2) 高速锤模锻 (3) 摩擦压力机上模锻 (4) 平锻机上模锻 (5) 曲柄压力机上模锻 6. 选择锻造温度应考虑的问题有： (1) 提高塑性 (2) 减小变形抗力 (3) 减少锻打火次 (4) 避免过热 (5) 消除加工硬化 熔化焊常见如下几种方法： (1) 电弧焊 (2) 电渣焊 (3) 激光焊 (4) 电子束焊 (5) 等离子弧焊 8. 电弧焊焊接特点为： (1) 金属强烈蒸发 (3) 气体不易排出 (5) 冷脆 （ 1）（2 ）（ 3）（4 ）（5 ）
毛坯工艺设计
毛坯的结构优化方法与技巧
优化方法
毛坯的结构优化方法包括结构简化、结构等强度、结构稳定 性分析等，通过优化设计，可以降低毛坯的重量，减少材料 的浪费，提高毛坯的承载能力。
优化技巧
在进行毛坯结构优化时，应注意选择合适的材料，合理设计 毛坯的形状和尺寸，优化加工工艺，提高毛坯的精度和表面 质量等。
毛坯的结构可靠性分析
切削加工性
毛坯材料的硬度、韧性、 耐磨性和耐热性等性能应 满足切削加工的要求，以 确保加工质量和效率。
焊接性能
对于需要焊接的毛坯材料， 应具有良好的焊接性能， 如导热性、导电性和可焊 性等。
毛坯材料的热处理与表面处理
热处理
通过加热、保温和冷却等工艺处理， 改变毛坯材料的内部组织结构，以达 到所需的机械性能和物理性能。
毛坯工艺设计
• 毛坯工艺设计概述 • 毛坯材料的选择与处理 • 毛坯的成形方法与工艺 • 毛坯的结构设计与优化 • 毛坯工艺设计实例分析
目录
01
毛坯工艺设计概述
毛坯的定义与分类
定义
毛坯是指通过铸造、锻造、焊接等工 艺方法初步成型的待加工零件。
分类
根据制造方法和材料的不同，毛坯可 分为铸件、锻件、焊件等类型。
其硬度和耐久性。
高压容器毛坯的设计与分析
总结词
高压容器毛坯是用于制造高压容器的关键部件，其设计要求强度高、耐压性好、密封性能好。
详细描述
高压容器毛坯的设计需要考虑材料、厚度、焊接方式等方面的因素，以确保其性能和安全。常见的材 料包括钢材、不锈钢等，厚度和焊接方式根据容器压力和使用要求而定。此外，还需要考虑密封性能 ，以确保容器的安全使用。
05
毛坯工艺设计实例分析
汽车发动机毛坯的设计与分析
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。
毛坯选择
3 导杆
圆钢车制
45，表面淬火+低温回火
35-40 HRc
4 活动钳口 铸铁件（手工造型） 铸铁件（机器造型） HT200，去应力退火
5 螺钉
标准件
Q235A
6 钢珠
圆钢车制
Q235A
7 手柄
圆钢车制
Q235A
8 手轮
铸铁件（手工造型） 铸铁件（机器造型） HT150
9 螺杆
圆钢车制
45，表面淬火+低温回火
机械零件毛坯的选择
减 速 器 装 配 图
机械零件毛坯的选择
减速器主要零件的材料和毛坯选择
序 名称 号
1 窥视孔盖 2 箱盖 6 箱体 3,4 螺栓,螺母 5 弹簧垫圈 7 调整环 8 端盖 9 齿轮轴 12 轴 13 齿轮 10 挡油盘 11 滚动轴承
毛坯类型和制造方法
材料及热处理
单件、小批
大批
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
成分、组织 内部质量 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 问题：采用手工造型的铸件和自由锻锻件毛坯可降低成本
机械零件毛坯的选择
二、毛坯选择的原则和依据
2、毛坯选择的依据
机械零件 毛坯的选择
机械零件在机器中的作用
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
机械零件毛坯的选择
摩托车发动机
机械零件毛坯的选择
机器人汽车焊接生产线
机械零件毛坯的选择
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。
毛坯制造方法的选择
基体和增 强材料一 同成形
较复 杂
尺寸控 材料利 生产 主要应用
制
用率 率
粉料、 高 模具、 烧结
原料、 较高 模具
高 较高
轴承、齿轮及特殊性能材料制 品
刀具、容器、高温轴承、活塞 环等耐高温、耐腐蚀、高硬度、 绝缘性好的制品
如管道、容器、壳罩及一般结 构零件等耐磨、耐腐蚀等要求 的制品
原料、 模具、 工艺方 法
较高
