机械加工毛坯选用准则

第五章毛坯选用第一节机械零件毛坯选择的原则第二节常用机械零件的毛坯种类和选择一、毛坯的种类二、毛坯选择应考虑的因素三、典型机械零件与结构件毛坯的选择第一节机械零件毛坯选择的原则1、适用性原则2、经济性原则3、可行性原则4、环保性原则上述四项原则是相互联系的，考虑时应在保证第一项原则的前提下，力求做到质量好、成本低、制造周期短和环保的原则。1、适用性原则零件使用要求包括对零件形状、尺寸、精度和表面质量的要求，及工作条件对零件性能的要求。机械中各零件的功能不同，其使用要求也不同，甚至有很大差异，所以它们的毛坯在选材和具体制造方法上差别很大。在任何情况下，选择毛坯时都应首先保证零件的使用要求。工作条件一般指零件的受力情况、工作温度和接触的介质等。2、经济性原则零件的制造成本包括本身的材料费、消耗的燃料和动力费、工资、设备和工艺装备的折旧费，以及其他辅助性费用。毛坯选择时，可在保证零件使用性能的条件下，把几个可供选择的方案从经济上进行分析比较，从中选择出制造成本最低的方案。3、可行性原则考虑生产条件时，应首先分析本厂的设备条件和技术水平，考虑能否实现毛坯制造方案的要求。如不能满足要求，则应考虑某些零件的毛坯可否通过厂间协作或外购解决。4、环保性原则在选择成形方法时应考虑到生产过程对环境的影响，力求做到清洁生产，与环境相宜。因此，必须综合考虑资源和环境的关系，从末端治理转为以防为主，积极采用节能降耗、资源综合利用率高、废弃物排放最少的成形方法和加工方案。由于环境保护问题对当今和未来社会与经济发展的影响正受到越来越多的关注，所以，对环保性原则的重视也将会越来越加强。第二节常用机械零件的毛坯种类和选择一、毛坯的种类二、毛坯选择应考虑的因素三、典型机械零件与结构件毛坯的选择一、毛坯的种类常用的机械零件的毛坯有铸件、型材件、锻件和焊接件等几种。(1)铸件铸件是采用液态成形，一般情况下，铸铁、有色金属及部分碳素结构钢均可用铸造方法来获得铸件。铸件受零件尺寸、形状和重量的限制，但材料利用率高，成本低，应用广泛。(2)型材件型材件大都是由冶金后轧制成形的。型材的形状和尺寸品种多样，常见的形状有圆形、方形、六角形等及特殊形状的断面。(3)锻件锻件是金属在固态下塑性流动成形的，锻件形状较铸件简单。多用于承受重载、动载及复杂载荷的重要件。它生产成本高，材料利用率低。(4)焊接件焊接件是借助于金属原子间的扩散和结合作用，形成永久性连接。焊接要求原材料强度好、塑性好和液态稳定性好。焊接件的尺寸、形状一般不受限制，结构轻便，材料利用率高，生产周期短，主要用于制造各种金属结构件，也用于制造零件的毛坯及修复废旧零件等。二、毛坯选择应考虑的因素(1)生产批量(2)零件对材料组织和性能以及材料的工艺性能的要求毛坯的选择包括毛坯的材料、种类和成形方法，具体选择时应考虑以下因素：(3)结构、形状与尺寸(4)生产条件(1)生产批量当生产量大时，应采用精度和生产率高的毛坯成形加工方法，虽然该方法用于毛坯成形加工的设备和工艺装备费用高，但可通过节省的材料费和机械加工费用等来得到补偿。当产量小时，则宜采用精度和生产率低的毛坯成形加工方法，使毛坯容易制造、成本低、生产周期短，但增加了机械加工的工时和费用。(2)零件对材料组织和性能以及材料的工艺性能的要求一般零件材料确定后，毛坯的种类也就基本确定了。如：材料为铸铁时只能选铸件；又如：对于重要的受力复杂的钢质零件，为获得优良的力学性能，均应选用锻件，而不宜采用型材作毛坯。(3)结构、形状与尺寸大型零件只能采用自由锻件、砂型铸件或焊接件。一般的轴类零件若各段台阶直径相差不大，可直接选用型材；若直径相差较大，则可采用锻件。