零件与毛坯的选择
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。
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。
零件材料选择及毛坯成形
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
★仪表齿轮：板材冲压、非铁合金压力铸造。 ★大齿轮（d>500）：铸钢，铸造
2 带轮、飞轮、手轮等：受力不大，结构复杂
一般为灰铸铁铸造，单件生产时，也可采
用低碳钢焊接件。
3 模具毛坯：合金钢锻造
例子：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） 选材: 45钢或40Cr。
（三） 加工工艺路线:
下料 锻造 正火 粗加工 调质
半精加工 铣键槽 粗磨
钻中心孔
精车加工
局部淬火(锥孔及外锥体) 花键淬火 精磨
滚铣花键
例2：YJ – 130汽车半轴
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。
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
二.选择材料的基本过程
三.零件的失效分析 1.定义: 零件不能正常和安全的工作, 即零件失效。
结构或形状设计不合理。
材料的选择不合理。 2.原因
加工工艺不合理。
安装与使用不合理。
过量变形失效
Hale Waihona Puke 过量弹性变形过量塑性变形 韧性断裂 脆性断裂 低应力断裂 疲劳断 裂 蠕变断裂 应力腐蚀断裂
第3讲 毛坯的选择
艺
制造成本——材料费、消耗的燃料和动力费、工资、设备费用等
结合实际生产条件（可行性原则）
常用材料的毛坯生产方法
机 械 制 造 工 艺
三、常用机械零件毛坯分类及制造方法
机
毛坯分类：轴杆类、盘套类、机架箱体类
械
制
造
工
艺
三、常用机械零件毛坯分类及制造方法
度
制
➢ 毛坯的种类：
• 铸件; 锻件; 冲压件; 压制件; 型材; 焊接件
造
工
艺
机 械 制 造 工 艺
一、零件毛坯的类型
毛坯类型 铸件
锻件
型材
冲压件 焊接件 轧材
成形特点
液态下成形 塑性变形 塑性变形 塑性变形 永久性连接 同锻件
结构特征 工艺性要求
常用材料
组织特征
机械性能 材料利用率 生产周期 生产成本 应用举例
毛坯类型和制造方法
材料及热处理
单件、小批
大批
钢板或铸铁件
冲压件或铸铁件 Q235A,HT150,08钢
铸铁件（手工造型） 铸铁件（机器造型） HT200,退火消除应力
45，4Cr9Si2 阀帽要求耐热
三、常用机械零件毛坯分类及制造方法
机
1、轴杆类零件
械
传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴等
轴杆零件一般都是各种机械中重要的受力和传动零件，
制
因此，除直径变化较小的轴和力学性能要求不高的轴外，
造
各种轴杆零件几乎都以锻件为毛坯，在满足使用要求的
前提下，某些具有异形断面或弯曲轴线的轴，也可采用
机
1、轴杆类零件
功用:主要起支承传动件和传递转矩的作用。
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。
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）。
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。
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
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。
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。
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。
零件分析与毛坯选择
03 毛坯制造工艺流程
毛坯制造工艺流程组成
毛坯制造前的准备
包括材料采购、检验和存储等环节， 是毛坯制造的起始阶段。
毛坯成型工艺
根据零件的形状和尺寸要求，选择合 适的成型工艺，如铸造、锻造、冲压 等。
毛坯加工工艺
对成型后的毛坯进行进一步的加工， 如切削、磨削、抛光等，以满足零件 的精度和表面质量要求。
引入新工艺与技术
关注行业新工艺和新技术的动态，适时引入 以提高制造水平和竞争力。
持续改进与优化
建立持续改进机制，不断优化和完善工艺流 程，保持企业竞争优势。
04 毛坯质量检测与控制
毛坯质量检测方法与标准
外观检测
通过目视、触摸等方 法检查毛坯的表面质 量，如是否有裂纹、 气孔、夹杂物等。
尺寸检测
使用测量工具对毛坯 的尺寸进行测量，确 保其符合设计要求。
制。
03
跨学科合作与创新
加强跨学科合作与创新，探索新 的毛坯制造技术和成本控制方法
。
02
绿色制造与可持续发展
注重环保和可持续发展，降低毛 坯制造过程中的能耗和排放，实
现绿色制造。
04
个性化与定制化
适应市场需求，发展个性化与定 制化的毛坯制造，满足客户对产 品性能和外观的多样化需求。
06 零件分析与毛坯选择案例 分析
支架类零件
用于支撑和固定其他零件，承 受弯曲和剪切力。
箱体类零件
用于容纳和固定内部零件，承 受压力和弯曲力矩。
零件材料与工艺性
材料选择
根据零件用途和工作环境选择合 适的材料，如铸铁、铸钢、钢材 等。
工艺性分析
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第十章机械零件材料及毛坯的选择与质量检验试题
一、填空题
1、工程上常用的材料主要有__________、__________、__________和__________等。
2、对于机械零件和工程构件最重要的使用性能是__________性能。
