机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择

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,机械制造基础第九章 机械零件材料及毛坯的选择,主讲：仝勖峰,西安电子科技大学,本章内容,失效的概念及失效的主要形式；,零件失效原因及其分析方法；,零件材料的选择原则和毛坯的选择方法。,一、机械零件的失效,失效是指零件在使用过程中，由于尺寸、形状或材料的组织与性能发生变化而失去原设计的效能。,零件没有达到使用寿命就失去功能称为早期失效，比较危险。达到使用寿命的失效称为正常失效，比较安全。,要防止失效，必须了解失效的机制和原因。,1、零件失效的主要形式,机械零件常见的失效形式主要有：,（1）断裂：断裂又可分为过载断裂(韧性材料和脆性材料不同)、疲劳断裂和蠕变断裂,（2）变形过大：过大的塑性变形影响机械的工作性能,（3）振动过大：振幅过大影响机械的工作性能甚至发生共振,（4）表面失效：指磨损、接触疲劳、腐蚀、胶合等,2、零件失效的原因,机械零件失效的原因主要有：,（1）设计不合理,（2）选材不合理,（3）加工工艺不当,（4）安装使用不正确,3、典型的失效分析,齿轮传动的失效形式,轮齿的失效形式多种多样，较为常见的有轮齿折断、齿面点蚀、磨损、胶合和塑性变形等等,1）轮齿折断：通常有疲劳折断和过载折断两种。,2）齿面点蚀：是指齿面材料在变化着的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点状损伤现象。,3、典型的失效分析,3）齿面磨损：是齿轮在啮合传动过程中，轮齿接触表面上的材料摩擦损耗的现象。,4）齿面胶合：是相啮合齿面的金属在一定压力下直接接触发生粘着，同时随着齿面间的相对运动，使金属从齿面上撕落而引起的一种严重粘着磨损现象。,5）塑性变形：是由于在过大的应力作用下，轮齿材料因屈服产生塑性流动而在齿面 或齿体形成 的变形。,轮,齿,疲,劳,折,断,轮,齿,的,塑,性,变,形,齿,面,胶,合,齿,面,点,蚀,齿,面,磨,损,二、零件材料选择的原则,要做到合理选材，必须全面分析及综合考虑。一般遵循三个原则：,使用性能；,工艺性能；,经济性能。,1、使用性能,使用性能中，最重要的是力学性能。必须要考虑：,受力状况：载荷类型、大小、特点。,环境状况：温度、腐蚀、摩擦。,特殊要求：导电、电磁、热膨胀、密度。,2、,工,工艺,性,性能,同使,用,用性,能,能相,比,比，,工,工艺,性,性能,处,处于,次,次要,地,地位,。,。但,某,某些,情,情况,下,下，,工,工艺,性,性能,也,也是,选,选材,的,的主,要,要依,据,据。,工艺,性,性能,的,的好,坏,坏，,取,取决,于,于加,工,工的,难,难易,程,程度,、,、生,产,产效,率,率、,生,生产,成,成本,。,。,3、,经,经济,性,性能,质优,价,价廉,、,、寿,命,命高,是,是保,证,证产,品,品具,备,备竞,争,争力,的,的重,要,要条,件,件。,必,必须,正,正确,处,处理,技,技术,与,与经,济,济的,关,关系,。,。,所谓,经,经济,性,性选,材,材，,不,不仅,指,指选,择,择最,便,便宜,的,的材,料,料，,或,或是,生,生产,成,成本,最,最低,的,的材,料,料，,而,而是,运,运用,价,价值,分,分析,的,的方,法,法，,综,综合,考,考虑,材,材料,对,对产,品,品的,功,功能,与,与成,本,本的,影,影响,，,，达,到,到最,佳,佳的,技,技术,经,经济,效,效益,。,。,另外,，,，选,材,材时,，,，不,能,能片,面,面强,调,调材,料,料费,用,用和,制,制造,成,成本,。,。首,先,先还,是,是要,保,保证,使,使用,要,要求,。,。,三、,零,零件,毛,毛坯,选,选择,原,原则,零件,制,制造,过,过程,分,分为,毛,毛坯,成,成型,和,和切,削,削加,工,工两,个,个阶,段,段。