零件的毛坯选择
机械零件毛坯的选择ppt
2)载重汽车得变速齿轮得选材 汽车变速箱中得齿轮主要用来调节发动机曲轴 与主轴凸轮得转速比,以改变汽车运行速度,其工作较为繁重,因此在疲劳极限、 耐磨性以及抗冲击作用等性能方面均比机床齿轮要求高。因此,变速齿轮得材 料大多选用合金渗碳钢。
• 对于结构形状较为复杂,且抗冲击能力、抗疲劳强度要求 较高得中小型零件,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得大型零 件,宜选择组合毛坯。
(2)力学性能得要求
• 对于力学性能要求较高,特别就是工作时要承受冲击与交变 载荷得零件,为了提高抗冲击与抗疲劳破坏得能力,一般应 选择锻造毛坯,如机床、汽车得传动轴与齿轮等;
5、1、4符合生产条件
为兼顾零件得使用要求与生产成本两方面得原则,在选 择毛坯时还必须与本企业得具体生产条件相结合。当对外订 货得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得情况:
• 当代毛坯生产得先进技术与发展趋势,在不脱离我国国情 及本厂实际得前提下,尽量采用比较先进得毛坯生产技术;
• 产品得使用性能与成本方面对毛坯生产得要求;
• 本厂现有毛坯生产能力状况,包括生产设备、技术力量(含 工程技术人员与技术工人)、厂房等方面得情况。
总之,毛坯选择应在保证毛坯质量得前提下,力求选用高效、低成本、制造周 期短得毛坯生产方法。选择毛坯制造方法得考虑因素见图所示。
毛坯制造方法得选择
5、2典型零件得选材及工艺路线
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
第5章机械零件毛坯的选择
5.3 箱体机架类零件
包括机身、底座、支架、横梁、工作台、齿轮箱、 轴承座、阀体、泵体等，如图10-9所示。 常采用铸铁件、铸钢件或铸—焊结构。
图10-6
轴杆类零件
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图10-7 焊接的汽车排气阀
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图10-8 盘套类零件
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图10-9 箱体机架类零件
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第5章
Байду номын сангаас
机械零件毛坯的选择
5.1 毛坯选择原则 5.2 典型零件毛坯的选择
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机械零件的制造包括毛坯成形和切削加工两个阶段， 大多数零件都是通过铸造、锻造、焊接或冲压等方法制 成毛坯，再经过切削加工制成。因此，正确选择零件毛 坯和合理选择机械加工方法是机械零件生产过程控制的 关键，选择正确与否，不仅影响每个机械零件乃至整个 机械制造的质量和使用性能，而且对于生产周期和成本 也有重大的影响。
2.满足经济性 一个零件的制造成本包括其本身的材料费以及所消耗 的燃料、动力费用，工资和工资附加费，各项折旧费及其 它辅助性费用等分摊到该零件上的份额。要把满足使用要 求和降低制造成本统一起来。同时考虑经济性应从降低整 体的生产成本考虑。 3.考虑实际生产条件
制定生产方案必须与有关企业部门的具体生产条件相 结合，才是合理和切实可行的。在一般的情况下，应充分 利用本企业的现有条件完成生产任务。当生产条件不能满 足产品生产的要求时，可供选择的途径有：
第一，在本厂现有的条件下，适当改变毛坯的生产方 式或对设备条件进行适当的技术改造，以采用合理的生产 方式； 第二，扩建厂房，更新设备，这样做有利于提高企业 的生产能力和技术水平，但往往需要较多的投资； 第三，与厂外进行协作。 究竟采取何种方式，需要结合生产任务的要求，产品 的市场需求状况及远景，本企业的发展规划和外企业的协 作条件等，进行综合的技术经济分析，从中选定经济合理 的方案。
零件毛坯的种类和选择PPT
机械制造技术零件毛坯的种类和选择常用毛坯的种类有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等。
毛坯种类铸件铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。
