第6章 毛坯成形方法选择
第6章 毛坯成形方法选择
6.4 毛坯成形方法选择实例
2、齿轮减速器
外形尺寸为 430mm×410mm × 320mm， 传递功率为5kW， 传动比为3.95
单级齿轮减速器 1-窥视孔盖 2-箱盖 3-螺栓 4-螺母 5-弹簧垫圈 6-箱体 7- 调整环 8-端盖 9-齿轮轴 10-挡油盘 11-滚动轴承 12-轴 13-齿轮
5）调整环（零件7） 其作用是调整齿轮轴的轴向位置。 单件小批量生产时，采用碳素结构钢（Q235)圆钢下料车削 而成。大批量生产采用优质碳素结构钢（08钢）冲压件。
6.4 毛坯成形方法选择实例
2、齿轮减速器
（6）端盖（零件8） 其用于防止滚动轴承窜动，单件、 小批生产时，采用手工造型铸铁（HT150）件或采角碳素结 构钢（Q235）圆钢下料车削而成。大批量生产时，采用机 器造型铸铁件。 （7）齿轮轴（零件9）、轴（零件12）和齿轮（零件13） 均为重要的传动零件，轴和齿轮轴的轴杆部分受弯矩和转 矩的联合作用，需较好的综合力学性能；齿轮轴与齿轮的 轮齿部分受接触应力和弯曲应力，需良好的耐磨性和较高 的强度。单件生产时，采用中碳优质碳素结构钢（45钢） 自由锻件或胎模锻件毛坯，也可采用相应钢的圆钢棒车削 而成。大批量生产时，采用相应钢的模锻件毛坯。
铸造铁锅的两种成形方法 a)砂型铸造 b)挤压铸造
6.1 材料成形方法选择的原则与依据
3、常用成形方法比较
常用成形方法的比较
6.2 零件毛坯的主要种类及成形特点
1、金属的铸造成型特点
铸件特点是尺寸、形状几乎不受限制,是零件毛坯最主 要的来源，通常用于形状复杂、强度要求不太高的场合。
常用铸件的基本特点、生产成本与生产条件
6.4 毛坯成形方法选择实例
1、承压油缸
毛坯的选择ppt课件
总余量不包括最后一道工序的公差 余量公差T0= Zmax- Zmin
3
2.确定余量的方法 (1)估计法 本法是根据实际经验确定加工余量。一般情
况下，为防止因余量过小而产生废品，经 验估计的数值总是偏大。经验估计法常用 于单件小批生产。 (2)查表法 根据工艺设计手册，选择加工余量，再结合 工厂的实际情况进行适当修改后确定。目 前，我国各工厂广泛采用查表法。
25
3)为了保证重要表面的余量均匀，选重要表面 为粗基准。
26
4)粗基准表面(几何原则) ①面积大（是指力学面积） ②重心低 ③平整光洁（易于清理） ④尽可能同箱，同模面。（下箱面更好） ⑤夹紧刚度尽可能好
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5)粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向 上（即同一自由度方向上），通常只允许使
用一次。
（把各个表面加工出来，以符合设计要求）
21
在选择定位基准时，从保证工件精度要求出 发，应该先选择精基准，后选择粗基准。 即先考虑怎样选择精基准把各个表面加工 出来，然后，考虑怎样选择粗基准将精基 准的各个基面加工出来。加工时，先加工 粗基准，后加工精基准。
(1)粗基准的选择原则 1)为了保证加工面与非加工面之间的位置要
一般只要限制那些对加工精度有影响的自由度就行了。 并非必须限制六个自由度。
(3)工件在夹具中的定位 1)不完全定位 没有完全限制工件的六个自由度，但满足加工要求。 例1 平面磨上磨削平面
X ,Y , Z 约束三个自由度
9
例2 车床上车制零件
三爪卡盘夹持零件 约束四个自由度 Y ,Y , Z , Z
右短边圆的销短一圆起销同不时仅约约束束两Z个自，由而度且与X ,左Y 边，的引 起变形和误差。
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第六章 零件的毛坯类型及其制造方法
第六章零件的毛坯类型及其制造方法6.1零件毛坯类型铸件：形状复杂的毛坯，宜采用铸造方法制造。
