江蘇大學(xué)材料成型-毛坯成形工藝選擇

材料成形工藝基礎(chǔ)毛坯成形方法選擇江蘇大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)制系王宏宇2009-10第四部分

毛坯成形方法選擇

本課程所講述的材料成形方法屬于傳統(tǒng)意義上的金屬材料成形，主要用于機(jī)械零件制造過程中毛坯件的成形。毛坯成形方法的選擇直接關(guān)系到機(jī)械零件的質(zhì)量、使用性能、成本和生產(chǎn)率。因此，毛坯（成形方法）的選擇是機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。教學(xué)內(nèi)容第一章常用毛坯成形方法第二章毛坯成形方法選擇的原則第三章典型零件毛坯成形方法的選擇第四章毛坯成形方法選擇示例第一章

常用毛坯成形方法

一、常用毛坯成形方法的種類二、常用毛坯成形方法的比較1.液態(tài)成形（鑄造）鑄造是液態(tài)金屬充填型腔后凝固成形的成形方法，要求熔融金屬流動性好、收縮性好，鑄造材料利用率高，適用于制造各種尺寸和批量且形狀復(fù)雜尤其具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件，如支座、殼體、箱體、機(jī)床床身等。手工砂型鑄造是單件、小批生產(chǎn)鑄件的常用方法；大批大量生產(chǎn)常采用機(jī)器造型；特種鑄造常用于生產(chǎn)特殊要求或有色金屬鑄件。2.塑性成形（鍛壓）鍛造是固態(tài)金屬在壓力下塑性變形的成形方法，要求金屬的塑性較好、變形抗力小。鍛造方法適用于制造受力較大、組織致密、質(zhì)量均勻的鍛件，如轉(zhuǎn)軸、齒輪、曲軸和叉桿等。自由鍛鍛造工裝簡單、準(zhǔn)備周期短，但產(chǎn)品形狀簡單，是單件生產(chǎn)和大型鍛件的唯一鍛造方法；胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上采用胎模進(jìn)行鍛造的方法，可鍛造較為復(fù)雜、中小批量的中小型鍛件；模鍛的鍛件可較復(fù)雜，材料利用率和生產(chǎn)率遠(yuǎn)高于自由鍛，但只能鍛造批量較大的中小型鍛件。（1）鍛造沖壓是借助沖模使金屬產(chǎn)生分離或變形的成形方法，要求金屬塑性成形時(shí)塑性好、變形抗力小。沖壓可獲得各種尺寸且形狀較為復(fù)雜的零件，材料利用率和生產(chǎn)率高。沖壓廣泛應(yīng)用于汽車、儀表行業(yè)，是大批量制造質(zhì)量輕、剛度好的零件和形狀復(fù)雜的殼體的首選成形方法。（2）沖壓3.焊接成形焊接是通過加熱和（或）加壓使被焊材料產(chǎn)生共同熔池或塑性變形或原子擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)連接的，要求材料在焊接時(shí)的淬硬傾向以及產(chǎn)生裂紋和氣孔等缺陷的傾向較小。焊接可獲得各種尺寸且形狀較復(fù)雜的零件，材料利用率高，采用自動化焊接可達(dá)到很高的生產(chǎn)率，適用于形狀復(fù)雜或大型構(gòu)件的連接成形，也可用于異種材料的連接和零件的修補(bǔ)。

4.其他成形方法簡介型材也是最為常用的毛坯之一，其成形方法主要為塑性成形中軋制、擠壓和拉拔等。原材料的供應(yīng)態(tài)一般為型材。型材可直接使用，也可作為鍛壓和焊接的原料。此外，對于金屬材料還可以采用粉末冶金的方法，這種方法尤其適應(yīng)于金屬陶瓷如硬質(zhì)合金的成形。粉末冶金成形一般過程：5.毛坯成形方法比較成形方法鑄造鍛造沖壓焊接軋材成形特點(diǎn)液態(tài)下成形塑性變形塑性變形永久性連接同鍛件結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜簡單輕巧、復(fù)雜輕巧簡單工藝性要求流動性好，收縮率低塑性好，變形抗力小塑性好，變形抗力小強(qiáng)度高，塑性好同鍛件常用材料鑄鐵、鑄鋼、鋁合金中碳鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼等低碳鋼、有色金屬薄板低碳鋼、低合金鋼等碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等組織特征晶粒粗大、疏松晶粒細(xì)小、致密拉深時(shí)，流線有變化接頭組織不均勻同鍛件機(jī)械性能較差好好降低較好材料利用率高低高較高較低生產(chǎn)周期長短/長長較短短生產(chǎn)成本較低較高較低中——應(yīng)用舉例機(jī)架、床身軸、齒輪油箱車身，船體絲杠、螺栓第二章