,毛,毛坯,成,成型,不,不仅,对,对后,续,续加,工,工产,生,生很,大,大的,影,影响,，,，而,且,且对,零,零件,乃,乃至,整,整个,产,产品,的,的质,量,量、,使,使用,性,性能,、,、生,产,产周,期,期和,成,成本,都,都有,影,影响,。,。因,此,此，,正,正确,选,选择,毛,毛坯,类,类型,和,和成,型,型方,法,法具,有,有重,要,要意,义,义。,1、,毛,毛坯,的,的种,类,类,机械,零,零件,的,的毛,坯,坯一,般,般包,括,括：,铸,铸件,、,、锻,件,件、,轧,轧制,型,型材,、,、挤,压,压件,、,、冲,压,压件,、,、焊,接,接件,、,、粉,末,末冶,金,金和,注,注射,成,成型,件,件等,。,。各,种,种毛,坯,坯具,有,有不,同,同的,特,特点,。,。（,详,详见,课,课本,表,表9.1,）,）,2、毛坯,的,的成本,1）铸件,的,的成本,（1）铸,件,件设计：,包,包括材料,的,的选择和,结,结构尺寸,的,的确定。,灰,灰铸铁成,本,本最低，,铜,铜合金价,格,格高。结,构,构尺寸的,影,影响是通,过,过铸件的,工,工艺体现,的,的，尺寸,合,合理，铸,造,造缺陷少,，,，成本降,低,低。,（2,）,）生,产,产方,式,式：,根,根据,不,不同,的,的批,量,量选,择,择合,适,适的,铸,铸造,方,方式,。,。,2、,毛,毛坯,的,的成,本,本,1）,铸,铸件,的,的成,本,本,（3,）,）铸,造,造工,艺,艺：,工,工艺,不,不同,，,，工,时,时和,模,模具,费,费用,不,不同,。,。,（4,）,）生,产,产管,理,理：,实,实行,科,科学,的,的管,理,理方,法,法，,才,才能,明,明显,降,降低,废,废品,率,率和,生,生产,过,过程,中,中原,材,材料,的,的浪,费,费。,2、,毛,毛坯,的,的成,本,本,2）,锻,锻件,的,的成,本,本,（1,）,）原,材,材料,消,消耗,：,：原,材,材料,消,消耗,在,在锻,造,造中,成,成本,占,占用,最,最大,，,，从,锻,锻件,下,下料,到,到加,工,工成,型,型有,一,一系,列,列材,料,料损,失,失。,如,如：,下,下料,损,损失,、,、烧,损,损、,废,废料,及,及废,品,品。,（2,）,）工,模,模具,费,费消,耗,耗：,模,模锻,中,中，,模,模具,费,费用,在,在锻,件,件费,用,用成,本,本中,仅,仅仅,次,次于,材,材料,消,消耗,。,。约,占,占成,本,本的,三,三分,之,之一,。,。合,理,理设,计,计模,具,具、,使,使用,模,模具,、,、延,长,长使,用,用寿,命,命，,可,可明,显,显降,低,低成,本,本。,2、,毛,毛坯,的,的成,本,本,2）,锻,锻件,的,的成,本,本,（3,）,）锻,造,造方,法,法和,生,生产,率,率：,锻,锻造,方,方法,不,不同,，,，工,时,时和,生,生产,率,率差,别,别很,大,大，,设,设备,差,差别,也,也很,大,大。,因,因此,，,，需,要,要根,据,据不,同,同的,批,批量,确,确定,合,合适,的,的方,法,法。,（4,）,）生,产,产管,理,理：,实,实行,科,科学,管,管理,，,，减,少,少浪,费,费。,2、毛,坯,坯的成,本,本,3）冲,压,压件的,成,成本,冲压件,的,的成本,主,主要包,括,括材料,消,消耗、,加,加工费,、,、模具,费,费等。,提高模,具,具使用,率,率，提,高,高一次,成,成型率,，,，实现,自,自动化,。,。,3、毛,坯,坯的选,择,择,1）满,足,足工艺,要,要求,不同的,材,材料，,决,决定了,毛,毛坯的,成,成型方,式,式。,3、毛坯,的,的选择,2）满足,零,零件的使,用,用要求,（1）结,构,构形状和,尺,尺寸要求,对于结构,复,复杂的零,件,件，选择,铸,铸件毛坯,；,；对于结,构,构形状较,复,复杂，且,抗,抗冲击能,力,力、抗疲,劳,劳强度要,求,求高的中,小,小型零件,，,，宜采用,模,模锻件。,对,对于结构,复,复杂且轮,廓,廓大的零,件,件，宜选,择,择组合毛,坯,坯。