目前生产中的铸件大多数是砂型铸造，少数是尺寸较小的优质铸件可采用特种铸造。
锻件：①自由锻件：自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻。
②模锻件：模锻件就是有模具的锻造件，利用模具锻出精度要求比较高，比较复杂的锻件。
1、型材：按截面形状有圆钢，方钢，六角钢等。
①热轧型材：②xx型材：选择毛坯时应该考虑如下几个方面的因素：（一）零件的生产纲领大量生产的零件应选择精度和生产率高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。
如铸件采用金属模机器造型或精密铸造；锻件采用模锻、精锻；选用冷拉和冷轧型材。
单件小批生产时应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法。
（二）零件材料的工艺性例如材料为铸铁或青铜等的零件应选择铸造毛坯；钢质零件当形状不复杂，力学性能要求又不太高时，可选用型材；重要的钢质零件，为保证其力学性能，应选择锻造件毛坯。
（三）零件的结构形状和尺寸形状复杂的毛坯，一般采用铸造方法制造，薄壁零件不宜用砂型铸造。
一般用途的阶梯轴，如各段直径相差不大，可选用圆棒料；如各段直径相差较大，为减少材料消耗和机械加工的劳动量，则宜采用锻造毛坯，尺寸大的零件一般选择自由锻造，中小型零件可考虑选择模锻件。
（四）现有的生产条件选择毛坯时，还要考虑本厂的毛坯制造水平、设备条件以及外协的可能性和经济性等。
零件的毛坯制造方法：该零件时属于箱壳类零件，结构比较简单规则但某些加工面和孔的尺寸精度、平面度，垂直度、位置精度、表面粗糙度要求比较高，铸件适用于制造复杂形状的毛坯，锻件适用于形状简单，强度要求高的毛坯。
但因此零件并不是很复杂，因此该零件选择毛坯为锻件，锻件制造的方法有自由锻和模锻两种。
自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批量生产以及大型零件毛坯。
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。
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。
毛坯制造方法的选择
焊接结构毛坯
综上所述，采用胎模锻件毛坯比较好，但若有合适的管材，采 用焊接结构毛坯。
二、毛坯的选用原则
3.经济性原则
在满足使用要求的前提下，成本最低。选择毛坯的种类和成形 方法时，应使毛坯的尺寸、形状尽量与成品零件相近，从而减少加 工余量，提高材料利用率，但是毛坯越精确，制造就越困难，费用 就越高。因此在单件小批量生产时，可采用手工砂型铸造、自由锻 造、手工电弧焊、钣金钳工等成形方法；在批量生产时，可采用机 器造型、模锻、埋弧自动焊或其他自动焊、板料冲压、粉末冶金等 全自动模压成形方法。 除此以外，毛坯的成形方案要根据现有生产条件来选择。还应 考虑环保、节能问题。
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。 －一般基础件 如床身、底座等，以承压为主，要求有较好的刚度和减振性，如工 作台、导轨等，还要求有较好的耐磨性，常用灰铸件铸造成形。 －受力复杂件 有些机械的床身、支架往往同时承受压、拉和弯曲力作用，或还有 冲击载荷，要求有较高的综合力学性能，常用铸钢铸造成形。 －要求比强度、比模量较高件 如航空发动机的缸体、缸盖和曲轴，轿车发动机机壳等。要求比强 度、比模量较高且有良好的导热和耐蚀性，常采用铝合金或铝镁合 金铸造成形。
一、常用毛坯成形方法
常用材料成形方法比较
成形 方法
铸造
成形 原理
液态金 属填充 型腔
对材料的 工艺要求
流动性好
结构特 点
较复杂
尺寸控 制
模样放 大收缩 余量
材料利 用率
较高
生产 率
低高
材料成型工艺基础-材料成形方法选择课件
例5
例6
例7
例8
