演示文稿機械零件毛坯的選擇

（優(yōu)選）機械零件毛坯的選擇本文檔共31頁；當前第1頁；編輯于星期一\17點16分第5章機械零件毛坯的選擇本文檔共31頁；當前第2頁；編輯于星期一\17點16分5.1毛坯選擇的原則

滿足材料的工藝性能要求

零件材料的選擇與毛坯的選擇關系密切，零件材料的工藝性能直接影響著毛坯生產(chǎn)方法的選擇。按加工工藝方法的不同，金屬材料可分為鑄造合金和壓力加工合金兩大類。

本文檔共31頁；當前第3頁；編輯于星期一\17點16分各種材料與毛坯生產(chǎn)方法的關系表

本文檔共31頁；當前第4頁；編輯于星期一\17點16分滿足零件的使用要求

機械產(chǎn)品都是由若干零件組成的，保證零件的使用要求是保證產(chǎn)品使用要求的基礎。因此，毛坯選擇首先必須保證滿足零件的使用性能要求。零件的使用要求主要包括：零件的工作條件（通常指零件的受力情況、工作環(huán)境和接觸介質(zhì)等）零件結構形狀和尺寸的要求零件性能的要求。本文檔共31頁；當前第5頁；編輯于星期一\17點16分（1）結構形狀和尺寸的要求機械零件由于使用功能的不同,其結構形狀和尺寸往往差異較大,各種毛坯制造方法對零件結構形狀和尺寸的適應能力也不相同。所以，選擇毛坯時，應認真分析零件的結構形狀和尺寸特點，選擇與之相適應的毛坯制造方法。對于結構形狀復雜的中小型零件,應選擇鑄件毛坯?？蛇x擇砂型鑄造、金屬型鑄造或熔模鑄造等；對于結構形狀很復雜且輪廓尺寸不大的零件，宜選擇熔模鑄造。對于結構形狀較為復雜，且抗沖擊能力、抗疲勞強度要求較高的中小型零件，宜選擇模鍛件毛坯；對于那些結構形狀相當復雜且輪廓尺寸又較大的大型零件，宜選擇組合毛坯。本文檔共31頁；當前第6頁；編輯于星期一\17點16分（2）力學性能的要求對于力學性能要求較高，特別是工作時要承受沖擊和交變載荷的零件，為了提高抗沖擊和抗疲勞破壞的能力，一般應選擇鍛造毛坯，如機床、汽車的傳動軸和齒輪等；對于由于其它方面原因需采用鑄件，但又要求零件的金相組織致密、承載能力較強的零件，應選擇相應的能滿足要求的鑄造方法，如壓力鑄造、金屬型鑄造和離心鑄造等。本文檔共31頁；當前第7頁；編輯于星期一\17點16分（3）表面質(zhì)量的要求

為降低生產(chǎn)成本，現(xiàn)代機械產(chǎn)品上的某些非配合表面有盡量不加工的趨勢，即實現(xiàn)少、無切屑加工。對于尺寸較小的非鐵金屬件，宜選擇金屬型鑄造、壓力鑄造或精密模鍛；對于尺寸較小的鋼鐵件，則宜選擇熔模鑄造（鑄鋼件）或精密模鍛（結構鋼件）。本文檔共31頁；當前第8頁；編輯于星期一\17點16分（4）其它方面的要求

對于具有某些特殊要求的零件，必須結合毛坯材料和生產(chǎn)方法來滿足這些要求。如果零件選材為鋼材，則宜選擇型材（如液壓油缸常采用無縫鋼管）；如果零件選材為鑄鐵，則宜選擇離心鑄造（如內(nèi)燃機的汽缸套，其材料為QT600－2，毛坯即為離心鑄造鑄件）；對于在自動機床上進行加工的中小型零件，由于要求毛坯精度較高，故宜采用冷拉型材（如微型軸承的內(nèi)、外圈是在自動車床上加工的，其毛坯采用冷拉圓鋼）。本文檔共31頁；當前第9頁；編輯于星期一\17點16分滿足降低生產(chǎn)成本的要求

