机械零件毛坯的选择与材料的选用
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。
机械零件的常用材料及其选择
表9-2 价格便宜且供应充分 常用材料的相对价格
材料
种类规格
相对价格
热轧圆刚
铸件
景德镇陶瓷学院专用
碳素结构钢Q235 （φ 33~42） 优质碳素钢 （φ 29~50） 合金结构钢（φ 29~50） 滚动轴承钢（φ 29~50） 合金工具钢（φ 29~50） 4Cr9Si2耐热钢（φ 29~50）
灰铸铁铸件 碳素钢铸件
优先数----表中任意一个数值。 大于10的优先数，可将表数值分别乘以10、100、1000 。
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
7 机械零件的工艺性及标准化
一、工艺性
零件设 计要求
使用要求----具备所要求的工作能力； 制造要求----制造工艺可行，成本低；
EF G
H JS
零线
轴公差
h KM
P
D
R S
间隙配合 过渡配合
过盈配合
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
基孔制常用与优先配合的选用
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
基轴制常用与优先配合的选用
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
二、 表面粗糙度
定义：零件表面的微观几何形状误差称为表面粗糙度 特征：加工后零件表面留下的微细而凹凸不平的刀痕。
下偏差 ：最小极限尺寸与基本尺寸之差；符号：EI,ei
尺寸公差：最大极限尺寸与最小极限尺寸之差；即
允许的尺寸变动量。
公差=Lmax- Lmax =ES-EI =es-ei
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
零线：代表基本尺寸所在位置的一条直线；
公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域；
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
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。
机械零件材料与毛坯选择
机械零件材料与毛坯选择
机械零件材料及毛坯选择实例分析
轴类零件的选材 1. 轴类零件工作条件及失效形式 轴类零件的失效形式有：疲劳断裂、过量变形和过度磨损等。 2. 常用轴类零件材料 （1）对轴类零件材料性能要求 根据工作条件和失效形式，轴类零件材料应具备以下性能：足 够的强度、刚度、塑性和一定的韧性；高的硬度和耐磨性；高 的疲劳强度，对应力集中敏感性小；足够的淬透性，淬火变形 小；良好的切削加工性；价格低廉。 （2）常用轴类材料及热处理 常用轴类材料主要是经锻造或轧制的低、中碳钢或中碳的合金 钢。
机械零件材料与毛坯选择
机械零件材料及毛坯选择实例分析
齿轮类零件 齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一，它主要用于传 递动力、改变运动速度和方向。齿轮工作时的受力情况是： 1）由于传递扭矩，齿根部受交变弯曲应力。 2）齿面相互接触滚动、滑动，承受大的接触应力并产生强烈 的摩擦。 3）在换挡、启动和啮合不良时，轮齿承受一定的冲击载荷。 由上述可知，齿轮的主要失效形式是疲劳断齿、疲劳点蚀以及 齿面的过量磨损。根据齿轮的受力情况和失效分析，齿轮在热 处理后应满足以下要求： 1）高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度（抗疲劳点蚀）。 2）齿面具有较高的硬度和耐磨性。 3）齿轮心部具有足够的强度和韧性（抗冲击）。
机械零件材料与毛坯选择
机械零件材料及毛坯选择实例分析
箱座类零件的选材 箱座类零件是机械中的重要零件之一，其结构一般都较复杂， 工作条件相差很大。主轴箱、变速箱、进给箱、阀体等，通常 受力不大，要求有较高的刚度和密封性；工作台和导轨等，要 求有较高的耐磨性；以承压为主的机身、底座等，要求有较好 的刚性和减振性。有些机身、支架往往同时承受拉、压和弯曲 应力，甚至还承受冲击力，故要求有较好的综合力学性能。
毛坯选用
3．箱座、支架类零件 ．箱座、
12
机床床身、底座等基础零件主要承受压力， 机床床身、底座等基础零件主要承受压力， 并要求有良好的减震性、刚度；其台面、 并要求有良好的减震性、刚度；其台面、 导 轨等有相对滑动部分、要求有一定的耐磨性； 轨等有相对滑动部分、要求有一定的耐磨性； 阀体等壳体类零件则要求有良好的密封性。 阀体等壳体类零件则要求有良好的密封性。