例9
例10
一、轴杆类零件
特点——一般为重要零件 选材——一般为钢
成型方法——主要为锻造成型（有时也
用复合成型方法）
二、盘套类零件
齿轮
带轮等 法兰等
钻套等
成型方法分析
三、机架、箱座类零件
一般采用铸造成型方法
第三节 毛坯成型方法选择 举例
例1
例2
例3
例4
第六章 材料成形方法选择
成形方法的选择是零件设计的 重要内容，也是零件制造工艺人员 所关心的重要问题。
不同结构与材料的零件需采用不同的成
形加工方法 不同成形加工方法对材料的性能与零件 的质量会产生不同的影响 各种成形加工方法对不同零件的结构与 材料有着不同的适应性 成形加工方法与零件的生产周期、成本、 生产条件与批量等有着密切关系
第一节
材料成形方法选 择的原则与依据
一、材料成形方法的选择原则料成型方法选择的主要依据
零件类别、功能、使用要求及其结构、
形状、尺寸、技术要求等 零件的生产批量 现有生产条件
三、常用成型方法的比较
第二节 常用机械零件的毛 坯成型方法选择
金属材料及机械制造工艺项目三毛坯成型方式的选择
常用毛坯检验方法如下： 1．外观检验 毛坯件的外观检验以肉眼观察为主，或者辅以简单的工 具(低倍放大镜、直尺等)。许多毛坯件缺陷都可通过外观检 验获得，但重要零件仅用外观检验是不够的，还必须进行内 在质量检验。
项目三 毛坯成型方式的选择
2．力学性能的测试 毛坯质量检查中的力学性能测试最常用的方法是硬度试 验，因它能直接反映出材料成分、组织、性能的关系，并可 间接反映其他力学性能指标，而且零件经硬度试验后不受 损伤。 其他一些力学性能的测试如静拉伸、弯曲、扭转、疲劳 等，都要制成标准试样，在专业试验机上进行，主要用于对 原材料进行进厂检验，对新材料、新工艺进行研制，对零件 进行失效分析等。
适用于成型形状复杂、原材料流动性好 的零件。有多种铸造方法可供选择
自由锻用于单件或小批生产、形状简单 和大型零件的毛坯；模锻用于尺寸较精确、 形状复杂、中小件的成批或大量生产
主要用于制造各种金属构件或尺寸较 大、形状复杂的零件
适用于产品形状简单、尺寸较小和生产 批量大的零件
适用于大批生产，不适用结构复杂、壁 薄、有锐边的零件
项目三 毛坯成型方式的选择
2．铸件 铸件是采用铸造方法，把液态金属注入铸型中冷却凝固 定型后获得的工件。形状复杂的毛坯一般适宜采用铸造方法 制造。铸件毛坯的铸造方法有砂型铸造、金属型铸造、精密 铸造、压力铸造、离心铸造等。 3．锻件 锻件是固态金属在外力的作用下通过塑性变形而获得的 工件。锻件毛坯由于塑性变形后使得材料内部组织较细且致 密，没有铸件组织中的缺陷，所以锻件比相同材料的铸件的 力学性能要好；并且由于塑性变形后可得到金属纤维组织的 连续性和取向分布，符合零件受力要求，因此更能发挥材料 的潜力。锻件常用于强度高、耐冲击、抗疲劳等重要零件的 毛坯。锻件有自由锻件、模锻件、精锻件和轧锻件等。
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。
毛坯的选择ppt课件
粗基准是毛面，一般说来表面较粗糙，形状误差也大，如 重复使用就会造成较大的定位误差。因此，粗基准应避 免重复使用，希望以粗基准定位首先把精基准加工好， 为后续工序准备好精基准。
例如加工一小轴 如果重复使用毛坯面B定位去加工表面A
和C，则必然会使A与C表面的轴线产生较大的同轴度误
差。
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(2)精基准的选择原则
i 1
总余量不包括最后一道工序的公差 余量公差T0= Zmax- Zmin
3
2.确定余量的方法 (1)估计法 本法是根据实际经验确定加工余量。一般情
况下，为防止因余量过小而产生废品，经 验估计的数值总是偏大。经验估计法常用 于单件小批生产。 (2)查表法 根据工艺设计手册，选择加工余量，再结合 工厂的实际情况进行适当修改后确定。目 前，我国各工厂广泛采用查表法。
