第四章 機(jī)械零件毛坯的選擇

1、第四章第四章 材料及成形方法的選擇材料及成形方法的選擇（機(jī)械零件毛坯的選擇）（機(jī)械零件毛坯的選擇） 機(jī)械零件的制造：毛坯成形和切削加工兩機(jī)械零件的制造：毛坯成形和切削加工兩個(gè)階段。（鑄、鍛、沖壓、焊及其他成形個(gè)階段。（鑄、鍛、沖壓、焊及其他成形方法）方法） 毛坯選擇是否合理直接影響零件的制造質(zhì)毛坯選擇是否合理直接影響零件的制造質(zhì)量和使用性能，而且對(duì)零件的制造工藝過量和使用性能，而且對(duì)零件的制造工藝過程，生產(chǎn)周期，成本都有很大影響。程，生產(chǎn)周期，成本都有很大影響。 1 機(jī)械零件毛坯的類型及成形（制造）方法機(jī)械零件毛坯的類型及成形（制造）方法的比較的比較機(jī)械零件毛坯按其制造方法可分為機(jī)械零件毛坯按

2、其制造方法可分為鑄件鑄件 、鍛件、鍛件 、沖壓、沖壓件件 、焊接件、型材下料件、焊接件、型材下料件等五大類。等五大類。 常用毛坯的類型及制造方法比較，即機(jī)械零件毛坯在常用毛坯的類型及制造方法比較，即機(jī)械零件毛坯在成形特點(diǎn)、所用金屬材料及其組織性能、零件結(jié)構(gòu)特成形特點(diǎn)、所用金屬材料及其組織性能、零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及適用范圍的比較，點(diǎn)及適用范圍的比較， 一）一） 鑄件鑄件 鑄造特點(diǎn)：適應(yīng)廣（幾克鑄造特點(diǎn)：適應(yīng)廣（幾克幾百噸），內(nèi)腔復(fù)雜，幾百噸），內(nèi)腔復(fù)雜， 價(jià)低。價(jià)低。 1）耐磨、減振、價(jià)廉）耐磨、減振、價(jià)廉灰鑄鐵，如機(jī)身等?；诣T鐵，如機(jī)身等。 2）受力復(fù)雜的件）受力復(fù)雜的件 鑄鋼，如機(jī)架等。鑄鋼，如機(jī)

3、架等。 3）曲軸、）曲軸、 連桿連桿球鐵。但組織粗大，受動(dòng)載荷件球鐵。但組織粗大，受動(dòng)載荷件 ，一般考慮用鍛件。，一般考慮用鍛件。 二）二） 鍛件鍛件 特點(diǎn)：組織細(xì)，力學(xué)性能好。特點(diǎn)：組織細(xì)，力學(xué)性能好。 自由鍛件自由鍛件形狀簡(jiǎn)單形狀簡(jiǎn)單 模鍛件模鍛件形狀較復(fù)雜，但鍛模貴，適批量，尺形狀較復(fù)雜，但鍛模貴，適批量，尺 寸受限。寸受限。 三）三） 沖壓件沖壓件 主要：主要：6mm，塑性好，金屬、非金屬制品。，塑性好，金屬、非金屬制品。 沖壓件精度高，互換性好，沖模成本高，宜批量生沖壓件精度高，互換性好，沖模成本高，宜批量生產(chǎn)。產(chǎn)。 四）四） 焊接件焊接件 特點(diǎn)：大特點(diǎn)：大小，工序簡(jiǎn)單，工藝準(zhǔn)備、生

4、產(chǎn)周期較小，工序簡(jiǎn)單，工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)周期較短，而且可以實(shí)現(xiàn)各種工藝組合（鍛、鑄、焊），短，而且可以實(shí)現(xiàn)各種工藝組合（鍛、鑄、焊），各種材料組合，注意焊接變形，質(zhì)量檢驗(yàn)等。各種材料組合，注意焊接變形，質(zhì)量檢驗(yàn)等。五）五） 型材型材 其他壓力加工（軋、擠、拉拔等）生產(chǎn)的型材，能其他壓力加工（軋、擠、拉拔等）生產(chǎn)的型材，能利用型材的直接利用。利用型材的直接利用。2 機(jī)械零件毛坯的選擇原則機(jī)械零件毛坯的選擇原則1 、適應(yīng)性原則：即滿足使用要求。、適應(yīng)性原則：即滿足使用要求。 2 、經(jīng)濟(jì)性原則：從幾個(gè)方案選擇成本低的，不只考慮材料成本、經(jīng)濟(jì)性原則：從幾個(gè)方案選擇成本低的，不只考慮材料成本低，還要考慮壽命

