毛坯成形工艺选择

毛坯成形方案比较
第二章
毛坯成形方法选择的原则
一、毛坯成形方法选择的一般原则
选择毛坯成形方法的一般原则：在满足使用要求的前提下， 努力降低生产成本和提高生产效率。 具体地说包括以下方面：
1. 满足零件的使用要求
2. 降低生产成本 3. 结合具体生产条件 够 用
二、毛坯成形方法选择的依据
1. 零件的用途及工作条件 根据零件的用途及工作条件，可基本确定零件应选用的 材料与成形方法，而且通常是根据选定的材料来选择成形 方法。
粉末冶金成形一般过程：
5. 毛坯成形方法比较
成形方法 成形特点 结构特征 工艺性要求 常用材料 组织特征 机械性能 材料利用率 生产周期 生产成本 应用举例 铸 造 液态下成形 复杂 流动性好， 收缩率低 铸铁、铸钢、 铝合金 晶粒粗大、 疏松 较差 高 长 较低 机架、床身 锻 造 塑性变形 简单 塑性好，变形 抗力小 中碳钢及合金 结构钢等 晶粒细小、致 密 好 低 短/长 较高 轴、齿轮 冲 压 塑性变形 轻巧、复杂 塑性好，变形抗 力小 低碳钢、有色金 属薄板 拉深时，流线有 变化 好 高 长 较低 油箱 焊 接 永久性连接 轻巧 强度高，塑性 好 低碳钢、低合 金钢等 接头组织不均 匀 降低 较高 较短 中 车身，船体 轧材 同锻件 简单 同锻件 碳钢、合金 结构钢等 同锻件 较好 较低 短 —— 丝杠、螺栓
飞轮-HT200-铸造
链轮-45-锻造
2. 零件的结构、形状与外形尺寸 零件的结构、形状和外形尺寸不同，其毛坯成形方法也 不同。
千斤顶手柄
机床主轴
万吨水压机立柱
型材
锻造成形
铸-焊组合成形
3. 零件的生产类型 单件、小批生产时，选用通用设备和工具、低精度、低 生产效率的成形方法；大批量生产时，选用专用设备和工 具、高精度、高生产效率的成形方法。
二、盘套类零件
以齿轮为例，传递运动和载荷。
齿轮毛坯 应 用 机床齿轮 锻 件 汽车齿轮 圆 钢 20CrMnTi 材 料 45，40Cr 热处理及工艺 调质处理，轮齿高频淬火+ 低温回火 轮齿渗碳处理，淬火+低温 回火 调质处理
小齿轮（d<100） 45 （单件,小批量）
大齿轮（d>500） ZG35 铸 件
毛坯成形方法选择
第四部分 毛坯成形方法选择
本课程所讲述的材料成形方法属于传统意义上的金属材 料成形，主要用于机械零件制造过程中毛坯件的成形。
毛坯成形方法的选择直接关系到机械零件的质量、使用 性能、成本和生产率。因此，毛坯（成形方法）的选择是 机械设计和制造中的关键环节之一。
教学内容
第一章 常用毛坯成形方法 第二章 毛坯成形方法选择的原则 第三章 典型零件毛坯成形方法的选择 第四章 毛坯成形方法选择示例
2. 塑性成形（锻压） （1）锻造 锻造是固态金属在压力下塑性变形的 成形方法，要求金属的塑性较好、变形 抗力小。锻造方法适用于制造受力较大、 组织致密、质量均匀的锻件，如转轴、 齿轮、曲轴和叉杆等。 自由锻锻造工装简单、准备周期短， 但产品形状简单，是单件生产和大型锻 件的唯一锻造方法；胎模锻是在自由锻 设备上采用胎模进行锻造的方法，可锻 造较为复杂、中小批量的中小型锻件； 模锻的锻件可较复杂，材料利用率和生 产率远高于自由锻，但只能锻造批量较 大的中小型锻件。
受力小 低速齿轮 仪器仪表齿轮 冲压件 仪器仪表齿轮
调质处理
HT200
ZL108 08，10 压力铸造
三、箱体类零件
结构复杂，重量、工作条件相差很大。
箱体毛坯 应 用 性能及特点 材料
铸铁件
机床床身，齿轮箱， 具有较好的刚度和减 阀体，泵体 振性 重型水压机横梁， 大型轧钢机机架 航空发动机箱体 摩托车发动机箱体 仪表罩壳 可承受重载荷及冲击 载荷 受力不大，自重轻， 导热性好 形状简单，可承受较 大应力
HT200 ZG35,必须进行 退火或正火 ZL105 ZL108
铸钢件 铝合金铸件
焊接件 (单件,小批量)
版辊磨床床身
Q235
e.g. 指导
P153
第四章
毛坯成形方法选择示例
P206
承压油缸的形状及尺寸如图所示，材料为45钢，年产 量200件。技术要求工作压力15MPa，进行水压试验的压 力3MPa。图纸规定内孔及两端法兰接合面要加工，不允 许有任何缺陷，其余外圆部分不加工。
焊接可获得各种尺寸且形状较 复杂的零件，材料利用率高，采 用自动化焊接可达到很高的生产 率，适用于形状复杂或大型构件 的连接成形，也可用于异种材料 的连接和零件的修补。
4. 其他成形方法简介 型材也是最为常用的毛坯之一，其成形方法主要为塑性 成形中轧制、挤压和拉拔等。原材料的供应态一般为型材。 型材可直接使用，也可作为锻压和焊接的原料。 此外，对于金属材料还可以采用粉末冶金的方法，这种 方法尤其适应于金属陶瓷如硬质合金的成形。
（2）冲压 冲压是借助冲模使金属产生分离或变形的成形方法，要 求金属塑性成形时塑性好、变形抗力小。冲压可获得各种 尺寸且形状较为复杂的零件，材料利用率和生产率高。 冲压广泛应用于汽车、仪表行业，是大批量制造质量轻、 刚度好的零件和形状复杂的壳体的首选成形方法。
3. 焊接成形 焊接是通过加热和（或）加压 使被焊材料产生共同熔池或塑性 变形或原子扩散而实现连接的， 要求材料在焊接时的淬硬倾向以 及产生裂纹和气孔等缺陷的倾向 较小。
4. 现有生产条件 在选择成形方法时，必须考虑企业的实际生产条件，如 设备条件、技术水平、管理水平等。一般情况下，应在满 足使用要求的前提下，充分利用现有本企业的生产条件。
第三章
典型零件毛坯成形方法的选择
一、轴杆类零件
主要起支承传动件和传递转矩的作用。 传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、凸轮轴等。
第一章
常用毛坯成形方法
一、常用毛坯成形方法的种类
二、常用毛坯成形方法的比较
1. 液态成形（铸造） e.g 指导 P154
铸造是液态金属充填型腔后凝固 成形的成形方法，要求熔融金属流 动性好、收缩性好，铸造材料利用 率高，适用于制造各种尺寸和批量 且形状复杂尤其具有复杂内腔的零 件，如支座、壳体、箱体、机床床 身等。 手工砂型铸造是单件、小批生产 铸件的常用方法；大批大量生产常 采用机器造型；特种铸造常用于生 产特殊要求或有色金属铸件。
轴类毛坯 应 用 机床主轴 材 料 45，40Cr 38CrMoAl QT600-2 45，4Cr9Si2 ZG35 热处理及工艺 调质处理，轴颈高频淬火 调质处铸造，粗加工， 电渣焊拼焊
锻 件
铸 件 锻焊结合件 铸焊结合件
高速柴油机曲轴 汽车柴油机曲轴 汽车排气阀 万吨水压机立柱