1、第第 四四 章章第四节第四节零件毛坯成形方法和零件毛坯成形方法和选择原则选择原则毛坯毛坯-通常是形状和尺寸与成品相接近、通常是形状和尺寸与成品相接近、且通常比成品大出加工量的待加工件。且通常比成品大出加工量的待加工件。 2022-6-151常见毛坯类型（铸锻焊型材）常见毛坯类型（铸锻焊型材）2022-6-152铸件毛坯铸件毛坯锻件毛坯锻件毛坯产品制造工艺流程产品制造工艺流程2022-6-153原原材材料料毛坯毛坯零件零件学习目的和要求学习目的和要求: 1.了解毛坯成形方法的选择原则和所要考虑的因素。 2.初步掌握常用典型零件的毛坯选择。教学内容：教学内容： 1.毛坯的特点 2.毛坯成形方法的选
2、择原则。 3.常用毛坯成形方法重点：毛坯成形方法选择原则和需要考虑因素。难点：毛坯成形方法的选用。学习目的和内容学习目的和内容2022-6-1544 4.1 .1 毛坯毛坯的特点的特点n、按用途分类、按用途分类（）结构毛坯件：包括机械毛坯件及（）结构毛坯件：包括机械毛坯件及工程结构毛坯件；工程结构毛坯件；（）工具毛坯件；（）工具毛坯件；（）其它毛坯件：日常制品、艺术制（）其它毛坯件：日常制品、艺术制品等。品等。n、按加工方法分类、按加工方法分类分为铸件、锻件、冲压件、焊接件等。分为铸件、锻件、冲压件、焊接件等。 3 3、其形状、其形状分类分类 轴（杆）类、机架箱体类、盘套类。轴（杆）类、机架箱
3、体类、盘套类。2022-6-155比较比较内容内容制造方法制造方法铸铸 造造锻锻 造造冲冲 压压焊焊 接接型型 材材成形成形特点特点液态成形液态成形固态下塑性变形固态下塑性变形借助金属原子的借助金属原子的扩散和结合，形扩散和结合，形成永久性连接成永久性连接固态下固态下成形成形对原材对原材料工艺料工艺性能要求性能要求流动性好流动性好收缩率小收缩率小塑性好，变形抗力小塑性好，变形抗力小强度好，塑性好强度好，塑性好液态下化学稳定性液态下化学稳定性切削加切削加工性好工性好适用适用材料材料铸铁、铸铸铁、铸钢、非铁钢、非铁合金合金中碳钢，中碳钢，合金结构合金结构钢钢低碳钢和低碳钢和非铁合金非铁合金薄板薄板
4、 低碳钢和低合金低碳钢和低合金结构钢结构钢碳钢，碳钢，合金钢合金钢非铁合金非铁合金适宜的适宜的形状形状形状不受形状不受限，可相限，可相当复杂，当复杂，尤其是内尤其是内腔形状腔形状自由锻件自由锻件简单，模简单，模锻件可较锻件可较复杂复杂可较复杂可较复杂形状不受限形状不受限 简单，简单，一般为一般为圆形或圆形或平面平面表11-3 常用毛坯制造方法比较 2022-6-156应应用用举举例例铸造铸造锻造锻造冲压冲压焊接焊接型材型材机架、床身机架、床身、底座、工、底座、工作台、导轨作台、导轨、变速箱、变速箱、泵体、阀体泵体、阀体、带轮、轴、带轮、轴承座承座、齿轮等、齿轮等机 床 主 轴机 床 主 轴、
5、传 动 轴、 传 动 轴、 曲 轴 、 曲 轴 、连 杆 、 齿连 杆 、 齿轮 、 凸 轮轮 、 凸 轮、 螺 栓 、 螺 栓 、弹 簧 、 模弹 簧 、 模具等具等汽车车身覆盖汽车车身覆盖件、仪表、电件、仪表、电器及仪器、外器及仪器、外壳及零件、邮壳及零件、邮箱、水箱等各箱、水箱等各种薄种薄金属件金属件锅炉、压力容锅炉、压力容器、化工容器器、化工容器、管道、厂房、管道、厂房构架、桥梁、构架、桥梁、车身、飞机构车身、飞机构件、立柱、支件、立柱、支架、工作台等架、工作台等光 轴光 轴螺 栓螺 栓螺 母螺 母销 子销 子等等4.1、不同毛坯的应用特征、不同毛坯的应用特征2022-6-1574 4
