机械零件毛坯的选择-机械零件毛坯的选择
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。
教学课件第8章机械零件毛坯的选择
全面满足零件的使用要求和相关的特殊要求。
一般机械零件，以零件及其材料的力学性能为主 。
力学性能取决于工作条件（受力状态、温度、接触介质）和失效形式。
高速大功率内燃机曲轴一般均采用的合金结构钢锻造成形， 功率较小可采用球墨铸铁铸造成形或采用中碳钢锻造成形。 对于受力不大且为圆形截面的直轴，可采用圆钢下料做为毛坯直接 经切削加工制成。
2)兼顾零件的各项制造成本 考虑到材料价格、毛坯成本、切削加工费用和材料损耗等。
单件、小批生产选投资小、加工费用低的成形方法：砂型铸造 （手工造型）、自由锻和电条电弧焊等；
成批大量生产选生产效率和制品精度高的成形方法：砂型铸造 （机器造型）、 精密铸造、模锻、自动焊。
（4）兼顾现有生产条件原则
保证方便、快捷地制出高质量的产品。 尽量利用现有生产条件完成毛坯任务，若现有生产条件难以满足 要求时，则应考虑改变零件材料和（或）毛坯成形方法，也可通过外 部协作或外购解决。
单件、小批生产时：型钢；焊接结构
航空发动机的缸体、缸盖和曲轴箱： 铝合金（如ZL105、ZL105A等）；铸造成形
8.3.4 机械零件毛坯选择的示例
图示为齿轮减速器，传递功率4kW，试对其主要零件进行毛坯选择。
1-箱体 2-齿轮 3-轴 4-箱盖 5-孔盖 6-螺栓 7-档油盘 8-齿轮轴 9-螺母 10-轴承 11-端盖
高碳钢和合金钢常用于制造模具、量具、刃具、弹簧、重要的机 器零件和耐磨、耐蚀件等。
(3) 变形铝合金： 强度中等或较低，塑性较好；大多数具有高塑性和低
的变形抗力，变形温度较低，塑性成形性好，但焊接性较 差。
变形铝合金适于制造承受轻载的机械零件和电气元件， 如滑动轴承、齿轮、弹簧等
第5章机械零件毛坯的选择
5.3 箱体机架类零件
包括机身、底座、支架、横梁、工作台、齿轮箱、 轴承座、阀体、泵体等，如图10-9所示。 常采用铸铁件、铸钢件或铸—焊结构。
图10-6
轴杆类零件
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图10-7 焊接的汽车排气阀
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图10-8 盘套类零件
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图10-9 箱体机架类零件
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第5章
Байду номын сангаас
机械零件毛坯的选择
5.1 毛坯选择原则 5.2 典型零件毛坯的选择
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机械零件的制造包括毛坯成形和切削加工两个阶段， 大多数零件都是通过铸造、锻造、焊接或冲压等方法制 成毛坯，再经过切削加工制成。因此，正确选择零件毛 坯和合理选择机械加工方法是机械零件生产过程控制的 关键，选择正确与否，不仅影响每个机械零件乃至整个 机械制造的质量和使用性能，而且对于生产周期和成本 也有重大的影响。
2.满足经济性 一个零件的制造成本包括其本身的材料费以及所消耗 的燃料、动力费用，工资和工资附加费，各项折旧费及其 它辅助性费用等分摊到该零件上的份额。要把满足使用要 求和降低制造成本统一起来。同时考虑经济性应从降低整 体的生产成本考虑。 3.考虑实际生产条件
制定生产方案必须与有关企业部门的具体生产条件相 结合，才是合理和切实可行的。在一般的情况下，应充分 利用本企业的现有条件完成生产任务。当生产条件不能满 足产品生产的要求时，可供选择的途径有：
第一，在本厂现有的条件下，适当改变毛坯的生产方 式或对设备条件进行适当的技术改造，以采用合理的生产 方式； 第二，扩建厂房，更新设备，这样做有利于提高企业 的生产能力和技术水平，但往往需要较多的投资； 第三，与厂外进行协作。 究竟采取何种方式，需要结合生产任务的要求，产品 的市场需求状况及远景，本企业的发展规划和外企业的协 作条件等，进行综合的技术经济分析，从中选定经济合理 的方案。
