成形方法選擇

1、15 成形方法選擇成形方法選擇25 成形方法選擇成形方法選擇p 失效失效零件（構(gòu)件）的功能零件（構(gòu)件）的功能 （1）在一定的壓力、溫度、介質(zhì)下，保持規(guī)定）在一定的壓力、溫度、介質(zhì)下，保持規(guī)定的形狀和尺寸；的形狀和尺寸； （2）實(shí)現(xiàn)規(guī)定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)；）實(shí)現(xiàn)規(guī)定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)； （3）傳遞力和能。）傳遞力和能。失效的定義和形式失效的定義和形式定義定義: 零件失去設(shè)計(jì)所要求的效能（功能）稱為失零件失去設(shè)計(jì)所要求的效能（功能）稱為失效效。常見的失效形式：過(guò)量變形、斷裂、磨損、腐蝕常見的失效形式：過(guò)量變形、斷裂、磨損、腐蝕35 成形方法選擇成形方法選擇1.過(guò)量變形過(guò)量變形2.斷裂斷裂3.零件表面損傷零件表面損

2、傷 材料的失效形式材料的失效形式45 成形方法選擇成形方法選擇1.過(guò)量變形過(guò)量變形 過(guò)量彈性變形原因：零件剛度不夠過(guò)量彈性變形原因：零件剛度不夠l彈性變形失效彈性變形失效l塑性變形失效塑性變形失效 沒有明顯特征，測(cè)量尺寸可反映出來(lái)沒有明顯特征，測(cè)量尺寸可反映出來(lái) 有明顯特征。如鍵的扭曲。有明顯特征。如鍵的扭曲。 過(guò)量塑性變形的原因：過(guò)量塑性變形的原因：過(guò)載或者過(guò)載或者零構(gòu)件本身抵抗塑性變形的能力零構(gòu)件本身抵抗塑性變形的能力不夠不夠； 反映塑性變形能力的力學(xué)指標(biāo)：反映塑性變形能力的力學(xué)指標(biāo)：A、Z，屈服強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度Rel55 成形方法選擇成形方法選擇2.斷裂斷裂韌性斷裂韌性斷裂： 斷前產(chǎn)生明顯

3、塑性變形，尺寸明顯變化。如低碳鋼斷前產(chǎn)生明顯塑性變形，尺寸明顯變化。如低碳鋼在拉應(yīng)力下產(chǎn)生塑性變形后斷裂。在拉應(yīng)力下產(chǎn)生塑性變形后斷裂。65 成形方法選擇成形方法選擇脆性斷裂：脆性斷裂：u 斷前幾乎不產(chǎn)生塑性變形，如灰鑄鐵在拉應(yīng)力作用斷前幾乎不產(chǎn)生塑性變形，如灰鑄鐵在拉應(yīng)力作用下不產(chǎn)生塑性變形而斷裂下不產(chǎn)生塑性變形而斷裂1-低碳鋼低碳鋼2-鑄鐵鑄鐵3-高彈性材料高彈性材料75 成形方法選擇成形方法選擇疲勞斷裂疲勞斷裂 零件在交變載荷下經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)零件在交變載荷下經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。象稱為疲勞斷裂。疲勞斷裂宏觀斷口疲勞斷裂宏觀斷口1-最后斷裂區(qū)；最后斷裂區(qū)

4、；2-前沿線；前沿線；3-裂紋擴(kuò)展區(qū)裂紋擴(kuò)展區(qū) 疲勞斷裂過(guò)程：疲勞斷裂過(guò)程： 裂紋萌生裂紋萌生疲勞裂紋擴(kuò)展疲勞裂紋擴(kuò)展最后斷裂。最后斷裂。交變載荷：載交變載荷：載荷大小和方向荷大小和方向隨時(shí)間發(fā)生周隨時(shí)間發(fā)生周期變化的載荷。期變化的載荷。85 成形方法選擇成形方法選擇3.表面損傷表面損傷當(dāng)零件表面尺寸變化或表面破壞超過(guò)許用程度時(shí)當(dāng)零件表面尺寸變化或表面破壞超過(guò)許用程度時(shí)引起的失效現(xiàn)象。引起的失效現(xiàn)象。分類：分類：磨損失效和腐蝕失效磨損失效和腐蝕失效。磨損失效磨損失效零件表面因摩擦發(fā)生尺寸變化和物質(zhì)耗損而導(dǎo)零件表面因摩擦發(fā)生尺寸變化和物質(zhì)耗損而導(dǎo)致的材料報(bào)廢現(xiàn)象叫磨損失效。致的材料報(bào)廢現(xiàn)象叫磨損