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设计基准：
(2)工艺基准 零件在加工，度量和装配过程中所使用的基
准 1)定位基准它是在加工中用作定位的基准。
用夹具装夹时，定位基准就是工件上直接 与夹具的定位元件相接触的点、线、面。
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2)测量基准 测量工件尺寸和表面相对位置 时所用的基准。 3)装配基准 装配时用来确定零件或部件在 机器中的相对位置所采用的基准。
2）在Y—Z 平面上设置两个支承，把工件靠 向这两个支承，就约束了两个自由度。
3）在X—Z平面上设置一个支承，使工件靠向 这个支承，就约束了这个自由度。
此时，工件的六个自由度已全部被约束，故 在机床工作台或夹具上只要工件紧靠这些 支承，位置就被唯一地确定。
7
六面体定位
8
(2)限制自由度个数的选择
三爪卡盘+顶尖 约束五个自由度
X ,Y ,Y , Z, Z
毛坯制造方法的选择
二、毛坯的选用原则
3.经济性原则
在满足使用要求的前提下，成本最低。选择毛坯的种类和成形 方法时，应使毛坯的尺寸、形状尽量与成品零件相近，从而减少加 工余量，提高材料利用率，但是毛坯越精确，制造就越困难，费用 就越高。因此在单件小批量生产时，可采用手工砂型铸造、自由锻 造、手工电弧焊、钣金钳工等成形方法；在批量生产时，可采用机 器造型、模锻、埋弧自动焊或其他自动焊、板料冲压、粉末冶金等 全自动模压成形方法。 除此以外，毛坯的成形方案要根据现有生产条件来选择。还应 考虑环保、节能问题。
一、常用毛坯成形方法
常用材料成形方法比较
成形 方法
铸造
成形 原理
液态金 属填充 型腔
对材料的 工艺要求
流动性好
结构特 点
较复杂
尺寸控 制
模样放 大收缩 余量
材料利 用率
较高
生产 率
低高
主要应用
如箱体、壳体、床身、支座等复 杂制件。
锻 自 固态金 压 由 属塑性 锻 变形
模 锻
变形抗力 小，塑性 好
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。
三、常用零件的成形方法
毛坯制造方法的选择
立放
卧放
四、典型坯件成形设计
2.同一零件毛坯选择比较
－胎模锻：选用40钢经镦粗、冲孔、带芯棒拔长等自由锻工序完成 初步成形，然后在胎模内带芯棒锻出法兰最终成形。与模锻相比， 外形和内孔均锻出，但生产率低，劳动强度大。锻件质量好，全部 通过水压试验。
胎模锻毛坯
四、典型坯件成形设计
2.同一零件毛坯选择比较
托杯 手柄
螺母 螺杆 支座
四、典型坯件成形设计
2.同一零件毛坯选择比较
40钢制作，200件。工作压力为1.5MPa，水压试验为3MPa， 两端法兰结合面及内孔要求机加工。
承压液压缸
－圆钢：选用直径150mm圆钢制作能全部通过水压试验，但材 料利用率不高。
四、典型坯件成形设计
2.同一零件毛坯选择比较
简单
坯料质 量、尺 寸
模膛放 收缩量
较低
低
传动轴、齿轮坯、炮筒等。
较复杂
较高
较高
如齿轮、阀体、叉杆ห้องสมุดไป่ตู้曲轴等受 力大且复杂，形状较复杂制件。
冲 压
焊 熔 结晶 接 焊 压 塑性变 焊 形 钎 结晶原 焊 子扩散 淬硬、裂 纹、气孔 等倾向小
较复杂
材料、 模具间 隙
焊件及 其装配 焊件及 其装配 焊件及 其装配
二、毛坯的选用原则
3.经济性原则
在满足使用要求的前提下，成本最低。选择毛坯的种类和成形 方法时，应使毛坯的尺寸、形状尽量与成品零件相近，从而减少加 工余量，提高材料利用率，但是毛坯越精确，制造就越困难，费用 就越高。因此在单件小批量生产时，可采用手工砂型铸造、自由锻 造、手工电弧焊、钣金钳工等成形方法；在批量生产时，可采用机 器造型、模锻、埋弧自动焊或其他自动焊、板料冲压、粉末冶金等 全自动模压成形方法。 除此以外，毛坯的成形方案要根据现有生产条件来选择。还应 考虑环保、节能问题。
