12机械零件的选材及毛坯的选择
机械零件毛坯的选择
机械零件毛坯的选择1. 引言在机械制造行业中，机械零件的制造是一个关键的环节。
选择合适的毛坯是确保产品质量和性能的重要因素之一。
本文将介绍机械零件毛坯的选择原则和常见的毛坯材料及其适用范围，以帮助读者更好地理解和选择合适的毛坯。
2. 机械零件毛坯的选择原则为了保证机械零件的制造质量和性能，选择合适的毛坯是至关重要的。
以下是机械零件毛坯选择的一些原则：•材料性能符合要求：选择毛坯时，首要考虑的是材料的性能是否符合机械零件的使用要求。
例如，对于耐磨性要求较高的零件，应选择具有较高硬度和耐磨性的材料。
•尺寸和形状适合加工：毛坯的尺寸和形状应尽可能接近最终产品的要求，以减少加工工序和材料浪费。
同时，还要考虑毛坯是否容易加工和定位。
•成本可接受：选择毛坯时，还需要考虑其成本是否可接受。
不同材料的成本相差较大，合理选择可以在不影响产品质量的前提下降低制造成本。
•资源可获取：毛坯的选择还需要考虑资源的可获取性，包括供应稳定性和供应商的信誉度。
确保能够长期稳定地获取所需的毛坯材料。
3. 常见的机械零件毛坯材料及其适用范围3.1 碳钢碳钢是一种常见的毛坯材料，因其具有良好的可加工性、较低的成本和广泛的应用范围而受到广泛的应用。
适用于制造一些强度要求不高的机械零件，如螺栓、轴承和传动齿轮等。
3.2 不锈钢不锈钢具有良好的抗腐蚀性能和耐高温性能，适用于制造对耐腐蚀性能有要求的机械零件，如阀门、管道和食品加工设备等。
3.3 铝合金铝合金具有较低的密度和良好的导热性能，适用于制造轻型零件和具有散热需求的零件，如汽车零件、航空部件和电子设备外壳等。
3.4 铜合金铜合金具有良好的导电性和导热性能，适用于制造电子设备连接器和散热器等。
3.5 高温合金高温合金具有优异的耐高温和耐腐蚀性能，适用于制造具有高温工作环境的零件，如航空发动机零件和炼油设备零件等。
3.6 塑料某些机械零件可以使用塑料毛坯进行制造，特别是对于需要较低重量和较低噪音的零件。
机械加工毛坯选用准则
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重规矩，严要求，少危险。2020年12 月20日 星期日1 2时49 分36秒0 0:49:36 20 December 2020
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好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午12时4 9分36 秒上午1 2时49 分00:49:3620.1 2.20
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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
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：
(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
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
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
(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。
零件材料选择及毛坯成形
碳素结构钢 低合金结构钢 优质碳素结构 钢 易切削钢 合金结构钢 铬镍合金结构 钢 滚动轴承钢 弹簧钢
★仪表齿轮：板材冲压、非铁合金压力铸造。 ★大齿轮（d>500）：铸钢，铸造
2 带轮、飞轮、手轮等：受力不大，结构复杂
一般为灰铸铁铸造，单件生产时，也可采
用低碳钢焊接件。
3 模具毛坯：合金钢锻造
例子：JN – 150型载重汽车变速箱齿轮
一) 工作条件: 1.工作负荷大。 2.高速运转 ( 10～15m/s以上 )。 3.受冲击频繁,磨损较严重。
（二） 选材: 45钢或40Cr。
（三） 加工工艺路线:
下料 锻造 正火 粗加工 调质
半精加工 铣键槽 粗磨
钻中心孔
精车加工
局部淬火(锥孔及外锥体) 花键淬火 精磨
滚铣花键
例2：YJ – 130汽车半轴
一) 工作条件: 1.该轴在上坡或启动时,承受较大扭矩。 2.承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。 3.承受反复弯曲疲劳应力。
碳素工具钢 低合金工具钢 高合金工具钢 高速钢 铬不锈钢 铬镍不锈钢 普通黄铜 球墨铸铁
二.选择材料的基本过程
三.零件的失效分析 1.定义: 零件不能正常和安全的工作, 即零件失效。
结构或形状设计不合理。
材料的选择不合理。 2.原因
加工工艺不合理。
安装与使用不合理。
过量变形失效
Hale Waihona Puke 过量弹性变形过量塑性变形 韧性断裂 脆性断裂 低应力断裂 疲劳断 裂 蠕变断裂 应力腐蚀断裂
机械零件毛坯的选择
5.1 毛坯的分类及选择原那么
1.型材毛坯
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5.1 毛坯的分类及选择原那么
2.焊接组合毛坯 根据毛坯的形状、尺寸要求.用铸件、锻件、冲压件、型材或 经局部机械加工的半成品组合后焊接而成的毛坯。多用于尺 寸较大、形状复杂的单件小批生产。焊接毛坯工艺简单.可减 轻重量、本钱较低.但热变形较大、内应力大、抗振性较差、 接头处的组织性能比较复杂.