5、。低，還要考慮壽命。 3 、可行性原則：生產(chǎn)條件，本廠，外協(xié)。、可行性原則：生產(chǎn)條件，本廠，外協(xié)。 3 常用機(jī)械零件毛坯的選擇常用機(jī)械零件毛坯的選擇常用機(jī)械零件按其形狀特征可分為：軸桿類零件、盤套及餅塊常用機(jī)械零件按其形狀特征可分為：軸桿類零件、盤套及餅塊類零件、支架箱座類零件。由分析這三類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工類零件、支架箱座類零件。由分析這三類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作條件和使用要求來討論其毛坯的選擇。作條件和使用要求來討論其毛坯的選擇。 1、軸桿類：、軸桿類：1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：軸向（縱向）尺寸遠(yuǎn)大于徑向（橫向）尺寸。包結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：軸向（縱向）尺寸遠(yuǎn)大于徑向（橫向）尺寸。包括傳動(dòng)軸（階梯軸）、各種主軸（光

6、滑軸）、齒（凸）輪軸、括傳動(dòng)軸（階梯軸）、各種主軸（光滑軸）、齒（凸）輪軸、曲軸、偏心軸、連桿、車床絲杠及光杠、錘桿、立柱、搖臂甚曲軸、偏心軸、連桿、車床絲杠及光杠、錘桿、立柱、搖臂甚至螺栓、銷子等。至螺栓、銷子等。 2）工作條件和使用要求：重要的受力和傳動(dòng)零件，但具體受力）工作條件和使用要求：重要的受力和傳動(dòng)零件，但具體受力情況有很大的差別，如情況有很大的差別，如（1）傳動(dòng)軸：受較大扭矩和彎矩作用，失效形式：剪切斷裂和）傳動(dòng)軸：受較大扭矩和彎矩作用，失效形式：剪切斷裂和彎曲變形。彎曲變形。 （2）發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和連桿：受周期性變化的彎曲和軸向拉壓應(yīng)）發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和連桿：受周期性變化的彎曲和軸向拉壓

7、應(yīng)力，失效形式：相應(yīng)應(yīng)力下的疲勞破壞（斷裂）。力，失效形式：相應(yīng)應(yīng)力下的疲勞破壞（斷裂）。3）毛坯的選擇：）毛坯的選擇：（1）材料：選擇具有良好綜合力學(xué)性能的中碳鋼和中碳合金）材料：選擇具有良好綜合力學(xué)性能的中碳鋼和中碳合金鋼，如，鋼，如，45號(hào)鋼、號(hào)鋼、40Cr、 40CrNi。（2）制造方法：鍛造。單件小批：自由鍛；成批、大批：模）制造方法：鍛造。單件小批：自由鍛；成批、大批：模鍛。鍛。 （3）對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受力不大，可選鑄件為毛坯；也可鍛）對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受力不大，可選鑄件為毛坯；也可鍛焊、鑄焊、鑄焊。常用材料：焊。常用材料： QT450-10、QT500-7 、 ZG270-500。2、

8、 盤套及餅塊類：盤套及餅塊類： 1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：軸向（縱向）尺寸小于徑向（橫向）尺寸，或相結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：軸向（縱向）尺寸小于徑向（橫向）尺寸，或相差不大。包括齒輪、凸輪、蝸輪、帶輪、飛輪、軸瓦、軸套、差不大。包括齒輪、凸輪、蝸輪、帶輪、飛輪、軸瓦、軸套、聯(lián)軸節(jié)、軸承環(huán)以及各類模具等。聯(lián)軸節(jié)、軸承環(huán)以及各類模具等。 2）工作條件、使用要求及其毛坯的選擇：這類零件形狀尺寸及）工作條件、使用要求及其毛坯的選擇：這類零件形狀尺寸及工作條件和使用要求差別很大，因此所用材料及制造方法也各工作條件和使用要求差別很大，因此所用材料及制造方法也各不相同。齒輪最具典型性，不相同。齒輪最具典型性，（1）齒輪的工作條件、使