机械制造零件的毛坯选择和成形方法详解
插齿
1112
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。
1514
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。
毛坯的选择课件
总余量 A0－A=Z0=Z1+Z2+Z3+---+Zn=
n
Zi
i1
总余量不包括最后一道工序的公差 余量公差T0= Zmax- Zmin
毛坯的选择
3
2.确定余量的方法
(1)估计法
本法是根据实际经验确定加工余量。一般情况下， 为防止因余量过小而产生废品，经验估计的数值 总是偏大。经验估计法常用于单件小批生产。
X,Y,约Z束三个自由度
毛坯的选择
9
例2 车床上车制零件
三爪卡盘夹持零件 约束四个自由度
Y,Y,Z,Z
三爪卡盘+顶尖 约束五个自由度
X,Y,Y,Z,Z
2)完全定位 六个自由度完全被限制
毛坯的选择
10
例1 加工连杆小头孔
z yx
支承板 约束三个自由度
短圆销 约束二个自由度
挡销 约束一个自由度
要使工件定位，必须约束工件的每个自由度。
毛坯的选择
6
在空间坐标中约束一个六面体工件的六个自由度：
1）在X—Y平面上设置三个支承，把工件放在这三 个支承上，就约束了工件的三个自由度。
2）在Y—Z 平面上设置两个支承，把工件靠向这两 个支承，就约束了两个自由度。
3）在X—Z平面上设置一个支承，使工件靠向这个 支承，就约束了这个自由度。
说明： 正确对待过定位Z 实属不许-----产生变形、误差 可用则用
毛坯的选择
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2.工件的基准
设计基准
基准
粗基准
工艺基准 定位基准 精基准
测量基准 辅助基准
装配基准
(1)设计基准
设计基准是设计图样上所采用的基准。
毛坯的选择
30机械制造基础58_毛坯成型方法的选择
30机械制造基础58_毛坯成型方法的选择毛坯成型方法的选择是机械制造过程中的重要环节，对产品质量和生产效率都有着重要影响。
毛坯成型方法的选择需要考虑产品的形状、材料属性、加工要求等因素。
本文将围绕毛坯成型方法的选择展开讨论，重点介绍铸造、锻造和加工等方法的特点和适用范围。
首先是铸造方法。
铸造是通过将液态金属或合金倒入预先准备好的铸型中，经过固化后得到所需形状的工件。
铸造方法具有成型复杂、材料性能好、生产成本低等特点。
根据铸造的材料状态和成型方式的不同，可以分为砂型铸造、金属型铸造、压铸和连铸等方法。
砂型铸造适用于形状复杂、尺寸大且不高精度的零件制造；金属型铸造适用于高精度、高质量要求的零件制造；压铸适用于质量要求较高，形状规则的小零件制造；连铸适用于中小型形状简单的坯料生产。
其次是锻造方法。
锻造是通过施加压力将金属块、或金属棒塑性变形成型的一种成型方法。
锻造方法具有材料性能高、结构致密、成型精度高等特点。
根据锻造的方法和设备不同，可以分为自由锻造、模锻、精密锻造等方法。
自由锻造适用于简单形状、批量较小的零件制造；模锻适用于复杂形状、高精度要求的零件制造；精密锻造适用于超细晶和纳米晶材料的制造。
最后是加工方法。
加工方法是对工件进行切削、研磨、冲压等物理或化学加工的方法。
加工方法具有精度高、工艺灵活、适应性强等特点。
根据加工方法的不同，可以分为车削、铣削、冲压、折弯、磨削等方法。
车削适用于轴类、圆筒形状的零件制造；铣削适用于平面、体腔、异形零件制造；冲压适用于扁平零件、孔型、凸凹形状的制造；折弯适用于板材、型材的弯曲成型；磨削适用于高精度要求的零件制造。
在选择毛坯成型方法时，应根据实际情况综合考虑不同方法的特点和适用范围。
首先需明确产品的设计要求和加工要求，然后根据产品的形状、材料、尺寸和数量等因素，选择最合适的成型方法。