6、.1 .1 毛毛坯选择的内容坯选择的内容n、毛坯材料的选用、毛坯材料的选用根据零件使用性能、工作条件、根据零件使用性能、工作条件、材质性质、成本等选取。如铸铁、铸材质性质、成本等选取。如铸铁、铸钢、铸铜、铸铝合金等。钢、铸铜、铸铝合金等。n、毛坯加工方法的选取、毛坯加工方法的选取采用铸造、锻压、冲压、粉末冶采用铸造、锻压、冲压、粉末冶金、挤压、轧制、焊接、粘接工程塑金、挤压、轧制、焊接、粘接工程塑料等加工方法。料等加工方法。2022-6-1584 4.2 .2 毛坯毛坯选择的基本原则选择的基本原则原则原则：根据零件的结构类型、使用性能、：根据零件的结构类型、使用性能、生产批量和生产条件进行选择
7、。生产批量和生产条件进行选择。n一、保证零件的使用性能一、保证零件的使用性能零件的使用性能零件的使用性能：零件为适应工作条件：零件为适应工作条件而应具备的形状、尺寸、力学性能及物而应具备的形状、尺寸、力学性能及物理和化学性能等。如耐热、耐蚀、耐磨理和化学性能等。如耐热、耐蚀、耐磨等特性。等特性。2022-6-1594.2.1、保证零件的使用性能、保证零件的使用性能n2 2、不同结构的零件毛坯生产方法的选用、不同结构的零件毛坯生产方法的选用重量超过重量超过100Kg100Kg的毛坯，采用砂型铸造、自的毛坯，采用砂型铸造、自由锻造或拼焊；质量超过由锻造或拼焊；质量超过1.5t1.5t的锻件需要水压
8、的锻件需要水压机进行锻造。机进行锻造。2022-6-15104.2.1、保证零件的使用性能、保证零件的使用性能n、不同内在质量的零件毛坯生产方法、不同内在质量的零件毛坯生产方法的选用的选用锻件和焊接件力学性能优于铸件。锻件和焊接件力学性能优于铸件。n、不同条件下工作的零件毛坯生产方、不同条件下工作的零件毛坯生产方法的选用法的选用工作条件不同，性能要求也不同，相应工作条件不同，性能要求也不同，相应的毛坯材料及生产方法必须满足这些要的毛坯材料及生产方法必须满足这些要求（如防腐、抗氧化、耐高温等）。求（如防腐、抗氧化、耐高温等）。2022-6-15114.2.2、满足材料的工艺性能要求、满足材料的工
9、艺性能要求工艺性能要求工艺性能要求：n（1 1）可行性：毛坯的加工方法能把毛坯）可行性：毛坯的加工方法能把毛坯制造出来；制造出来；n（2 2）简便性：毛坯的加工方法能容易把）简便性：毛坯的加工方法能容易把毛坯制造出来（成形难易程度）；毛坯制造出来（成形难易程度）；n （3 3）可靠性：生产的）可靠性：生产的毛坯能保证质量毛坯能保证质量（尺寸精度、表面质量）。（尺寸精度、表面质量）。2022-6-15124.2.2、满足材料的工艺性能要求、满足材料的工艺性能要求毛坯材料的工艺性能毛坯材料的工艺性能：n（）铸造性能（）铸造性能铸造时的流动性及收铸造时的流动性及收缩率，偏析、缩孔、气孔等缺陷的倾向；