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
常用机械零件的毛坯成形方法选择
第二节常用机械零件的毛坯成形方法选择常用机械零件的毛坯成形方法有：铸造、锻造、焊接、冲压、直接取自型材等，各零件的形状特征和用途不同，其毛坯成形方法也不同，下面分述轴杆类、盘套类、机架箱座类零件的毛坯成形方法选择。
一、轴杆类零件轴、杆类零件的结构特点是其轴向（纵向）尺寸远大于径向（横向）尺寸，如各种传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、齿轮轴、连杆、拨叉、锤杆、摇臂以及螺栓、销子等，如图6-4所示。
在各种机械中，轴杆类零件一般都是重要的受力和传动零件。
轴杆类零件材料大都为钢。
其中，除光滑轴、直径变化较小的轴、力学性能要求不高的轴，其毛坯一般采用轧制圆钢制造外，几乎都采用锻钢件为毛坯。
阶梯轴的各直径相差越大，采用锻件越有利。
对某些具有异形断面或弯曲轴线的轴，如凸轮轴、曲轴等，在满足使用要求的前提下，可采用球墨铸铁的铸造毛坯，以降低制造成本。
在有些情况下，还可以采用锻-焊或铸-焊结合的方法来制造轴、杆类零件的毛坯。
图6-5所示的汽车排气阀，将锻造的耐热合金钢阀帽与轧制的碳素结构钢阀杆焊成一体，节约了合金钢材料。
图6-6所示的我国60年代初期制造的12000t水压机立柱，长18m，净重80t，采用ZG270-500，分成6段铸造，粗加工后采用电渣焊焊成整体毛坯。
二、盘套类零件盘套类零件中，除套类零件的轴向尺寸有部分大于径向尺寸外，其余零件的轴向尺寸一般小于径向尺寸、或两个方向尺寸相差不大。
属于这一类的零件有齿轮、带轮、飞轮、模具、法兰盘、联轴节、套环、轴承环以及螺母、垫圈等，如图6-7所示。
这类零件在机械中的使用要求和工作条件有很大差异，因此所用材料和毛坯各不相同。
1.齿轮这是各类机械中的重要传动零件，运转时齿面承受接触应力和摩擦力，齿根要承受弯曲应力，有时还要承受冲击力。
故要求齿轮具有良好的综合力学性能，一般选用锻钢毛坯，如图6-8a所示。
大批量生产时还可采用热轧齿轮或精密模锻齿轮，以提高力学性能。
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（2）力学性能的要求
• 对于力学性能要求较高，特别是工作时要承受冲击和交变 载荷的零件，为了提高抗冲击和抗疲劳破坏的能力，一般 应选择锻造毛坯，如机床、汽车的传动轴和齿轮等；
• 对于由于其它方面原因需采用铸件，但又要求零件的金相 组织致密、承载能力较强的零件，应选择相应的能满足要 求的铸造方法，如压力铸造、金属型铸造和离心铸造等。
•
（1）轴杆类零件的毛坯
轴类零件最常用的毛坯是型材和锻件，对于某些大型 的、结构形状复杂的轴也可用铸件或焊接结构件。 • 对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用型 材（即热轧或冷拉圆钢）作为毛坯。 • 对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和交变应 力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。当生产批量较小时，应 采用自由锻件；当生产批量较大时，应采用模锻件。 • 对于结构形状复杂的大型轴类零件，其毛坯可采用砂型 铸造件、焊接结构件或铸一焊结构毛坯。
•
5.1.4符合生产条件
为兼顾零件的使用要求和生产成本两方面的原则，在选 择毛坯时还必须与本企业的具体生产条件相结合。当对外订 货的价格低于本企业生产成本，且又能满足交货期要求时， 应当向外订货，以降低成本。
•
此外还要认真分析以下三方面的情况： • 当代毛坯生产的先进技术与发展趋势，在不脱离我国国情
•
（1）结构形状和尺寸的要求
机械零件由于使用功能的不同,其结构形状和尺寸往往 差异较大,各种毛坯制造方法对零件结构形状和尺寸的适应 能力也不相同。所以，选择毛坯时，应认真分析零件的结构 形状和尺寸特点，选择与之相适应的毛坯制造方法。 • 对于结构形状复杂的中小型零件,应选择铸件毛坯。可选 择砂型铸造、金属型铸造或熔模铸造等； • 对于结构形状很复杂且轮廓尺寸不大的零件，宜选择熔 模铸造。 • 对于结构形状较为复杂，且抗冲击能力、抗疲劳强度要 求较高的中小型零件，宜选择模锻件毛坯； • 对于那些结构形状相当复杂且轮廓尺寸又较大的大型零 件，宜选择组合毛坯。