1
实际生产中，毛坯选择的原则: 实际生产中，毛坯选择的原则:
1. 适用性原则 在任何情况下，选择毛坯时都应首 在任何情况下， 先保证零件的使用要求。 先保证零件的使用要求。 2. 经济性原则 3. 可行性原则 4. 环保性原则
2
二、 常用机械零件的毛坯种类和选择
2.1 毛坯的种类
常用毛坯种类有： 常用毛坯种类有： 铸件、型材件、锻件、焊接件、 铸件、型材件、锻件、焊接件、 冲压件、粉末冶金件等。 冲压件、粉末冶金件等。
常用零件按其形状可分为： 常用零件按其形状可分为：
轴杆类 盘类 箱体支架类
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1. 轴杆类零件
6
轴杆类零件承受弯、扭、拉、压多种 轴杆类零件承受弯、 应力，并多为循环应力， 应力，并多为循环应力，有时还承受冲击 应力，在轴颈处和滑动表面承受摩擦。 应力，在轴颈处和滑动表面承受摩擦。
要求具有良好的综合力学性能，交变 要求具有良好的综合力学性能， 载荷大时还应具有高的抗疲劳性能， 载荷大时还应具有高的抗疲劳性能，局部 要求有高的硬度和耐磨性能。 要求有高的硬度和耐磨性能。
一般箱座、支架类零件多采用铸铁件； 一般箱座、支架类零件多采用铸铁件； 受力较大、受力复杂的零件毛坯， 受力较大、受力复杂的零件毛坯，可采用铸钢 件； 要求质轻的、受力一般的零件毛坯， 要求质轻的、受力一般的零件毛坯，可采用铝 合金铸件； 合金铸件； 在单件生产或工期短时，可采用钢材焊接而成。 在单件生产或工期短时，可采用钢材焊接而成。
单元11 机械零件材料及毛坯的选择
一、轴类零件的选材及热处理
2. 轴类零件的选材 轴的材料及热处理工艺的选择应根据其工作条件、失效形式及技
术要求来确定。 轴类零件的材料一般选用中碳钢或中碳合金钢，常用的钢种是
45 钢、40Cr、40MnB、30CrMnSi、35CrMo、40CrNiMo。为了改善 材料力学性能，应进行正火或调质处理。中碳 钢以 45 号钢用得最 为广泛。合金钢具有较高的机械性能，但价格较贵，多用于有特殊 要求的轴。
（1）主轴尺寸较大，承载较大时，采用合金调质钢。 （2）主轴承受重载荷、高转速，冲击与变动载荷很大时，选用 合金渗碳钢。 （3）主轴在高温、高速和重载条件下工作，采用合金结构钢。
一、轴类零件的选材及热处理
3. 机床主轴的选材及热处理工艺分析 机床主轴是最常见的轴类零件，下面就以机床主轴为例，就其选材和热处理工艺进行分析。 C616 型卧式车床变速箱的主轴如图 11-2 所示。该主轴承受交变弯曲应力与扭转应 力，但载荷不大，转速较低，受冲 击较小，故材料具有一般综合力学性能即可满足要求。 主轴大端的内锥孔和外锥体，经常与卡盘、顶尖有相对摩擦， 花键部位与齿轮有相对滑 动，因此这些部位硬度及耐磨性有较高要求。该主轴在滚动轴承中运转，为保证主轴运转 精度及使用寿命，轴颈处应采用硬度为 220～250HBS 的材料。
1.机械零件的失效分析
零件的工作条件主要包括： （1）受力情况：力的大小、种类、分布、残余应力及应力 集中情况等。 （2）载荷性质：静载荷、冲击载荷、循环载荷等。 （3）温度：低温、常温、高温、变温等。 （4）环境介质：干爽、潮湿、腐蚀性介质等。 （5）摩擦润滑：干摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦、有无润滑 剂等。 （6）有无振动。
1.机械零件的失效分析
（2）确定失效的发源点及失效的方式，通过宏观（用肉眼或 立体显微镜）及微观（用高 倍的光学或电子显微镜）断口分析 或必要的金相剖面分析以确定。 （3）对失效样品进行性能测试、组织分析、化学分析和无损 探伤。 （4）通过断力学分析确定失效的原因及提出改进措施。 （5）综合各方面分析资料做出判断，确定失效的具体原因， 提出改进措施，写出报告。 而零件的失效形式主要与其特有的 工作条件是分不开的。
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。
机械零件材料及毛坯的选择与质量检验
机械零件材料及毛坯的选择与质量检验机械零件材料及毛坯的选择与质量检验随着机械制造技术的不断发展，机械零件的种类与规格越来越丰富，材料的种类与性能也不断得到提高，如何选择适合的材料毛坯并且保证其质量是机械制造的一个重要问题。
本文将从机械零件材料的选择以及毛坯质量的检验两个方面来进行探究。
一、机械零件材料的选择机械零件的材料选择在机械制造中起着至关重要的作用，在选择材料时要综合考虑机械零件受力、耐磨损、耐高温、表面光洁度、制造成本等方面的因素。
1、机械零件的受力情况机械零件在工作过程中所受到的载荷方向、大小、类型等都是材料选择的重要依据。
