第十三章零件毛坯成形方法和選擇原則

1、第第 四四 章章第四節(jié)第四節(jié)零件毛坯成形方法和零件毛坯成形方法和選擇原則選擇原則毛坯毛坯-通常是形狀和尺寸與成品相接近、通常是形狀和尺寸與成品相接近、且通常比成品大出加工量的待加工件。且通常比成品大出加工量的待加工件。 2021-8-61常見(jiàn)毛坯類型（鑄鍛焊型材）常見(jiàn)毛坯類型（鑄鍛焊型材）2021-8-62鑄件毛坯鑄件毛坯鍛件毛坯鍛件毛坯產(chǎn)品制造工藝流程產(chǎn)品制造工藝流程2021-8-63原原材材料料毛坯毛坯零件零件學(xué)習(xí)目的和要求學(xué)習(xí)目的和要求: 1.了解毛坯成形方法的選擇原則和所要考慮的因素。 2.初步掌握常用典型零件的毛坯選擇。教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容： 1.毛坯的特點(diǎn) 2.毛坯成形方法的選擇原則

2、。 3.常用毛坯成形方法重點(diǎn)：毛坯成形方法選擇原則和需要考慮因素。難點(diǎn)：毛坯成形方法的選用。學(xué)習(xí)目的和內(nèi)容學(xué)習(xí)目的和內(nèi)容2021-8-644 4.1 .1 毛坯毛坯的特點(diǎn)的特點(diǎn)n、按用途分類、按用途分類（）結(jié)構(gòu)毛坯件：包括機(jī)械毛坯件及（）結(jié)構(gòu)毛坯件：包括機(jī)械毛坯件及工程結(jié)構(gòu)毛坯件；工程結(jié)構(gòu)毛坯件；（）工具毛坯件；（）工具毛坯件；（）其它毛坯件：日常制品、藝術(shù)制（）其它毛坯件：日常制品、藝術(shù)制品等。品等。n、按加工方法分類、按加工方法分類分為鑄件、鍛件、沖壓件、焊接件等。分為鑄件、鍛件、沖壓件、焊接件等。 3 3、其形狀、其形狀分類分類 軸（桿）類、機(jī)架箱體類、盤套類。軸（桿）類、機(jī)架箱體類、盤

3、套類。2021-8-65比較比較內(nèi)容內(nèi)容制造方法制造方法鑄鑄 造造鍛鍛 造造沖沖 壓壓焊焊 接接型型 材材成形成形特點(diǎn)特點(diǎn)液態(tài)成形液態(tài)成形固態(tài)下塑性變形固態(tài)下塑性變形借助金屬原子的借助金屬原子的擴(kuò)散和結(jié)合，形擴(kuò)散和結(jié)合，形成永久性連接成永久性連接固態(tài)下固態(tài)下成形成形對(duì)原材對(duì)原材料工藝料工藝性能要求性能要求流動(dòng)性好流動(dòng)性好收縮率小收縮率小塑性好，變形抗力小塑性好，變形抗力小強(qiáng)度好，塑性好強(qiáng)度好，塑性好液態(tài)下化學(xué)穩(wěn)定性液態(tài)下化學(xué)穩(wěn)定性切削加切削加工性好工性好適用適用材料材料鑄鐵、鑄鑄鐵、鑄鋼、非鐵鋼、非鐵合金合金中碳鋼，中碳鋼，合金結(jié)構(gòu)合金結(jié)構(gòu)鋼鋼低碳鋼和低碳鋼和非鐵合金非鐵合金薄板薄板 低碳鋼和

4、低合金低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼碳鋼，碳鋼，合金鋼合金鋼非鐵合金非鐵合金適宜的適宜的形狀形狀形狀不受形狀不受限，可相限，可相當(dāng)復(fù)雜，當(dāng)復(fù)雜，尤其是內(nèi)尤其是內(nèi)腔形狀腔形狀自由鍛件自由鍛件簡(jiǎn)單，模簡(jiǎn)單，模鍛件可較鍛件可較復(fù)雜復(fù)雜可較復(fù)雜可較復(fù)雜形狀不受限形狀不受限 簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單，一般為一般為圓形或圓形或平面平面表11-3 常用毛坯制造方法比較 2021-8-66應(yīng)應(yīng)用用舉舉例例鑄造鑄造鍛造鍛造沖壓沖壓焊接焊接型材型材機(jī)架、床身機(jī)架、床身、底座、工、底座、工作臺(tái)、導(dǎo)軌作臺(tái)、導(dǎo)軌、變速箱、變速箱、泵體、閥體泵體、閥體、帶輪、軸、帶輪、軸承座承座、齒輪等、齒輪等機(jī) 床 主 軸機(jī) 床 主 軸、 傳 動(dòng) 軸、

