毛坯材料的选择.doc
毛坯材料的选择
⽑坯材料的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。
图6-4 轴杆类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。
焊结构图6-5 汽车排⽓阀锻-图6-6 ⽔压机⽴柱铸-焊结构⼆、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，所⽰。
如图6-7图6-7 盘套类零件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。
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。
(完整版)毛坯材料的选择及其加工余量确定
毛坯材料的选择及其加工余量确定
3.1毛坯种类的选择
零件的毛坯一般有棒料、锻件和铸件三种。
其中，锻件适用与零件强度较高,形状较简单的零件,钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。
尺寸大的零件因受设备限制，故一般用自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的刚质零件不宜用自由锻；铸件则适用于形状复杂的毛坯。
根据轴类螺纹配合件的结构形状和外轮廓尺寸，结合学校的实际情况，螺纹轴类零件毛坯种类由棒料锯割。
.
3.2 毛坯的形状和尺寸的选择
选择毛坯形状和尺寸总的要求是：减少多余浪费，实现少屑或无屑加工。
因此，毛坯形状要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。
但也有以下四种情况。
（1）采用锻件，铸造毛坯时，因锻模时的欠压量与允许的错模量不等，铸造时也会因砂型误差、收缩量及坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定，所以，除板金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等，此外，锻造、铸造后，毛坯不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控加工，其加工表面均应有较充分的余量。
（2）尺寸小或薄的零件，为便于装夹并减少夹头，可将多个工件连在一起，由一个毛坯制出。
（3）装配后形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常把两件合为一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开。
（4）对于不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另行增加装夹余量或者工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。
该零件的加工要留2-4mm的毛坯余量。
由于要尽量使毛坯各个主要加工面上的加工余量均匀，根据螺纹轴类零件图样尺寸为Ф124mm×48mm，选择毛坯尺寸为Ф126mm×50mm。
材料与毛坯的选择
3、零件性能的可靠性对毛坯选择的影响
• 铸件易形成各种缺陷，冲击韧性差，故一般受动载荷 的零件不宜用铸件做毛坯
• 对强度、冲击韧性、疲劳强度要求高的重要零件大多 采用锻件做毛坯
• 焊接件主要采用轧制型材焊接，故性能也较好
4、零件生产的批量对毛坯选择的影响
• 中小型传力齿轮常用锻件做毛坯；批量大时用热轧或 精密模锻件做毛坯；
• 直径较小的齿轮可直接用圆钢做毛坯； • 结构复杂尺寸较大的齿轮可采用铸钢件或球墨铸铁件 • 单件大型齿轮可采用焊接件做毛坯
• 尺寸较小、厚度薄、产量大的传动齿轮可用冲压方法 直接生产零件；
• 对一般非传力低速齿轮，可以用灰铸铁做毛坯。
形状较复杂的零件毛坯，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，少数尺寸较小的 优质铸件可采用特种铸造，如金属性铸造、熔模铸造 和压力铸造等。
一些重要零件和承受冲击载荷的零件不宜用铸件做 零件毛坯 2 、锻件
锻件适用于强度要求高、耐冲击、抗疲劳等重要 的零件毛坯
自由锻适于单件小批量及大型零件毛坯 模锻适于中小型零件毛坯的大批量生产
及转速快慢等方面分析 常用齿轮材料：锻钢，应用最广
铸钢，用于尺寸较大、形状较复杂的齿轮 铸铁，用于轻载、低速、不受冲击和较难进行
润滑的齿轮 铜合金，用于仪器、仪表等要求有一定耐腐蚀