例如，零件受到拉伸、压缩、剪切等载荷方向不同，应选择不同的材料，如拉力较大的零件通常选择高强度材料，而剪切力较大的零件则选用耐磨材料。
2、耐磨损性能机械零件在长时间使用过程中，必然会因摩擦而产生磨损，选择耐磨材料可以有效的延长其使用寿命，常用的耐磨材料有高锰钢、铸钢、铸铁等。
3、耐高温性能在高温工况下，机械零件材料必须具有良好的高温耐受性，常用的材料有高温合金、碳素纤维复合材料等。
4、表面光洁度机械零件制造完毕后需要进行表面精磨，因此，在选择材料时要考虑其表面光洁度，一般情况下，材料表面硬度越大，表面光洁度就越难保证。
5、制造成本在选择材料时，还需要兼顾制造成本，因为不同材料其制造难度和成本都存在差异，对于一些规格相同但材料成本不同的零件，应该选择材料性能相当而成本较低的材料。
二、毛坯质量的检验毛坯是机械零件制造的基础，在检验毛坯质量时，需要重点关注以下几个方面。
1、尺寸精度的检验毛坯制造时的尺寸精度是影响零件精度的关键因素之一，因此要经常对毛坯的尺寸精度进行检验，发现问题及时整改。
2、金属组织检验毛坯的金属组织对于零件质量也至关重要，通过金相显微镜等检测设备对毛坯的金属组织进行检验，以检测其是否存在晶粒粗大、夹杂物等缺陷。
3、力学性能检验毛坯的力学性能是机械零件质量的保证之一，通过应力、拉伸等实验对毛坯的力学性能进行检测。
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
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。
简述机械加工毛坯的分类和选择原则
1、简述机械加工毛坯的分类和选择原则？铸造，锻造，焊接，型材，快速成型根据材料来选择，而零件的工作条件、载荷性质及环境状况来选择。
首先满足毛坯的使用性能，其次满足毛坯的工艺性和经济性2、试述新材料的发展趋势工程材料目前正往高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀方向发展。
主要在以下几个方面发展：先进复合、光电信息、低维、新型金属材料3、简述手工电弧焊特点操作灵活、对接头的装置要求较低、可焊材料广、生产效率低，劳动强度大4、工件在锻造前加热？始锻、终锻？随着温度的升高，原子运动升高，原子间的吸引力削弱，减少了滑移所需要的力，因此塑性变大，变形抗力减小，提高金属的锻造性能，变形温度升高到再结晶温度以上时，加工硬化，不断被再结晶软化消除，金属的锻造性能增长。
金属锻造加热时，允许的最高温度停止加热时的温度5、刚的热处理？几类？将钢在固态下进行加热，保温和冷却，改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种金属加工工艺。
退火、正火、回火、淬火、表面热处理和化学热处理6无机非金属材料？某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、流系化合物、硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料以及新型无机材料6、工艺过程的内容在生产过程中直接改变了生产对象、形状、位置以及性能过程，统统称为工艺过程。
可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理及装配塑性：是指在外力作用下金属材料产生永久变形而不被破坏的能力。
延伸率、断面收宿率铸铁：碳质量分数2.11%~6.69%的铁碳合金，与钢相比含碳、硅量高。
板料冲压：利用冲模在压力机上使板料分离或变形，从而获得冲压件的加工方法，通常在常温下冲压又称冷冲压塑料：是一种以合成树脂，将各种添加剂组成的有机高分子材料。
在特定的温度下具备快速塑制成型的特点，且在常温下能保持其形状不变工艺：一个或一组工人在一台或一个工作地点对同一或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程表面淬火：将钢件的表面层淬透到一定的深度而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火方法模锻：在模锻设备上利用高强度锻模，使金属材料的膜膛内受压产生塑性变形而获得所需形状，尺寸以及内部质量锻件的加工方法复合材料：是由有机高分子，无机非金属或金属等几类不同的材料，人工复合而成的新型材料。
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。
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。
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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回火马氏体(低碳)+铁素体+细珠光体。