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5.2 几种典型零件毛坯的选择
5. 2. 4套筒类
1.滑动轴承 2.活塞
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5.2 几种典型零件毛坯的选择
3.液压缸 两端带法铸的液压缸.工作中主要受到比较大的拉、压应力作 用.有油液泄漏的可能。
通过分析首选D方案.再选C方案.
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5.1 毛坯的分类及选择原那么
3.铸造毛坯 铸铁、有色金属以及含碳为0.45％-0.5％的钢均可用铸造 方法获得铸件毛坯.而其中应用最广泛的是铸铁。铸造不受零 件尺寸、形状、重量的约束.但主要用于其他方法难以成型的 壳体、基座、支架、带轮等形状较复杂的毛坯零件。 按铸造方法不同.又有砂型铸造、金属型铸造、离心铸造、压 力铸造、熔模铸造等.
5.2 几种典型零件毛坯的选择
5. 2. 2盘盖类 1.机床齿轮、减速器齿轮 机床齿轮的工作条件属于运转平稳、载 荷不大、工作条件较好.但要求齿轮精度 高和寿命长。因此一般选用中碳钢或中碳 合金结构钢制造。经高频感应淬火.其硬 度、耐磨性、强度及韧性均能满足要求。 2.汽车、拖拉机齿轮 这类齿轮承受高速、中等载荷、冲击摩 擦.工作条件比较繁重。要求齿上一轮页的下耐一页磨 返回
1.毛坯材料的使用性能 毛坯材料的使用性能主要包括机械性能、 物理性能和化学性能。通常材料的机械性 能是选材的主要指标。只有在特殊条件下. 才考虑物理和化学性能的影响。毛坯的使 用要求就是指毛坯最终制造成零件的使用 性能。 2.毛坯材料的工艺性能 毛坯材料的工艺性能是指在一上一定页条下件一页下.返回
机械零件毛坯的选择
机械零件毛坯的选择
机械零件在机器中的作用
机械零件制造：毛坯成形，切削加工。
毛坯选择影响：制造质量，使用性能，生产周期，制造成本。
二、毛坯选择的原则和依据
1、毛坯选择的原则
保证零件的使用要求
外部质量：形状精度，尺寸精度，表面质量
内部质量：成分、组织，力学性能，物理性能、化学性能
降低制造成本
制造成本——材料费、消耗的燃料和动力费、工资、设备费用等2、毛坯选择的依据
零件的用途和工作条件
零件的结构、形状与外形尺寸
生产批量
生产条件（设备、人员、技术水平、管理水平等）
三、常用机械零件毛坯分类及制造方法
1、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、偏心轴、凸轮轴等
3、机架、箱体类零件
减速器装配图
减速器主要零件的材料和毛坯选择
汽车发动机零件的材料和毛坯选择
台钳装配图
台钳零件的材料和毛坯选择。
机械零件毛坯选择
机械零件毛坯选择
机械零件毛坯是机械制造加工领域的基础材料之一。
选择适合的毛坯对于保证零件质量、提高加工效率具有十分重要的意义。
毛坯是指在加工前需要加工成形的原始材料，例如铸造、锻造、压制等。
在选择毛坯时，需要考虑工作条件、要求、材料特性等因素。
首先，需要考虑到加工零件的形状。
选择毛坯时需要考虑到加工成品的形状和尺寸，以及所需加工的特殊形状要求。
例如，圆形、方形、长条形零件等通常选择圆钢、方钢、宽板等毛坯进行加工；而一些复杂的几何形状零件则需要选择浇铸或锻造的毛坯进行加工。
其次，需要考虑到零件的材质。
选择毛坯时需要考虑到零件的材质要求，毛坯材质应与零件材质相似，以避免在加工过程中因为材料不同导致的差异，影响零件的质量。
同样，材料的物理性质、化学性质以及热处理性能等都是需要考虑到的。
另外，还需要考虑到工艺要求。
在选择毛坯时需要考虑到工艺工作的特殊要求。
例如，冲压件、弯曲件等需要选择塑性好的材料毛坯进行加工，而一些装配件则需要选择尺寸精度较高的毛坯进行加工。
最后，还需要综合考虑零件的加工成本。
选择毛坯时要综合考虑零件的加工成本。