9、用要求：輪齒齒面上受很大的接觸應(yīng)）齒輪的工作條件、使用要求：輪齒齒面上受很大的接觸應(yīng)力和摩擦力力和摩擦力 要求齒面有好的硬度和強(qiáng)度；同時(shí)，齒根受較大要求齒面有好的硬度和強(qiáng)度；同時(shí)，齒根受較大的彎曲應(yīng)力和沖擊力作用的彎曲應(yīng)力和沖擊力作用要求齒輪基體有足夠高的強(qiáng)度和韌要求齒輪基體有足夠高的強(qiáng)度和韌性。性。（2）齒輪毛坯的選擇：）齒輪毛坯的選擇：（1）材料：與傳動(dòng)軸相似，選擇具有良好綜合力學(xué)性能的中碳）材料：與傳動(dòng)軸相似，選擇具有良好綜合力學(xué)性能的中碳鋼和中碳合金鋼鋼和中碳合金鋼(調(diào)質(zhì)鋼），如，調(diào)質(zhì)鋼），如，40、45號(hào)鋼、號(hào)鋼、40Cr、 40CrNi、40MnB、 35CrMo。對(duì)耐磨性和韌性要

10、求更高的齒輪要采用合。對(duì)耐磨性和韌性要求更高的齒輪要采用合金滲碳鋼，如，金滲碳鋼，如，20Cr、20CrMnTi。（2）制造方法：鍛造。）制造方法：鍛造。成批大批：模鍛成熱軋齒輪。如下圖成批大批：模鍛成熱軋齒輪。如下圖b).單件小批，直徑單件小批，直徑100MM 以下的小齒輪：圓鋼下料件。如下圖以下的小齒輪：圓鋼下料件。如下圖a).（3）其他情況，）其他情況，對(duì)于直徑對(duì)于直徑500MM以上，受力不復(fù)雜的齒輪，以上，受力不復(fù)雜的齒輪，可選鑄件為毛坯。材料：球墨鑄鐵，可選鑄件為毛坯。材料：球墨鑄鐵， 如如QT500-7， 鑄鋼，如鑄鋼，如ZG270-500?？煽吹借T造齒輪以輻條結(jié)構(gòu)替代鍛造齒輪的輻

11、板?？煽吹借T造齒輪以輻條結(jié)構(gòu)替代鍛造齒輪的輻板結(jié)構(gòu)。如下圖結(jié)構(gòu)。如下圖b)和和c)所示。所示。用焊接方式生產(chǎn)大型的單件齒輪毛坯。如下圖用焊接方式生產(chǎn)大型的單件齒輪毛坯。如下圖d).低速運(yùn)轉(zhuǎn)且受力較小，或在多粉塵環(huán)境下開式運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪低速運(yùn)轉(zhuǎn)且受力較小，或在多粉塵環(huán)境下開式運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪,可可用灰鑄鐵為毛坯。用灰鑄鐵為毛坯。小型儀器儀表的齒輪，用沖壓件；小功率齒輪，用粉末冶金小型儀器儀表的齒輪，用沖壓件；小功率齒輪，用粉末冶金制造或用塑料制成齒輪，等等。制造或用塑料制成齒輪，等等。3 3）其他盤套及餅塊類零件的工作條件、使用要求及其毛坯的）其他盤套及餅塊類零件的工作條件、使用要求及其毛坯的選擇：選擇：

12、（1 1）受力不大或以受壓力為主的零件，如皮帶輪、飛輪、手）受力不大或以受壓力為主的零件，如皮帶輪、飛輪、手輪、軸承端蓋：選價(jià)格低廉的灰鑄鐵件，輪、軸承端蓋：選價(jià)格低廉的灰鑄鐵件，HT100HT100、HT150HT150、HT200HT200。（2 2閥蓋、缸套、活塞、撥叉、轉(zhuǎn)向節(jié)等零件體積不大，但結(jié)閥蓋、缸套、活塞、撥叉、轉(zhuǎn)向節(jié)等零件體積不大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可采用構(gòu)復(fù)雜，可采用HT200HT200的灰鑄鐵件及各種牌號(hào)的球鐵件。的灰鑄鐵件及各種牌號(hào)的球鐵件。（3 3）力學(xué)性能要求較高的零件，如凸輪，應(yīng)選用中碳（合金）力學(xué)性能要求較高的零件，如凸輪，應(yīng)選用中碳（合金）鋼鍛件、球墨鑄鐵或高牌號(hào)（強(qiáng)