5、失效。預(yù)防、減小磨損失效的措施：預(yù)防、減小磨損失效的措施：提高零件表面硬度；提高零件表面硬度；減小壓應(yīng)力；減小壓應(yīng)力；提高表面粗糙度提高表面粗糙度95 成形方法選擇成形方法選擇腐蝕失效腐蝕失效材料受環(huán)境介質(zhì)的作用引起的破壞現(xiàn)象。如材料受環(huán)境介質(zhì)的作用引起的破壞現(xiàn)象。如鋼鐵生銹、土壤腐蝕等。鋼鐵生銹、土壤腐蝕等。防止腐蝕的辦法：防止腐蝕的辦法：改變金屬成分合金化）改變金屬成分合金化）表面保護(hù)（覆蓋法）表面保護(hù)（覆蓋法）改善環(huán)境：干燥氣體覆蓋法改善環(huán)境：干燥氣體覆蓋法p 材料成形工藝的選擇原則材料成形工藝的選擇原則一、適用性原則一、適用性原則滿足使用要求：滿足使用要求：使用性能主要指零件在使用狀態(tài)

6、使用性能主要指零件在使用狀態(tài)下所表現(xiàn)出來(lái)的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性下所表現(xiàn)出來(lái)的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，是保證零件在使用狀態(tài)下完成規(guī)定功能的能，是保證零件在使用狀態(tài)下完成規(guī)定功能的必要條件。必要條件。適應(yīng)工藝性能的要求：適應(yīng)工藝性能的要求：工藝性能是指材料適應(yīng)成工藝性能是指材料適應(yīng)成形加工方法的能力。選擇成形方法時(shí)須注意零形加工方法的能力。選擇成形方法時(shí)須注意零件結(jié)構(gòu)與材料所能適應(yīng)的成形加工工藝性。件結(jié)構(gòu)與材料所能適應(yīng)的成形加工工藝性。二、可行性原則二、可行性原則5 成形方法選擇成形方法選擇10一般，產(chǎn)品材料選定一般，產(chǎn)品材料選定成形工藝類型大致確定成形工藝類型大致確定，如：鑄鐵件如：

7、鑄鐵件鑄造成形鑄造成形 薄板成形件薄板成形件沖壓成形（塑性）沖壓成形（塑性） ABS注射成形注射成形5 成形方法選擇成形方法選擇11三、經(jīng)濟(jì)性原則三、經(jīng)濟(jì)性原則 經(jīng)濟(jì)性原則是要求在滿足使用要求的前提下，經(jīng)濟(jì)性原則是要求在滿足使用要求的前提下，盡量降低產(chǎn)品總成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。它與成盡量降低產(chǎn)品總成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。它與成形工藝、生產(chǎn)批量等有關(guān)。形工藝、生產(chǎn)批量等有關(guān)。大批量生產(chǎn)大批量生產(chǎn)選精度、生產(chǎn)率較高的成形工藝選精度、生產(chǎn)率較高的成形工藝單件、小批量生產(chǎn)單件、小批量生產(chǎn)精度、生產(chǎn)率較低成形工藝，精度、生產(chǎn)率較低成形工藝，如：手工造型、自由鍛造、手工焊、切削加工如：手工造型、自由鍛造、手工焊

8、、切削加工 5 成形方法選擇成形方法選擇零件復(fù)雜程度零件復(fù)雜程度復(fù)雜的金屬制件復(fù)雜的金屬制件鑄造鑄造復(fù)雜的塑料件復(fù)雜的塑料件注塑成形注塑成形簡(jiǎn)單的金屬制件簡(jiǎn)單的金屬制件壓力加工、焊接、鑄造壓力加工、焊接、鑄造簡(jiǎn)單的工程塑料簡(jiǎn)單的工程塑料吹塑、擠出成形等。吹塑、擠出成形等。12產(chǎn)品的尺寸精度要求產(chǎn)品的尺寸精度要求鑄件：要求不高鑄件：要求不高砂型砂型 要求高要求高熔模、氣化模、壓力鑄造熔模、氣化模、壓力鑄造鍛件：要求低鍛件：要求低自由鍛自由鍛 要求高要求高模鍛、擠壓成形模鍛、擠壓成形塑料制件：要求低塑料制件：要求低中空吹塑中空吹塑 要求高要求高注塑成形注塑成形5 成形方法選擇成形方法選擇13總之：