其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。
当毛坯精度要求低、生产批量较小时，采用木模手工砂型铸造法；当毛坯精度要求高、生产批量很大时，采用金属型机器造型法。
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。
自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批生产以及大型零件毛坯。
模锻毛坯精度高、加工余量小、生产率高，但成本也高，适用于中小型零件毛坯的大批大量生产。
零件毛坯的种类和选择型材有热轧和冷拉两种。
热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。
焊接件是根据需要将型材或钢板等焊接而成的毛坯件，它简单方便，生产周期短，但需经时效处理后才能进行机械加工。
冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。
但因冲压模具昂贵而仅用于大批大量生产。
焊接件冷冲压件毛坯种类型材零件毛坯的种类和选择毛坯选择时应考虑的因素(1)零件的材料及机械性能要求零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。
⏹A、铸铁零件用铸造毛坯；⏹B、钢质零件当形状较简单且力学性能要求不高时常用棒料；⏹C、对于重要的钢质零件，为获得良好的力学性能，应选用锻件；⏹D、有色金属零件常用型材或铸造毛坯。
(2) 零件的结构形状与外形尺寸⏹A、大型且结构较简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；⏹B、结构复杂的毛坯多用铸造；⏹C、小型零件可用模锻件或压力铸造毛坯；板状钢质零件多用锻件毛坯；⏹D、轴类零件的毛坯，若台阶直径相差不大，可用棒料；⏹E、若各台阶尺寸相差较大，则宜选择锻件。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报（3）生产纲领⏹1）大批大量生产中，应采用精度和生产率都较高的毛坯制造方法：铸件采用金属模机器造型和精密铸造，锻件用模锻或精密锻造。
毛坯选择
6. 当毛坯用几种方法制造均可时，选用最经济的方 案
一般，工业生产中选用“以铁代钢”、“以铸代 锻”及“少切削余量、无余量的精密件”。
检验毛坯选择是否合理的依据
(1) 使用性：首先必须满足零件使用要求。 (2) 工艺性：加工方便，易获优质产品。 (3) 经济性：成本最低，消耗最少。
其它特点与冷挤压类似，但其精度和表面质量不 如冷挤压。
热挤压的特点：
❖T加工 > T再，挤压力较小。 ❖挤压件表面较冷挤压的粗糙。 ❖主要用于有色金属材料的型材、管材生产。
四. 冲压件
主要用于小于6mm塑性良好的金属板料、条料的 生产。冲压模具费用昂贵，只适应于大批量生产。
冲压生产的优点：
可生产外形复杂的冲压件； 表面质量高，尺寸精度高，不必再机械加工； 机械性能较高； 生产率高； 成品合格率、材料利用率高，成本较低。
能全部通过水压试验；不 需特殊设备；最节省材料；工 艺准备时间最短。但此规格的 无缝钢管不易获得。
焊接件
结论
结合生产批量与现实条件，以选择胎模锻件最为 合理。如果能够有此规格（或接近）的无缝钢管，也 可以选择焊接件。
3 两端法兰盘用铸钢件，轴筒用厚钢板弯成两个半 圆，再焊成筒体，最后与法兰盘焊成毛坯(c)
本方案用钢102 t , 焊成的毛坯重量53 t；材料利 用率46.4%； 切削加工只需1000台时。 三种方案的直接成本之比为：
a : b : c = 2.2 : 1.4 : 1
六.型材
形状简单的小件在大批量生产时，直接应用型材 加工，有时更为经济。
因此，铸件是优先选用的毛坯。
3 废品率高
铸造生产工序多，影响因素多，质量不易控制， 内部缺陷较多；材料的利用率低。
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。
毛坯的选择
拔长再锻出图样a），左 端的花键孔只能通过插齿
原毛坯制造
加工，生产率低。 修改后的制造工艺：分成两
修改后毛坯制造
段锻造，左端花键可以用拉削加工，效率高。
再将两段焊接起来，加工右端。
毛坯选择原则
2.经济性原则
选择合适的材料 ——改变材料，毛坯生产工艺也要改变，同时成 本也变化。
原选材为45钢：经车削、钻孔、插齿，最后经调质处 理制成。插齿需设退刀槽，调质处理时
各种毛坯的特点
二、锻造件
特点：
