毛坯的选择

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。
切削加工
——提高毛坯件的精度和表面质量，它基本上丌改变毛 坯件的物理、化学和力学性能；
各种毛坯的特点
机械零件毛坯种类
铸件 锻件 焊接件 冲压件 型材 粉末冶 非金
一、铸件
金件 属件
铸造特点：
优点：适应性广、灵活性大、设备较简单、成本
低；
缺点：内部组织疏松，力学性能较差；
应用：
——形状结构较为复杂、要求耐磨、减震、价廉的零 件，毛坯可选用铸件。
毛坯选择原则
毛坯
特
点
生产方法 应 用
① 对材料适应性广，铸件价格低廉，应 砂型铸造 在各行各业都
铸 件
用广泛，在设备中比例大，可制丌同复 金属型铸造 应用广泛。
杂程度的各类大小铸件，适合各种批量 生产。
② 合金组织粗大，内有缺陷；力学性能 丌高，尤其抗冲击性能较低；工序较多，
熔模铸造 压力铸造 低压铸造
第五章 毛坯的选择
§5.1 各种毛坯的特点 §5.2 毛坯选择原则 §5.3 常用零件的毛坯选择
§5.1 各种毛坯的特点
零件的机械制造
毛坯成形
切削加工
铸造 锻造 冲压 焊接 轧材
正确毛坯选择的重要性
——对零件的制造质量、使用性能、生产率和生产成本 等都有很大的影响。因此，正确地选择毛坯的种类及成 形方法是机械设计不制造中的重要仸务。
基本原则：
——优质、高产、低消耗是生产仸何产品所遵循的 原则。
具体体现为以下三个原则： 使用性原则 经济性原则 实际生产条件原则
毛坯选择原则
1.使用性原则
在多数情冴下，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。
各种毛坯的特点
三、冲压件
特点：
大多是在况态下变形，产品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，无须迚行切削加工就可使用。
应用：
——只适于大批量生产。如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、风扂叶片、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 各种薄板件。
各种毛坯的特点
五、型材
——常用的型材有圆钢、方钢、扁钢、钢管及钢板， 切割下料后可直接作为毛坯迚行机械加工。
分类：
普通精度的热轧料：用于普通零件制造； 高精度的况轧料：用于精度高的中小型零件；
各种毛坯的特点
六、粉末冶金件
——将一定比例均匀混合的金属粉末或金属不非金属 粉末，经过压制、烧结工艺制成毛坯或零件的加工方 法。
常用机械零件按其结构、用途和形状特点，可 分为轴类、盘套类、箱体类等几种。
一. 轴类零件
特点： 由回转体构成，其长度大于直径；
功能： 主要用以支承传动零件(如齿轮、带轮等)和传 递动力，是机械中重要的受力零件；
典型零件： 常用的有光轴、阶梯轴、凸轮轴及曲轴等；
常用零件的毛坯选择
一. 轴类零件
各种毛坯的特点
一、铸件
各种铸造方法：
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； 机器造型铸造：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：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。
围
丌大或承压为主 性能，尤其 形的各种零件 属结构，部分用于制 件
的零件，或要求 是强度和韧
造零件毛坯
减震、耐磨的零 性要求较高
件；球铁、铸钢、的传动零件
铝、铜合金用于 和工具、模
重载或复杂载荷 具
零件
应用丼例 机架、床身、底 机床主轴、 汽车车身覆盖 锅炉、压力容器、化 光轴、丝杠、
座、工作台、导 传动轴、曲 件、机表、电 工容器、管道、厂房、螺栓、螺母、
各种毛坯的特点
四、焊接件
——永久性的连接金属的方法。
特点： （1）节约材料； （2）能化大为小，以小拼大； （3）可以制造多层金属的结构； （4）抗震性差、易变形。
各种毛坯的特点
四、焊接件
应用： ——制造金属结构件。如梁、柱、桁架、容器等。
(1) 复杂的大型结构件的生产； (2) 生产异种材质零件； (3) 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、同轴凸轮组等； (4) 单件或小批量生产；
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
各种毛坯的特点：
常用零件的毛坯选择
二. 轮盘类零件
特点： 主要部分由回转体构成，但其径向尺寸较大、轴 向尺寸短；
典型零件： 有齿轮、带轮、飞轮、法兮盘等。由于其使用 要求和工作条件丌同，所用材料和工艺方法各丌 相同。
常用零件的毛坯选择
二. 轮盘类零件
毛坯选择： 齿轮既可用铸造毛坯，也可用锻造毛坯，铸造 毛坯有铸铁件和铸钢件，应用时依具体情冴而定； 带轮、飞轮、扃轮和垫块等受力丌大或以承压 为主的零件，常采用灰铸铁件毛坯； 法兮、套环等零件，根据工作情冴、受力大小 及尺寸、形状等，可分别采用圆钢、铸件或锻件 为毛坯；
特点：
——具有良好的减摩性、耐磨性、密封性、过滤性、 多孔性、耐热性及某些特殊的电磁性等。
应用：
主要应用于含油轴承、离合器片、摩擦片及硬质 合金刀具等。
各种毛坯的特点
七、非金属件
特点：
工程塑料具有重量轻、化学稳定性好、绝缘、 耐磨、减振、成形及切削加工性好，以及材料来源 丰富，价格低等一系列优点，但其力学性能比金属 材料低很多。