低较高
高比强度、比模量、化学稳定 性和电性能好，如船、艇、车 身、管道、阀门、储罐、高压 气瓶等
二、毛坯的选用原则
选择毛坯类型及成形方法，应在满足使用要求和可 成形性的前提下，生产成本最低。
1.工艺性原则
零件的使用要求具体体现在对其形状、尺寸、精度、 粗糙度等外部质量和对其成分、组织、性能等内部质量的 要求上。对于不同零件的使用要求，考虑零件材料的工艺 特性来确定采用何种毛坯成形方法。如不能用锻压或焊接 的方法来制造灰铸铁零件；不能用铸造方法来生产流动性 差的薄壁毛坯；不能用锤上模锻的方法来锻造铜合金等。
100mm以下可用圆钢自由锻造毛坯；直径500mm以上的大型齿轮可用铸钢
或球铁作毛坯；在单件时，可用焊接方式制作大型齿轮；低速或粉尘下开式
运转的齿轮可用灰铸铁作毛坯；仪表齿轮可用冲压件 。
三、常用零件的成形方法
2.盘套和饼块类零件
－带轮、飞轮、手轮、垫块
这类零件受力不大或仅承受压力，批量大、尺寸不大时可用粉末 冶金方法制造，小批量时可采用灰铸件、球铁等材料铸造成形；单件 时可采用Q215或Q235等低碳钢型材焊接成形。
三、常用零件的成形方法
2.机架、箱体类零件
特点是形状不规则、结构复杂，工作条件也差别较大。
毛坯成型方法选择
毛坯成型的重要性
毛坯成型是制造工业中的重要环节，其质量和精度对最终产品的性能和品质具有 决定性影响。
毛坯成型方法的合理选择和应用，能够提高生产效率、降低生产成本、提升产品 质量和竞争力。
毛坯成型方法的分类
根据成型工艺原理，毛坯成型方法可分为铸造、锻 造、粉末冶金、焊接等。
03
常见毛坯成型方法介绍
铸造法
总结词
通过将液态金属倒入模具中，冷却凝 固后获得毛坯的方法。
详细描述
铸造法是一种常见的毛坯成型方法， 适用于生产各种形状复杂的金属零件。 该方法具有成本低、适应性强的优点， 但毛坯精度较低，需要进行后续加工。
锻压法
总结词
通过施加外力使金属坯料变形，以获 得所需形状和尺寸的毛坯的方法。
航空发动机涡轮盘的毛坯成型方法应选择精密铸造或锻造 。
要点二
详细描述
精密铸造能够通过精确控制工艺参数，实现毛坯的高精度 和表面光洁度，满足航空发动机涡轮盘的高性能要求。锻 造则能够通过塑性变形提高材料的内部组织质量和机械性 能，同样适用于航空发动机涡轮盘的毛坯成型。综合考虑 ，可以根据实际需求和生产条件选择合适的毛坯成型方法 。
详细描述
切削加工法是一种常见的毛坯成型方法，适 用于各种材料和形状的零件。该方法具有加 工精度高、可加工复杂形状等优点，但生产 成本较高，且对环境有一定影响。
04
毛坯成型方法选择的原则与
步骤
选择原则
适用性原则
选用的毛坯成型方法应能满足零件的使用性能、加工要求和生产规模 等要求。
经济性原则
在满足适用性的前提下，应优先选择成本较低、生产效率高的毛坯成 型方法。
机械零件毛坯的选择
机械零件毛坯的选择机械零件的制造包含毛坯成形与切削加工两个阶段，毛坯成形不仅对后续的切削加工产生很大的影响，而且对零件乃至机械产品的质量、使用性能、生产周期与成本等都有影响。
因此，正确选择毛坯的类型与生产方法关于机械制造具有重要意义。
本章将着重介绍毛坯选择的原则及典型机械零件毛坯的选择。
5.1 毛坯选择的原则机械零件常用的毛坯类型有铸件、锻件、轧制型材、挤压件、冲压件、焊接件、粉末冶金件与注射成型件等，每种类型的毛坯都能够有多种成形方法，在选择时我们遵循的原则是：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。
通常毛坯选择步骤是：首先由设计人员提出毛坯材料与加工后要达到的质量要求，然后再由工艺人员根据零件图、生产批量，并综合考虑交货期限及现有可利用的设备、人员与技术水平等选定合适的毛坯生产方法。
具体要考虑的因素有下列几方面：5.1.1 满足材料的工艺性能要求金属是制造机械零件的要紧材料，一旦材料确定后，其材料的工艺性能就是影响毛坯成形的重要因素，表5.1.1给出了常用金属材料所适用的毛坯生产方法。
注：表中“⊙”表示材料适宜或者能够使用的毛坯生产方法。
5.1.2 满足零件的使用要求零件的使用要求要紧包含零件的结构形状与尺寸要求、零件的工作条件（通常指零件的受力情况、工作环境与接触介质等）与对零件性能的要求等。
