第十三章零件毛坯成形方法和选择原则

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表11-3 常用毛坯制造方法比较
比较 内容 成形 特点 制造方法 铸 造 锻 造 冲 压 焊 接 型 材 借助金属原子的 扩散和结合，形 成永久性连接
液态成形
固态下塑性变形
固态下 成形
对原材 流动性好 料工艺 收缩率小 性能要求 适用 材料 铸铁、铸 钢、非铁 合金 形状不受 限，可相 当复杂， 尤其是内 腔形状
4.3 常用零件的毛坯成形方法
一、零件的结构类型 １、按形状分类
排气阀铸-焊结合
（１）轴类零件； （２）盘类零件； （３）箱架类零件。
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4.3.2
零件的结构分析及毛坯选择
２、按尺寸及质量分类 （１）小型或轻型零件；
（２）中型或一般零件；
（３）大型或重型零件。
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轮毂类零件
齿轮毛坯
A--锻造 B--圆钢 C--铸造 D--焊接件
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4.3.3、箱架件分析与毛坯选择
箱架件受力不大要求有较好的刚度和密封性。 一般采用铸铁。受力复杂的可采用铸钢。单件、 短周期可选用焊接件。
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4.4
毛坯质量及其控制
常见毛坯成形缺陷及其预防措施 （前面各章已讲述）
毛坯材料的工艺性能： （１）铸造性能 铸造时的流动性及收 缩率，偏析、缩孔、气孔等缺陷的倾向； （２）锻压性能 锻压时的塑性、变形 抗力，可加工温度范围、抗氧化性，热 脆、冷裂倾向等。
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4.2.2、满足材料的工艺性能要求
（３）焊接性能 a）接合性能 一定工艺条件下所获得优质接头的能力， 常用抗裂性及接头性能下降程度衡量； b)使用性能 接头所具有的性能在使用条件下安全运 行的能力（抗拉、抗疲劳、抗冲击韧性 等 ）。

2、不同结构的零件毛坯生产方法的选用 重量超过100Kg的毛坯，采用砂型铸造、自 由锻造或拼焊；质量超过1.5t的锻件需要水压 机进行锻造。
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4.2.1、保证零件的使用性能

２、不同内在质量的零件毛坯生产方法 的选用 锻件和焊接件力学性能优于铸件。

３、不同条件下工作的零件毛坯生产方 法的选用 工作条件不同，性能要求也不同，相应 的毛坯材料及生产方法必须满足这些要 求（如防腐、抗氧化、耐高温等）。
1.了解毛坯成形方法的选择原则和所要考虑的因素。
2.初步掌握常用典型零件的毛坯选择。 教学内容： 1.毛坯的特点 2.毛坯成形方法的选择原则。
3.常用毛坯成形方法
重点：毛坯成形方法选择原则和需要考虑因素。 难点：毛坯成形方法的选用。
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4.1

毛坯的特点
１、按用途分类 （１）结构毛坯件：包括机械毛坯件及 工程结构毛坯件； （２）工具毛坯件； （３）其它毛坯件：日常制品、艺术制 品等。 ２、按加工方法分类 分为铸件、锻件、冲压件、焊接件等。 3、其形状分类 轴（杆）类、机架箱体类、盘套类。 2015/11/17
锅炉、压力容 器、化工容器 、管道、厂房 构架、桥梁、 车身、飞机构 件、立柱、支 架、工作台等
光 螺 螺 销 等
轴 栓 母 子
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4.1 毛坯选择的内容


１、毛坯材料的选用 根据零件使用性能、工作条件、 材质性质、成本等选取。如铸铁、铸 钢、铸铜、铸铝合金等。 ２、毛坯加工方法的选取 采用铸造、锻压、冲压、粉末冶 金、挤压、轧制、焊接、粘接工程塑 料等加工方法。
塑性好，变形抗力小 中碳钢， 低碳钢和 合金结构 非铁合金 钢 薄板 自由锻件 简单，模 可较复杂 锻件可较 复杂
强度好，塑性好 切削加 液态下化学稳定性 工性好 碳钢， 低碳钢和低合金 合金钢 结构钢 非铁合金 简单， 一般为 圆形或 平面
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适宜的 形状
形状不受限
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4.1、不同毛坯的应用特征
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4.3.2、轮盘类零件毛坯选择
（四）齿轮毛坯选择 １、轧材毛坯：制造形状简单、尺寸不大 的齿轮的大批量生产； ２、锻钢毛坯：制造机器中的大部分齿轮， 力学性能较好；如锥齿轮 ３、铸铁毛坯：制造受力不大、无冲击、 低速齿轮（质量大的大型齿轮）。
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4.4

毛坯质量及其控制
三、成分和显微组织检验 包括化学成分内部缺陷 四、毛坯件力学性能检验 包括硬度、塑性、韧性、疲劳、高温蠕变等。 五、密封性检验 1、水压试验（1.5倍工作压力） 2、气压试验
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1、一般轴采用锻件毛坯加工制造； 2、小尺寸、断面直径差异不大用圆钢； 3、曲轴、凸轮轴等用锻件或球铁铸件； 4、大型重型或复杂轴类用锻件或铸件。
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4.3.2、轮盘类零件毛坯选择

