机械零件毛坯的选择资料
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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。
机械零件毛坯的选择
机械零件毛坯的选择
机械零件在机器中的作用
机械零件制造：毛坯成形，切削加工。
毛坯选择影响：制造质量，使用性能，生产周期，制造成本。
二、毛坯选择的原则和依据
1、毛坯选择的原则
保证零件的使用要求
外部质量：形状精度，尺寸精度，表面质量
内部质量：成分、组织，力学性能，物理性能、化学性能
降低制造成本
制造成本——材料费、消耗的燃料和动力费、工资、设备费用等2、毛坯选择的依据
零件的用途和工作条件
零件的结构、形状与外形尺寸
生产批量
生产条件（设备、人员、技术水平、管理水平等）
三、常用机械零件毛坯分类及制造方法
1、轴杆类零件
主要起支承传动件和传递转矩的作用。
传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴等
3、机架、箱体类零件
减速器装配图
减速器主要零件的材料和毛坯选择
汽车发动机零件的材料和毛坯选择
台钳装配图
台钳零件的材料和毛坯选择。
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。
毛坯选择
3 导杆
圆钢车制
45，表面淬火+低温回火
35-40 HRc
4 活动钳口 铸铁件（手工造型） 铸铁件（机器造型） HT200，去应力退火
5 螺钉
标准件
Q235A
6 钢珠
圆钢车制
Q235A
7 手柄
圆钢车制
Q235A
8 手轮
铸铁件（手工造型） 铸铁件（机器造型） HT150
9 螺杆
圆钢车制
45，表面淬火+低温回火
机械零件毛坯的选择
减 速 器 装 配 图
机械零件毛坯的选择
减速器主要零件的材料和毛坯选择
序 名称 号
1 窥视孔盖 2 箱盖 6 箱体 3,4 螺栓,螺母 5 弹簧垫圈 7 调整环 8 端盖 9 齿轮轴 12 轴 13 齿轮 10 挡油盘 11 滚动轴承
毛坯类型和制造方法
材料及热处理
单件、小批
大批
1、毛坯选择的原则
保证零件的使用要求
外部质量
形状精度 尺寸精度 表面质量
成分、组织 内部质量 力学性能
物理性能、化学性能
降低制造成本
制造成本——材料费、消耗的燃料和动力费、工资、设备费用等 问题：采用手工造型的铸件和自由锻锻件毛坯可降低成本
机械零件毛坯的选择
二、毛坯选择的原则和依据
2、毛坯选择的依据
机械零件 毛坯的选择
机械零件在机器中的作用
机械零件毛坯的选择
机械零件在机器中的作用
机械零件制造： 毛坯成形 切削加工
毛坯选择影响： 制造质量 使用性能 生产周期 制造成本
机械零件毛坯的选择
摩托车发动机
机械零件毛坯的选择
机器人汽车焊接生产线
机械零件毛坯的选择
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。
毛坯选用
3．箱座、支架类零件 ．箱座、
12
机床床身、底座等基础零件主要承受压力， 机床床身、底座等基础零件主要承受压力， 并要求有良好的减震性、刚度；其台面、 并要求有良好的减震性、刚度；其台面、 导 轨等有相对滑动部分、要求有一定的耐磨性； 轨等有相对滑动部分、要求有一定的耐磨性； 阀体等壳体类零件则要求有良好的密封性。 阀体等壳体类零件则要求有良好的密封性。
1
实际生产中，毛坯选择的原则: 实际生产中，毛坯选择的原则:
1. 适用性原则 在任何情况下，选择毛坯时都应首 在任何情况下， 先保证零件的使用要求。 先保证零件的使用要求。 2. 经济性原则 3. 可行性原则 4. 环保性原则
2
二、 常用机械零件的毛坯种类和选择
2.1 毛坯的种类
常用毛坯种类有： 常用毛坯种类有： 铸件、型材件、锻件、焊接件、 铸件、型材件、锻件、焊接件、 冲压件、粉末冶金件等。 冲压件、粉末冶金件等。
常用零件按其形状可分为： 常用零件按其形状可分为：
轴杆类 盘类 箱体支架类
5
1. 轴杆类零件
6
轴杆类零件承受弯、扭、拉、压多种 轴杆类零件承受弯、 应力，并多为循环应力， 应力，并多为循环应力，有时还承受冲击 应力，在轴颈处和滑动表面承受摩擦。 应力，在轴颈处和滑动表面承受摩擦。
要求具有良好的综合力学性能，交变 要求具有良好的综合力学性能， 载荷大时还应具有高的抗疲劳性能， 载荷大时还应具有高的抗疲劳性能，局部 要求有高的硬度和耐磨性能。 要求有高的硬度和耐磨性能。