性的轻载齿轮（即传递运动） 非金属材料，用于受力不大、润滑条件较差和
一定耐腐蚀要求的齿轮
二、毛坯的种类和选择
（一）毛坯的种类 型材、铸件、锻件、冲压件、焊接件等 1、铸件
3、型材 特 点：具有纤维组织，力学性能有方向性 易购、价廉、可简化工艺和降低成本 选用原则：在不影响零件性能的前提下，优先选用型材 分 类：
毛坯的选择技术
毛坯的选择技术
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技术，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技术。
（二）零件材料的技术性
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，一般采用铸造技术制造，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。
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
毛坯的选择
毛坯的选择毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。
根据零件的材料，推荐用型材或铸件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。
由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨性零件编制工艺规程精基准的选择：连接座的φ125h6端面及其轴线既是装配基准，又是设计基准，用它们作为精基准，加工遵循”基准重合”原则。
各孔的加工分别以两端面为精基准，工艺路线遵循了“基准统一”的原则。
此外，两端面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案简单，可靠，操作方便。
粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择φ125h6端面作为粗基准:第一，在保证各加工面均有加工余量的前提下，使各孔的加工余量尽量均匀：第二，此表面较平整，没有浇口、冒口等缺陷，保证定位准确、夹紧可靠。
因φ121h7端面及其外圆，φ125h6端面及其外圆，φ100H7孔表面和A面均有较高的径向圆跳动要求，故它们的加工应尽可能地采用工序集中原则，以保证其位置精度。
另外，为保证各孔的加工精度，应尽量减少工件受力变形和受热变形对其的影响。
因此，孔所在的平面加工和孔的加工之间应尽可能多的空间时间，使平面加工后有较多的时间进行自然时效。
综合考虑上述因素，根据基准先行，先粗后精，先面后孔的加工的加工原则。
拟定工艺路线工序一：1.粗车右端至782.粗车外圆φ125*5工序二：1.粗车左端至712.粗车外圆φ128*93.粗车内孔φ98*6.8工序三:1.钻通孔φ162.粗镗内孔φ34*293.粗车小凸台端面至20 工序四：1.半精车端面保702.半精车外圆φ121.4*53.半精镗内孔φ39.6*274.半精镗内孔φ32*285.半精镗内孔保φ17.56.半精车小凸台端面保16 工序五：1.半精车左端面到692.半精车外圆φ125.4长93.半精镗内孔φ99.6长7 工序六：1.钻通孔3*φ7工序七：1.钻通孔3*φ72.钻孔4*φ4.134深123.攻螺纹4—M5深10工序八：1.去毛刺工序九：1.磨内孔保φ40*162.磨外圆保φ121*5工序十：1.磨内孔保φ100*72.磨外圆保φ125*9。
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
（1）铸件 2）金属模砂型机器造型 铸件最大重量可达250Kg，毛坯的尺寸精度高， 加工余量小，生产效率高，多用于大批大量生产。
毛 坯 种 类 的 确 定
（1）铸件 3）金属型铸造 铸件重量小于100 Kg，毛坯的尺寸精度高，机 械性能好，多用于大批大量生产。
毛 坯 种 类 的 确 定
（1）铸件 4）离心铸造 铸件重量达200Kg，效率高，材料消耗低，多用 于大批大量生产。
锻件
多为锻件
一、毛坯种类的确定
确定毛坯种类时需考虑的因素有：
（4）现有生产条件
考虑现场毛坯制造的实际水平，能力外协的可 毛 坯 能性等 种 （5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的 类 的 可能性 确 精铸、精锻、冷轧、冷挤、粉末冶金等，可大 定 大减少机加工量，甚至不加工。
二、毛坯形状与尺寸的确定
毛 坯 种 类 的 确 定