三) 选材: 20 CrMnTi 钢。 四) 加工工艺路线: 下料 锻造 正火 机械加工 渗碳 淬火 低温回火 喷丸 磨齿
第四节毛坯制造方法选择的原则
▪ 毛坯制造方法选择的指导思想； ▪ 毛坯制造方法选择的适用性原则； ▪ 毛坯制造方法选择的经济性原则； ▪ 毛坯制造方法选择的可行性原则。
2.材料的工艺性能:对零件加工生产有 直接的影响,甚至是决定性的。
3.材料的经济性:主要是性价比。
第二节选材的基本过程与失效分析
➢选择材料的基本过程 ➢零件的失效分析
材料的相对价格
材料
相对价格 材 料 相对价格
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
不均匀
较好或不 均匀
选择合适焊条、焊丝及 热处理等
钎焊 接头具有和金铸态 不均匀 组织
增加搭接面积，提高承 载能力
毛坯内在成型工艺的比较
成型方法 铸造 锻造
熔焊
焊接
压焊 钎焊
工艺设计的基本问题
依据
确定浇铸位置，选择分型面
保证质量
确定锻造基本工序，确定分模面 简化工艺
确定接头、坡口形式，选择焊条、 焊丝或焊剂等
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。
三) 选材: 45钢。 四) 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
二.YJ – 130汽车半轴
三) 选材:40Cr、42CrMo、40CrMnMo。 四) 加工工艺路线: 下料 锻造 正火 粗加工 调质
半精加工 精车加工 盘部钻孔 磨花键
三.C616机床齿轮
一) 工作条件: 1.工作负荷不太大。 2.中速运转(6～10m/s)。
二) 技术要求: 1.齿面硬度HRC45～50,金相组织为回 火索氏体。 2.齿心部硬度HRC22～25,金相组织为 回火马氏体。
1.定义: 零件不能正常和安全的工作, 即零件失效。
2.原因
结构或形状设计不合理。 材料的选择不合理。 加工工艺不合理。 安装与使用不合理。
3.形式
过量弹性变形 过量变形失效
过量塑性变
韧形性断裂
脆性断裂
断裂失效
低应力断裂 疲劳断
蠕裂变断裂
应力腐蚀断裂
磨损 表面损伤失效 接触疲劳
腐蚀
第三节 典型零件的选材及工艺分析
《工程材料与热加工基础》
第十二章零件毛坯的选择与材料的选用
机械工程系 金工教研室
第十二章零件毛坯的选择与材料的选用
▪ 材料选用的一般原则 ▪ 选材的基本过程与失效分析 ▪ 典型零件的选材 ▪ 零件毛坯的选择
第一节 材料选用的一般原则
1.材料的力学性能: 根据零件的工作条 件、损坏(或失效)形式 , 选择满足力 学性能的材料。
三) 选材: 40、45钢。 四) 加工工艺路线: 下料 锻造 正火 粗加工 调质
半精加工 精车加工 高频淬火 及低温回火 精磨
四.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) 技术要求: 1.齿面硬度HRC58～62, 金相组织为回
确定接头形式
确定接头形式，选择钎剂等
毛坯的选择应用举例
本章小结
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。
二) 技术要求: 1.杆部硬度HRC37～44;盘部外圆硬度HRC
24～34 ;金相组织为回火索氏体和回火屈 氏体。 2.弯曲度:杆中部<1.8mm;盘部跳动<2.0mm。
▪ 机床主轴 ▪ 汽车半轴 ▪ 机床齿轮 ▪ 汽车齿轮
一.C616 – 416车床主轴
一) 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。
二) 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,
1 1.2~1.7 1.4~1.5
2 1.7~1.9
3 2.1~2.9 1.6~ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.9
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
1.4~1.5 2.4~3.7 5.4~7.2 13.5~15
8 20 13 2.4~2.9
一.选择材料的基本过程
二.零件的失效分析
毛坯制造方法的分析与比较
▪ 常用材料铸造毛坯的优缺点及应用； ▪ 锻造毛坯的优缺点及应用； ▪ 冲压件的优缺点及应用；
毛坯内在质量的比较
成型方法 铸造 锻造
组织特征
性能特点 改善方法
铸态组织，晶粒粗 大
再结晶组织，有锻 造流线
较差 较好
增加过冷度，变质处理 等
熔焊
压焊 焊接
接头组织复杂
接头具有再结晶或 加工硬化组织