一般箱座、支架类零件多采用铸铁件； 一般箱座、支架类零件多采用铸铁件； 受力较大、受力复杂的零件毛坯， 受力较大、受力复杂的零件毛坯，可采用铸钢 件； 要求质轻的、受力一般的零件毛坯， 要求质轻的、受力一般的零件毛坯，可采用铝 合金铸件； 合金铸件； 在单件生产或工期短时，可采用钢材焊接而成。 在单件生产或工期短时，可采用钢材焊接而成。
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。
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。
机械制造基础第6章_机械零件毛坯的选择方案
3) 选材: 45钢。
4) 加工工艺路线: 下料 锻造
正火
粗加工 调质
半精加工 钻中心孔 精车加工
铣键槽 局部淬火(锥孔及外锥体)
粗磨 滚铣花键 花键淬火 精磨
YJ – 130汽车半轴
1) 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。
选择毛坯的依据
1、零件的类别、用途和工作条件及其形状、尺寸和设计 技术要求；
2、零件的生产批量； 3、生产条件。
6.3 典型零件毛坯的选择分析
常用的机械零件按其形状特征可分为： 一、轴杆类零件 二、盘套类零件 三、机架箱体类零件
1.轴杆类零件
其结构特点是轴向（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、拨叉、锤杆、摇臂、 螺栓、销子等。
其毛坯选择根据具体情况而异。如齿轮一般应选用锻 造毛坯，大批量条件下选用热轧齿轮；直径在100mm以 下的小齿轮单件小批时可以圆钢为毛坯；直径500mm以 上的大齿轮可以铸钢或球墨铸铁为毛坯。
3.机架、箱体类零件
包括机身、底座、支架、横梁、工作台、齿轮 箱、轴承座、阀体、泵体等。 常采用铸铁件、铸钢件，或铸—焊结构。
t
时间t
C616 – 416车床主轴
1) 工作条件: 1.该轴在滚动轴承中运转。 2.承受中等负荷,承受一定的冲击力。 3.转速中等。
2) 技术要求: 1.整体调质后硬度应为HB200～230,金相组
织为回火索氏体。 2.内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45～50,
表面3～5mm内金相组织为回火屈氏体和 少量回火马氏体。 3.花键部分硬度HRC48～50,金相组织同上。
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。
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。
机械零件毛坯的选择
机械制造基础机器生产过程热处理原材料毛坯机器零件热处理铸造锻压焊接装配切削加工汽车通常是由发动机、底盘、车身、电气设备四部分组成：摩托车发动机减速器模型常用材料铸铁、铸钢、中碳钢及合碳钢、有碳钢、低钢、合金铸铁、铸钢、中低低碳毛坯的选择实际上就是原材料的选择。
原材料的选择是在机械零件的技术准备阶段完成的，机械零件的设计不应是一个单纯的结构设计，还应包括选择材料及相关工艺的设计。
有时候原材料确定下来后，毛坯制造方法就确定下来了。
有时候原材料确定下来后，还要选择毛坯制造方法。
先来看几张零件图。
材料相对价格材料相对价格1、铸件的生产成本的比较主要包括铸件的设计（铸件原材料的选择）、铸造方法的选择、铸造工艺的选择和生产管理等。
2、锻件生产成本的比较主要包括原材料的消耗、工模具费消耗、锻造方法、生产率及生产管理等。
3、冲压件生产成本的比较主要包括材料消耗费、加工费和模具费等。
第二节毛坯生产方法的选择原则一、满足材料的工艺性能要求工艺性能主要指加工的难易程度，主要包括铸造性能、锻压性能焊接性能。
二、满足零件的使用要求使用要求包括根据零件的功能对零件的形状、尺寸、精度和表面等和使用寿命的要求以及根据工作条件和失效形式对零件提出的性能要求，使用性能主要有以下几方面。
1、结构形状和尺寸的要求2、力学性能要求3、表面质量的要求4、其他方面的要求三、满足降低生产成本的要求在满足使用要求、有较好工艺性能的前提下，必须全面考虑生产过程的总成本。
1、生产批量较小时的毛坯选择2、生产批量较大时的毛坯选择四、符合生产条件选择毛坯必须与本企业具体生产条件相结合，有时可外委。
第三节典型零件毛坯的选择常用零件按其形状和用途可分为轴杆类零件、盘套类零件、箱体支架类零件等，如下图所示。
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。
轴二、盘套类零件的毛坯选择指直径尺寸较大而长度尺寸较小回转体零件，盘类零件由于其用途不同，所用材料也不同，毛坯生产方法也多。