10、缩率，偏析、缩孔、气孔等缺陷的倾向；n（）锻压性能（）锻压性能锻压时的塑性、变形锻压时的塑性、变形抗力，可加工温度范围、抗氧化性，热抗力，可加工温度范围、抗氧化性，热脆、冷裂倾向等。脆、冷裂倾向等。2022-6-15134.2.2、满足材料的工艺性能要求、满足材料的工艺性能要求（）焊接性能（）焊接性能a a）接合性能）接合性能n一定工艺条件下所获得优质接头的能力，一定工艺条件下所获得优质接头的能力，常用抗裂性及接头性能下降程度衡量；常用抗裂性及接头性能下降程度衡量；b)b)使用性能使用性能n接头所具有的性能在接头所具有的性能在使用条件下安全运使用条件下安全运行的能力（抗拉、抗疲劳、抗冲击韧性行
11、的能力（抗拉、抗疲劳、抗冲击韧性等等 ）。）。2022-6-1514n零件的制造成本零件的制造成本：n包括所消耗的材料的费用、燃料和动力费、工包括所消耗的材料的费用、燃料和动力费、工资、设备与工艺装备的折旧费和修理费、废品资、设备与工艺装备的折旧费和修理费、废品损失费及其他辅助费用。损失费及其他辅助费用。n经济、高效、环保、节能。经济、高效、环保、节能。4.2.3、毛坯成形要适应经济性、毛坯成形要适应经济性2022-6-1515n在满足零件使用要求和工艺要求的前提下，选在满足零件使用要求和工艺要求的前提下，选择总成本较低的方案。择总成本较低的方案。n 零件批量大时采用高生产率的生产方法；批零件
12、批量大时采用高生产率的生产方法；批量小时，采用自由锻造、砂型铸造。量小时，采用自由锻造、砂型铸造。4.2.3、毛坯成形要适应经济性、毛坯成形要适应经济性2022-6-15164.2.4、符合生产条件、符合生产条件量体裁衣量体裁衣 选用毛坯生产方法时，必须分析本单选用毛坯生产方法时，必须分析本单位的设备条件和技术水平、工人的技术位的设备条件和技术水平、工人的技术能力等。能力等。 充分考虑外协的可能性（专业化生产充分考虑外协的可能性（专业化生产企业协同生产），降低成本、减少投入、企业协同生产），降低成本、减少投入、保证质量。保证质量。2022-6-15174.3 常用零件的毛坯成形方法常用零件的毛
13、坯成形方法一、零件的结构类型一、零件的结构类型、按形状分类、按形状分类（）轴类零件；（）轴类零件；（）盘类零件；（）盘类零件；（）箱架类零件。（）箱架类零件。排气阀铸排气阀铸-焊结合焊结合2022-6-15184 4.3.2.3.2零件零件的结构分析及毛坯选择的结构分析及毛坯选择、按尺寸及质量分类、按尺寸及质量分类（）小型或轻型零件；（）小型或轻型零件；（）中型或一般零件；（）中型或一般零件；（）大型或重型零件。（）大型或重型零件。2022-6-15194.3.1、零件的结构类型、零件的结构类型、按复杂程度分类、按复杂程度分类n（）简单零件；（）简单零件；n（）比较复杂零件；（）比较复杂零件；
14、n（）复杂零件。（）复杂零件。、按受力状况分类、按受力状况分类n（）受力较小或不重要零件；（）受力较小或不重要零件；n（）受力中等或一般零件；（）受力中等或一般零件；n（）受力大的或重要零件。（）受力大的或重要零件。2022-6-15204.3.1、轴杆件分析与毛坯选择、轴杆件分析与毛坯选择（一）杆件分类（一）杆件分类、按形状分类按形状分类：实心轴、空心实心轴、空心轴、直轴、弯轴、直轴、弯轴、同心轴、轴、同心轴、偏心轴及管件、偏心轴及管件、杆件。杆件。2022-6-15214.3.1、轴杆件分析与毛坯选择、轴杆件分析与毛坯选择、按受力分类按受力分类（）转轴：受（）转轴：受弯矩、扭矩；弯矩、扭矩