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（一）工具类，选 用硬度和耐磨性高、 强韧性适当的碳钢 和合金钢。 （二）一般盘套件， 要求具有一定的强 韧性，而局部耐磨 性高。一般选用中、 低碳钢或合金结构 钢。
高质量的毛坯是加工高品质产品的重要条件 和保证，毛坯质量检验很有必要。
一、外观质量检验 1、尺寸和形状检验
2、近表面质量检验
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毛坯质量及其控制
一、外观质量检验
1）着色试验 采用低黏度的染色液处理毛坯表面，再将毛坯表面洗干净、 干燥。缺陷处留有色迹。 2）化学腐蚀 采用酸或酸－盐混合溶液将毛坯浸泡，然后取出漂净并烘
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传动齿轮
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图11 机床传动齿轮
图12 JN-150汽车变速齿轮图
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4.3.2、轮盘类零件毛坯选择

（三）齿轮零件，齿部承受交变弯曲应力和冲击 力，齿面承受接触应力和摩擦力。易发生接触疲 劳、磨损、折断和局部变形失效。要求心部有足 够的强度和韧性，齿部有高的弯曲疲劳强度、接 触疲劳强度。齿面有较高的硬度和耐磨性。
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4.2.3、毛坯成形要适应经济性


零件的制造成本：

包括所消耗的材料的费用、燃料和动力费、工 资、设备与工艺装备的折旧费和修理费、废品 损失费及其他辅助费用。 经济、高效、环保、节能。 在满足零件使用要求和工艺要求的前提下，选 择总成本较低的方案。 零件批量大时采用高生产率的生产方法；批 量小时，采用自由锻造、砂型铸造。
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4.3.1、零件的结构类型
３、按复杂程度分类 （１）简单零件； （２）比较复杂零件； （３）复杂零件。 ４、按受力状况分类 （１）受力较小或不重要零件； （２）受力中等或一般零件； （３）受力大的或重要零件。
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4.3.1、轴杆件分析与毛坯选择
（一）杆件分类 １、按形状分类： 实心轴、空心 轴、直轴、弯 轴、同心轴、 偏心轴及管件、 杆件。
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4.2.2、满足材料的工艺性能要求
工艺性能要求： （1）可行性：毛坯的加工方法能把毛坯 制造出来； （2）简便性：毛坯的加工方法能容易把 毛坯制造出来（成形难易程度）； （3）可靠性：生产的毛坯能保证质量 （尺寸精度、表面质量）。
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4.2.2、满足材料的工艺性能要求
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4.3.1、轴杆件分析与毛坯选择
２、按受力分类 （１）转轴：受 弯矩、扭矩； （２）心轴：受 弯矩； （３）传动轴： 受扭矩。
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4.3.1、轴杆件分析与毛坯选择
（二）工作条件 １、分别承受弯、扭、拉、压等多种 应力，并多为循环应力，有时有冲击 应力。 ２、局部颈部、滑动表面承受摩擦， 会产生各种断裂、磨损及塑性变形失 效。
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台阶齿轮轴类零件
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3.对轴类零件的要求

１、整体综合力学性能好； ２、有高的抗疲劳强度； ３、局部要求高硬度、高耐磨性； ４、刀具类轴杆件，要求高硬度、高耐磨性和一定的 韧性及足够的强度。
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4.3.4.轴类零件毛坯加工方法
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4.2
毛坯选择的基本原则
原则：根据零件的结构类型、使用性能、 生产批量和生产条件进行选择。

一、保证零件的使用性能 零件的使用性能：零件为适应工作条件 而应具备的形状、尺寸、力学性能及物 理和化学性能等。如耐热、耐蚀、耐磨 等特性。
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4.2.1、保证零件的使用性能
铸造
锻造
冲压
焊接
型材
应 用 机架、床身 举 、底座、工 例 作台、导轨 、变速箱、 泵体、阀体 、带轮、轴 承座、齿轮等
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机床 、传 、曲 连杆 轮、 、螺 弹簧 具等
主 动 轴 、 凸 栓 、
轴 轴 、 齿 轮 、 模
汽车车身覆盖 件、仪表、电 器及仪器、外 壳及零件、邮 箱、水箱等各 种薄金属件
干，局部色斑和由腐蚀产生的无光泽表面对比使缺陷显示出来。
但试验后需将过剩的酸中和并漂净。 3）磁力探伤 在被测表面上均匀地撒上铁粉，将被检件放于磁力探伤机 的磁铁两级，当毛坯有缺陷时磁感线将绕过发生弯曲现象。
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4.4

毛坯质量及其控制
二、内部缺陷检验
1、射线照相法 将毛坯件暴露在合适的放射源（X或γ ） 的辐射下毛坯件内的缺陷处射线强度大，胶 片感光强，在缺陷处显示处黑色条纹和斑点。 2、超声波检测 超声波具有被固体传输和被内表面存在 处反射的性能。有缺陷处反射波波形及波长 发生变化。
第 四 章 第四节 零件毛坯成形方法和 选择原则
毛坯--通常是形状和尺寸与成品相接近、 且通常比成品大出加工量的待加工件。
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常见毛坯类型（铸锻焊型材）
铸件毛坯
锻件毛坯
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产品制造工艺流程
原 材 料
毛坯
零件
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学习目的和内容
学习目的和要求:
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4.2.3、毛坯成形要适应经济性
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4.2.4、符合生产条件


量体裁衣 选用毛坯生产方法时，必须分析本单 位的设备条件和技术水平、工人的技术 能力等。 充分考虑外协的可能性（专业化生产 企业协同生产），降低成本、减少投入、 保证质量。
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