,3、毛坯,的,的选择,2）满足,零,零件的使,用,用要求,（2）力,学,学性能要,求,求,对于承受,冲,冲击和交,变,变载荷的,零,零件，一,般,般选择锻,造,造毛坯，,如,如机床、,汽,汽车的传,动,动轴和齿,轮,轮等；对,于,于由于其,它,它方面原,因,因，必须,采,采用铸件,，,，但要求,零,零件金相,致,致密、承,载,载能力高,的,的零件，,应,应选择合,适,适的铸造,方,方法，如,压,压力铸造,、,、金属型,铸,铸造、离,心,心铸造等,方,方式。,3、,毛,毛坯,的,的选,择,择,2,）,）,满,满,足,足,零,零,件,件,的,的,使,使,用,用,要,要,求,求,（3,）,）,表,表,面,面,质,质,量,量,要,要,求,求,为,了,了,降,降,低,低,生,生,产,产,成,成,本,本,，,，,机,机,械,械,产,产,品,品,一,一,些,些,非,非,配,配,合,合,表,表,面,面,有,有,尽,尽,量,量,不,不,加,加,工,工,的,的,趋,趋,势,势,，,，,即,即,实,实,现,现,少,少,、,、,无,无,切,切,削,削,加,加,工,工,。,。,为,为,保,保,证,证,这,这,些,些,表,表,面,面,的,的,质,质,量,量,，,，,对,对,于,于,较,较,小,小,尺,尺,寸,寸,的,的,非,非,铁,铁,金,金,属,属,件,件,，,，,宜,宜,选,选,择,择,金,金,属,属,型,型,铸,铸,造,造,、,、,压,压,力,力,铸,铸,造,造,或,或,精,精,密,密,模,模,锻,锻,。,。,对,对,于,于,尺,尺,寸,寸,较,较,小,小,的,的,钢,钢,铁,铁,件,件,，,，,宜,宜,选,选,择,择,熔,熔,模,模,铸,铸,造,造,或,或,精,精,密,密,模,模,锻,锻,。,。,3,、,、,毛,毛,坯,坯,的,的,选,选,择,择,2,）,）,满,满,足,足,零,零,件,件,的,的,使,使,用,用,要,要,求,求,（4,）,）,其,其,它,它,方,方,面,面,要,要,求,求,对,于,于,某,某,些,些,具,具,有,有,特,特,殊,殊,要,要,求,求,的,的,零,零,件,件,，,，,必,必,须,须,结,结,合,合,毛,毛,坯,坯,材,材,料,料,和,和,生,生,产,产,方,方,法,法,来,来,满,满,足,足,这,这,些,些,要,要,求,求,。,。,例,例,如,如,：,：,有,有,耐,耐,压,压,要,要,求,求,的,的,零,零,件,件,，,，,要,要,求,求,金,金,相,相,致,致,密,密,，,，,不,不,能,能,有,有,气,气,孔,孔,、,、,砂,砂,眼,眼,等,等,缺,缺,陷,陷,，,，,宜,宜,采,采,用,用,离,离,心,心,铸,铸,造,造,（,（,气,气,缸,缸,套,套,：,：,铸,铸,铁,铁,）,）,或,或,型,型,材,材,（,（,液,液,压,压,缸,缸,：,：,钢,钢,）,）,。,。,对,对,于,于,在,在,自,自,动,动,机,机,床,床,上,上,加,加,工,工,的,的,零,零,件,件,，,，,要,要,求,求,毛,毛,坯,坯,精,精,度,度,高,高,，,，,宜,宜,采,采,用,用,冷,冷,拉,拉,型,型,材,材,。,。,3,、,、,毛,毛,坯,坯,的,的,选,选,择,择,3,）,）,满,满,足,足,降,降,低,低,生,生,产,产,成,成,本,本,的,的,要,要,求,求,（1,）,）,生,生,产,产,批,批,量,量,小,小,时,时,的,的,毛,毛,坯,坯,选,选,择,择,主,要,要,考,考,虑,虑,模,模,具,具,费,费,用,用,、,、,设,设,备,备,费,费,用,用,。,。,多,多,采,采,用,用,砂,砂,型,型,铸,铸,造,造,、,、,自,自,由,由,锻,锻,、,、,胎,胎,模,模,锻,锻,、,、,焊,焊,接,接,结,结,构,构,件,件,。,。,（2,）,）,大,大,批,批,量,量,时,时,的,的,毛,毛,坯,坯,选,选,择,择,主,要,要,考,考,虑,虑,材,材,料,料,的,的,利,利,用