5、 傳 動(dòng) 軸、 曲 軸 、 曲 軸 、連 桿 、 齒連 桿 、 齒輪 、 凸 輪輪 、 凸 輪、 螺 栓 、 螺 栓 、彈 簧 、 模彈 簧 、 模具等具等汽車車身覆蓋汽車車身覆蓋件、儀表、電件、儀表、電器及儀器、外器及儀器、外殼及零件、郵殼及零件、郵箱、水箱等各箱、水箱等各種薄種薄金屬件金屬件鍋爐、壓力容鍋爐、壓力容器、化工容器器、化工容器、管道、廠房、管道、廠房構(gòu)架、橋梁、構(gòu)架、橋梁、車身、飛機(jī)構(gòu)車身、飛機(jī)構(gòu)件、立柱、支件、立柱、支架、工作臺(tái)等架、工作臺(tái)等光 軸光 軸螺 栓螺 栓螺 母螺 母銷 子銷 子等等4.1、不同毛坯的應(yīng)用特征、不同毛坯的應(yīng)用特征2021-8-674 4.1 .1 毛

6、毛坯選擇的內(nèi)容坯選擇的內(nèi)容n、毛坯材料的選用、毛坯材料的選用根據(jù)零件使用性能、工作條件、根據(jù)零件使用性能、工作條件、材質(zhì)性質(zhì)、成本等選取。如鑄鐵、鑄材質(zhì)性質(zhì)、成本等選取。如鑄鐵、鑄鋼、鑄銅、鑄鋁合金等。鋼、鑄銅、鑄鋁合金等。n、毛坯加工方法的選取、毛坯加工方法的選取采用鑄造、鍛壓、沖壓、粉末冶采用鑄造、鍛壓、沖壓、粉末冶金、擠壓、軋制、焊接、粘接工程塑金、擠壓、軋制、焊接、粘接工程塑料等加工方法。料等加工方法。2021-8-684 4.2 .2 毛坯毛坯選擇的基本原則選擇的基本原則原則原則：根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)類型、使用性能、：根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)類型、使用性能、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件進(jìn)行選擇。生產(chǎn)批量和生產(chǎn)

7、條件進(jìn)行選擇。n一、保證零件的使用性能一、保證零件的使用性能零件的使用性能零件的使用性能：零件為適應(yīng)工作條件：零件為適應(yīng)工作條件而應(yīng)具備的形狀、尺寸、力學(xué)性能及物而應(yīng)具備的形狀、尺寸、力學(xué)性能及物理和化學(xué)性能等。如耐熱、耐蝕、耐磨理和化學(xué)性能等。如耐熱、耐蝕、耐磨等特性。等特性。2021-8-694.2.1、保證零件的使用性能、保證零件的使用性能n2 2、不同結(jié)構(gòu)的零件毛坯生產(chǎn)方法的選用、不同結(jié)構(gòu)的零件毛坯生產(chǎn)方法的選用重量超過(guò)重量超過(guò)100Kg100Kg的毛坯，采用砂型鑄造、自的毛坯，采用砂型鑄造、自由鍛造或拼焊；質(zhì)量超過(guò)由鍛造或拼焊；質(zhì)量超過(guò)1.5t1.5t的鍛件需要水壓的鍛件需要水壓機(jī)進(jìn)

8、行鍛造。機(jī)進(jìn)行鍛造。2021-8-6104.2.1、保證零件的使用性能、保證零件的使用性能n、不同內(nèi)在質(zhì)量的零件毛坯生產(chǎn)方法、不同內(nèi)在質(zhì)量的零件毛坯生產(chǎn)方法的選用的選用鍛件和焊接件力學(xué)性能優(yōu)于鑄件。鍛件和焊接件力學(xué)性能優(yōu)于鑄件。n、不同條件下工作的零件毛坯生產(chǎn)方、不同條件下工作的零件毛坯生產(chǎn)方法的選用法的選用工作條件不同，性能要求也不同，相應(yīng)工作條件不同，性能要求也不同，相應(yīng)的毛坯材料及生產(chǎn)方法必須滿足這些要的毛坯材料及生產(chǎn)方法必須滿足這些要求（如防腐、抗氧化、耐高溫等）。求（如防腐、抗氧化、耐高溫等）。2021-8-6114.2.2、滿足材料的工藝性能要求、滿足材料的工藝性能要求工藝性能要求