——金属材料经塑性变形获得，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。
锻造方法：
自由锻：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；
各种毛坯的特点
二、锻造件
锻造方法：
模锻：尺寸精度较高、加工余量小、生产率高； 但受到锻模的限制，无法制造出形状复杂的锻件， 尤其复杂内腔的零件毛坯更是无法锻出。且生产成 本高于铸件，其适于大批量生产中、小型锻件。
应用：
——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、传劢轴、主轴、曲轴、吊钩、拨叉、配气阀、气 门阀、摇臂、冲模、刀杆、刀体等。
① 可以小拼大，气密性好，生产周期短， 手弧焊 广泛应用于石
焊件 焊件强度和刚度较高，材料利用率高。 气体保护焊 油化工、船舶、
② 抗震性差，易变形。
电阻焊等 航空等上
型材
可直接使用，精度高，性能较高，成本 较低，便于自动化加工。
槽钢、工字 建筑、桥梁等 钢、角钢等 工程结构。
小结
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
零件的工艺分析和毛坯的选择
（5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料
随着机械制造技术的发展，毛坯制造方面的新 工艺、新技术和新材料的应用也发展很快，例如， 精铸、精锻、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机 械加工中的应用日益增加。采用这些方法可大大减 少机械加工量，经济效益非常显著。在选择毛坯时 应给予充分考虑，并在可能的条件下，尽量采用新 工艺、新技术和新材料。
一般用途的阶梯轴，如各阶梯直径相差不大， 可用棒料；如各阶梯直径相差较大，为减少材料消 耗和机械加工的劳动量，则宜选择锻件毛坯。
（3）生产类型
当零件的生产批量较大时，应选择精度和生产率都 比较高的毛坯制造方法；当零件的生产批量较小时，应 选择精度和生产率较低的毛坯制造方法。
（4）现有生产条件
选择毛坯的种类及制造方法，必须考虑具体的生产 条件，例如，毛坯制造的工艺水平，设备状况以及对 外协作的可能性等。
2．毛坯的尺寸和形状的确定
毛坯的尺寸和形状基本上取决于零件的尺寸和形状。 毛坯上存在的机械加工余量称为毛坯加工余量，毛坯 制造尺寸的公差称为毛坯公差。
毛坯加工余量和公差的大小直接影响机械加工的劳 动量和原材料的消耗。毛坯加工余量和公差的大小与 毛坯的制造方法有关，生产中可根据有关工艺手册或 企业、行业标准来确定。
（3）合件毛坯
对于一些形状比较规则的小ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ零件，如扁螺 母、T形键和小隔套等，应将多件合成一个毛坯， 待加工到一定阶段后，再分离成单件。
下图（a）所示为汽车上的一个扁螺母。加工时 取一长毛坯，先在车床上车槽、倒角，如下图（b） 所示。在车槽及倒角后，用钻头钻孔，如下图（c） 所示，钻孔的同时就将其切成了若干个图（a）所示 单件。
2．零件的技术要求分析
零件的技术要求分析主要包括以下三个方面： （1）加工表面的尺寸精度、形状精度和表面质量。 （2）加工表面的相互位置精度。 （3）热处理要求及其他要求（如等重、动平衡和 探伤等）。
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
5
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。
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。
毛坯选择
缸体、缸盖、飞轮 铸铁件（机器造型） 铸铁件（机器造型） 锻件（模锻） 锻件（模锻） 锻件（模锻） 标准件 铸造 锻件（模锻）
合金铸铁件（机器造型） 孕育处理时加入少量合金元素
气门弹簧
火花塞
钢丝绕制
65Mn、50CtVA，淬火+低温回火
Q235、Q345、08、20
铝合金铸件（压力铸造） ZL110 、ZL108，淬火及时效处理
支架、盖、罩、档 钢板冲压成形 板、油底壳等
机械零件毛坯的选择
台钳装配图
机械零件毛坯的选择
台钳零件的材料和毛坯选择
序 号
1 2 3
名称
毛坯类型和制造方法 单件、小批 大批
材料及热处理