一些复杂的工艺加工需要选择结构简单、毛坯尺寸比较大的毛坯进行加工，减少材料的损耗。
总之，选择适合的机械零件毛坯不仅可以提高生产效率，保证零件的质量，而且可以最大限度地降低成本。
因此，在选择毛坯时，需要充分考虑零件的形状、材质、工艺要求以及加工成本等因素，并结合实际情况进行选择。
机械零件加工工艺过程中毛坯的选择
机械零件加工工艺过程中毛坯的选择毛坯是根据零件（或产品）所要求的形状、工艺尺寸等制成的供进一步零件加工用的生产对象。
毛坯的种类、形状、尺寸及精度对机械零件加工工艺过程、产品质量、材料消耗和生产成本有着直接影响。
冈此，在设计工艺规程时必须正确地选择毛坯的种类和确定毛坯的形状。
1) 机械零件加工工艺中毛坯种类的选择机械加工中常用的毛坯种类有：祷件、锻件、焊接件、型材、冲压件、粉末冶金件和工程塑料件等。
根据零件的材料和对材料力学性能的要求，零件结构形状和尺寸大小，零件的生产纲领和现场生产条件以及利用新工艺、新技术的可能性等因素，可参考表1确定毛坯的种类。
表1 机械制造业常用毛坯种类及其特点2) 确定毛坯的形状和尺寸现代机械制造发展的趋势之一是精化毛坯，使其形状和尺寸尽量与零件接近，从而进行少切屑加工甚至无屑加工。
但由于毛坯制造技术和成本的限制，产品零件的机械加工精度和表面质量的要求越来越髙，所以毛坯的某些表面仍需留有一定的零件加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。
毛坯制造尺寸与零件相应尺寸的差值称为毛坯加工余量，毛坯制造尺寸的公差称为毛坯公差，二者都与毛坯的制造方法有关，生产中可参阅有关的零件加工工艺手册来选取。
毛坯的零件加工余量确定后，其形状和尺寸的确定，还要考虑到毛坯制造、机械加工及热处理等工艺因素的影响。
下面仅从机械加工工艺角度来分析一下，在确定毛坯形状和尺寸时应注意的几个问题。
(1) 为使零件加工时工件安装稳定，有些铸件毛坯需要铸出工艺凸台，如图7-4所示。
工艺凸台一般在零件加工后再行切除。
图1 具有工艺凸台的刀架毛坯(2) 为了保证零件的加工质量和加工方便，常将一些零件先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切割分离。
对于半圆形的零件一般应合并成一个整圆的毛坯;对于一些小的、薄的零件（如轴套、垫圈和螺母等），可以将若干零件合成一件毛坯，待加工到一定阶段后再切割分离。
图2 所示车床进给系统中的开合螺母外壳，就是将其毛坯做成整体，待零件加工到一定阶段后再切割分离。
毛坯选择
3 导杆
圆钢车制
45，表面淬火+低温回火
35-40 HRc
4 活动钳口 铸铁件（手工造型） 铸铁件（机器造型） HT200，去应力退火
5 螺钉
标准件
Q235A
6 钢珠
圆钢车制
Q235A
7 手柄
圆钢车制
Q235A
8 手轮
铸铁件（手工造型） 铸铁件（机器造型） HT150
9 螺杆
圆钢车制
45，表面淬火+低温回火
机械零件毛坯的选择
减 速 器 装 配 图
机械零件毛坯的选择
减速器主要零件的材料和毛坯选择
序 名称 号
1 窥视孔盖 2 箱盖 6 箱体 3,4 螺栓,螺母 5 弹簧垫圈 7 调整环 8 端盖 9 齿轮轴 12 轴 13 齿轮 10 挡油盘 11 滚动轴承
毛坯类型和制造方法
材料及热处理
单件、小批
大批
1、毛坯选择的原则
保证零件的使用要求
外部质量
形状精度 尺寸精度 表面质量
成分、组织 内部质量 力学性能
物理性能、化学性能
降低制造成本
制造成本——材料费、消耗的燃料和动力费、工资、设备费用等 问题：采用手工造型的铸件和自由锻锻件毛坯可降低成本
机械零件毛坯的选择
二、毛坯选择的原则和依据
2、毛坯选择的依据
机械零件 毛坯的选择
机械零件在机器中的作用
机械零件毛坯的选择
机械零件在机器中的作用
机械零件制造： 毛坯成形 切削加工
毛坯选择影响： 制造质量 使用性能 生产周期 制造成本
机械零件毛坯的选择
摩托车发动机