9、工藝性能要求：n（1 1）可行性：毛坯的加工方法能把毛坯）可行性：毛坯的加工方法能把毛坯制造出來(lái)；制造出來(lái)；n（2 2）簡(jiǎn)便性：毛坯的加工方法能容易把）簡(jiǎn)便性：毛坯的加工方法能容易把毛坯制造出來(lái)（成形難易程度）；毛坯制造出來(lái)（成形難易程度）；n （3 3）可靠性：生產(chǎn)的）可靠性：生產(chǎn)的毛坯能保證質(zhì)量毛坯能保證質(zhì)量（尺寸精度、表面質(zhì)量）。（尺寸精度、表面質(zhì)量）。2021-8-6124.2.2、滿足材料的工藝性能要求、滿足材料的工藝性能要求毛坯材料的工藝性能毛坯材料的工藝性能：n（）鑄造性能（）鑄造性能鑄造時(shí)的流動(dòng)性及收鑄造時(shí)的流動(dòng)性及收縮率，偏析、縮孔、氣孔等缺陷的傾向；縮率，偏析、縮孔、氣孔等

10、缺陷的傾向；n（）鍛壓性能（）鍛壓性能鍛壓時(shí)的塑性、變形鍛壓時(shí)的塑性、變形抗力，可加工溫度范圍、抗氧化性，熱抗力，可加工溫度范圍、抗氧化性，熱脆、冷裂傾向等。脆、冷裂傾向等。2021-8-6134.2.2、滿足材料的工藝性能要求、滿足材料的工藝性能要求（）焊接性能（）焊接性能a a）接合性能）接合性能n一定工藝條件下所獲得優(yōu)質(zhì)接頭的能力，一定工藝條件下所獲得優(yōu)質(zhì)接頭的能力，常用抗裂性及接頭性能下降程度衡量；常用抗裂性及接頭性能下降程度衡量；b)b)使用性能使用性能n接頭所具有的性能在接頭所具有的性能在使用條件下安全運(yùn)使用條件下安全運(yùn)行的能力（抗拉、抗疲勞、抗沖擊韌性行的能力（抗拉、抗疲勞、抗沖

11、擊韌性等等 ）。）。2021-8-614n零件的制造成本零件的制造成本：n包括所消耗的材料的費(fèi)用、燃料和動(dòng)力費(fèi)、工包括所消耗的材料的費(fèi)用、燃料和動(dòng)力費(fèi)、工資、設(shè)備與工藝裝備的折舊費(fèi)和修理費(fèi)、廢品資、設(shè)備與工藝裝備的折舊費(fèi)和修理費(fèi)、廢品損失費(fèi)及其他輔助費(fèi)用。損失費(fèi)及其他輔助費(fèi)用。n經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保、節(jié)能。經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保、節(jié)能。4.2.3、毛坯成形要適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性、毛坯成形要適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性2021-8-615n在滿足零件使用要求和工藝要求的前提下，選在滿足零件使用要求和工藝要求的前提下，選擇總成本較低的方案。擇總成本較低的方案。n 零件批量大時(shí)采用高生產(chǎn)率的生產(chǎn)方法；批零件批量大時(shí)采用高生產(chǎn)率的生產(chǎn)方法

12、；批量小時(shí)，采用自由鍛造、砂型鑄造。量小時(shí)，采用自由鍛造、砂型鑄造。4.2.3、毛坯成形要適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性、毛坯成形要適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性2021-8-6164.2.4、符合生產(chǎn)條件、符合生產(chǎn)條件量體裁衣量體裁衣 選用毛坯生產(chǎn)方法時(shí)，必須分析本單選用毛坯生產(chǎn)方法時(shí)，必須分析本單位的設(shè)備條件和技術(shù)水平、工人的技術(shù)位的設(shè)備條件和技術(shù)水平、工人的技術(shù)能力等。能力等。 充分考慮外協(xié)的可能性（專業(yè)化生產(chǎn)充分考慮外協(xié)的可能性（專業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)協(xié)同生產(chǎn)），降低成本、減少投入、企業(yè)協(xié)同生產(chǎn)），降低成本、減少投入、保證質(zhì)量。保證質(zhì)量。2021-8-6174.3 常用零件的毛坯成形方法常用零件的毛坯成形方法一、零件的結(jié)構(gòu)類型一、零