1. 结构形状与尺寸的要求机械零件由于使用功能不一致，其结构形状与尺寸往往差异较大，各类毛坯生产方法对零件结构形状与尺寸的习惯能力也不相同，因此选择毛坯时，应认真分析零件的结构形状与尺寸特点，选择与之相习惯的毛坯制造方法。
关于结构形状复杂的中小型零件，为了使毛坯形状与零件较为接近，应先确定以铸件作为毛坯，然后再根据使用性能要求等选择砂型铸造、金属型铸造或者熔模铸造。
关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；关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；关于那些结构形状相当复杂且轮廓尺寸又较大的零件，宜选择组合毛坯。
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。
机械零件材料及毛坯的选择
〖任务描述〗机械零件材料及毛坯的选择车床主轴是指机床上带开工件或刀具旋转的轴，它是打算机床的加工质量和切削效率的重要部件。
下面以图 6-1 所示的C616 型车床主轴为例来分析其选材及热处理方法。
明确任务，在任务的驱动下学习。
图 6-1 C616 型车床主轴〖任务分析〗该车床主轴受交变弯曲和扭转复合应力作用，载荷不大，转速中等，冲击载荷也不大，所以具有一般综合力学性能即可满足要求。
但大的内锥孔、外锥体与卡盘、顶尖之间有摩擦，花键处与齿轮有相对滑动。
为防止划伤和磨损，这些部位要求有较高的硬度和耐磨性。
轴颈与滚动轴承协作硬度要求不高。
C616 型车床主轴选用 45 钢。
热处理技术条件为整体硬度 220～250 HBW；内锥孔和外锥体 45～50 HRC；花键局部 48～53 HRC。
其加工工艺路线为锻造—正火—粗加工—调质—半精加工—淬火、低温回火—粗磨(外圆、锥孔、外锥体)—铣花键—花键淬火、回火—精磨。
〖相关学问〗学习情境一零部件的失效一、零部件失效的概念及形式一般机器零件常见的失效形式有过量变形、断裂和外表损伤三种。
1.过量变形把握零部件失效（1）过量弹性变形。
机械零件在使用过程中只要受力必定会发生弹性变形，但是弹性变的概念。
形量过大会使零件失效。
引起弹性变形失效的缘由主要是零部件的刚度缺乏。
要预防过量弹性变形，则应选用弹性模量大的材料。
（2）过量塑性变形。
零部件承受的静载荷超过材料的屈服强度时，将产生塑性变形。
过量塑性变形是机械零件失效的重要形式，轻则使机器工作状况变坏，重则使机器无法连续运行，甚至破坏。
（3）蠕变。
在恒定载荷和高温下，蠕变一般是不行避开的，通常是以金属在肯定温度和应力下经过肯定时间所引起的变形量来衡量。
2.断裂1）韧性断裂韧性断裂时，零件承受的载荷大于零件材料的屈服强度，断裂前零件有明显的塑性变形，尺寸发生明显的变化。
一般断面缩小，且断口呈纤维状。
零件的韧性断裂往往是由于受到很大的载荷或过载引起的。
机械制造零件的毛坯选择和成形方法详解
插齿
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5) 可持续性发展原则
环境恶化和能源枯竭已是21世纪人类必须解
决的重大问题，在发展工业生产的同时，必须考
虑环保和节能问题，不能干圈一块厂房，毁一片
山林的蠢事。工艺流程设计应以可持续发展为原
则，自觉维护生态环境。应做到以下几点：
(1)尽量减少能源消耗，在制定工艺流程中
应考虑选择能耗小的成形方案，并尽量选用低能
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2)适应性原则 在毛坯成形方案的选择中，还要考虑适应性 原则。既根据零件的结构形状、外形尺寸和工作 条件要求，选择适应的毛坯方案。 例如，对于阶梯轴类零件，当各台阶直径相 差不大时，可用棒料；若相差较大，则宜采用锻 造毛坯。 形状复杂和薄壁的毛坯，一般不应采用金属 型铸造；尺寸较大的毛坯，通常不采用模锻、压 力铸造和熔模铸造，多数采用自由锻、砂型铸造 和焊接等方法制坯。
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4) 经济性原则 经济性原则就是使零件的制造材料费、能
耗费、工时费用等成本最低。应在满足零件使 用要求的前提下，把几套预选方案作经济性比 较，从中选出整体生产成本低廉的方案。一般， 选择毛坯的种类和制造方法时，应使毛坯尺寸、 形状尽量与成品零件相近，从而减少加工余量， 提高材料的利用率，减少机械加工工作量。但 是毛坯越精确，制造就越困难，费用也越高。