此外，还需考虑到生产环境、设备条件、工艺水平等因素，并进行技术经济分析，综合评估各种方法的优缺点，选择最经济、合理的成型方法。
毛坯制造方法的选择
焊接结构毛坯ห้องสมุดไป่ตู้
综上所述，采用胎模锻件毛坯比较好，但若有合适的管材，采 用焊接结构毛坯。
托杯 手柄
螺母 螺杆 支座
四、典型坯件成形设计
2.同一零件毛坯选择比较
40钢制作，200件。工作压力为1.5MPa，水压试验为3MPa， 两端法兰结合面及内孔要求机加工。
承压液压缸
－圆钢：选用直径150mm圆钢制作能全部通过水压试验，但材 料利用率不高。
四、典型坯件成形设计
2.同一零件毛坯选择比较
简单
坯料质 量、尺 寸
模膛放 收缩量
较低
低
传动轴、齿轮坯、炮筒等。
较复杂
较高
较高
如齿轮、阀体、叉杆、曲轴等受 力大且复杂，形状较复杂制件。
冲 压
焊 熔 结晶 接 焊 压 塑性变 焊 形 钎 结晶原 焊 子扩散 淬硬、裂 纹、气孔 等倾向小
较复杂
材料、 模具间 隙
焊件及 其装配 焊件及 其装配 焊件及 其装配
立放
卧放
四、典型坯件成形设计
2.同一零件毛坯选择比较
－胎模锻：选用40钢经镦粗、冲孔、带芯棒拔长等自由锻工序完成 初步成形，然后在胎模内带芯棒锻出法兰最终成形。与模锻相比， 外形和内孔均锻出，但生产率低，劳动强度大。锻件质量好，全部 通过水压试验。
胎模锻毛坯
四、典型坯件成形设计
2.同一零件毛坯选择比较
－砂型铸造：选用ZG270-500铸钢砂型铸造成形，可水平或垂直浇 注。水平浇注，工艺方案简单，节省材料，切削加工量少，但内孔 质量较差，水压试验合格率低。垂直浇注，内孔质量得到提高，但 工艺复杂，也不能全部通过水压试验。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.2 零件毛坯的主要种类及成形特点
5、粉末冶金件、陶瓷及复合材料件等的成形特点
2)陶瓷成形 陶瓷材料在常温下无塑性变形，抗压强度大，陶瓷成
形前需进行制粉、塑化和造粒等工艺，并具有以下特点 注浆成形 适于制造大型、形状复杂的薄壁制品 挤压成形 适合管状、棒状制品，污染小，操作易于 自动化，对泥料的要求较高 轧膜成形 适合批量较大、厚度在1mm以下的膜片状 制品，但烧结时横向收缩大，易出现变形和开裂 模压成形 用于特种陶瓷，生产效率高，尺寸精确， 缺点是生产大型坯体较困难，加工复杂，成本高
制造工艺基础
第六章 毛坯成形方法选择
本章提纲
6.1 材料成形方法选择的原则与依据 6.2 零件毛坯的主要种类及成形特点 6.3 常用机械零件毛坯成形方法的选择 6.4 毛坯成形方法选择实例
6.1 材料成形方法选择的原则与依据
1、材料成形方法的选择原则
1)适用性原则 满足零件的使用要求：零件形状、尺寸、精度、表 面质量和材料成分、组织等 适应成形加工工艺性
响区的力学性能也会有所下降； 5）可进行异种材料之间的焊接,但由于异种材料热物理性能
不同，在焊接处会产生很大的应力，甚至造成裂纹。
6.2 零件毛坯的主要种类及成形特点
4、塑料件的成形特点
塑料具有密度小、绝缘性好、成本低、易老化等特点， 塑料成形的工艺很多，且都有各自的特点及使用范围。 1）注射成形 用于热塑性塑料，可生产形状复杂的塑件，
冷轧（或冷拔)材两种。普通机械零件多采用热轧型材； 冷轧型材尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高 的中小型零件生产。
6.3 常用机械零件毛坯成形方法的选择
1、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、凸 轮轴、齿轮轴、连杆等。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。
及大型件的成形。
6.2 零件毛坯的主要种类及成形特点
5、粉末冶金件、陶瓷及复合材料件等的成形特点
1)粉末冶金件成形 粉末冶金的优点是生产率高，适合生产复杂形状的零件