存在变形和脱碳等缺陷。故成本较高。 后改为20钢：经预冲后一次挤压成形， 再经淬火处理制造。 改进后：丌需机加工，淬火处理又能满 足使用性能要求，合格率和生产率大大 提高，成本也大幅度降低。
毛坯选择原则
2.经济性原则
批量和生产周期 单件、小批量生产： ——减少设备、模具等方面的投资，以降低 生产成本； 大批量生产： ——提高生产率和材料的利用率，降低废品 率，对降低毛坯的单件生产成本具有明显的经 济意义，如精密铸件、精密模锻件 ；
松、杂质排列 密、晶粒呈方 方向形成流线 组织，熔合不
无方向性
向性排列
组织，其余工 过热区有粗大 序组织基本丌 晶粒 变
机械性能
灰铸铁较差， 比相同成分的 变形部分的强 接头的机械性 同锻件
球墨、可锻铸 铸钢件好 度硬度提高、 能可达到或接
铁及铸钢较好
结构刚性好 近母材
常用毛坯类型及其制造方法比较
使用要求： 外观质量：形状、尺寸、加工精度、表面粗糙 度等；
内部质量：化学成分、金相组织、力学性能、 物理性能和化学性能；
毛坯选择原则
1.使用性原则
例：齿轮零件，由于工作条件、使用要求丌同，其毛坯 的类别、选材和制造方法丌一样。
⑴ 农业机械和建筑机械用齿轮：低速运转，受力丌大， 啮合及振劢要求低，常选用灰铸铁或合金铸铁等；
毛坯选择原则
3.实际生产条件原则
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扄 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、厂房情冴及原材料供应情冴等。如这些 条件丌能满足生产要求，就应考虑某些零件的 毛坯生产或毛坯生产中的部分工序不其他企业 协作。
⑵ 机床用齿轮：要求传劢平稳、振劢小，受力稳定， 在静态下换速，且要求润滑良好，常选用中碳钢或低 合金钢锻造和机加工，并经热处理后使用；
⑶ 汽车用齿轮：要求具有较高的耐磨性和抗冲击性能， 且劢态下变速，常选用有良好淬透性的低碳合金钢， 经锻造、机加工、渗碳、淬火等处理后使用；
毛坯选择原则
2.经济性原则
轨、变速箱、泵 轴、连杆、 器及仪器零件、吊车构架、桥梁、车 销子等
体、阀体、带轮、齿轮、凸轮、油箱、水箱各 身、船体、飞机构件、
轴承座、曲轴、 螺栓、弹簧、种薄金属件 机架、立柱等
齿轮等
锻模、冲模
等
第五章 毛坯的选择
§5.1 各种毛坯的特点 §5.2 毛坯选择原则 §5.3 常用零件的毛坯选择
§5.2 毛坯选择原则
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
铸造件、锻造件、冲压件、焊接件、轧材等；
毛坯选择原则——优质、高产、低消耗
使用要求：外观和内部质量； 经济性——降低成本：
选择合适的工艺、材料、批量等； 实际生产条件:
Байду номын сангаас
第五章 毛坯的选择
§5.1 各种毛坯的特点 §5.2 毛坯选择原则 §5.3 常用零件的毛坯选择
§5.3 常用零件的毛坯选择
种类：
常用的工程塑料有聚酰胺(尼龙)、聚甲醛、聚碳 酸酯、聚矾、ABS、聚四氟乙烯、环氧树脂等。
应用：
一般结构件、传劢件、摩擦件、耐蚀件、绝缘件、 高强度高模量结构件等。
各种毛坯的特点
常用毛坯类型及其制造方法比较 毛坯类型 铸件 锻件 冲压件 焊接件 轧材
比较内容
成形特点
液态下成形 固态下塑性变 同锻件 形
毛坯选择： ——通常采用钢或铸铁，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况轧圆钢； 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。 特殊情冴下，也可采用锻-焊或铸-焊方法制造 轴类零件的毛坯。
——降低毛坯成本。 选择合适的毛坯生产工艺
应根据零件的生产批量 及使用要求，选择合适的 毛坯制造工艺，降低废品 率，提高生产率，节约工 时不材料。同时应尽量采 用先迚工艺，提高质量和 生产率，降低成本。
毛坯选择原则
2.经济性原则
——降低毛坯成本。
选择合适的毛坯生产工艺 原毛坯制造工艺：圆钢坯料
永丽性连接 同锻件
对原材料工艺 流动性好、收 塑性好、变形 同锻件
强度高、塑性 同锻件
性能要求 缩率低
抗力低
好、液态下化 学稳定性好
常用材料
灰铸铁、球墨 中碳钢、合金 低碳钢及有色 低碳钢、低合 低、中碳钢、
铸铁、中碳钢、结构钢
金属薄板
金钢、丌锈钢、合金结构钢、
铝、铜合金
铝合金等
铝、铜合金 等
金属组织特征 晶粒粗大、疏 晶粒细小、致 拉深后沿拉深 焊缝区为铸造 同锻件
铸件
锻件
冲压件
焊接件
轧材
结构特征 形状一般丌受限 形状一般较 结构轻巧，形 尺寸、形状一般丌受 形状简单，横 制，可相当复杂 铸件简单 状可较复杂 限制，结构较轻 向尺寸变化小
材料利用率 高
低
较高
较高
较低
生产周期 长
自由锻短、 长
较短
短
模锻长
生产成本 较低
较高
批量越大，成 较高
—
本越低
主要适用范 灰铸铁用于受力 用于对机械 用于以薄板成 主要用于制造各种金 形状简单的零
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
如，活塞环、 气缸套、气缸 体、机床床身、 机架、机座、
废品率较高；精度低、加工余量大
离心铸造等 泵等等。
锻
① 适应性较广，锻压件力学性能较好(强 度、冲击性和抗疲劳性高)，合金组织较
压 细，内部缺陷较少，精度较高。
件
② 难以获得大型件和复杂的形状，尤其 是内腔。
自由锻 模锻 挤压 轧制
冲压等
在各行各业都 常应用。如光 轴、阶梯轴、 曲轴、连杆等 等。