第六讲 毛坯类型的选择
毛胚的选择
零件的分析与毛坯的选择（一）、零件分析零件分析主要包括：分析零件的几何形状、加工精度、技术要求，工艺特点，同时对零件的工艺性进行研究。
1、抄画零件图。
了解零件的几何形状、结构特点以及技术要求，如有装配图，了解零件在所装配产品中的作用。
零件由多个表面构成，既有基本表面，如平面、圆柱面、圆锥面及球面，又有特形表面，如螺旋面、双曲面等。
不同的表面对应不同的加工方法，并且各个表面的精度、粗糙度不同，对加工方法的要求也不同。
2、确定加工表面。
找出零件的加工表面及其精度、粗糙度要求，结合生产类型，可查阅工艺手册（或附录表）中典型表面的典型加工方案和各种加工方法所能达到的经济加工精度，选取该表面对应的加工方法及经过几次加工。
查各种加工方法的余量，确定表面每次加工的余量，并可计算得到该表面总加工余量。
3、确定主要表面。
按照组成零件各表面所起的作用，确定起主要作用的表面，通常主要表面的精度和粗糙度要求都比较严，在设计工艺规程是应首先保证。
零件分析时，着重抓住主要加工面的尺寸、形状精度、表面粗糙度以及主要表面的相互位置精度要求，做到心中有数。
（二）、确定毛坯1、选择毛坯制造方法毛坯的种类有：铸件、锻件、型材、焊接件及冲压件。
确定毛坯种类和制造方法时，在考虑零件的结构形状、性能、材料的同时，应考虑与规定的生产类型（批量）相适应。
对应锻件，应合理确定其分模面的位置，对应铸件应合理确定其分型面及浇冒口的位置，以便在粗基准选择及确定定位和夹紧点时有所依据。
2、确定毛坯余量。
查毛坯余量表（参见附录），确定各加工表面的总余量、毛坯的尺寸及公差。
余量修正。
将查得的毛坯总余量与零件分析中得到的加工总余量对比，若毛坯总余量比加工总余量小，则需调整毛坯余量，以保证有足够的加工余量；若毛坯总余量比加工总余量大，怎考虑增加走刀次数，或是减小毛坯总余量。
3、绘制毛坯图。
毛坯轮廓用粗实线绘制，零件实体用双点画线绘制，比例尽量取1:1。
毛坯图上应标出毛坯尺寸、公差、技术要求，以及毛坯制造的分模面、圆角半径和拔模斜度等。
机械零件毛坯的选择ppt
2)载重汽车得变速齿轮得选材 汽车变速箱中得齿轮主要用来调节发动机曲轴 与主轴凸轮得转速比,以改变汽车运行速度,其工作较为繁重,因此在疲劳极限、 耐磨性以及抗冲击作用等性能方面均比机床齿轮要求高。因此,变速齿轮得材 料大多选用合金渗碳钢。
• 对于结构形状较为复杂,且抗冲击能力、抗疲劳强度要求 较高得中小型零件,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得大型零 件,宜选择组合毛坯。
(2)力学性能得要求
• 对于力学性能要求较高,特别就是工作时要承受冲击与交变 载荷得零件,为了提高抗冲击与抗疲劳破坏得能力,一般应 选择锻造毛坯,如机床、汽车得传动轴与齿轮等;
5、1、4符合生产条件
为兼顾零件得使用要求与生产成本两方面得原则,在选 择毛坯时还必须与本企业得具体生产条件相结合。当对外订 货得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得情况:
• 当代毛坯生产得先进技术与发展趋势,在不脱离我国国情 及本厂实际得前提下,尽量采用比较先进得毛坯生产技术;
• 产品得使用性能与成本方面对毛坯生产得要求;
• 本厂现有毛坯生产能力状况,包括生产设备、技术力量(含 工程技术人员与技术工人)、厂房等方面得情况。
总之,毛坯选择应在保证毛坯质量得前提下,力求选用高效、低成本、制造周 期短得毛坯生产方法。选择毛坯制造方法得考虑因素见图所示。
毛坯制造方法得选择
5、2典型零件得选材及工艺路线
第六章 零件的毛坯类型及其制造方法
第六章零件的毛坯类型及其制造方法6.1零件毛坯类型铸件：形状复杂的毛坯，宜采用铸造方法制造。
目前生产中的铸件大多数是砂型铸造，少数是尺寸较小的优质铸件可采用特种铸造。
锻件：①自由锻件：自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻。
②模锻件：模锻件就是有模具的锻造件，利用模具锻出精度要求比较高，比较复杂的锻件。
1、型材：按截面形状有圆钢，方钢，六角钢等。
①热轧型材：②xx型材：选择毛坯时应该考虑如下几个方面的因素：（一）零件的生产纲领大量生产的零件应选择精度和生产率高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。
如铸件采用金属模机器造型或精密铸造；锻件采用模锻、精锻；选用冷拉和冷轧型材。
单件小批生产时应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法。
（二）零件材料的工艺性例如材料为铸铁或青铜等的零件应选择铸造毛坯；钢质零件当形状不复杂，力学性能要求又不太高时，可选用型材；重要的钢质零件，为保证其力学性能，应选择锻造件毛坯。
（三）零件的结构形状和尺寸形状复杂的毛坯，一般采用铸造方法制造，薄壁零件不宜用砂型铸造。
