第四章 机械零件毛坯的选择

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 毛坯的选择及加工路线的确定（,P232,）,第一节零件毛坯的类型及其制造方法的比较,第二节选择毛坯类型和加工方法的原则及依据,第三节常用机械零件毛坯的分类及其制造方法,概述（,P232,）,机械零件的制造包括,毛坯成形,和,切削加工,两个阶段，大多数零件都是通过铸造、锻造、焊接或冲压等方法制成毛坯，再经过切削加工制成。,因此，正确选择零件毛坯和合理选择机械加工方法是机械零件生产过程控制的关键，选择正确与否，不仅影响每个机械零件乃至整个机械制造的质量和使用性能，而且对于生产周期和成本也有重大的影响。,第一节零件毛坯的类型及其制造方法的比较（,P232,）,机械零件毛坯可以分为,铸件,、,锻件,（包括挤压、轧制的零件毛坯）、,冲压件,、,焊接件,、,轧材,（板材、管材、棒材、线材和各种截面的原材料）等五大类。,其相互间的比较可见,P232,表,51,。但表中只是一般而言。在实际选择时应具体考虑。,第二节机械零件毛坯选择的原则（,P233,）,一、选择毛坯的原则：,应在满足使用要求的前提下，努力降低生产成本，即适用性原则和经济性原则。,1,、适用性原则（,P233,）,就是满足零件的使用要求。,体现在对其形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等外部质量，和对其,化学成分、金属组织、机械性能、物理性能和化学性能等内部质量,的要求上。,同一类零件，由于使用要求不同，从选择材料到选择毛坯类型的加工方法，可以,完全不同。,2,、经济性原则（,P234,）,一个零件的制造成本包括其本身的材料费以及所消耗的燃料、动力费用、工资和工资附加费、各项折旧费及其它辅助性费用等分摊到该零件上的份额。,因此，在选择毛坯的类型及其具体的制造方法时，应在满足零件使用要求的前提下，选择成本低廉的。,首先要把满足使用要求和降低制造成本统一起来；其次，考虑经济性应从降低整体的生产成本考虑。,选择毛坯的依据,1,、零件的类别、用途和工作条件及其形状、尺寸和设计技术要求；,2,、零件的生产批量；,3,、生产条件。,第三节常用机械零件毛坯的选择（,P235,）,常用的机械零件按其形状特征可分为：,一、轴杆类零件,二、盘套饼块类零件,三、机架箱体类零件,一、轴杆类零件（,P236,）,其结构特点是轴向（纵向）尺寸远大于径向（横向）尺寸；,包括各种传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、齿轮轴、连杆、拨叉、锤杆、摇臂、螺栓、销子等。,一般都是各种机械中重要的受力和传动零件，,综合力学性能要求高,，大多采用锻件毛坯。,也采用球墨铸铁毛坯，如,QT45010,等。在有些情况下还可采用,锻焊,或,铸焊,的方式生产毛坯。,二、盘套、饼块类零件（,P237,）,其结构特点是轴向（纵向）尺寸一般小于径向（横向）尺寸，或两个方向的尺寸相差不大。,如齿轮、带轮、飞轮、模具、联轴节、套环、轴承环、螺母、垫圈等。,其毛坯选择根据具体情况而异。如齿轮一般应选用锻造毛坯，大批量条件下选用热轧齿轮；直径在,100mm,以下的小齿轮单件小批时可以圆钢为毛坯；直径,500mm,以上的大齿轮可以铸钢或球墨铸铁为毛坯。,三、机架、箱体类零件（,P238,）,包括机身、底座、支架、横梁、工作台、齿轮箱、轴承座、阀体、泵体等。,常采用铸铁件、铸钢件，或铸,焊结构。,表,5-1,常用毛坯类型及其制造方法比较（,P232,）,毛坯类型,比较内容,铸件,锻件,冲压件,焊接件,轧材,成形特点,液态下成形,固态下塑性变形,同锻件,永久性连接,同锻件,对原材料工艺性能要求,流动性好、收缩率低,塑性好、变形抗力低,同锻件,强度高、塑性好、液态下化学稳定性好,同锻件,常用材料,灰铸铁、球墨铸铁、中碳钢、铝、铜合金,中碳钢、合金结构钢,低碳钢及有色金属薄板,低碳钢、低合金钢、不锈钢、铝合金等,低、中碳钢、合金结构钢、铝、铜合金等,金属组织特征,晶粒粗大、疏松、杂质排列无方向性,晶粒细小、致密、晶粒呈方向性排列,拉深后沿拉深方向形成流线组织，其余工序组织基本不变,焊缝区为铸造组织，熔合与过热区有粗大晶粒,同锻件,机械性能,灰铸铁较差，球墨、可锻铸铁及铸钢较好,比相同成分的铸钢件好,变形部分的强度硬度提高、结构刚性好,接头的机械性能可达到或接近母材,同锻件,返回文挡,续表,5-1,常用毛坯类型及其制造方法比较（,P233,）,结构特征,形状一般不受限制，可相当复杂,性状一般较铸件简单,结构轻巧，形状可较复杂,尺寸、形状一般不受限制，结构较轻,形状简单，横向尺寸变化小,材料利用率,高,低,较高,较高,较低,生产周期,长,自由锻短、模锻长,长,较短,短,生产成本,较低,较高,批量越大，成本越低,较高,主要适用范围,灰铸铁用于受力不大或承压为主的零件，或要求减震、耐磨的零件；球铁、铸钢、铝、铜合金用于重载或复杂载荷零件,用于对机械性能，尤其是强度和韧性要求较高的传动零件和工具、模具,用于以薄板成形的各种零件,主要用于制造各种金属结构，部分用于制造零件毛坯,形状简单的零件,应用举例,机架、床身、底座、工作台、导轨、变速箱、泵体、阀体、带轮、轴承座、曲轴、齿轮等,机床主轴、传动轴、曲轴、连杆、齿轮、凸轮、螺栓、弹簧、锻模、冲模等,汽车车身覆盖件、机表、电器及仪器零件、油箱、水箱各种薄金属件,锅炉、压力容器、化工容器、管道、厂房、吊车构架、桥梁、车身、船体、飞机构件、机架、立柱等,光轴、丝杠、螺栓、螺母、销子等,返回文挡,常用零件加工路线的确定,1,）材料的确定；,2,）毛坯成形方法的确定；,3,）热处理工艺及主要参数的制定；,4,）机加工方法及路线的确定。,常用零件加工路线举例,现要制造一批拖拉机的连杆螺栓，如下图所示。库存材料有：,16Mn,、,40Cr,、,T10,、,20CrMnTi,、,60Si2Mn,等，确定或回答下列问题：,1,、确定所用材料，并说明理由；,2,、确定毛坯成形方法，并说明理由；,3,、确定该零件的生产工艺路线（即安排成形方法、热处理、机械加工等顺序）；,4,、简述正火热处理的目的；,5,、画出调质处理工艺曲线图。,常用零件加工路线的确定,1,、,40Cr,，因为连杆螺栓承受交变载荷，要求有较高的综合力学性能，所以采用合金调质钢。,2,、采用锻造成形。因为锻件具有较高的力学性能，特别是冲击韧性较高。,3,、下料,锻造成形,正火,粗加工,半精加工,调质,精加工,检验。,4,、细化晶粒，调整毛坯的硬度，为最终热处理作组织准备。,5,、调质处理工艺曲线如下图所示。,常用零件加工路线的确定,Ac,3,+3050,500650,T,t,淬火,回火,时间,t,温度,