一、毛坯种类的确定
确定毛坯种类时需考虑的因素有：
（1）零件材料及其力学性能
毛 坯 种 类 的 确 定 铸铁——铸件 力学性能要求高时 锻件
钢材
力学性能要求低时
型材或铸件
一、毛坯种类的确定
确定毛坯种类时需考虑的因素有：
（2）生产类型
毛 坯 种 类 的 确 定
一、毛坯种类的确定
毛 坯 形 状 和 尺 寸 的 确 定
模锻齿轮毛坯—零件合图
毛 坯 形 状 和 尺 寸 的 确 定
铸件毛坯—零件合图 犁 刀 变 速 齿 轮 箱 毛 坯 零 件 合 图
毛 坯 形 状 和 尺 寸 的 确 定
第三节 毛坯的选择
思考题与习题 思 考 题 与 习 题 P280- 6.3
机械制造工艺理论基础
第六章 机械加工工艺规程的制订
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
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。
毛坯选择
例3 汽车排气阀
例4 水压机立柱1200t
5.2.2 盘套类零件的毛坯选择 1.带轮的毛坯选择 对于中小带轮多采用HT150制造，其毛坯一般采 用砂型铸造，生产批量较小时用手工造型；生产批量 较大时可采用机器造型；对于结构尺寸很大的带轮， 为减轻重量可采用钢板焊接毛坯。 2.链轮的毛坯选择 大多使用钢材，最常用的为锻件。单件小批生产 采用自由锻；生产批量较大时使用模锻；对于新产品 试制或修配件，可使用型材；对于齿数大于50的从动 链轮也可采用强度高于HT150的铸铁，采用砂型铸造， 造型方法视生产批量决定。
例1 减速器传动轴，工作载荷基本平衡，小批量生产
工作时不承受冲击载荷，工作性质一般，各阶梯轴 径相差不大，因此可选用热轧圆钢作为毛坯， 下料尺寸为φ４５ｍｍ×２２０ｍｍ 加工工艺路线： 热轧棒料下料—粗加工—调质处理—精加工—磨削
例2 高精度磨床砂轮主轴，生产批量中等。
主要用于传递动力，工作中承受弯、扭、冲击等载荷， 要求较高的强度。材料选择为65Mn，毛坯采用模锻件， 加工工艺路线： 下料—锻造—退火—粗加工—调质处理—精加工— 表面淬火—粗磨—低温人工时效—精磨
3.圆柱齿轮的毛坯选择
对于钢制齿轮，如果尺寸较小且性能要求不高，
可直接采用热轧棒料，除此之外，一般都采用锻造毛
坯。生产批量较小或尺寸较大的齿轮采用自由锻造；
生产批量较大的中小尺寸的齿轮采用模锻。对于直径
比较大，结构比较复杂的不便于锻造的齿轮，采用铸
钢毛坯或焊接组合毛坯。
机床齿轮。荷不大，运动乎稳，工作条件好 对齿轮的耐磨性 对 材料的冲击韧性要求不高．材料选用中碳钢,用热轧圆钢作毛坯。
第5章 机械零件毛坯的选择
5.1 毛坯选择的原则
机械零件毛坯可以分为铸件、锻件（包括挤压、 轧制的零件毛坯）、冲压件、焊接件、型材（板材、 管材、棒材、线材和各种截面的原材料）等。
课题11 毛坯的选择
金属型铸造、压力铸造等。
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。
③型材 型材有热轧和冷拉两种。
④焊接件 ⑤冷冲压件
2.确定毛坯时应考虑的因素
①零件的材料及机械性能要求 ②零件的结构形状与外形尺寸 ③生产类型 ④现有生产条件 ⑤充分利用新技术、新工艺和新材料
3.确定毛坯时的几项工艺措施
①工艺凸台的设置
②组合毛坯的采用
图3-8 车床开合螺母外壳简图
③合件毛坯的采用
图3-9 滑键的零件图与毛坯图
实现少、无切屑加工，是现代机械制造技术的发展趋势。但是，由于毛 坯制造技术的限制，加之现代机器对零件精度和表面质量的要求越来越高， 为了保证机械加工能达到质量要求，毛坯的某些表面仍需留有加工余量。加 工毛坯时，由于一些零件形状特殊，安装和加工不大方便，必须采取一定的 工艺措施才能进行机械加工。以下列举几种常见的工艺措施。
第14章 毛坯的选择
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。 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。
二、毛坯的选择原则
优质、高效、低耗是生产任何产品所遵循的原则，毛坯的选择原则也不例外， 应该在满足使用要求的前提下，尽量降低生产成本。同一个零件的毛坯可以用不同 的材料和不同的工艺方法去制造，应对各种生产方案进行多方面的比较，从中选出 综合性能指标最佳的制造方法。具体体现为要遵循以下三个原则：即适应性原则、 经济性原则和可行性原则。
1.适应性原则
在多数情况下，零件的使用性能要求直接决定了毛坯的材料，同时在很大程度上也 决定了毛坯的成形方法。因此，在选择毛坯时，首先要考虑的是零件毛坯的材料和成 形方法均能最大程度地满足零件的使用要求。