3、常用的力学性能指标是__________、__________、__________、__________等。
4、高分子材料，陶瓷材料的工艺路线较简单，而金属材料的工艺路线较复杂，但适应性能很好，常用的加工方法有__________、__________、__________、__________等。
5、根据齿轮的受力状况，齿轮的主要失效形式为：__________、__________和__________。
6、轴类零件在使用过程中的主要失效形式为：__________、__________和__________。
7、机械零件常用毛坯种类有：__________、__________、__________、__________和型材等。
8、常用的机械零件按其形状特征和用途不同，可分为__________、__________和___________三大类。
9、破坏性检验包括___________、___________和___________。
10、为给后续工序提供合格的铸、锻、焊毛坯件，就必须按照国家规定的检验项目和标准对毛坯进行严格质量检验。
毛坯检验可分为___________和___________两类。
二、选择题
1、常用的铸造铝合金中（）和（）最好，（）次之，（）最差。
A、铸造铝合金
B、铸钢
C、铸铁
D、铜合金
2、重要用途的齿轮大都采用锻钢制作，如（）用来制作中、低速和承载不大的中、小型传动齿轮；（）适合于高速、能耐猛烈冲击的重载齿轮；直径较大、形状复杂的齿轮毛坯，采用（）制作；一些轻载、低速、不受冲击、精度要求不高的齿轮，用（）制造。
A、铸铁
B、低碳钢或低碳合金钢
C、铸钢
D、中碳钢或中碳合金钢
3、下面不属于非破坏性检验的是哪一项?（）
A、金相检验
B、外观检验
C、无损探伤检验
D、致密性检验
4、机械中的大多数零件都是通过（）、（）、（）等方法获得毛坯，再经过（）制成。
A、铸造
B、切削加工
C、锻压
D、焊接
5、下列不属于铸件中常见缺陷的是（）
A、缩孔
B、疏松
C、成分偏析
D、折叠
6、以下几项不属于锻件中常见缺陷的是（）
A、锻造裂纹
B、过热和过烧
C、冷成形件中缺陷
D、气孔
7、下列不属于焊接件常见缺陷的是（）
A、气孔
B、成分偏析
C、热裂纹
D、冷裂纹
8、无损探伤检验不包括（）
A、超声波检验
B、气密性检验
C、射线检验
D、磁粉检验
三、简答题
1、零件的失效形式主要有哪些？
2、零件失效的主要原因是什么？
3、选择零件材料应遵循哪些原则？在利用手册上的力学性能数据时应注意哪些问题？
4、选择零件毛坯应遵循哪些原则？
5、毛坯质量检验常用方法有哪几种？
6、零件的使用要求包括哪些？
7、生产批量对毛坯加工方法的选择有何影响？
8、为什么轴杆类零件一般采取锻件，而机架类零件多采用铸件？
参考答案
一、填空题
1、金属材料高分子材料陶瓷材料复合材料
2、力学性能
3、强度硬度塑性韧性
4、铸造压力加工焊接切削加工
5、齿面磨损齿面疲劳剥落齿根疲劳断裂
6、疲劳断裂过量变形局部过渡磨损
7、铸件锻件焊接件冲压件
8、轴杆类零件盘套类零件机架箱体类零件
9、力学性能测试化学成分分析金相检验
10、破坏性检验非破坏性检验
二、选择题
1、AD、C、B
2、D、B、C、A
3、A
4、A、C、D、B
5、D
6、D
7、B
8、B
三、简答题
1、答：零件的失效形式主要有以下四种类型：
（1）过量变形失效；
（2）断裂失效；
（3）表面损伤失效；
（4）裂纹失效。
2、答：零件失效的主要原因是：
（1）结构设计不合理。
零件的结构形状、尺寸设计不合理易引起失效。
（2）材料选取不当。
所选用的材料性能未达到使用要求，或材质较差，这些都容易造成零件的失效。
（3）加工工艺问题。
在零件的加工工艺过程中，由于工艺方法或参数不当，会产生一系列缺陷，这些缺陷的存在，往往导致构件过早破坏。
（4）使用维护不正确。
超载运行，润滑条件不良，零件磨损增加等均可造成零件早期失效。
3、答：（1）选择零件材料应遵循的原则为以下三个：
①使用性能。
①零件服役条件分析；②常用力学性能指标在选材中的应用。
②工艺性能。
材料工艺性能的好坏，对零件加工的难易程度，生产效率高低，生产成本大小等起着重要作用。
③经济性。
保证零件的生产和使用的总成本最低。
总成本与零件的寿命、重量、加工、研究和维修费用以及材料价格等有关。
选材时要尽量积累和利用各种资料，作出定量分析，时所选材料最经济并产生最大经济效益。
（2）在利用手册上的力学性能数据时应注意的问题是：应充分考虑试验条件与实际工作条件的差别；热处理工艺改变组织后对性能指标的影响；形状尺寸效应等带来实际情况与试验数据之间的偏差。
4、答：选择零件毛坯应遵循的原则是下面三个：
（1）满足零件的使用要求。
机械装置中各零部件的功能不同，其使用要求也会有很大差异。
（2）降低生产成本。
进行毛坯选择时，可在保证零件使用性能的条件下，把可供选择的方案从经济上进行分析比较，从中选择出成本最低的最佳方案。
（3）结合具体生产条件。
选定毛坯制造方法时，首先应分析本企业的设备条件和技术水平，实施切实可行的生产方案。
5、答：毛坯质量检验常用方法有以下六种：
（1）外观检验。
（2）无损探伤检验。
（3）致密性检验。
（4）化学成分分析。
（5）力学性能的测试。
（6）金相组织试验。
6、答：零件的使用要求包括零件形状、尺寸、加工精度和表面粗糙度等的外部质量要求，以及具体工作条件下对零件成分、组织、性能的内部质量要求。
7、答：生产批量对毛坯加工方法的选择的影响为：
一般规律是单件小批量生产时，采用通用设备和普通生产工艺，如铸件选择手工砂型铸造，锻件采用自由锻工艺等；而批量生产时，选用专门的工艺装备和先进的生产工艺，如可分别选用机器造型和模型锻造工艺，可以大大提高生产效率，反而能够降低生产成本。
8、为什么轴杆类零件一般采取锻件，而机架类零件多采用铸件？
答：因为轴类零件大多要求具有高的综合力学性能，轴上阶梯较多，直径相差较大；而机架、箱体类零件一般结构形状复杂体积较大，壁厚不均匀的特点，所以轴杆类零件一般采取锻件，而机架类零件多采用铸件。