机械零件毛坯选择.doc
- 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5 章机械零件毛坯的选择
机械零件的制造包括毛坯成形和切削加工两个阶段,毛坯成形不仅对后续的切削加工产生很大的影响,而且对零件乃至机械产品的质量、使用性能、生产周期和成本等都有影响。因此,正确选择毛坯的类型和生产方法对于机械制造具有重要意义。本章将着重介绍毛坯选择的原则及典型机械零件毛坯的选择。
5.1 毛坯选择的原则
机械零件常用的毛坯类型有铸件、锻件、轧制型材、挤压件、冲压件、焊接件、粉末冶金件和注射成型件等,每种类型的毛坯都可以有多种成形方法,在选择时我们遵循的原则是:在保证毛坯质量的前提下,力求选用高效、低成本、制造周期短的毛坯生产方法。一般毛坯选择步骤是:首先由设计人员提出毛坯材料和加工后要达到的质量要求,然后再由工艺人员根据零件图、生产批量,并综合考虑交货期限及现有可利用的设备、人员和技术水平等选定合适的毛坯生产方法。具体要考虑的因素有以下几方面:
5.1.1 满足材料的工艺性能要求
金属是制造机械零件的主要材料,一旦材料确定后,其材料的工艺性能就是影响毛坯成形的重要因素,表5.1.1给出了常用金属材料所适用的毛坯生产方法。
注:表中“⊙”表示材料适宜或可以采用的毛坯生产方法。
5.1.2 满足零件的使用要求
零件的使用要求主要包括零件的结构形状和尺寸要求、零件的工作条件(通常指零件的受力情况、工作环境和接触介质等)以及对零件性能的要求等。
1. 结构形状和尺寸的要求机械零件由于使用功能不同,其结构形状和尺寸往往差异较大,各种毛坯生产方法对零件结构形状和尺寸的适应能力也不相同,所以选择毛坯时,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。对于结构形状复杂的中小型零件,为了使毛坯形状与零件较为接近,应先确定以铸件作为毛坯,然后再根据使用性能要求等选择砂型铸造、金属型铸造或熔模铸造。对于结构形状很复杂且轮廓尺寸不大的零件,宜选择熔模铸造;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的中小型零件,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的零件,宜选择组合毛坯。
2. 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载荷的零件,为了提高抗冲击和抗疲劳破坏的能力,一般应选择锻件,如机床、汽车的传动轴和齿轮等;对于由于其它方面原因需采用铸件的,但又要求零件的金相组织致密、承载能力较强的零件,应选择相应的能满足要求的铸造方法,如压力铸造、金属型铸造和离心铸造等。
3. 表面质量的要求为降低生产成本,现代机械产品上的某些非配合表面有尽量不加工的趋势,即实现少、无切屑加工。为保证这类表面的外观质量,对于尺寸较小的有色金属件,宜选择金属型铸造、压力铸造或精密模锻;对于尺寸较小的钢铁件,则宜选择熔模铸造(铸钢件)或精密模锻(结构钢件)。
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。例如,某些有耐压要求的套筒零件,要求零件金相组织致密,不能有气孔、砂眼等缺陷,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),对于在自动机床上进行加工的中小型零件,由于要求毛坯精度较高,故宜采用冷拉型材,如微型轴承的内、外圈是在自动车床上加工的,其毛坯采用冷拉圆钢。
5.1.3满足降低生产成本的要求
要降低毛坯的生产成本,必须认真分析零件的使用要求及所用材料的价格、结构工艺性、生产批量等各方面情况。首先,应根据零件的选材和使用要求确定毛坯的类型,再根据零件的结构形状、尺寸大小和毛坯的结构工艺性及生产批量大小确定具体的生产方法,必要时还可按有关程序对原设计提出修改意见,以利于降低毛坯生产成本。
1. 生产批量较小时的毛坯选择生产批量较小,毛坯生产的生产率不是主要问题,材料利用率的矛盾也不太突出,这时应主要考虑的是减少设备、模具等方面的投资,即使用价格比校便宜的设备和模具,以降低生产成本。如使用型材、砂型铸造件、自由锻件、胎模锻件、焊接结构件等作为毛坯。
2. 生产批量较大时的毛坯选择生产批量较大,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将具有明显的经济意义。因此,应采用比较先进的毛坯制造方法来生产毛坯。尽管此时的设备造价昂贵、投资费用高,但分摊到单个毛坯上的成本是较低的,并由于工时消耗、材料消耗及后续加工费用的减少和毛坯废品率的降低,从而有效地降低毛坯生产成本。
5.1.4符合生产条件
为了兼顾零件的使用要求和生产成本两个方面,在选择毛坯时还必须与本企业的具体生产条件相结合。当对外订货的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。还要认真分析以下三方面的情况:
1.当代毛坯生产的先进技术与发展趋势,在不脱离我国国情及本厂实际的前提下,尽量采用比较先进的毛坯生产技术;
2.产品的使用性能和成本方面对毛坯生产的要求;
3.本厂现有毛坯生产能力状况,包括生产设备、技术力量(含工程技术人员和技术工人)、厂房等方面的情况。
总之,毛坯选择应在保证产品质量的前提下,获得最好的经济效益。
5.2 典型零件的毛坯选择
根据毛坯的选择原则,下面分别介绍轴杆类、盘套类和机架箱体类等典型零件的毛坯的选择方法。
5.2.1轴杆类零件的毛坯选择
轴杆类零件是机械产品中支承传动件、承受载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件,其结构特征是轴向(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、摇臂、螺栓、销子等,如图5.2.1所示。
轴类零件最常用的毛坯是型材和锻件,对于某些大型的、结构形状复杂的轴也可用铸件或焊接结构件。
对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的
一般轴,常用型材(即热轧或冷拉圆钢)作为毛坯。
对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和交变应力的重要轴,均采用锻件作为毛坯。当生产批量较小时,应采用自由锻件;当生产批量较大时,应采用模锻件。
对于结构形状复杂的大型轴类零件,其毛坯可采用砂型铸造件、焊接结构件或铸一焊结构毛坯。
下面举例说明几种轴杆类零件毛坯的选择:
例1 如图5.2.2所示为减速器传动轴,工作载荷基本平衡,材料45钢,小批量生产。由于该轴工作时不承受冲击载荷,工作性质一般,且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Ф45㎜×220㎜。
减速器传动轴的加工路线可设计为:
热轧棒料下料一粗加工一调质处理一精加工一磨削。
图5.2.1 轴杆类零件