固定钳身 铸铁件（手工造型） 铸铁件（机器造型） HT200，去应力退火 丝杠 导杆 圆钢车制 圆钢车制 45，淬火+中温回火 45，表面淬火+低温回火 35-40 HRc Q235A Q235A Q235A 45，表面淬火+低温回火 35-40 HRc 45表面淬火+低温回火 35-40 HRc
热处理及工艺
调质处理，轮齿高频淬火+低温回火 轮齿渗碳处理，淬火+低温回火 调质处理 调质处理
锻件 圆钢
汽车齿轮 小齿轮（d<100）
（单件,小批量）
大齿轮（d>500）
铸件
仪器仪表齿轮
受力小，低速齿轮 HT200 ZL108 08，10 压力铸造
冲压件
仪器仪表齿轮
机械零件毛坯的选择
三、常用机械零件毛坯分类及制造方法
较差
好
低 短/长
好
高 长
降低
较高 较短
较好
较低 短
毛坯的选择
2.1毛坯的选择毛坯的形状和尺寸应尽量接近零件的形状和尺寸，以减少机械加工。
结构形状和尺寸的要求：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。
1）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栽荷的零件，为了提高抗冲击和抗疲劳破坏能力，一般应选择锻造毛坯，如：机床、汽车的传动轴和齿轮。
2）表面质量的要求：为降低生产成本，现代机械产品上某些非配合表面有尽量不加工的趋势，即实现少、无切削加工.3）轴类零件的毛坯,可根据轴类零件的使用要求,生产类型设备条件及结构,可选用棒料,锻件等,对于外圆直径相差不大的轴,但一般以棒料为主,而对于外圆直径相差不大的阶梯轴或重要的轴,常选用锻件,这样既节约材料又减少机械加工的工作量,还可改善机械性能.根据生产规模的不同,毛坯的段件方法有自由锻和模锻两种,中小批生产多釆用自由锻,大批大量生产时釆用模锻。
轴类零件的材料,加工轴类零件应根据不同的工人条件和使用要求.选用不同的材料并釆用不同的热处理(如调质.正火,淬火,等)从而获得一定强度,韧性和耐磨性。
45号钢是优质碳素结构钢,它具有较好综合力学性能,则45号钢是轴类零件的常用材料,这价格较为便宜,通过进行调质或正火等处理后,可提高其力学性能.而且其切削性能也较好,还能获得较高的强度和韧性等综合的机械性能.调质后可达到了217-255/HBS加工不重要或受力较小的轴,可釆用Q235,Q255.Q275.等碳素结构钢.合金钢的力学性和淬火性能比碳素钢要好，但应力集中比较敏感且价格较贵，多用于强度和耐磨性能要求较高的场合，如：20cr、20crMnTi等。
低碳合金钢，经渗碳淬火后提高耐磨性能，表面可达到50~60/HRC.20crMoAl等，合金钢，具有良好的高温力学性，常用于高温高速及重载的场合。
但合金钢在常温下，及弹性模量和碳素钢差不多，故当其他条件相同时合金钢代替碳素钢并不能提高轴的钢度等等。
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。
毛 坯 选 择
.
1.3 毛坯形状和尺寸的确定
现代机械制造的发展趋势之一，是通过毛坯精 化使毛坯的形状和尺寸尽量与零件接近，减少机械 加工的劳动量，力求实现少、无切屑加工。但是， 由于现有毛坯制造工艺技术的限制，加之产品零件 的精度和表面质量的要求又越来越高，所以毛坯上 某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械 加工来达到零件的质量要求。
.
1.2 毛坯的选择原则
▪ （2）零件的结构形状与外形尺寸
▪
例如常见的各种阶梯轴，若各台阶直径相差不大，
可直接选取圆棒料；若各台阶直径相差较大，为减少材
料消耗和机械加工劳动量，则宜选择锻件毛坯。至于一些非旋转体的板条形 钢质零件，一般则多为锻件。零件的外形尺寸对毛坯选择也有较大的影响。 对于尺寸较大的零件，目前只能选择毛坯精度、生产率都比较低的砂型铸造 和自由锻造的毛坯；而中小型零件，则可选择模锻及各种特种铸造的毛坯。
.
1.2 毛坯的选择原则
现有生产条件
生产纲领大小
毛坯的选择原则
零件材料的工艺性 （如可铸性及可塑性）
及零件对材料组 织和性能的要求
零件的结构形状 与外形尺寸
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1.2 毛坯的选择原则
▪ （1）零件材料的工艺性（如可铸性及可塑 性）及零件对材料组织和性能的要求
▪ 例如，材料为铸铁与青铜的零件，应选择铸 件毛坯；对于钢质零件，还要考虑机械性能的要 求；对于一些重要零件，为保证良好的机械性 能，一般均须选择锻件毛坯，而不能选择棒料。