(4)生产条件即：现有毛坯成形加工方法的实际工艺水平、设备状况及外协的可能性与经济性等因素。三、典型机械零件与结构件毛坯的选择（1）轴杆类零件（2）盘套类零件（3）箱座、支架类零件（1）轴杆类零件根据承载条件的不同，轴又可分为：分类：常见的轴杆类零件有各种实心轴、空心轴、直轴、曲轴和杆件零件等。1）工作时既承受弯矩，又传递转矩的转轴，如车床的主轴、带轮的轴等；2）主要传递转矩，而不承受或承受很小弯矩的传动轴，如车床上的光杆等；3）仅承受弯矩，而不传递转矩的心轴，如自行车、汽车的前轴等。轴杆类零件1轴杆类零件一般都是重要的受力和传动零件。用这类材料制造的轴，其毛坯均采用锻造成形加工方法。用于中等载荷或一般要求的轴，主要选用中碳调质钢；用于重载、冲击及耐磨的轴，主要选用合金结构钢。轴杆类零件2有些异形断面或弯曲轴线的轴，如凸轮轴、曲轴等，材料采用球墨铸铁，其毛坯选用铸造成形方法。例如：汽车排气阀零件，可将合金耐热钢的阀帽与普通碳素钢的阀杆焊成一体，以节约耐热钢材料。有些大型轴杆类零件的毛坯，例如我国自行设计制造的12000t水压机的立柱，即采用铸焊结构；该立柱长18m，直径1m，壁厚0.3m，重80t，采用ZG270—500，分六段铸造，以焊接方法焊成整体毛坯。在某些情况下，零件毛坯成形方法可选用锻-焊、铸-焊结合的方法。（2）盘套类零件常见的盘套类零件有齿轮、飞轮、手轮、法兰、套环、垫圈及一些饼块件等。根据各零件功能的不同，其材料及毛坯选用各不相同。例1——齿轮——受力分析齿轮运转时主要受力部分是轮齿，齿面承受接触应力和摩擦力，要求轮齿表面有足够的强度和硬度；同时，齿根部分要承受弯曲应力；齿轮运转过程中有时还受到冲击力，因此齿轮本体要有一定的强度和韧性。例1——齿轮——毛坯选用一般中小型齿轮应选用综合机械性能良好的中碳结构钢，重要的齿轮应选用合金渗碳钢。其毛坯生产方法采用型材经锻造而成。结构复杂的大型齿轮，其毛坯可用铸钢或球墨铸铁铸造而成。在单件生产的条件下，也可用焊接方法制造大型齿轮的毛坯。低速运转受力不大的齿轮，可用灰铸铁件为毛坯。高速轻载的普通小齿轮，为减小噪声也可用非金属材料(如尼龙等)制造。对要求传动精确、结构小巧的仪表齿轮，可用板料冲裁而成。有些齿轮也可用压铸、粉末冶金等方法制成。例2——其它带轮、飞轮、手轮和垫块等受力不大或承压的零件毛坯，通常都采用灰铸铁经铸造方法制成。法兰、套环、垫圈等零件，根据受力情况及形状、尺寸等，可分别用铸造、锻造成形毛坯或直接用型材下料加工成零件。（3）箱座、支架类零件——1）类别常见的机架类零件有各种机械的机身、机架、机座、工作台以及齿轮箱、轴承座、阀体、泵体等。1）类别（3）箱座、支架类零件——2）特点其结构一般都比较复杂，工作条件相差很大2）特点有的以承压为主，并要求有较好的刚度和减震性；有的同时承受压应力、拉应力、弯曲应力的作用，或还有冲击载荷；有的则要求具有良好的耐磨性；有的则要求有好的密封性等。（3）箱座、支架类零件——3）毛坯选用根据这类零件的结构特点和使用要求，通常采用铸铁以铸造方法制成毛坯。铸铁能制造结构比较复杂的毛坯，具有良好的耐压、耐磨和减振性，价格便宜。3）毛坯的选用对受力大、复杂的零件毛坯，则采用铸钢件。在单件生产或工期紧迫时，也可采用焊接件制造毛坯，它的优点可减轻零件重量，但减振性不如铸铁件。习题与思考题1．选择机械零件的原则和考虑的因素有哪些?2．试述常用机械零件毛坯的种类和各种类型毛坯的特点。3．下列零件选用何种成形方法制造毛坯比较合理：形状复杂而且要求减振的大型机座；大批量生产的重载小型齿轮；薄壁低碳钢汽车覆盖件；形状复杂的铝合金构件。