15、；（）心轴：受（）心轴：受弯矩；弯矩；（）传动轴：（）传动轴：受扭矩。受扭矩。2022-6-15224.3.1、轴杆件分析与毛坯选择、轴杆件分析与毛坯选择（二）工作条件（二）工作条件n、分别承受弯、扭、拉、压等多种、分别承受弯、扭、拉、压等多种应力，并多为循环应力，有时有冲击应力，并多为循环应力，有时有冲击应力。应力。n、局部颈部、滑动表面承受摩擦，、局部颈部、滑动表面承受摩擦，会产生各种断裂、磨损及塑性变形失会产生各种断裂、磨损及塑性变形失效。效。2022-6-15232022-6-1524台阶齿轮轴类零件台阶齿轮轴类零件3.对轴类零件的要求对轴类零件的要求n、整体综合力学性能好；、整体综合
16、力学性能好；n、有高的抗疲劳强度；、有高的抗疲劳强度；n、局部要求高硬度、高耐磨性；、局部要求高硬度、高耐磨性；n、刀具类轴杆件，要求高硬度、高耐磨性和一定的、刀具类轴杆件，要求高硬度、高耐磨性和一定的 韧性及足够的强度。韧性及足够的强度。2022-6-15254.3.4.轴类零件毛坯加工方法轴类零件毛坯加工方法n1 1、一般轴采用锻件毛坯加工制造；、一般轴采用锻件毛坯加工制造；n2 2、小尺寸、断面直径差异不大用圆钢；、小尺寸、断面直径差异不大用圆钢；n3 3、曲轴、凸轮轴等用锻件或球铁铸件；、曲轴、凸轮轴等用锻件或球铁铸件；n4 4、大型重型或复杂轴类用锻件或铸、大型重型或复杂轴类用锻件或
17、铸件。件。2022-6-15264.3.2、轮盘类零件毛坯选择、轮盘类零件毛坯选择n（一）工具类，选（一）工具类，选用硬度和耐磨性高、用硬度和耐磨性高、强韧性适当的碳钢强韧性适当的碳钢和合金钢。和合金钢。n（二）一般盘套件，（二）一般盘套件，要求具有一定的强要求具有一定的强韧性，而局部耐磨韧性，而局部耐磨性高。一般选用中、性高。一般选用中、低碳钢或合金结构低碳钢或合金结构钢。钢。2022-6-1527图12 JN-150汽车变速齿轮图图11 机床传动齿轮2022-6-1528传动齿轮传动齿轮n（三）齿轮零件，齿部承受交变弯曲应力和冲击（三）齿轮零件，齿部承受交变弯曲应力和冲击力，齿面承受接触应
18、力和摩擦力。易发生接触疲力，齿面承受接触应力和摩擦力。易发生接触疲劳、磨损、折断和局部变形失效。要求心部有足劳、磨损、折断和局部变形失效。要求心部有足够的强度和韧性，齿部有高的弯曲疲劳强度、接够的强度和韧性，齿部有高的弯曲疲劳强度、接触疲劳强度。齿面有较高的硬度和耐磨性。触疲劳强度。齿面有较高的硬度和耐磨性。4.3.2、轮盘类零件毛坯选择、轮盘类零件毛坯选择2022-6-1529（四）齿轮毛坯选择（四）齿轮毛坯选择n、轧材毛坯轧材毛坯：制造形状简单、尺寸不大：制造形状简单、尺寸不大的齿轮的大批量生产；的齿轮的大批量生产；n、锻钢毛坯锻钢毛坯：制造机器中的大部分齿轮，：制造机器中的大部分齿轮，力