•
毛坯制造方法的选择
•
5.2典型零件的选材及工艺路线
5.2.1轴杆类零件的毛坯选择
• 轴杆类零件是机械产品中
支承传动件、承受载荷、传递 扭矩和动力的常见典型零件， 其结构特征是轴向（纵向）尺 寸远大于径向（横向）尺寸， 包括各种传动轴、机床主轴、 丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、 凸轮轴、齿轮轴、连杆、摇臂 、螺栓、销子等，如图所示。
生产批量较大时，提高生产率和材料的利用率，降低 废品率，对降低毛坯的单件生产成本将具有明显的经济意义 。因此，应采用比较先进的毛坯制造方法来生产毛坯。尽管 此时的设备造价昂贵、投资费用高，但分摊到单个毛坯上的 成本是较低的，并由于工时消耗、材料消耗及后续加工费用 的减少和毛坯废品率的降低，从而有效地降低毛零件的材料
常用轴类材料有： • 优质碳素结构钢，如35钢、40钢、45钢、65Mn钢等，其中
用的最多的是45钢； • 合金钢，如20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等； • 碳素结构钢，如Q235、Q275等。
除了上述碳钢和合金钢外，近年来越来越多地采用球墨铸 铁和高强度灰铸铁作为轴的材料，尤其是曲轴的材料。
及本厂实际的前提下，尽量采用比较先进的毛坯生产技术 ； • 产品的使用性能和成本方面对毛坯生产的要求； • 本厂现有毛坯生产能力状况，包括生产设备、技术力量（ 含工程技术人员和技术工人）、厂房等方面的情况。
•
•总之，毛坯选择应在保证毛坯质量的前提下，力求选用高效、低成本、制
造周期短的毛坯生产方法。选择毛坯制造方法的考虑因素见图所示。
•
各种材料与毛坯生产方法的关系表
•
5.1.2满足零件的使用要求
机械产品都是由若干零件组成的，保证零件的使用要 求是保证产品使用要求的基础。因此，毛坯选择首先必须保 证满足零件的使用性能要求。
零件的使用要求主要包括： • 零件的工作条件（通常指零件的受力情况、工作环境和接 触介质等） • 零件结构形状和尺寸的要求 • 零件性能的要求。
•
5.1.3满足降低生产成本的要求
要降低毛坯的生产成本，在选择毛坯时，必须认真分 析零件的使用要求及所用材料的价格、结构工艺性、生产批 量的大小等各方面情况。首先，应根据零件的选材和使用要 求确定毛坯的类别，再根据零件的结构形状、尺寸大小和毛 坯生产的结构工艺性及生产批量大小确定具体的制造方法， 必要时还可按有关程序对原设计提出修改意见，以利于降低 毛坯生产成本。
机械零件毛坯的选择-机 械零件毛坯的选择
2020年5月31日星期日
第5章 机械零件毛坯的选择
•
5.1毛坯选择的原则
5.1.1满足材料的工艺性能要求
零件材料的选择与毛坯的选择关系密切，零件材料的 工艺性能直接影响着毛坯生产方法的选择。按加工工艺方法 的不同，金属材料可分为铸造合金和压力加工合金两大类。
•
（3）表面质量的要求
为降低生产成本，现代机械产品上的某些非配合表面 有尽量不加工的趋势，即实现少、无切屑加工。 • 对于尺寸较小的非铁金属件，宜选择金属型铸造、压力 铸造或精密模锻； • 对于尺寸较小的钢铁件，则宜选择熔模铸造（铸钢件） 或精密模锻（结构钢件）。
•
（4）其它方面的要求
对于具有某些特殊要求的零件，必须结合毛坯材料和生 产方法来满足这些要求。 • 如果零件选材为钢材，则宜选择型材（如液压油缸常采用 无缝钢管）； • 如果零件选材为铸铁，则宜选择离心铸造（如内燃机的汽 缸套，其材料为QT600－2，毛坯即为离心铸造铸件）； • 对于在自动机床上进行加工的中小型零件，由于要求毛坯 精度较高，故宜采用冷拉型材（如微型轴承的内、外圈是在 自动车床上加工的，其毛坯采用冷拉圆钢）。
•
（1）生产批量较小时的毛坯选择
生产批量较小时，毛坯生产的生产率不是主要问题， 材料利用率的矛盾也不太突出，这时应主要考虑的总是是减 少设备、模具等方面的投资，即使用价格比校便宜的设备和 模具，以降低生产成本。如使用型材、砂型铸造件、自由锻 件、胎模锻件、焊接结构件等作为毛坯。
•
（2）生产批量较大时的毛坯选择