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1.2 毛坯的选择原则
▪ （3）生产纲领大小
▪ 当零件的产量较大时，应选择精度和生产率 都比较高的毛坯制造方法，这样制造毛坯的设备 和装备价格则比较高，但这可由材料消耗的减少 和机械加工费用的降低来补偿。零件的产量较小 时，应选择精度和生产率均较低的毛坯制造方 法。
项目二零件的工艺分析-毛坯的选择资料
重点
毛坯的选择原则
毛坯的选择主要是确定毛坯的种类、制造方法和制造精度等级。
毛坯的形状、尺寸越接近成品，切削余量就越小;但从加工成本 考虑，切削余量越小，制造毛坯和余量加工的成本相对而言就越 高。所以选择毛坯时应从制造毛坯和机械加工两方面来考虑。
2.1毛坯的选择
1.铸件毛坯 形状复杂，强度要求不高。例 如，铸铁，铸钢，有色金属等。
砂型铸造的铸件
砂型铸造是应用最广的铸造方法，约占总产量的80%以上。
整模造型
整体模，平面分型面，型腔在一个砂箱内；造 型简单，铸件精度表面质量较好。
分模造型
模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下 两个砂箱，造型简便。
手工造型
挖砂造型
模样为整体，但分型面不是平面，造型时手工 挖去阻碍取模的型砂，生产率低，技术水平高。
2.锻件毛坯 强度要求很高的毛坯。主要材 料为碳钢和合金钢。例如，自由锻，胎膜 锻，模锻等。
3.轧材毛坯 冷拉和热轧材料。可以得到各 种异型截面的棒料。
4.挤压件毛坯 用于塑性较好的有色金属和钢 材。采用的方法是冷挤或热挤。
5.冲压毛坯和非金属毛坯
一、毛坯的种类
1、铸件
铸件是指将熔融的金属浇入铸型，凝固后所得到的金属毛 坯。适用于形状较复杂的零件毛坯。铸件的材料可以是铸 铁、铸钢、铸造铜合金和铸造铝合金。
工序余量
本道工序基本尺寸
上道工序基本尺寸
T1—上道工序尺寸公差 T2—本道工序尺寸公差
(2)加工总余量(毛坯余量) 是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差
n
总余量 A0－A=Z0=Z1+Z2+Z3+---+Zn= Zi
i 1
总余量不包括最后一道工序的公差 余量公差T0= Zmax- Zmin
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（1 ）（ 2）（3 ）（4 ）（5 ）
（ 1）（2 ）（ 3）（4 ）（ 5）
(2) 金属烧损 (4) 夹渣
40
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
33
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 ）（ ）
39
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 ）
手 弧 焊
手弧焊焊接结构必须能运条
34
不合适结构
8.点焊
改进后结构
改进理由 点焊焊接结构必须能放入电 极
9. 手 弧 焊
焊缝处尽量远离加工表面
10. 拼 焊 顺 序
拼板焊接要避免收缩受阻
35
2、工艺填空题：根据下表已给的条件，在指定的空格中填入合适的毛坯成形或 连接方法。(每空1分)
1、 剃 齿 刀 10件 材料： ZGW18Cr4V 2、 气 罐 3、 冲 压 管 接 头 1000件 材料： 08钢 10万件 4、 拖 拉 机 轮 壳 材料： HT250 10万件
（1 ）
（1 ）
5. 模锻时，当要求坯料某部分横截面减少，以增加该部分的长度时一般选用 （ 2 ） (1) 滚压模膛 (2) 拔长模膛 (3) 弯曲模膛 (4) 切断模膛
37
6. 当凸模和凹模之间间隙大于板料厚度,凸模又有圆角时,此冲压模为 (1) 冲孔模 (2) 落料模 (3) 切断模 (4) 拉深模
（3 ）
（3 ）
（ 3）
38
四、多项选择题（每题2分，共20分）
1. 可采用金属铸型的铸造方法有： (1) 压力铸造 (2) 离心铸造 (3) 低压铸造 (4) 机器造型 (5) 熔模铸造 2. 为提高铸铁件的强度，尽量选用： (1) 增大壁厚 (2) 改进结构 (3) 增设加强筋 (4) 增设补缩冒口 (5) 改善结晶条件 3. 铸造生产中金属的凝固方式有： (1) 逐层凝固 (2) 定向凝固 (3) 中间凝固 (4) 同时凝固 (5) 糊状凝固 4. 适当锻造后钢锭的变化有: (1) 碎晶产生 (2) 晶粒细化 (3) 各向异性 (4) 气孔焊合 (5) 硬度下降 （ 1）（ 2）（3 ）（ ）（ ）
