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8章 机械零件毛坯的选择,毛坯成形方法选择的合理与否直接影响到,零件的质量、使用性能、成本和生产率；,而零件的材料选定以后，其毛坯成形方法也大致确定了。,8.1 机械零件毛坯选择的原则,前提：既,满足零件的使用要求,，又使零件在制造过 程中具有,良好的工艺性和经济性,，以利于降 低成本和提高生产率。,毛坯选择是,全面分析，认真比较，各,方面知识综合,应用,的过程,（1）适用性原则,全面满足零件的,使用要求,和相关的特殊要求。,一般机械零件，以零件及其材料的,力学性能,为主,。,力学性能取决于,工作条件,（受力状态、温度、接触介质）和,失效形式,。,（2）工艺性原则,使,零件的结构、材料与所选择的毛坯成形,方法相适应，亦即具有良好的工艺性。,高速大功率内燃机曲轴,一般均采用的,合金结构钢,锻造成形，,功率较小,可采用,球墨铸铁铸造,成形或采用,中碳钢锻造,成形。,对于,受力不大且为圆形截面的直轴,，可采用,圆钢下,料做为毛坯直接经切削加工制成。,形状复杂、尺寸较大的零件,铸造成形,：灰铸铁、球墨铸铁,焊接成形,：低碳钢、低合金结构钢,形状不太复杂、力学性能要求较高的零件,塑性成形,：低、中碳,钢及低合金结构钢,（3）经济性原则,（4）,兼顾现有生产条件原则,保证方便、快捷地制出高质量的产品。,尽量利用,现有生产条件完成毛坯任务，若,现有生产条件难以满足要求时，则应考虑改变零件材料和（或）毛坯成形方法,，也可通过,外部协作或外购,解决。,1)在满足使用要求的前提下，使制造成本尽可能降低,2)兼顾,零件的,各项,制造,成本,考虑到,材料价格、毛坯成本、切削加工费用,和,材料损耗,等。,单件、小批生产选投资小、加工费用低的成形方法,：砂型铸造,（手工造型）、自由锻和电条电弧焊等,；,成批大量生产选生产效率和制品精度高的成形方法,：砂型铸造,（机器造型）、精密铸造、模锻、自动焊。,8.2 常用毛坯的选择,结合考虑零件的结构，利于简化工艺和满足毛坯的质量要求,8.2.1 常用毛坯材料的比较,1铸造合金,(1)铸铁：,应用最多。有良好的耐磨性、减振性和 低的缺口敏感性，且价格较低。,1）灰铸铁,：,铸造性能好，但焊接性差，力学性能较差；常用于,制造受力较小的零件，尤其是承压件，如机座、箱体和机床床身等,。,2）球墨铸铁,：,力学性能较好，铸造性能略低，焊接性差；,适于制造受力较大或较复杂以及承受冲击的零件，如内燃机曲轴、连杆、齿轮和轧钢机轧辊等。,3）可锻铸铁,力学性能较好，铸造性能及焊接性差，生产周期长；适于制造受力较大或较复杂以及承受冲击的薄壁小件，如壳体、齿轮、摇臂和小轴等,(2)铸钢,综合力学性能远优于铸铁，低碳铸钢还具有良好的焊接性；,适于制造承受重载荷、复杂载荷或冲击的零件，如曲拐、齿轮和机架等,(3)铸造非铁合金,常用的有,铸造铝合金,和,铸造铜合金,。强度一般不太高,，除铝硅合金外,，其余的铸造性能均较差，焊接性较差，价格较高。,一般均具有较好的耐磨性和耐蚀性，还有一定的耐热性，故,常用于要求耐热、耐蚀或导热性良好的零件，如内燃机活塞、蜗轮和滑动轴承等。,2塑性成形用金属材料,(1)低、中碳钢和低合金结构钢,低碳钢塑性成形性较好，且有良好的焊接性。中碳钢综合力学性能好，热成形时塑性成形性好，但焊接性较差。,低碳钢和,低合金结构钢,适于制造,型材、板材及一般机械零件。,中碳钢,适于制造,重要一些的机械零件如曲轴、齿轮和转轴等。,(2)高碳钢和合金钢,强度高，塑性差，热成形时变形抗力也较大，锻造温度范围窄，焊接性也差。,高碳钢和合金钢,常用于制造,模具、量具、刃具、弹簧、重要的机器零件和耐磨、耐蚀件,等。,(3)变形铝合金,：,强度中等或较低，塑性较好；大多数具有高塑性和低的变形抗力，变形温度较低，塑性成形性好，但焊接性较差。