零件的使用要求具体体现在对其形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等外观质量，
和对其化学成分、金相组织、力学性能、物理性能和化学性能等内部质量的要求上。
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：
毛坯的选择
过定位
例2 箱体定位中将一面两销中的菱形销改用短圆 形销：
右边的短圆销不仅约束 ，而且与左边的 r r 短圆销一起同时约束两个自由度 X , Y ，引 起变形和误差。
) Z
例3 加工连杆用长圆销，支承板及挡销进行 定位的情况。 左边的长圆销约束了工件连杆四个自由度 ； 支承板相当于三点定位，应该约束了工件的三 ) ) r 个自由度 X , Y , Z ；挡销为一点定位，约束了工 ) 件的一个自由度 Z 。这样和被长圆销和支承 板重复限制。即过定位。 说明： 正确对待过定位 实属不许-----产生变形、误差 实属不许-----产生变形、误差 可用则用
3)为了保证重要表面的余量均匀，选重要表面 3)为了保证重要表面的余量均匀，选重要表面 为粗基准。
4)粗基准表面(几何原则) 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
5)粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向 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。
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
图6-4 轴杆类零件
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。
图6-5 汽车排气阀锻-焊结构
图6-6 水压机立柱铸-焊结构
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。
图6-7 盘套类零件
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。
在单件或小批量生产的条件下，直径100mm以下的小齿轮也可用圆钢棒为毛坯，如图6-8b所示。
直径大于400～500mm的大型齿轮，锻造比较困难，可用铸钢或球墨铸铁件为毛坯，铸造齿轮一般以幅条结构代替模锻齿轮的幅板结构，如图6-8c所示。
在单件生产的条件下，也可采用焊接方式制造大型齿轮的毛坯，如图6-8d所示。
在低速运转且受力不大或者在多粉尘的环境下开式运转的齿轮，也可用灰铸铁铸造成形。
受力小的仪器仪表齿轮在大量生产时，可采用板材冲压或非铁合金压力铸造成形，也可用塑料（如尼龙）注塑成形。
图6-8 不同类型的齿轮
a)锻造毛坯b)圆钢毛坯c)铸造毛坯d)焊接毛坯
2. 带轮、飞轮、手轮和垫块等这些零件受力不大、结构复杂或以承压为主的零件，通常采用灰铸铁件，单件生产时也可采用低碳钢焊接件。
3. 法兰、垫圈、套环、联轴节等根据受力情况及形状、尺寸等不同，此类零件可分别采用铸铁件、锻钢件或圆钢棒为毛坯。
厚度较小、单件或小批量生产时，也可用钢板为坯料。
垫圈一般采用板材冲压成形。
4. 钻套、导向套、滑动轴承、液压缸、螺母等这些套类零件，在工作中承受径向力或轴向力和摩擦力，通常采用钢、铸铁、非铁合金材料的圆棒材、铸件或锻件制造，有的可直接采用无缝管下料。
尺寸较小、大批量生产时，还可采用冷挤压和粉末冶金等方法制坯。
5. 模具毛坯，一般采用合金钢锻造成形。
三、机架、箱座类零件
机架、箱座类零件包括各种机械的机身、底座、支架、横梁、工作台，以及齿轮箱、轴承座、缸体、阀体、泵体、导轨等，如图6|<< << < >>
-9所示。
其特点是结构通常比较复杂，有不规则的外形和内腔。
重量从几千克至数十吨，工作条件也相差很大。
其中，如机身、底座等一般的基础零件，主要起支承和连接机械各部件的作用，而非运动的零件，以承受压力和静弯曲应力为主，为保证工作的稳定性，要求有较好的刚度和减振性；但有些机械的机身、支架还往往同时承受压、拉和弯曲应力的联合作用，或者还有冲击载荷；工作台和导轨等零件，则要求有较好的耐磨性；箱体零件一般受力不大，但要求有良好的刚度和密封性。
图6-9 机架箱座类零件
鉴于这类零件的结构特点和使用要求，通常都以铸件为毛坯，且以铸造性良好，价格便宜，并有良好耐压、减磨和减振性能的灰铸铁为主；少数受力复杂或受较大冲击载荷的机架类零件，如轧钢机、大型锻压机等重型机械的机架，可选用铸钢件毛坯，不易整体成形的特大型机架可采用连接成形结构；在单件生产或工期要求急迫的情况下，也可采用型钢—焊接结构。