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2.锻造 锻造是固态金属在压力下塑性变形的成形方 法(见视频2)，要求金属的塑性较好、变形抗力小。 锻造方法适用于制造受力较大、组织致密、质量 均匀的锻件，如转轴、齿轮、曲轴和叉杆等。 自由锻工装简单、准备周期短，但产品形状 简单，是单件生产和大型锻件的唯一锻造方法。 胎模锻是在自由锻设备上采用胎模进行锻造 的方法，可锻造中小批量较复杂的中小型锻件。 模锻，材料利用率和生产率远高于自由锻， 适合锻造批量较大、较复杂的中小型锻件。
如何选择模具零件的毛坯
如何选择模具零件的毛坯
对于模具零件的毛坯我们该如何选择呢？在模具零件行业发展的今天，很多的朋友都对模具零件的毛坯如何选择这问题给验到了，今天我们一起跟小编来看下模具零件常用的毛坯类型，进而了解到模具零件的毛坯如何选择。
模具零件常用的毛坯类型有铸件、锻件、轧制型材、挤压件、冲压件、焊接件、粉末冶金件和注射成型件等，每种类型的毛坯都可以有多种成形方法。
模具零件的制造包括毛坯成形和切削加工两个阶段，毛坯成形不仅对后续的切削加工产生很大的影响，而且对零件乃至机械产品的质量、使用性能、生产周期和成本等都有影响。
因此，正确选择毛坯的类型和生产方法对于机械制造具有重要意义。
本章将着重介绍毛坯选择的原则及典型机械零件毛坯的选择。
模具零件的毛坯主要有锻件、铸件和型材（如热轧板、圆棒等）上的切割件等。
毛坯类型的选择主要根据模具零件质量要求、结构尺寸和生产批量等因素来决定，通常凸、凹模等工作零件的毛坯采用锻件，模座、大型模具零件的毛坯采用铸件，垫板、固定板等零件的毛坯则采用型材上的切割件。
宜泽小陆觉得不同方法得到的毛坯，其加工余量不同，必须合理确定毛坯的加工余量，加工余量过大，浪费材料和工时，而加工余量过小，则不能保证消除毛坯的表面缺陷，甚至造成废品。
关于毛坯的加工余量可查阅相关工艺设计手册.用机械加工方法加工模具零件，要充分考虑模具零件的材料、结构形状、尺寸、精度和使用寿命等方面的不同要求，采用合理的加工方法和工艺路线。
尽可能通过加工设备来保证模具零件的加工质量，减少钳工修配工作量，提高生产效率和降低成本。
机械零件毛坯的选择
机械制造基础机器生产过程热处理原材料毛坯机器零件热处理铸造锻压焊接装配切削加工汽车通常是由发动机、底盘、车身、电气设备四部分组成：摩托车发动机减速器模型常用材料铸铁、铸钢、中碳钢及合碳钢、有碳钢、低钢、合金铸铁、铸钢、中低低碳毛坯的选择实际上就是原材料的选择。
原材料的选择是在机械零件的技术准备阶段完成的，机械零件的设计不应是一个单纯的结构设计，还应包括选择材料及相关工艺的设计。
有时候原材料确定下来后，毛坯制造方法就确定下来了。
有时候原材料确定下来后，还要选择毛坯制造方法。
先来看几张零件图。
材料相对价格材料相对价格1、铸件的生产成本的比较主要包括铸件的设计（铸件原材料的选择）、铸造方法的选择、铸造工艺的选择和生产管理等。
2、锻件生产成本的比较主要包括原材料的消耗、工模具费消耗、锻造方法、生产率及生产管理等。
3、冲压件生产成本的比较主要包括材料消耗费、加工费和模具费等。
第二节毛坯生产方法的选择原则一、满足材料的工艺性能要求工艺性能主要指加工的难易程度，主要包括铸造性能、锻压性能焊接性能。
二、满足零件的使用要求使用要求包括根据零件的功能对零件的形状、尺寸、精度和表面等和使用寿命的要求以及根据工作条件和失效形式对零件提出的性能要求，使用性能主要有以下几方面。
1、结构形状和尺寸的要求2、力学性能要求3、表面质量的要求4、其他方面的要求三、满足降低生产成本的要求在满足使用要求、有较好工艺性能的前提下，必须全面考虑生产过程的总成本。
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四、符合生产条件选择毛坯必须与本企业具体生产条件相结合，有时可外委。
第三节典型零件毛坯的选择常用零件按其形状和用途可分为轴杆类零件、盘套类零件、箱体支架类零件等，如下图所示。
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。
轴二、盘套类零件的毛坯选择指直径尺寸较大而长度尺寸较小回转体零件，盘类零件由于其用途不同，所用材料也不同，毛坯生产方法也多。