,变形铝合金,适于制造,承受轻载的机械零件和电气元件，如滑动轴承、齿轮、弹簧,等,(,4)变形铜合金,：,强度中等，塑性较好；绝大多数塑性高，变形 抗力较低，塑性成形性好，但锻造温度范围窄，焊 接性较差。,变形铜合金,适于制造,机械零件、仪表零件和电气 元件，尤其是耐蚀件和耐磨件，如散热器管和片、蜗轮、轴承和弹簧,等。,8.2.2 常用毛坯成形方法的比较,铸造,：,制造各种尺寸且形状较复杂尤其是具有复杂内腔的零,件：,箱体、壳体、机床床身、支座,锻造,：,制造受力较大或较复杂的零件。自由锻、模锻,转轴、齿轮、曲轴和叉杆,冲压,：,制造质轻、壁薄而刚性好的零件及形状较复杂的壳,体：,箱体、壳体、仪表板和容器,焊接,：,形状复杂件或大型构件的连接成形、异种材料的连 接和零件的修补,粉末冶金,：,适于制造形状较复杂的中、小型零件，如,皮带轮,、,齿轮、链轮,等；也适于制造有特殊性能要求的材料和零件，如,含油轴承、金刚石工具、硬质合金、活塞环,等。,8.3 常用零件的材料和成形方法,8.3.1 轴杆类零件,轻载,：,中碳钢,（35、40、45等）,重载,：,中碳合金钢,（40Cr等）并调质,受较大冲击且受摩擦,：,渗氮钢,（38CrMoA1等）并渗氮,或,渗碳钢,（20CrMnTi、20Cr 等）并渗碳、淬火,曲轴铸造,：,铸钢,（ZG270-500）或,球墨铸铁（,QT450-10）,材料,成形方法,光轴和直径差较小的阶梯轴,：,圆钢,作坯；,重要件须锻造,制坯,直径差较大的阶梯轴,：,锻造,制坯,异形截面轴和曲轴,：,锻造或铸造,制坯,锻-焊、铸-焊等组合工艺制造毛坯,异种材料的连接、形状复杂件的成形,图8-2 零件的锻-焊复合结构,a）排气阀 b）复杂连杆,1、2焊缝,耐热钢阀头,8.3.2 盘套类零件,1、齿轮,低速、轻载齿轮,：,材料：45、50Mn,2,、40Cr钢，,成形方法：圆钢下料、自由锻、模锻。,要求不高时：,灰铸铁、球墨铸铁；铸造成形。,高速、重载齿轮,：,材料：18CrMnTi、20CrMo钢且齿部渗碳、淬火；,38CrMoAl等渗氮钢制造且齿部经渗氮处理；,成形方法：自由锻、模锻,直径500mm以上的大型齿轮：,材料：中碳钢、铸钢、球墨铸铁、灰铸铁,成形方法：自由锻、铸造和焊接等,钟表齿轮：,低碳钢、不锈钢等；板料冲压,2、模具,热锻模,：,5CrMnMo、5CrNiMo等合金钢制造并经淬,火和高温回火。,冷冲模,：,Cr12、Cr12MoV等合金工具钢经淬,火和低温回火。,成形方法,：锻造,3、带轮、飞轮,材料：灰铸铁、球墨铸铁,成形方法：铸造成形,or,材料：Q215、Q235等低碳钢型材,成形方法：焊接成形,8.3.3 箱体、支架类零件,结构较为复杂，通常有不规则的外形和内腔，壁厚也不均匀,1、一般基础件,主要起,支承作用,，抗拉强度和塑性、韧性要求不高，但应有,较好的刚度和减振性,，有时还需要有,较好的耐磨性,。,通常采用灰铸铁（如HT150、HT200等）铸造成形,2、受力复杂件,要求有,较高的综合力学性能：铸钢,（ZG200400）；,铸造成形,；,为简化工艺：铸-焊、铸-螺纹；连接结构,。,单件、小批生产时：型钢；焊接结构,航空发动机的缸体、缸盖和曲轴箱：,铝合金（如ZL105、ZL105A等）；铸造成形,8.3.4 机械零件毛坯选择的示例,图示为齿轮减速器，传递功率4kW，试对其主要零件进行毛坯选择。,1-箱体 2-齿轮 3-轴 4-箱盖 5-孔盖 6-螺栓,7-档油盘 8-齿轮轴 9-螺母 10-轴承 11-端盖,1、箱体和箱盖,：,灰铸铁铸造成形,或,结构钢型材和板料焊接成形,2、齿轮和轴,：中碳钢（如45钢），,单件小批生产：,自由锻、胎模锻等成形，,大批生产：,模锻成形,3、滚动轴承,：,内、外套圈：,轴承钢,（如GCr15钢），经,辗环轧制,成形。,滚珠：,轴承钢,，经,螺旋斜轧,制成。,保持架：采用,低碳钢,（如08钢）,薄板经冲压,成形。,4、螺栓和螺母,：,螺栓与螺母：,碳素结构钢,（如Q235）经,镦锻,或,挤压,成形，,螺纹：,搓丝,或,攻螺纹,