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• 零件结构形状和尺寸的要求
• 零件性能的要求。
（1）结构形状和尺寸的要求
机械零件由于使用功能的不同,其结构形状和尺寸往往 差异较大,各种毛坯制造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,应选择铸件毛坯。可选 择砂型铸造、金属型铸造或熔模铸造等； • 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大型零 件，宜选择组合毛坯。
总之，毛坯选择应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。选择毛坯制造方法的考虑因素见图所示。
毛坯制造方法的选择
5.2典型零件的选材及工艺路线
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，如图所示。
生产批量较大时，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。
（1）生产批量较小时的毛坯选择
生产批量较小时，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，这时应主要考虑的总是是减 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
（1）轴杆类零件的毛坯
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。
（2）轴杆类零件的材料
常用轴类材料有：
• 优质碳素结构钢，如35钢、40钢、45钢、65Mn钢等，其中 用的最多的是45钢；
• 合金钢，如20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等；
• 碳素结构钢，如Q235、Q275等。 除了上述碳钢和合金钢外，近年来越来越多地采用球墨铸 铁和高强度灰铸铁作为轴的材料，尤其是曲轴的材料。
（3）表面质量的要求
为降低生产成本，现代机械产品上的某的非铁金属件，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。 • 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）； • 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）。
机械制造基础
第5章 机械零件毛坯的选择
5.1毛坯选择的原则
5.1.1满足材料的工艺性能要求
零件材料的选择与毛坯的选择关系密切，零件材料的 工艺性能直接影响着毛坯生产方法的选择。按加工工艺方法 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表
5.1.2满足零件的使用要求
（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 应选择锻造毛坯，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，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）应用举例
1）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㎜。
5.1.3满足降低生产成本的要求
要降低毛坯的生产成本，在选择毛坯时，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 量的大小等各方面情况。首先，应根据零件的选材和使用要 求确定毛坯的类别，再根据零件的结构形状、尺寸大小和毛 坯生产的结构工艺性及生产批量大小确定具体的制造方法， 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。
5.1.4符合生产条件
为兼顾零件的使用要求和生产成本两方面的原则，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。
此外还要认真分析以下三方面的情况： • 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； • 产品的使用性能和成本方面对毛坯生产的要求； • 本厂现有毛坯生产能力状况，包括生产设备、技术力量 （含工程技术人员和技术工人）、厂房等方面的情况。