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工艺性原则
机械制造技术
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
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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，要兼顾后续机加工的可加工性。 如切削加工余量较大的毛坯就不宜采用普通压力
铸造成形，不然会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。 一些结构复杂，难以采用单种成形方法成形的毛
坯，既要考虑各种成形方案结合的可能性，也需 考虑这些结合是否会影响机械加工的可加工性。
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第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
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2)适应性原则 在毛坯成形方案的选择中，还要考虑适应性 原则。既根据零件的结构形状、外形尺寸和工作 条件要求，选择适应的毛坯方案。 例如，对于阶梯轴类零件，当各台阶直径相 差不大时，可用棒料；若相差较大，则宜采用锻 造毛坯。 形状复杂和薄壁的毛坯，一般不应采用金属 型铸造；尺寸较大的毛坯，通常不采用模锻、压 力铸造和熔模铸造，多数采用自由锻、砂型铸造 和焊接等方法制坯。
4) 经济性原则（续）
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第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
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因此，生产纲领大时，应采用精度高、生产率 高的毛坯制造方法，这时虽然一次投资较大， 但增大的毛坯制造费用可由减少的材料消耗及 机械加工费用得到补偿。一般的规律是，单件 小批量零件，可采用手工砂型铸造、自由锻造、 手工电弧焊、板金钳工等成形方法生产；批量 大的零件，可采用机器造型、模锻、埋弧自动 焊或其他自动焊接方法和板料冲压等成形方法 制造毛坯。
第 1 页
第7章机械制造工艺规程
7.1.1 毛坯的选择
材料的成形过程是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 压成形或焊接成形方法制得毛坯，再通过切削加
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着重要的影响。
机械制造技术
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
机械制造技术
4) 经济性原则
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
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经济性原则就是使零件的制造材料费、能 耗费、工时费用等成本最低。应在满足零件使 用要求的前提下，把几套预选方案作经济性比 较，从中选出整体生产成本低廉的方案。一般， 选择毛坯的种类和制造方法时，应使毛坯尺寸、 形状尽量与成品零件相近，从而减少加工余量， 提高材料的利用率，减少机械加工工作量。但 是毛坯越精确，制造就越困难，费用也越高。
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第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
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第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