30
零件的毛坯选择
1 毛坯选择原则 1、工艺性原则 2、适应性原则 3、生产条件兼顾原则 4、经济性原则 2 毛坯成形方法的比较 1、铸造 2、锻造 3、焊接 3 常用零件的成形方法 1、轴杆类零件 2、盘套类零件
3、机架箱体类零件
31
4 单级齿轮减速器组件成形方法选择
32
1、改错题（将下表不合适结构改为合适结构，并写出改进理由；每题2分， 共20分。）
（4 ）
结构钢焊接时焊条选择的主要原则是焊缝与母材在下列哪一方面应相等（ 3 ） (1) 化学成份 (2) 结晶组织 (3) 强度等级 (4) 抗腐蚀性能
8. 轿车油箱生产时既经济合理又生产效率高的焊接方法是 (1) 二氧化碳焊 (2) 点焊 (3) 缝焊 (4) 埋弧焊
9. 大批生产ABS小齿轮的成形方法应是 (1) 粉末冶金 (2) 压力铸造 (3) 注塑 (4) 机械切削 10. 最便宜的快速成形方法是 (1) FDM (2) SLA (3) LOM (4) SLS
材料： ZG400
成形方法：熔模铸造
5、螺栓
成形方法：机器砂型铸造
6、阀体
成形方法：涨型7、包角块来自成形方法：机器砂型铸造
8、加强筋焊接
材料：Q235 成形方法：冷镦＋搓丝 9、大口径 管焊接
材料：KTH330-08 1万件 成形方法：机器砂型铸造 10、 轿车 车壳 焊接 材料：轿车车壳板材 焊接方法：细丝CO2焊
材料：08钢
10万件
材料：15钢
100件
成形方法：冲孔、落料、翻边 11、 隔 套
焊接方法：手工电弧焊 12、 双 联 齿 轮
材料：15钢 1万件 焊接方法：埋弧自动焊
材料：20钢
1000件
材料：45钢、孔径40
1万件
成形方法：正挤压
成形方法：平锻机上模锻
36
三、单项选择题（每题1分，共10分）
1. 今有青铜仿古铜像须按普通人尺寸的十分之一大小进行仿形铸造，应采用 （ 3 ） (1) 金属型铸造 (2) 压力铸造 (3) 熔模铸造 (4) 普通砂型铸造 2. 对于高熔点合金精密铸件的成批生产,常采用 (1) 压力铸造 (2) 低压铸造 (3) 熔模铸造 (4) 金属型铸造 3. 助动车发动机缸体，材料ZL202，100万件，其毛坯成形工艺为 (1) 低压铸造 (2) 压力铸造 (3) 离心铸造 (4) 熔模铸造 4. 下列模锻设备中最适宜进行拔长工步的是 (1) 模锻锤 (2) 机械锻压机 (3) 摩擦压力机 (4) 平锻机 （3 ）
46
解：
T再＝0.4T熔＝0.4×
（1620＋273）－273 ＝484.2℃ T回＝0.3T熔＝0.3× （1620＋273）－273
动画 焊接 接头 处的 力学 性能
＝294.9℃
42
3、在成批大量生产外径为40mm，内径为20mm，板厚为4mm，精度为IT9的 垫圈时，请示意画出（1）连续模，（2）复合模简图，请计算凸凹模尺寸 并标在简图上。已知：冲裁件公差为0.02mm,凹模公差为0.01mm，凸模公 差为0.01mm。
Dmax=40mm, dmin=20mm, Zmin=4×6%=0.24 △=0.02mm, x=1, δ凹＝0.01mm, δ凸＝0.01mm 落料： D凹＝（Dmax-x△ ）+δ凹＝(40-1×0.02) ＋0.01＝39.98＋0.01 mm D凸＝（D凹－Zmin)－δ凸＝（39.98-0.24) -0.01＝39.74-0.01 mm 冲孔： d凸=(dmin+x△)－δ凸＝（20+0.02) -0.01 ＝20.02-0.01mm d凹=(d凸+Zmin)+δ凹＝(20.02+0.24)＋0.01＝20.26＋0.01 mm
43
动画39 冲压垫圈连续模
44
动画40 冲压垫圈复合模
45
4、有一冷轧横梁，熔点为1620℃ , σb=720MP,δ＝4%,长
1000mm，自重P,在室温20℃时在梁中点A处施加堆焊。焊接
时A点平均温度为900℃，此时A点处σb=420MP，δ=34%。温
度分布如图b)所示，试分别在图c、d上画出沿梁长方向σb 及δ的变化曲线，并说明变化原因 。
（ 1）（ 2）（3 ）（4 ）（ 5）
（ 1）（2 ）（3 ）（4 ）（ ）
五、综合题（共34分）
1、下图为一托脚铸件，材料 为HT200，大批生产，请选择 造型方案；画出铸造工艺图。 （8分）
41
2、下图为一联轴套零件图，材料45钢，请 若生产批量为300件，请选择锻造方法，并画出相应的模具示意简图； 若大批生产，请选择锻造方法，并画出相应的模具示意简图。（8分）