9、總之： 原則原則高效、優(yōu)質(zhì)、低成本高效、優(yōu)質(zhì)、低成本 核心核心質(zhì)量質(zhì)量5 成形方法選擇成形方法選擇四、環(huán)保性原則四、環(huán)保性原則14一、軸桿類零件選材實(shí)例一、軸桿類零件選材實(shí)例 二、二、齒輪類齒輪類零件選材實(shí)例零件選材實(shí)例三、箱體類零件選材實(shí)例三、箱體類零件選材實(shí)例p 典型零件的材料及成形工藝選擇典型零件的材料及成形工藝選擇 5 成形方法選擇成形方法選擇15一一. .軸類零件選材實(shí)例軸類零件選材實(shí)例 軸類零件包括：各種傳動(dòng)軸、機(jī)床主軸、絲杠、光軸類零件包括：各種傳動(dòng)軸、機(jī)床主軸、絲杠、光杠、曲軸、偏心軸、凸輪軸、連桿、拔叉等。杠、曲軸、偏心軸、凸輪軸、連桿、拔叉等。u傳遞扭矩，同時(shí)還承受一定的交

10、變彎曲應(yīng)力。傳遞扭矩，同時(shí)還承受一定的交變彎曲應(yīng)力。u軸頸承受較大的摩擦。軸頸承受較大的摩擦。u有時(shí)承受一定的沖擊載荷或過(guò)量載荷。有時(shí)承受一定的沖擊載荷或過(guò)量載荷。軸的工作條件軸的工作條件軸的失效形式：軸的失效形式：疲勞斷裂、過(guò)載斷裂、磨損和過(guò)量變形疲勞斷裂、過(guò)載斷裂、磨損和過(guò)量變形5 成形方法選擇成形方法選擇16一一. .軸類零件選材實(shí)例軸類零件選材實(shí)例軸的性能要求軸的性能要求u足夠的強(qiáng)度、剛度、塑性、韌性，以防止過(guò)載足夠的強(qiáng)度、剛度、塑性、韌性，以防止過(guò)載或沖擊斷裂?；驔_擊斷裂。u高的硬度和耐磨性，提高軸的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和使用高的硬度和耐磨性，提高軸的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和使用壽命。壽命。u高的疲勞強(qiáng)度，防

11、止疲勞斷裂。高的疲勞強(qiáng)度，防止疲勞斷裂。u良好的切削加工性能，熱處理變形小。良好的切削加工性能，熱處理變形小。u價(jià)格低廉價(jià)格低廉5 成形方法選擇成形方法選擇17二二. .軸桿類零件選材實(shí)例軸桿類零件選材實(shí)例選材及成形工藝選擇選材及成形工藝選擇u載荷中等，沖擊不大載荷中等，沖擊不大C620車床主軸車床主軸機(jī)床主軸是典型的受扭轉(zhuǎn)機(jī)床主軸是典型的受扭轉(zhuǎn)彎曲復(fù)合作用的軸件，它彎曲復(fù)合作用的軸件，它受的應(yīng)力不大（中等載荷），承受的沖擊載荷也不大，如受的應(yīng)力不大（中等載荷），承受的沖擊載荷也不大，如果使用滑動(dòng)軸承，軸頸處要求耐磨。果使用滑動(dòng)軸承，軸頸處要求耐磨。 5 成形方法選擇成形方法選擇18二二. .

12、軸桿類零件選材實(shí)例軸桿類零件選材實(shí)例選用材料：選用材料：45鋼、鋼、40Cr毛坯準(zhǔn)備形式：鍛造毛坯準(zhǔn)備形式：鍛造熱處理：整體調(diào)質(zhì)，軸頸及錐孔表面淬火。熱處理：整體調(diào)質(zhì)，軸頸及錐孔表面淬火。性能要求：整體硬度性能要求：整體硬度HB220HB240；軸頸及錐孔；軸頸及錐孔處硬度處硬度HRC52。 加工工藝路線：加工工藝路線： 下棒料下棒料鍛造鍛造正火或退火正火或退火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理半精加工半精加工表面淬火表面淬火+低溫回火低溫回火精加工。精加工。5 成形方法選擇成形方法選擇19二二. .軸桿類零件選材實(shí)例軸桿類零件選材實(shí)例u受力大，承受高轉(zhuǎn)速、沖擊與循環(huán)載荷很大受力大，承受高轉(zhuǎn)速、沖擊