，无需机械加工，或少量加工，节约材料；缺点是模具成本 相对较高，粉末冶金件的强度比相应的固体材料强度低，材 料成本也相对较高。
粉末冶金件的性能及应用
但注射机及模具费用较高，适合于成批、大量生产。 2）压制成形 用于热固性塑料，设备简单但自动化率低。 3）挤出成形 用于热塑性塑料，生产操作简单，成本低，
应用范围广，综合生产能力强。 4）吹塑成形 设备和模具结构简单，但塑件壁厚不均匀，
适用于容器类及箱体类塑件的成形。 5）浇注成形 对设备和模具要求不髙，适合于形状复杂件
轴杆类零件
6.3 常用机械零件毛坯成形方法的选择
6.2 零件毛坯的主要种类及成形特点
5、粉末冶金件、陶瓷及复合材料件等的成形特点
3)复合材料成形 复合材料是指把两种或多种在宏观上成分不同、性质
不同的材料以物理方式复合而制得的一种材料，按其基体 来分，可分为塑料（树脂）基复合材料、陶瓷基复合材料 和金属基复合材料。
4)型材 型材根据其精度可分为普通精度的热轧材和高精度的
铸造铁锅的两种成形方法 a)砂型铸造 b)挤压铸造
6.1 材料成形方法选择的原则与依据
3、常用成形方法比较
常用成形方法的比较
6.2 零件毛坯的主要种类及成形特点
1、金属的铸造成型特点
铸件特点是尺寸、形状几乎不受限制,是零件毛坯最主 要的来源，通常用于形状复杂、强度要求不太高的场合。
常用铸件的基本特点、生产成本与生产条件
少的成形加工方法，并选择能采用低单位能耗成形加 工方法的材料 工业安全性：充分考虑安全生产、安全使用问题，以 保证可靠生产、可靠使用
6.1 材料成形方法选择的原则与依据
2、材料成形方法选择的依据
1)选用材料与成形方法 根据零件类别、用途、功能、使用性能要求、结构形 状与复杂程度、尺寸大小、技术要求等确定零件材料 与成形方法 在不影响零件使用要求的前提下，可通过选择适当的 成形工艺，改变零件的结构设计，以简化零件制造工 艺，提高生产率，降低成本
仪表座冲压件的两种成形工艺 a) 冲压工艺 b)冲口工艺
6.1 材料成形方法选择的原则与依据
2、材料成形方法选择的依据
2)零件的生产批量
单件或小批量生产：选用通用设备和工具，以及低精 度、低生产率的成形方法
大批量生产：选用专用设备和工具，以及高精度、高 生产率的成形方法
3)现有生产条件
在满足零件使用要求的前提下，充分利用现有生产条 件，如设备条件、技术水平、管理水平等
6.2 零件毛坯的主要种类及成形特点
2、金属的塑性成形特点
塑性成形件主要有锻件、挤压件、冲压件等，相比于铸 件，对零件的形状有一定的限制。
常见塑性成形件的基本特点、生产成本与生产条件
6.2 零件毛坯的主要种类及成形特点
3、金属的焊接成形特点
焊接是一种永久性连接金属的方法，在生产中得到广泛 应用，焊接成形工艺具有以下特点： 1）焊件强度与刚度好，且质量少; 2）工序简单，工艺准备和生产周期短； 3）—般不需重型与专用设备，产品的改型较方便； 4）焊接结构内部易产生应力与变形，同时焊接结构上热影
当采用现有条件不能满足产品生产要求时：对设备进 行适当的技术改造；或扩建厂房，更新设备，提高技 术水平；或通过厂间协作解决
6.1 材料成形方法选择的原则与依据
2、材料成形方法选择的依据
4)密切注意新工艺、新技术、新材料的利用 扩大新工艺、新技术、新材料的应用，如精密铸造、 精密锻造快速成形等，采用少、无余量成形方法，以 提高产品质量、经济效益与生产率 当几种成形工艺都可用于制品生产时，应根据生产批 量与条件，尽可能采用先进的成形工艺取代落后的旧 工艺
2)可行性原则 与企业的生产条件相符 与社会协作条件和供货条件相适应
3)经济性原则 把满足使用要求与降低成本统一起来 降低零件总成本
6.1 材料成形方法选择的原则与依据
1、材料成形方法的选择原则
4)经济性原则
对环境友好 评价环境负载性：全面考虑生产、还原两个工程 注意成形加工方法与单位能耗的关系：选择单位能耗