13、件的結(jié)構(gòu)類型、按形狀分類、按形狀分類（）軸類零件；（）軸類零件；（）盤類零件；（）盤類零件；（）箱架類零件。（）箱架類零件。排氣閥鑄排氣閥鑄-焊結(jié)合焊結(jié)合2021-8-6184 4.3.2.3.2零件零件的結(jié)構(gòu)分析及毛坯選擇的結(jié)構(gòu)分析及毛坯選擇、按尺寸及質(zhì)量分類、按尺寸及質(zhì)量分類（）小型或輕型零件；（）小型或輕型零件；（）中型或一般零件；（）中型或一般零件；（）大型或重型零件。（）大型或重型零件。2021-8-6194.3.1、零件的結(jié)構(gòu)類型、零件的結(jié)構(gòu)類型、按復(fù)雜程度分類、按復(fù)雜程度分類n（）簡(jiǎn)單零件；（）簡(jiǎn)單零件；n（）比較復(fù)雜零件；（）比較復(fù)雜零件；n（）復(fù)雜零件。（）復(fù)雜零件。、按受力

14、狀況分類、按受力狀況分類n（）受力較小或不重要零件；（）受力較小或不重要零件；n（）受力中等或一般零件；（）受力中等或一般零件；n（）受力大的或重要零件。（）受力大的或重要零件。2021-8-6204.3.1、軸桿件分析與毛坯選擇、軸桿件分析與毛坯選擇（一）桿件分類（一）桿件分類、按形狀分類按形狀分類：實(shí)心軸、空心實(shí)心軸、空心軸、直軸、彎軸、直軸、彎軸、同心軸、軸、同心軸、偏心軸及管件、偏心軸及管件、桿件。桿件。2021-8-6214.3.1、軸桿件分析與毛坯選擇、軸桿件分析與毛坯選擇、按受力分類按受力分類（）轉(zhuǎn)軸：受（）轉(zhuǎn)軸：受彎矩、扭矩；彎矩、扭矩；（）心軸：受（）心軸：受彎矩；彎矩；（）

15、傳動(dòng)軸：（）傳動(dòng)軸：受扭矩。受扭矩。2021-8-6224.3.1、軸桿件分析與毛坯選擇、軸桿件分析與毛坯選擇（二）工作條件（二）工作條件n、分別承受彎、扭、拉、壓等多種、分別承受彎、扭、拉、壓等多種應(yīng)力，并多為循環(huán)應(yīng)力，有時(shí)有沖擊應(yīng)力，并多為循環(huán)應(yīng)力，有時(shí)有沖擊應(yīng)力。應(yīng)力。n、局部頸部、滑動(dòng)表面承受摩擦，、局部頸部、滑動(dòng)表面承受摩擦，會(huì)產(chǎn)生各種斷裂、磨損及塑性變形失會(huì)產(chǎn)生各種斷裂、磨損及塑性變形失效。效。2021-8-6232021-8-624臺(tái)階齒輪軸類零件臺(tái)階齒輪軸類零件3.對(duì)軸類零件的要求對(duì)軸類零件的要求n、整體綜合力學(xué)性能好；、整體綜合力學(xué)性能好；n、有高的抗疲勞強(qiáng)度；、有高的抗疲勞

16、強(qiáng)度；n、局部要求高硬度、高耐磨性；、局部要求高硬度、高耐磨性；n、刀具類軸桿件，要求高硬度、高耐磨性和一定的、刀具類軸桿件，要求高硬度、高耐磨性和一定的 韌性及足夠的強(qiáng)度。韌性及足夠的強(qiáng)度。2021-8-6254.3.4.軸類零件毛坯加工方法軸類零件毛坯加工方法n1 1、一般軸采用鍛件毛坯加工制造；、一般軸采用鍛件毛坯加工制造；n2 2、小尺寸、斷面直徑差異不大用圓鋼；、小尺寸、斷面直徑差異不大用圓鋼；n3 3、曲軸、凸輪軸等用鍛件或球鐵鑄件；、曲軸、凸輪軸等用鍛件或球鐵鑄件；n4 4、大型重型或復(fù)雜軸類用鍛件或鑄、大型重型或復(fù)雜軸類用鍛件或鑄件。件。2021-8-6264.3.2、輪盤類零

17、件毛坯選擇、輪盤類零件毛坯選擇n（一）工具類，選（一）工具類，選用硬度和耐磨性高、用硬度和耐磨性高、強(qiáng)韌性適當(dāng)?shù)奶间搹?qiáng)韌性適當(dāng)?shù)奶间摵秃辖痄?。和合金鋼。n（二）一般盤套件，（二）一般盤套件，要求具有一定的強(qiáng)要求具有一定的強(qiáng)韌性，而局部耐磨韌性，而局部耐磨性高。一般選用中、性高。一般選用中、低碳鋼或合金結(jié)構(gòu)低碳鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼。鋼。2021-8-627圖12 JN-150汽車變速齒輪圖圖11 機(jī)床傳動(dòng)齒輪2021-8-628傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪n（三）齒輪零件，齒部承受交變彎曲應(yīng)力和沖擊（三）齒輪零件，齒部承受交變彎曲應(yīng)力和沖擊力，齒面承受接觸應(yīng)力和摩擦力。易發(fā)生接觸疲力，齒面承受接觸應(yīng)力和摩擦力。易