要降低毛坯的生產(chǎn)成本，在選擇毛坯時，必須認真分析零件的使用要求及所用材料的價格、結構工藝性、生產(chǎn)批量的大小等各方面情況。首先，應根據(jù)零件的選材和使用要求確定毛坯的類別，再根據(jù)零件的結構形狀、尺寸大小和毛坯生產(chǎn)的結構工藝性及生產(chǎn)批量大小確定具體的制造方法，必要時還可按有關程序?qū)υO計提出修改意見，以利于降低毛坯生產(chǎn)成本。本文檔共31頁；當前第10頁；編輯于星期一\17點16分（1）生產(chǎn)批量較小時的毛坯選擇

生產(chǎn)批量較小時，毛坯生產(chǎn)的生產(chǎn)率不是主要問題，材料利用率的矛盾也不太突出，這時應主要考慮的總是是減少設備、模具等方面的投資，即使用價格比校便宜的設備和模具，以降低生產(chǎn)成本。如使用型材、砂型鑄造件、自由鍛件、胎模鍛件、焊接結構件等作為毛坯。本文檔共31頁；當前第11頁；編輯于星期一\17點16分（2）生產(chǎn)批量較大時的毛坯選擇

生產(chǎn)批量較大時，提高生產(chǎn)率和材料的利用率，降低廢品率，對降低毛坯的單件生產(chǎn)成本將具有明顯的經(jīng)濟意義。因此，應采用比較先進的毛坯制造方法來生產(chǎn)毛坯。盡管此時的設備造價昂貴、投資費用高，但分攤到單個毛坯上的成本是較低的，并由于工時消耗、材料消耗及后續(xù)加工費用的減少和毛坯廢品率的降低，從而有效地降低毛坯生產(chǎn)成本。本文檔共31頁；當前第12頁；編輯于星期一\17點16分符合生產(chǎn)條件

為兼顧零件的使用要求和生產(chǎn)成本兩方面的原則，在選擇毛坯時還必須與本企業(yè)的具體生產(chǎn)條件相結合。當對外訂貨的價格低于本企業(yè)生產(chǎn)成本，且又能滿足交貨期要求時，應當向外訂貨，以降低成本。

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此外還要認真分析以下三方面的情況：當代毛坯生產(chǎn)的先進技術與發(fā)展趨勢，在不脫離我國國情及本廠實際的前提下，盡量采用比較先進的毛坯生產(chǎn)技術；產(chǎn)品的使用性能和成本方面對毛坯生產(chǎn)的要求；本廠現(xiàn)有毛坯生產(chǎn)能力狀況，包括生產(chǎn)設備、技術力量（含工程技術人員和技術工人）、廠房等方面的情況。本文檔共31頁；當前第14頁；編輯于星期一\17點16分

總之，毛坯選擇應在保證毛坯質(zhì)量的前提下，力求選用高效、低成本、制造周期短的毛坯生產(chǎn)方法。選擇毛坯制造方法的考慮因素見圖所示。本文檔共31頁；當前第15頁；編輯于星期一\17點16分毛坯制造方法的選擇