13、與循環(huán)載荷很大（汽車傳動(dòng)軸）（汽車傳動(dòng)軸）選用材料：滲碳鋼（選用材料：滲碳鋼（20、20CrMnTi）毛坯準(zhǔn)備形式：鍛造毛坯準(zhǔn)備形式：鍛造熱處理：調(diào)質(zhì)、滲碳淬火。熱處理：調(diào)質(zhì)、滲碳淬火。性能要求：心部：性能要求：心部：3035HRC 表面：表面：5662HRC。 加工工藝路線：加工工藝路線： 下棒料下棒料鍛造鍛造正火正火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理半精加半精加工工非滲碳部位保護(hù)非滲碳部位保護(hù)滲碳滲碳+淬火淬火+低溫回火低溫回火精加精加工。工。5 成形方法選擇成形方法選擇20二二. .軸桿類零件選材實(shí)例軸桿類零件選材實(shí)例u受力小或主要承受靜載荷的軸類零件，或形狀復(fù)受力小或主要承受靜載荷的軸類零件

14、，或形狀復(fù)雜的曲軸、凸輪軸雜的曲軸、凸輪軸選用材料：球墨鑄鐵選用材料：球墨鑄鐵毛坯準(zhǔn)備形式：鑄造毛坯準(zhǔn)備形式：鑄造加工工藝路線：加工工藝路線： 鑄造鑄造正火正火+高溫回火高溫回火粗加工、半精加工粗加工、半精加工軸頸軸頸表面淬火表面淬火+回火回火精加工。精加工。 正火目的：得到細(xì)化的正火目的：得到細(xì)化的P，提高，提高Rm、HRC 高溫回火：消除內(nèi)應(yīng)力高溫回火：消除內(nèi)應(yīng)力5 成形方法選擇成形方法選擇21三三. .齒輪類零件選材實(shí)例齒輪類零件選材實(shí)例齒輪的工作條件齒輪的工作條件u通過(guò)齒面接觸傳遞動(dòng)力，周期地受彎曲應(yīng)力和通過(guò)齒面接觸傳遞動(dòng)力，周期地受彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力作用；接觸應(yīng)力作用；u嚙合齒表面承

15、受較大摩擦和磨損；嚙合齒表面承受較大摩擦和磨損；u由于換檔啟動(dòng)或嚙合不良，輪齒會(huì)受到?jīng)_擊。由于換檔啟動(dòng)或嚙合不良，輪齒會(huì)受到?jīng)_擊。齒輪的失效形式：齒輪的失效形式：齒面接觸疲勞、磨損及輪齒折斷齒面接觸疲勞、磨損及輪齒折斷5 成形方法選擇成形方法選擇22三三. .齒輪類零件選材實(shí)例齒輪類零件選材實(shí)例齒輪的性能要求齒輪的性能要求u高的彎曲疲勞強(qiáng)度和高的接觸疲勞強(qiáng)度。高的彎曲疲勞強(qiáng)度和高的接觸疲勞強(qiáng)度。u齒面有高的硬度和耐磨性。齒面有高的硬度和耐磨性。u輪齒心部有足夠的強(qiáng)度和韌性。輪齒心部有足夠的強(qiáng)度和韌性。u良好的切削加工性能和最小的淬火變形。良好的切削加工性能和最小的淬火變形。u價(jià)格適中。價(jià)格適中

16、。5 成形方法選擇成形方法選擇23三三. .齒輪類零件選材實(shí)例齒輪類零件選材實(shí)例選材及成形工藝選擇選材及成形工藝選擇u中低轉(zhuǎn)速，載荷不大的中小型傳動(dòng)齒輪中低轉(zhuǎn)速，載荷不大的中小型傳動(dòng)齒輪（如機(jī)床變速齒輪）（如機(jī)床變速齒輪）選用材料：調(diào)質(zhì)鋼（選用材料：調(diào)質(zhì)鋼（45、40Cr）毛坯準(zhǔn)備形式：鍛造毛坯準(zhǔn)備形式：鍛造熱處理：調(diào)質(zhì)、表面淬火熱處理：調(diào)質(zhì)、表面淬火+低溫回火。低溫回火。性能要求：心部：性能要求：心部：3035HRC 表面：表面：5055HRC。 加工工藝路線：加工工藝路線： 下棒料下棒料鍛造鍛造正火正火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理半精加半精加工工表面淬火表面淬火+低溫回火低溫回火精加工。精