18、發(fā)生接觸疲勞、磨損、折斷和局部變形失效。要求心部有足勞、磨損、折斷和局部變形失效。要求心部有足夠的強(qiáng)度和韌性，齒部有高的彎曲疲勞強(qiáng)度、接夠的強(qiáng)度和韌性，齒部有高的彎曲疲勞強(qiáng)度、接觸疲勞強(qiáng)度。齒面有較高的硬度和耐磨性。觸疲勞強(qiáng)度。齒面有較高的硬度和耐磨性。4.3.2、輪盤類零件毛坯選擇、輪盤類零件毛坯選擇2021-8-629（四）齒輪毛坯選擇（四）齒輪毛坯選擇n、軋材毛坯軋材毛坯：制造形狀簡(jiǎn)單、尺寸不大：制造形狀簡(jiǎn)單、尺寸不大的齒輪的大批量生產(chǎn)；的齒輪的大批量生產(chǎn)；n、鍛鋼毛坯鍛鋼毛坯：制造機(jī)器中的大部分齒輪，：制造機(jī)器中的大部分齒輪，力學(xué)性能較好；如錐齒輪力學(xué)性能較好；如錐齒輪n、鑄鐵毛坯鑄鐵

19、毛坯：制造受力不大、無(wú)沖擊、：制造受力不大、無(wú)沖擊、低速齒輪（質(zhì)量大的大型齒輪）。低速齒輪（質(zhì)量大的大型齒輪）。4.3.2、輪盤類零件毛坯選擇、輪盤類零件毛坯選擇2021-8-630輪轂類零件2021-8-631齒輪毛坯齒輪毛坯A-鍛造B-圓鋼C-鑄造D-焊接件4.3.3、箱架件分析與毛坯選擇、箱架件分析與毛坯選擇箱架件受力不大要求有較好的剛度和密封性。箱架件受力不大要求有較好的剛度和密封性。一般采用鑄鐵。受力復(fù)雜的可采用鑄鋼。單件、一般采用鑄鐵。受力復(fù)雜的可采用鑄鋼。單件、短周期可選用焊接件。短周期可選用焊接件。2021-8-6324 4.4 .4 毛坯毛坯質(zhì)量及其控制質(zhì)量及其控制常見(jiàn)毛坯成

20、形缺陷及其預(yù)防措施常見(jiàn)毛坯成形缺陷及其預(yù)防措施（前面各章已講述）（前面各章已講述） 高質(zhì)量的毛坯是加工高品質(zhì)產(chǎn)品的重要條件高質(zhì)量的毛坯是加工高品質(zhì)產(chǎn)品的重要條件和保證，毛坯質(zhì)量檢驗(yàn)很有必要。和保證，毛坯質(zhì)量檢驗(yàn)很有必要。一、外觀質(zhì)量檢驗(yàn)一、外觀質(zhì)量檢驗(yàn) 1 1、尺寸和形狀檢驗(yàn)、尺寸和形狀檢驗(yàn) 2 2、近表面質(zhì)量檢驗(yàn)、近表面質(zhì)量檢驗(yàn)2021-8-6334 4.4 .4 毛坯毛坯質(zhì)量及其控制質(zhì)量及其控制一、外觀質(zhì)量檢驗(yàn)一、外觀質(zhì)量檢驗(yàn) 1 1）著色試驗(yàn)）著色試驗(yàn) 采用低黏度的染色液處理毛坯表面，再將毛坯表面洗干凈、采用低黏度的染色液處理毛坯表面，再將毛坯表面洗干凈、干燥。缺陷處留有色跡。干燥。缺陷處留有色跡。3 3）磁力探傷）磁力探傷 在被測(cè)表面上均勻地撒上鐵粉，將被檢件放于磁力探傷機(jī)在被測(cè)表面上均勻地撒上鐵粉，將被檢件放于磁力探傷機(jī)的磁鐵兩級(jí)，當(dāng)毛坯有缺陷時(shí)磁感線將繞過(guò)的磁鐵兩級(jí)，當(dāng)毛坯