毛坯成形方法選擇的原則

一、毛坯成形方法選擇的一般原則選擇毛坯成形方法的一般原則：在滿足使用要求的前提下，努力降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率。具體地說包括以下方面：

1.滿足零件的使用要求2.降低生產(chǎn)成本3.結(jié)合具體生產(chǎn)條件

夠用二、毛坯成形方法選擇的依據(jù)1.零件的用途及工作條件根據(jù)零件的用途及工作條件，可基本確定零件應(yīng)選用的材料與成形方法，而且通常是根據(jù)選定的材料來選擇成形方法。飛輪-HT200-鑄造鏈輪-45-鍛造2.零件的結(jié)構(gòu)、形狀與外形尺寸零件的結(jié)構(gòu)、形狀和外形尺寸不同，其毛坯成形方法也不同。

鑄-焊組合成形

鍛造成形

型材

千斤頂手柄

機(jī)床主軸萬噸水壓機(jī)立柱3.零件的生產(chǎn)類型單件、小批生產(chǎn)時(shí)，選用通用設(shè)備和工具、低精度、低生產(chǎn)效率的成形方法；大批量生產(chǎn)時(shí)，選用專用設(shè)備和工具、高精度、高生產(chǎn)效率的成形方法。4.現(xiàn)有生產(chǎn)條件在選擇成形方法時(shí)，必須考慮企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)條件，如設(shè)備條件、技術(shù)水平、管理水平等。一般情況下，應(yīng)在滿足使用要求的前提下，充分利用現(xiàn)有本企業(yè)的生產(chǎn)條件。第三章典型零件毛坯成形方法的選擇一、軸桿類零件主要起支承傳動件和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。傳動軸、機(jī)床主軸、絲杠、光杠、曲軸、凸輪軸等。軸類毛坯應(yīng)用材料熱處理及工藝鍛件機(jī)床主軸45，40Cr調(diào)質(zhì)處理，軸頸高頻淬火高速柴油機(jī)曲軸38CrMoAl調(diào)質(zhì)處理，軸頸氮化鑄件汽車柴油機(jī)曲軸QT600-2軸頸高頻淬火鍛焊結(jié)合件汽車排氣閥45，4Cr9Si2分段鍛造，粗加工，對焊鑄焊結(jié)合件萬噸水壓機(jī)立柱ZG35分段鑄造，粗加工，電渣焊拼焊二、盤套類零件以齒輪為例，傳遞運(yùn)動和載荷。齒輪毛坯應(yīng)用材料熱處理及工藝鍛件機(jī)床齒輪45，40Cr調(diào)質(zhì)處理，輪齒高頻淬火+低溫回火汽車齒輪20CrMnTi輪齒滲碳處理，淬火+低溫回火圓鋼小齒輪（d<100）（單件,小批量）45調(diào)質(zhì)處理鑄件大齒輪（d>500）ZG35調(diào)質(zhì)處理受力小低速齒輪HT200儀器儀表齒輪ZL108

壓力鑄造沖壓件儀器儀表齒輪08，10三、箱體類零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量、工作條件相差很大。箱體毛坯應(yīng)用性能及特點(diǎn)材料鑄鐵件機(jī)床床身，齒輪箱，閥體，泵體具有較好的剛度和減振性HT200鑄鋼件重型水壓機(jī)橫梁，大型軋鋼機(jī)機(jī)架可承受重載荷及沖擊載荷ZG35,必須進(jìn)行退火或正火鋁合金鑄件航空發(fā)動機(jī)箱體摩托車發(fā)動機(jī)箱體儀表罩殼受力不大，自重輕，導(dǎo)熱性好ZL105ZL108焊接件(單件,小批量)版輥磨床床身形狀簡單，可承受較