《现代制造工程技术实践》毛坯选择1
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3）既可用于单件生产，也可用于批量生产。 4）铸件与零件的形状，尺寸很接近，加工余量小，可节约
材料和加工工时。
5）成本低。设备费用较低，原材料价格低，废料可再次利 用 ，大多数情况下生产准备简单，生产周期短。
(4)、缺点：
生产工艺过程复杂，工序多； 一些工艺过程难以控制，易出现铸造缺陷，质量不
第四章毛坯制造与选择
毛坯选用的工作内容：
毛坯材料的选用； 毛坯类型的选用； 毛坯生产方法的选用。
选用正确与否的影响：
直接关系毛坯的制造质量、工艺和成本，
并影响到机械加工质量、工艺和成本等。
毛坯质量：
合格毛坯本身能满足用户要求的程度。
主要包括 ：
外观质量 ：毛坯表面粗糙度、尺寸精度、质量偏差、形 状偏差和表面缺陷等；
对零件形状和尺寸的要求； 对零件性能的要求。
1）不同结构的零件毛坯生产方法的选用 重量超过100kg的毛坯，宜采用砂型铸造、自由锻造或拼
焊这三种毛坯制造方法。 砂型铸造毛坯不受尺寸和形状限制。 自由锻造生产的毛坯形状应较简单。
重量超过1.5t的锻件需用水压机进行锻造。 拼焊大型毛坯可用厚钢板、铸钢件或锻件作为毛坯组件，
造 等）。 砂型铸造应用最为普遍。 砂型铸造是用型砂紧实成型的铸造方法。 砂型在取出铸件后便已损坏，故亦称为一次型铸造。
(3)、优点：
1）可以生产形状复杂，特别是复杂内腔铸件。重量可由几 克到数百吨；轮廓尺寸可从几毫米至几十米。
2）可用各种合金生产铸件。尤其是脆性金属材料 、难以锻 造和切削加工的合金材料。
基本原则：
(1)、满足材料的工艺性能要求 按工艺方法的不同，金属材料可分为铸造合金和压力加工 合金两大类。各种材料与毛坯生产方法的关系见表2.11-1
◎铸铁、铸铝等铸造合金的焊接性一般都较差，因而在采
用 “铸焊”方法制备毛坯时，主要是利用各种铸钢。
(2)、满足零件的使用性能要求 零件的工作条件 (通常指零件的受力状况、工作环境和接触介质等)
(3)优点：
能消除锭料的气孔、缩松等铸造组织缺陷，压合微裂纹，获 得较致密均匀的结晶组织，改善金属的力学性能。 ◎可用于加工承受载荷大、转速高的重要零件。
(4)缺点：
1）材料适应性较低：常用的金属材料中，铸铁等脆性材料 不能用于锻压。
2）形状适应性较低：固态下成形，对制造形状复杂的零件， 特别是具有复杂内腔的零件较困难。
4.3焊 接
(1)概念：
通过加热或加压，或两者并用 (用或不用填充材料)使两部 分分离的金属形成原子结合的一种永久性连接方法。 ◎从工艺形态学来看，属于质量增加工艺
(2)分类：
熔焊（电弧焊、气焊等 ） 压焊（电阻焊、摩擦焊等） 钎焊 （软钎焊、硬钎焊等）
(3)优点：与铆接比较，
1）节省材料、减轻重量； 2）连接质量好、接头的密封性好、可承受高压； 3）可简化加工与装配工序、缩短生产周期，易于实现机械
用。
常用毛坯制造方法
铸造 焊接 锻压
4.1铸 造
(1)概念：
熔炼金属，制造铸型，并将熔融（或液态）金属浇入 铸，凝固后获得一定形状和性能的铸件的成型方法。 ◎从工艺形态学来看，属于质量不变工艺
(2)分类：
砂型铸造（木模手工砂型、金属模机器造型） 特种铸造（压力铸造 、熔模铸造 、金属型铸造 、离心铸
◎选择毛坯的类型及生产方法时， 常在满足零件使用要求和工艺性要求的前提下， 对可选方案进行经济分析比较，选择总成本较低的方案。
◎毛坯的生产成本与批量大小关系极大
零件的生产批量很大时，应采用高生产率毛坯生产方法， 如冲压、模锻、注塑成型以及压力铸造等。 虽然模具费用高、设备复杂，但批量越大，单件产品分摊 的模具费用就越少，成本相应下降。
3）不同条件下工作的零件毛坯生产方法选用
零件的工作条件不同，对其性能要求亦不相同。
灰铸铁的抗振性能好，机床床身和动力机械的缸体常选 用灰铸铁，并选用铸造方法生产。
轧钢机机架受力较大且较复杂。 要求较高的结构刚度和强度以防止变形，常采用铸钢件。