本文檔共31頁；當前第16頁；編輯于星期一\17點16分5.2典型零件的選材及工藝路線軸桿類零件的毛坯選擇

軸桿類零件是機械產(chǎn)品中支承傳動件、承受載荷、傳遞扭矩和動力的常見典型零件，其結構特征是軸向（縱向）尺寸遠大于徑向（橫向）尺寸，包括各種傳動軸、機床主軸、絲杠、光杠、曲軸、偏心軸、凸輪軸、齒輪軸、連桿、搖臂、螺栓、銷子等，如圖所示。本文檔共31頁；當前第17頁；編輯于星期一\17點16分（1）軸桿類零件的毛坯軸類零件最常用的毛坯是型材和鍛件，對于某些大型的、結構形狀復雜的軸也可用鑄件或焊接結構件。對于光滑的或有階梯但直徑相差不大的一般軸，常用型材（即熱軋或冷拉圓鋼）作為毛坯。對于直徑相差較大的階梯軸或要承受沖擊載荷和交變應力的重要軸，均采用鍛件作為毛坯。當生產(chǎn)批量較小時，應采用自由鍛件；當生產(chǎn)批量較大時，應采用模鍛件。對于結構形狀復雜的大型軸類零件，其毛坯可采用砂型鑄造件、焊接結構件或鑄一焊結構毛坯。本文檔共31頁；當前第18頁；編輯于星期一\17點16分（2）軸桿類零件的材料常用軸類材料有：優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，如35鋼、40鋼、45鋼、65Mn鋼等，其中用的最多的是45鋼；合金鋼，如20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等；碳素結構鋼，如Q235、Q275等。除了上述碳鋼和合金鋼外，近年來越來越多地采用球墨鑄鐵和高強度灰鑄鐵作為軸的材料，尤其是曲軸的材料。本文檔共31頁；當前第19頁；編輯于星期一\17點16分（3）應用舉例1）減速器傳動軸，工作載荷基本平衡，材料45鋼，小批量生產(chǎn)。由于該軸工作時不承受沖擊載荷，工作性質(zhì)一般，且各階梯軸徑相差不大，因此，可選用熱軋圓鋼作為毛坯。下料尺寸為Ф45㎜×220㎜。減速器傳動軸軸的加工路線為：熱軋棒料下料一粗加工一調(diào)質(zhì)處理一半精加工一磨削本文檔共31頁；當前第20頁；編輯于星期一\17點16分2）磨床砂輪主軸“生產(chǎn)批量中等。砂輪主軸主要用于傳遞動力。該零件精度要求高，工作中將承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊等載荷，要求具有較高的強度。選擇65Mn，采用模鍛件。砂輪主軸的加工路線為：下料－鍛造－退火－粗加工－調(diào)質(zhì)處理－精加工－表面淬火－粗磨－低溫人工時效－精磨

本文檔共31頁；當前第21頁；編輯于星期一\17點16分退火的目的是消除鍛造應力及組織不均勻性，降低硬度，改善加工性。調(diào)質(zhì)處理是為了提高主軸的綜合性能，以滿足心部的強度要求，同時在表面淬火時能獲得均勻的硬化層。圖磨床主軸簡圖表面淬火是為了使軸頸和外圓錐部分獲得高硬度，提高耐磨性。人工時效的作用是進一步穩(wěn)定淬硬層組織和消除磨削應力，以減少主軸的變形。本文檔共31頁；當前第22頁；編輯于星期一\17點16分盤套類零件的毛坯選擇

盤套類零件是指直徑尺寸較大而長度尺寸相對較小的回轉(zhuǎn)體零件（一般長度與直徑之比小于1）。屬于這類零件的有各種齒輪、帶輪、飛輪、聯(lián)軸節(jié)、套環(huán)、軸承環(huán)、端蓋及螺母、墊圈等。盤類零件由于其用途不同，所用的材料也不相同，毛坯生產(chǎn)方法也較多。如圖所示。

本文檔共31頁；當前第23頁；編輯于星期一\17點16分（1）帶輪的毛坯選擇

帶輪是通過中間撓性件（各種帶）來傳遞運動和動力的，一般載荷比較平穩(wěn)。對于中小帶輪多采用HT150制造，故其毛坯一般采用砂型鑄造，生產(chǎn)批量較小時用手工造型；生產(chǎn)批量較大時可采用機器造型；對于結構尺寸很大的帶輪，為減輕重量可采用鋼板焊接毛坯。本文檔共31頁；當前第24頁；編輯于星期一\17點16分（2）鏈輪的毛坯選擇