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目 录
第7章 机械制造工艺过程 7.1.1 毛坯的选择 7.1.2 常用毛坯成形方法的比较
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第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
插齿
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第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
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5) 可持续性发展原则 环境恶化和能源枯竭已是21世纪人类必须解 决的重大问题，在发展工业生产的同时，必须考 虑环保和节能问题，不能干圈一块厂房，毁一片 山林的蠢事。工艺流程设计应以可持续发展为原
则，自觉维护生态环境。应做到以下几点： (1)尽量减少能源消耗，在制定工艺流程中 应考虑选择能耗小的成形方案，并尽量选用低能 耗成形方法的材料，合理进行工艺设计，尽量采 用净成形、净终成形的新工艺。
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2)适应性原则（续）
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
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而机床手柄则采用低碳钢圆棒料或普通灰口 铸铁件为毛坯，经简单的切削加工即可完成，不 需要热处理。再如内燃机曲轴在工作过程中承受 很大的拉伸、弯曲和扭转应力，应具有良好的综 合力学性能，故高速大功率内燃机曲轴一般采用 强度和韧性较好的合金结构钢锻造成形，功率较 小时可采用球墨铸铁铸造成形或用中碳钢锻造成 形。对于受力不大且为圆形曲面的直轴，可采用 圆钢下料直接切削加工成形。
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7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
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3) 生产条件兼顾原则 毛坯的成形方案要根据生产条件选择。生产 条件主要指现场毛坯制造的实际工艺水平、设备 状况以及外协的可能性和经济性，同时还要考虑 因生产发展而采用较先进的毛坯制造方法。 尽可能利用现有生产条件完成毛坯制造任务。 若难以满足要求时，则应考虑改变零件的材料和 ( 或 ) 毛坯成形方法，也可通过外协加工或外购解 决。
2)适应性原则（续）
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第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ坯选择和成形方法比较
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零件的工作条件不同，选择的毛坯类型也不 同。如机床主轴和手柄都是轴类零件，但主轴是 机床的关键零件，尺寸形状和加工精度要求很高， 受力复杂且在长期使用过程中只允许发生很微小 的变形，因此要选用具有良好综合力学性能的45 钢或40Cr，经锻造制坯及严格切削加工和热处理 制成。
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1. 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。
工艺性原则
机械制造技术
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
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对于不同零件的使用要求，必须考虑零件材 料的工艺特性(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