(3)、降低制造成本
零件的制造成本包括： 材料费用、燃料和动力费、工资、设备和工艺装备的折旧 费和修理费、废品损失费及辅助费用等。
再通过焊接而成毛坯。
小型毛坯生产方法较多，应根据具体形状选用。
常用铸件生产方法的比较
常用压力加工方法比较
常用焊接方法比较
常用型材的比较
2）不同内在质量零件毛坯生产方法的选用
铸件的力学性能一般低于同材质的锻件。
对于受力复杂或在高速重载下工作的零件常选用锻件。
焊接件主要使用轧材或配合使用锻件/铸钢件装配焊成， 其内在质量较高。
够稳定，废品率较高； 铸件内部组织粗大、不均匀，力学性能低于同类材料的
锻件； 目前铸造生产存在劳动强度大，劳动条件差等问题。
4.2锻 压
(1)概念：
利用外力使坯料（金属）产生塑性变形，获得所需尺寸、
形状及性能的毛坯或零件的加工方法 。
◎从工艺形态学来看，属于质量不变工艺
(2)分类：
自由锻（手工自由锻和机器自由锻 ） 模锻 胎模锻
当零件的批量小时，则应采用自由锻造、砂型铸造等毛坯 生产方法。
图中，三条曲线的交点A、B、C分别表示采用这三种毛 坯生产方法的经济批量的临界值。
当批量小于A点的件数(11件)时，自由锻比铸钢经济； 当批量大于11件时，每件铸钢毛坯的模样费用由于分摊而
减小，铸钢就比较合理； 模锻与铸钢的成本曲线相交于C点(393件)，说明批量超过
内在质量：毛坯的物理性能、力学性能、金相组织、化学 成分、偏析、内应力、致密度、内部缺陷；
使用质量 ：毛坯的抗疲劳性能、高温及低温力学性能、 耐磨性、耐蚀性和精度保持性等。
常用毛坯
轧制型材、 铸件、 锻件、 焊接件、 冲压件、 粉末冶金件 以及注塑成型件等。 ◎“铸焊”、“锻焊”等组合毛坯日益得到广泛应
化和自动化生产。
(4)缺点：
不可拆卸，还会产生变形、裂纹等缺陷。
4.4影响毛坯选用的制约因素
零件的性能要求 工作条件 零件的设计形状和尺寸 生产批量 生产条件
◎毛坯的选用是复杂的系统工程问题，必须遵循正 确的原则和方法，进行系统的分析与综合，以达 到优质、高效、低成本的总目标。ຫໍສະໝຸດ 4.4.1 毛坯选用的原则
材料和加工工时。
5）成本低。设备费用较低，原材料价格低，废料可再次利 用 ，大多数情况下生产准备简单，生产周期短。
(4)、缺点：
生产工艺过程复杂，工序多； 一些工艺过程难以控制，易出现铸造缺陷，质量不
第四章毛坯制造与选择
毛坯选用的工作内容：
毛坯材料的选用； 毛坯类型的选用； 毛坯生产方法的选用。
选用正确与否的影响：
直接关系毛坯的制造质量、工艺和成本，
并影响到机械加工质量、工艺和成本等。
毛坯质量：
合格毛坯本身能满足用户要求的程度。
主要包括 ：
外观质量 ：毛坯表面粗糙度、尺寸精度、质量偏差、形 状偏差和表面缺陷等；
对零件形状和尺寸的要求； 对零件性能的要求。
1）不同结构的零件毛坯生产方法的选用 重量超过100kg的毛坯，宜采用砂型铸造、自由锻造或拼
焊这三种毛坯制造方法。 砂型铸造毛坯不受尺寸和形状限制。 自由锻造生产的毛坯形状应较简单。
重量超过1.5t的锻件需用水压机进行锻造。 拼焊大型毛坯可用厚钢板、铸钢件或锻件作为毛坯组件，
造 等）。 砂型铸造应用最为普遍。 砂型铸造是用型砂紧实成型的铸造方法。 砂型在取出铸件后便已损坏，故亦称为一次型铸造。
(3)、优点：
1）可以生产形状复杂，特别是复杂内腔铸件。重量可由几 克到数百吨；轮廓尺寸可从几毫米至几十米。
2）可用各种合金生产铸件。尤其是脆性金属材料 、难以锻 造和切削加工的合金材料。
基本原则：
(1)、满足材料的工艺性能要求 按工艺方法的不同，金属材料可分为铸造合金和压力加工 合金两大类。各种材料与毛坯生产方法的关系见表2.11-1
◎铸铁、铸铝等铸造合金的焊接性一般都较差，因而在采
用 “铸焊”方法制备毛坯时，主要是利用各种铸钢。
(2)、满足零件的使用性能要求 零件的工作条件 (通常指零件的受力状况、工作环境和接触介质等)
(3)优点：