17、加工。5 成形方法選擇成形方法選擇24三三. .齒輪類零件選材實(shí)例齒輪類零件選材實(shí)例u高速、重載、沖擊較大的齒輪（如汽車變速齒高速、重載、沖擊較大的齒輪（如汽車變速齒輪）輪）選用材料：滲碳鋼（選用材料：滲碳鋼（20CrMoTi）毛坯準(zhǔn)備形式：鍛造毛坯準(zhǔn)備形式：鍛造熱處理：調(diào)質(zhì)、滲碳熱處理：調(diào)質(zhì)、滲碳+淬火淬火+低溫回火。低溫回火。性能要求：心部：性能要求：心部：2832HRC 表面：表面：5662HRC。 加工工藝路線：加工工藝路線： 下棒料下棒料鍛造鍛造正火正火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理半精加半精加工工表面淬火表面淬火+低溫回火低溫回火精加工。精加工。5 成形方法選擇成形方法選擇25三三.

18、 .齒輪類零件選材實(shí)例齒輪類零件選材實(shí)例u力學(xué)性能高、形狀復(fù)雜、尺寸大的齒輪力學(xué)性能高、形狀復(fù)雜、尺寸大的齒輪選用材料：鑄鋼（選用材料：鑄鋼（ZG270-500、ZG310-570）毛坯準(zhǔn)備形式：鑄造毛坯準(zhǔn)備形式：鑄造熱處理：正火或退火。熱處理：正火或退火。 加工工藝路線：加工工藝路線： 鑄造鑄造正火或退火正火或退火機(jī)械加工。機(jī)械加工。5 成形方法選擇成形方法選擇26三三. .齒輪類零件選材實(shí)例齒輪類零件選材實(shí)例u輕載、低速、沖擊較小的齒輪輕載、低速、沖擊較小的齒輪選用材料：鑄鐵（選用材料：鑄鐵（HT200、HT300）毛坯準(zhǔn)備形式：鑄造毛坯準(zhǔn)備形式：鑄造熱處理：正火或退火。熱處理：正火或退火

19、。 加工工藝路線：加工工藝路線： 鑄造鑄造正火或退火正火或退火機(jī)械加工。機(jī)械加工。5 成形方法選擇成形方法選擇27三三. .齒輪類零件選材實(shí)例齒輪類零件選材實(shí)例u受力不大、無(wú)潤(rùn)滑條件下工作的齒輪受力不大、無(wú)潤(rùn)滑條件下工作的齒輪選用材料：塑料（如尼龍、聚碳酸脂等）選用材料：塑料（如尼龍、聚碳酸脂等）成型方法：注射成型成型方法：注射成型應(yīng)用：石英鐘應(yīng)用：石英鐘u儀器儀表或接觸腐蝕介質(zhì)的輕載齒輪儀器儀表或接觸腐蝕介質(zhì)的輕載齒輪選用材料：有色金屬（選用材料：有色金屬（CuZn38黃銅、黃銅、CuSn6P錫青錫青銅、銅、7A04超硬鋁等）超硬鋁等）成型方法：機(jī)械加工成型方法：機(jī)械加工5 成形方法選擇成形

20、方法選擇28五五. .箱體類零件選材實(shí)例箱體類零件選材實(shí)例箱體類零件的工作條件箱體類零件的工作條件u支承、定位、密封。支承、定位、密封。u受力不大，多承受壓應(yīng)力。受力不大，多承受壓應(yīng)力。u形狀復(fù)雜、尺寸大、壁厚較薄。形狀復(fù)雜、尺寸大、壁厚較薄。箱體類零件的失效形式箱體類零件的失效形式u變形失效。變形失效。u斷裂失效。斷裂失效。u磨損失效。磨損失效。5 成形方法選擇成形方法選擇29五五. .箱體類零件選材實(shí)例箱體類零件選材實(shí)例箱體類零件的性能要求箱體類零件的性能要求u較高的硬度、抗壓強(qiáng)度。較高的硬度、抗壓強(qiáng)度。u良好的減震性。良好的減震性。u高的尺寸穩(wěn)定性，保證定位準(zhǔn)確、密封可靠。高的尺寸穩(wěn)定性，保證定位準(zhǔn)確、密封可靠。箱體類零件的選材及成型工藝箱體類零件的選材及成型工藝u受力較