航空发动机中的箱体零件，为减轻重量，通常采用铝合金铸件。
5.3 毛坯的选择
毛坯的确定，不仅影响毛坯制造的经济性，而且影响机械加工的经济性。
所以在确定毛坯时，既要考虑热加工方面的因素，也要兼顾冷加工方面的要求，以便从确定毛坯这一环节中，降低零件的制造成本。
5.3.1机械加工中常用毛坯的种类
毛坯的种类很多，同一种毛坯又有多种制造方法，机械制造中常用的毛坯有以下几种：
(1)铸件
形状复杂的零件毛坯，宜采用铸造方法制造。
目前铸件大多用砂型铸造，它又分为木模手工造型和金属模机器造型。
木模手工造型铸件精度低，加工表面余量大，生产率低，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率高，铸件精度高，但设备费用高，铸件的重量也受到限制，适用于大批量生产的中小铸件。
其次，少量质量要求较高的小型铸件可采用特种铸造（如压力铸造、离心制造和熔模铸造等）。
(2)锻件
机械强度要求高的钢制件，一般要用锻件毛坯。
锻件有自由锻造锻件和模锻件两种。
自由锻造锻件可用手工锻打（小型毛坯）、机械锤锻（中型毛坯）或压力机压锻（大型毛坯）等方法获得。
这种锻件的精度低，生产率不高，加工余量较大，而且零件的结构必须简单；适用于单件和小批生产，以及制造大型锻件。
模锻件的精度和表面质量都比自由锻件好，而且锻件的形状也可较为复杂，因而能减少机械加工余量。
模锻的生产率比自由锻高得多，但需要特殊的设备和锻模，故适用于批量较大的中小型锻件。
(3)型材
型材按截面形状可分为：圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢及其它特殊截面的型材。
型材有热轧和冷拉两类。
热轧的型材精度低，但价格便宜，用于一般零件的毛坯；冷拉的型材尺寸较小、精度高，易于实现自动送料，但价格较高，多用于批量较大的生产，适用于自动机床加工。
(4)焊接件
焊接件是用焊接方法而获得的结合件，焊接件的优点是制造简单、周期短、节省材料，缺点是抗振性差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。
除此之外，还有冲压件、冷挤压件、粉末冶金等其它毛坯。
毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造技术及费用，而且也与零件的机械加工技术和加工质量密切相关。
为此需要毛坯制造和机械加工两方面的技术人员密切配合，合理地确定毛坯的种类、结构形状，并绘出毛坯图。
一、常见的毛坯种类
常见的毛坯种类有以下几种：
（一）铸件
对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造技术制造。
目前大多数铸件采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。
各种铸造技术及技术特点见表3-9 。
（二）锻件
锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。
因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。
其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大型锻件的制造。
模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。
其锻造技术及技术特点见表3-9 。
（三）型材
型材主要有板材、棒材、线材等。
常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。
就其制造技术，又可分为热轧和冷拉两大类。
热轧型材尺寸较大，精度较低，用于一般的机械零件。
冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。
（四）焊接件
焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。
其优点是制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。
但其抗振性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。
（五）其它毛坯
其它毛坯包括冲压件，粉末冶金件，冷挤件，塑料压制件等。
二、毛坯的选择技术。