能消除锭料的气孔、缩松等铸造组织缺陷，压合微裂纹，获 得较致密均匀的结晶组织，改善金属的力学性能。 ◎可用于加工承受载荷大、转速高的重要零件。
(4)缺点：
1）材料适应性较低：常用的金属材料中，铸铁等脆性材料 不能用于锻压。
2）形状适应性较低：固态下成形，对制造形状复杂的零件， 特别是具有复杂内腔的零件较困难。
4.3焊 接
(1)概念：
通过加热或加压，或两者并用 (用或不用填充材料)使两部 分分离的金属形成原子结合的一种永久性连接方法。 ◎从工艺形态学来看，属于质量增加工艺
(2)分类：
熔焊（电弧焊、气焊等 ） 压焊（电阻焊、摩擦焊等） 钎焊 （软钎焊、硬钎焊等）
(3)优点：与铆接比较，
1）节省材料、减轻重量； 2）连接质量好、接头的密封性好、可承受高压； 3）可简化加工与装配工序、缩短生产周期，易于实现机械
用。
常用毛坯制造方法
铸造 焊接 锻压
4.1铸 造
(1)概念：
熔炼金属，制造铸型，并将熔融（或液态）金属浇入 铸，凝固后获得一定形状和性能的铸件的成型方法。 ◎从工艺形态学来看，属于质量不变工艺
(2)分类：
砂型铸造（木模手工砂型、金属模机器造型） 特种铸造（压力铸造 、熔模铸造 、金属型铸造 、离心铸
◎选择毛坯的类型及生产方法时， 常在满足零件使用要求和工艺性要求的前提下， 对可选方案进行经济分析比较，选择总成本较低的方案。
◎毛坯的生产成本与批量大小关系极大
零件的生产批量很大时，应采用高生产率毛坯生产方法， 如冲压、模锻、注塑成型以及压力铸造等。 虽然模具费用高、设备复杂，但批量越大，单件产品分摊 的模具费用就越少，成本相应下降。
3）不同条件下工作的零件毛坯生产方法选用
零件的工作条件不同，对其性能要求亦不相同。
灰铸铁的抗振性能好，机床床身和动力机械的缸体常选 用灰铸铁，并选用铸造方法生产。
轧钢机机架受力较大且较复杂。 要求较高的结构刚度和强度以防止变形，常采用铸钢件。
(3)、降低制造成本
零件的制造成本包括： 材料费用、燃料和动力费、工资、设备和工艺装备的折旧 费和修理费、废品损失费及辅助费用等。
再通过焊接而成毛坯。
小型毛坯生产方法较多，应根据具体形状选用。
常用铸件生产方法的比较
常用压力加工方法比较
常用焊接方法比较
常用型材的比较
2）不同内在质量零件毛坯生产方法的选用
铸件的力学性能一般低于同材质的锻件。
对于受力复杂或在高速重载下工作的零件常选用锻件。
焊接件主要使用轧材或配合使用锻件/铸钢件装配焊成， 其内在质量较高。
够稳定，废品率较高； 铸件内部组织粗大、不均匀，力学性能低于同类材料的
锻件； 目前铸造生产存在劳动强度大，劳动条件差等问题。
4.2锻 压
(1)概念：
利用外力使坯料（金属）产生塑性变形，获得所需尺寸、
形状及性能的毛坯或零件的加工方法 。
◎从工艺形态学来看，属于质量不变工艺
(2)分类：
自由锻（手工自由锻和机器自由锻 ） 模锻 胎模锻
当零件的批量小时，则应采用自由锻造、砂型铸造等毛坯 生产方法。
图中，三条曲线的交点A、B、C分别表示采用这三种毛 坯生产方法的经济批量的临界值。
当批量小于A点的件数(11件)时，自由锻比铸钢经济； 当批量大于11件时，每件铸钢毛坯的模样费用由于分摊而
减小，铸钢就比较合理； 模锻与铸钢的成本曲线相交于C点(393件)，说明批量超过
内在质量：毛坯的物理性能、力学性能、金相组织、化学 成分、偏析、内应力、致密度、内部缺陷；
使用质量 ：毛坯的抗疲劳性能、高温及低温力学性能、 耐磨性、耐蚀性和精度保持性等。
常用毛坯
轧制型材、 铸件、 锻件、 焊接件、 冲压件、 粉末冶金件 以及注塑成型件等。 ◎“铸焊”、“锻焊”等组合毛坯日益得到广泛应
化和自动化生产。
(4)缺点：
不可拆卸，还会产生变形、裂纹等缺陷。
4.4影响毛坯选用的制约因素
零件的性能要求 工作条件 零件的设计形状和尺寸 生产批量 生产条件
◎毛坯的选用是复杂的系统工程问题，必须遵循正 确的原则和方法，进行系统的分析与综合，以达 到优质、高效、低成本的总目标。ຫໍສະໝຸດ 4.4.1 毛坯选用的原则