19、学性能较好；如锥齿轮力学性能较好；如锥齿轮n、铸铁毛坯铸铁毛坯：制造受力不大、无冲击、：制造受力不大、无冲击、低速齿轮（质量大的大型齿轮）。低速齿轮（质量大的大型齿轮）。4.3.2、轮盘类零件毛坯选择、轮盘类零件毛坯选择2022-6-1530轮毂类零件2022-6-1531齿轮毛坯齿轮毛坯A-锻造B-圆钢C-铸造D-焊接件4.3.3、箱架件分析与毛坯选择、箱架件分析与毛坯选择箱架件受力不大要求有较好的刚度和密封性。箱架件受力不大要求有较好的刚度和密封性。一般采用铸铁。受力复杂的可采用铸钢。单件、一般采用铸铁。受力复杂的可采用铸钢。单件、短周期可选用焊接件。短周期可选用焊接件。2022-6-15
20、324 4.4 .4 毛坯毛坯质量及其控制质量及其控制常见毛坯成形缺陷及其预防措施常见毛坯成形缺陷及其预防措施（前面各章已讲述）（前面各章已讲述） 高质量的毛坯是加工高品质产品的重要条件高质量的毛坯是加工高品质产品的重要条件和保证，毛坯质量检验很有必要。和保证，毛坯质量检验很有必要。一、外观质量检验一、外观质量检验 1 1、尺寸和形状检验、尺寸和形状检验 2 2、近表面质量检验、近表面质量检验2022-6-15334 4.4 .4 毛坯毛坯质量及其控制质量及其控制一、外观质量检验一、外观质量检验 1 1）着色试验）着色试验 采用低黏度的染色液处理毛坯表面，再将毛坯表面洗干净、采用低黏度的染色液
21、处理毛坯表面，再将毛坯表面洗干净、干燥。缺陷处留有色迹。干燥。缺陷处留有色迹。3 3）磁力探伤）磁力探伤 在被测表面上均匀地撒上铁粉，将被检件放于磁力探伤机在被测表面上均匀地撒上铁粉，将被检件放于磁力探伤机的磁铁两级，当毛坯有缺陷时磁感线将绕过的磁铁两级，当毛坯有缺陷时磁感线将绕过发生弯曲现象。发生弯曲现象。 2 2）化学腐蚀）化学腐蚀 采用酸或酸盐混合溶液将毛坯浸泡，然后取出漂净并烘采用酸或酸盐混合溶液将毛坯浸泡，然后取出漂净并烘干，局部色斑和由腐蚀产生的无光泽表面对比使缺陷显示出来。干，局部色斑和由腐蚀产生的无光泽表面对比使缺陷显示出来。但试验后需将过剩的酸中和并漂净。但试验后需将过剩的酸
22、中和并漂净。2022-6-15344 4. .4 4 毛坯毛坯质量及其控制质量及其控制二、内部缺陷检验二、内部缺陷检验 n1 1、射线照相法、射线照相法 将毛坯件暴露在合适的放射源（将毛坯件暴露在合适的放射源（X X或或）的辐射下毛坯件内的缺陷处射线强度大，胶的辐射下毛坯件内的缺陷处射线强度大，胶片感光强，在缺陷处显示处黑色条纹和斑点。片感光强，在缺陷处显示处黑色条纹和斑点。 n2 2、超声波检测、超声波检测 超声波具有被固体传输和被内表面存在超声波具有被固体传输和被内表面存在处反射的性能。有缺陷处反射波波形及波长处反射的性能。有缺陷处反射波波形及波长发生变化。发生变化。 2022-6-15354 4.4 .4 毛坯毛坯质量及其控制质量及其控制n三、成分和显微组织检验三、成分和显微组织检验 包括化学成分内部缺陷包括化学成分内部缺陷n四、毛坯件力学性能检验四、毛坯件力学性能检验 包括硬度、塑性、韧性、疲劳、高温蠕变等。包括硬度、塑性、韧性、疲劳、高温蠕变等。 n五、密封性检验五、密封性检验 1 1、水压试验（、水压试验（1.51.5倍工作压力）倍工作压力）n 2 2、气压试验、气压试验 2022-6-1536