机械零件毛坯的选择
机器人汽车焊接生产线
机械零件毛坯的选择
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3.材料的经济性:主要是性价比。
4、考虑零件外形和尺寸特点
5、考虑生产批量
第二节 选材的基本过程与失效分析
➢选择材料的基本过程 ➢零件的失效分析
材料的相对价格
一.选择材料的基本过程
二.零件的失效分析
1.定义: 零件不能正常和安全的工作, 即零件失效。
半精加工 精车加工 高频淬火 及低温回火 精磨
四.JN – 150型载重汽车变速箱齿轮
一) 工作条件: 1.工作负荷大。 2.高速运转 ( 10～15m/s以上 )。 3.受冲击频繁,磨损较严重。
二) 技术要求: 1.齿面硬度HRC58～62, 金相组织为回
火马氏体+合金碳化物+残余奥氏体。 2.齿心部硬度HRC35～45, 金相组织为
回火马氏体(低碳)+铁素体+细珠光体。
三) 选材: 20 CrMnTi 钢。 四) 加工工艺路线:
下料 锻造 正火 机械加工 渗碳 淬火 低温回火 喷丸 磨齿
第四节 毛坯制造方法选择的原则
• 毛坯制造方法选择的指导思想； • 毛坯制造方法选择的适用性原则； • 毛坯制造方法选择的经济性原则； • 毛坯制造方法选择的可行性原则。
二) 技术要求: 1.杆部硬度HRC37～44;盘部外圆硬度HRC
24～34 ;金相组织为回火索氏体和回火屈 氏体。 2.弯曲度:杆中部<1.8mm;盘部跳动<2.0mm。
三) 选材:40Cr、42CrMo、40CrMnMo。 四) 加工工艺路线: 下料 锻造 正火 粗加工 调质
半精加工 精车加工 盘部钻孔 磨花键
毛坯制造方法的分析与比较 毛坯内在质量的比较
毛坯内在成型工艺的比较
《 Metallography and heat-treatment 》 多媒体教学课件
第十四章 机械零件材料及毛坯的选择
授课院系：冶金化工系
第十四章 机械零件材料及毛坯的选择
• 材料选用的一般原则 • 选材的基本过程与失效分析 • 典型零件的选材 • 零件毛坯的选择
第一节 材料选用的一般原则
1.材料的力学性能: 根据零件的工作条 件、损坏(或失效)形式 , 选择满足力 学性能的材料。
2.原因
结构或形状设计不合理。 材料的选择不合理。 加工工艺不合理。 安装与使用不合理。
3.形式
过量变形失效 过量弹性变形
过量塑性变
韧形性断裂
脆性断裂
断裂
磨损 表面损伤失效 接触疲劳
腐蚀
第三节 典型零件的选材及工艺分析
• 机床主轴 • 汽车半轴 • 机床齿轮 • 汽车齿轮
三.C616机床齿轮
一) 工作条件: 1.工作负荷不太大。 2.中速运转(6～10m/s)。
二) 技术要求: 1.齿面硬度HRC45～50,金相组织为回 火索氏体。 2.齿心部硬度HRC22～25,金相组织为 回火马氏体。
三) 选材: 40、45钢。 四) 加工工艺路线: 下料 锻造 正火 粗加工 调质
一.C616 – 416车床主轴
一) 工作条件: 1.该轴在滚动轴承中运转。 2.承受中等负荷,承受一定的冲击力。 3.转速中等。
二) 技术要求: 1.整体调质后硬度应为HB200～230,金相组
织为回火索氏体。 2.内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45～50,
表面3～5mm内金相组织为回火屈氏体和 少量回火马氏体。 3.花键部分硬度HRC48～50,金相组织同上。
三) 选材: 45钢。
四) 加工工艺路线: 下料 锻造 正火
粗加工 调质
半精加工 钻中心孔 精车加工
铣键槽 局部淬火(锥孔及外锥体)
粗磨 滚铣花键 花键淬火 精磨
二.YJ – 130汽车半轴
一) 工作条件: 1.该轴在上坡或启动时,承受较大扭矩。 2.承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。 3.承受反复弯曲疲劳应力。