鏈輪是通過鏈條作為中間撓性件來傳遞動力和運動的，其工作過程中的載荷有一定的沖擊，且鏈齒的磨損較快。鏈輪的材料大多使用鋼材，最常用的毛坯為鍛件。單件小批生產(chǎn)時，采用自由鍛造；生產(chǎn)批量較大時使用模鍛；對于新產(chǎn)品試制或修配件，亦可使用型材；對于齒數(shù)大于50的從動鏈輪也可采用強度高于HT150的鑄鐵，其毛坯可采用砂型鑄造，造型方法視生產(chǎn)批量決定。本文檔共31頁；當前第25頁；編輯于星期一\17點16分（3）圓柱齒輪的毛坯選擇齒輪的毛坯選擇取決于齒輪的選材、結構形狀、尺寸大小、使用條件及生產(chǎn)批量等因素。對于鋼制齒輪，如果尺寸較小且性能要求不高，可直接采用熱軋捧料，除此之外，一般都采用鍛造毛坯。生產(chǎn)批量較小或尺寸較大的齒輪采用自由鍛造；生產(chǎn)批量較大的中小尺寸的齒輪采用模鍛。對于直徑比較大，結構比較復雜的不便于鍛造的齒輪，采用鑄鋼毛坯或焊接組合毛坯。本文檔共31頁；當前第26頁；編輯于星期一\17點16分（4）應用舉例1）機床齒輪的選材一般來說，機床齒輪載荷不大，運動平穩(wěn)，工作條件好，故對齒輪的耐磨性及沖擊韌度要求不高，一般可選用中碳鋼制造。為了提高淬透性也可選用中碳合金鋼，經(jīng)高頻淬火，基本上能滿足機床工作條件。圖為C620－1車床主軸箱中Ⅲ軸上的三聯(lián)滑動齒輪簡圖，該齒輪承受載荷不大，運動也較平穩(wěn)，所以可選用中碳鋼來制造。但考慮到整個齒輪較厚，采用中碳鋼難以淬透，于是選用中碳合金鋼更好，如40Cr并經(jīng)高頻表面淬火。其加工工藝路線為：下料－鍛造－正火－粗加工－調(diào)質(zhì)－半精加工－齒輪高頻淬火及回火－精磨本文檔共31頁；當前第27頁；編輯于星期一\17點16分正火處理對鍛造齒輪毛坯是必須的熱處理工序，它可消除鍛造壓力，均勻組織，改善切削加工性。對于一般齒輪，正火也可作為高頻淬火前的最后熱處理工序。調(diào)質(zhì)處理可以使齒輪獲得較高的綜合力學性能，齒輪可承受較大的彎曲應力和沖擊力，并可減少淬火變形。高頻淬火及低溫回火提高了齒輪表面硬度和耐磨性，并且使齒輪表面產(chǎn)生壓應力，提高了抗疲勞破壞的能力。低溫回火可消除淬火應力，對防止產(chǎn)生磨削裂紋和提高抗沖擊能力是有利的。本文檔共31頁；當前第28頁；編輯于星期一\17點16分2）載重汽車的變速齒輪的選材汽車變速箱中的齒輪主要用來調(diào)節(jié)發(fā)動機曲軸和主軸凸輪的轉(zhuǎn)速比，以改變汽車運行速度，其工作較為繁重，因此在疲勞極限、耐磨性以及抗沖擊作用等性能方面均比機床齒輪要求高。因此，變速齒輪的材料大多選用合金滲碳鋼。圖為解放牌汽車變速齒輪，采用20CrMnTi鋼，有較高的力學性能，經(jīng)滲碳淬火處理及低溫回火后表面硬度為58～62HRC，心部硬度為30～45HRC，這種鋼還具有良好的工藝性能，這對大量生產(chǎn)來說極為重要。20CrMnTi鋼經(jīng)鍛造及正火后，其切削加工性尚可，同時熱處理工藝性也較好，如良好的淬透性、過熱傾向小、滲碳速度快及淬火變形小等。具體加工工藝路線如下：下料－模鍛－正火－機械粗、半精加工(內(nèi)孔及端面留磨量)－滲碳(孔防滲)淬火－低溫回火－噴丸－校正花鍵孔－珩(或磨)齒本文檔共31頁；當前第29頁；編輯于星期一\17點16分正火是為了均勻和細化組織，消除鍛造應力，獲得較好的切削加工性。滲碳、淬火及低溫回火是為了使齒面具有高硬度及耐磨性，而心部可得到低碳馬氏體組織，有高的強度和足夠的韌性。噴丸處理是一種強化手段，可使零件滲碳表層的壓應力進一步增大，有