13、度）灰鑄鐵件。鋼鍛件、球墨鑄鐵或高牌號(hào)（強(qiáng)度）灰鑄鐵件。（4 4）活塞環(huán)、棘輪、萬向節(jié)頭等有耐磨要求的小型零件可采）活塞環(huán)、棘輪、萬向節(jié)頭等有耐磨要求的小型零件可采用各種牌號(hào)的珠光體可鍛鑄鐵。用各種牌號(hào)的珠光體可鍛鑄鐵。（5 5）軸套、軸瓦等耐磨零件可采用銅合金鑄件或鍛件。）軸套、軸瓦等耐磨零件可采用銅合金鑄件或鍛件。3、支架箱座類、支架箱座類 1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：形狀不規(guī)則，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。這類零件包括機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：形狀不規(guī)則，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。這類零件包括機(jī)身、機(jī)座、支架、橫梁、工作臺(tái)、齒輪箱、軸承座、閥體、泵身、機(jī)座、支架、橫梁、工作臺(tái)、齒輪箱、軸承座、閥體、泵體等。體等。 2）工作條件及使用要求毛坯

14、的選擇：這類零件工作條件相差）工作條件及使用要求毛坯的選擇：這類零件工作條件相差很大。很大。（1）一般基礎(chǔ)零件，如機(jī)身、機(jī)座等，受壓應(yīng)力，要求有較）一般基礎(chǔ)零件，如機(jī)身、機(jī)座等，受壓應(yīng)力，要求有較好的剛度和減振性。好的剛度和減振性。（2）有些基礎(chǔ)零件（機(jī)身、機(jī)座）包括支架，）有些基礎(chǔ)零件（機(jī)身、機(jī)座）包括支架， 同時(shí)受壓應(yīng)力、同時(shí)受壓應(yīng)力、拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力及沖擊載荷的聯(lián)合作用，還要求有好的強(qiáng)度拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力及沖擊載荷的聯(lián)合作用，還要求有好的強(qiáng)度和韌性。和韌性。（3）箱體零件一般受力較小，但要求有良好的剛性和致密性。）箱體零件一般受力較小，但要求有良好的剛性和致密性。（4）工作臺(tái)、導(dǎo)軌要求有較

15、好的耐磨性和減振性。）工作臺(tái)、導(dǎo)軌要求有較好的耐磨性和減振性。3 3）毛坯的選擇：）毛坯的選擇：（1 1）以上零件大多選擇耐壓、耐磨和減振性良好且價(jià)格低廉的）以上零件大多選擇耐壓、耐磨和減振性良好且價(jià)格低廉的灰鑄鐵件，如，灰鑄鐵灰鑄鐵件，如，灰鑄鐵HT150HT150、HT200HT200、HT250HT250和和HT300HT300等。等。 （2 2）上面（）上面（2 2）類零件受力復(fù)雜且是大型零件，應(yīng)采用中碳鑄）類零件受力復(fù)雜且是大型零件，應(yīng)采用中碳鑄鋼件。鋼件。（3 3）生產(chǎn)批量不大、體積特大的零件，可選擇采用焊接件毛坯，）生產(chǎn)批量不大、體積特大的零件，可選擇采用焊接件毛坯，材料：低碳鋼。焊接結(jié)構(gòu)還可減輕零件質(zhì)量，但剛性和減振性材料：低碳鋼。焊接結(jié)構(gòu)還可減輕零件質(zhì)量，但剛性和減振性不如鑄鐵件。不如鑄鐵件?？偨Y(jié)：總結(jié)：一、軸桿類零件毛坯選擇一、軸桿類零件毛坯選擇常用常用40Cr40Cr、 40CrNi 40CrNi 、 4545號(hào)鋼號(hào)鋼 、 QT450-10QT450-10、QT500-7QT500-7、