一般用途的阶梯轴，如各段直径相差不大，可选用圆棒料；如各段直径相差较大，为减少材料消耗和机械加工的劳动量，则宜采用锻造毛坯，尺寸大的零件一般选择自由锻造，中小型零件可考虑选择模锻件。
（四）现有的生产条件选择毛坯时，还要考虑本厂的毛坯制造水平、设备条件以及外协的可能性和经济性等。
零件的毛坯制造方法：该零件时属于箱壳类零件，结构比较简单规则但某些加工面和孔的尺寸精度、平面度，垂直度、位置精度、表面粗糙度要求比较高，铸件适用于制造复杂形状的毛坯，锻件适用于形状简单，强度要求高的毛坯。
但因此零件并不是很复杂，因此该零件选择毛坯为锻件，锻件制造的方法有自由锻和模锻两种。
自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批量生产以及大型零件毛坯。
毛坯材料的选择
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。
图6-4 轴杆类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。
图6-5 汽车排气阀锻-焊结构图6-6 水压机立柱铸-焊结构二、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。
图6-7 盘套类零件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。
零件毛坯的种类和选择PPT
机械制造技术零件毛坯的种类和选择常用毛坯的种类有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等。
毛坯种类铸件铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。
其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。
当毛坯精度要求低、生产批量较小时，采用木模手工砂型铸造法；当毛坯精度要求高、生产批量很大时，采用金属型机器造型法。
锻件锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。
其锻造方法有自由锻和模锻两种。
自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批生产以及大型零件毛坯。
模锻毛坯精度高、加工余量小、生产率高，但成本也高，适用于中小型零件毛坯的大批大量生产。
零件毛坯的种类和选择型材有热轧和冷拉两种。
热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。
焊接件是根据需要将型材或钢板等焊接而成的毛坯件，它简单方便，生产周期短，但需经时效处理后才能进行机械加工。
冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。
但因冲压模具昂贵而仅用于大批大量生产。
焊接件冷冲压件毛坯种类型材零件毛坯的种类和选择毛坯选择时应考虑的因素(1)零件的材料及机械性能要求零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。
⏹A、铸铁零件用铸造毛坯；⏹B、钢质零件当形状较简单且力学性能要求不高时常用棒料；⏹C、对于重要的钢质零件，为获得良好的力学性能，应选用锻件；⏹D、有色金属零件常用型材或铸造毛坯。
(2) 零件的结构形状与外形尺寸⏹A、大型且结构较简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；⏹B、结构复杂的毛坯多用铸造；⏹C、小型零件可用模锻件或压力铸造毛坯；板状钢质零件多用锻件毛坯；⏹D、轴类零件的毛坯，若台阶直径相差不大，可用棒料；⏹E、若各台阶尺寸相差较大，则宜选择锻件。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报（3）生产纲领⏹1）大批大量生产中，应采用精度和生产率都较高的毛坯制造方法：铸件采用金属模机器造型和精密铸造，锻件用模锻或精密锻造。
(完整版)毛坯材料的选择及其加工余量确定
毛坯材料的选择及其加工余量确定
3.1毛坯种类的选择
零件的毛坯一般有棒料、锻件和铸件三种。
其中，锻件适用与零件强度较高,形状较简单的零件,钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。
尺寸大的零件因受设备限制，故一般用自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的刚质零件不宜用自由锻；铸件则适用于形状复杂的毛坯。
根据轴类螺纹配合件的结构形状和外轮廓尺寸，结合学校的实际情况，螺纹轴类零件毛坯种类由棒料锯割。
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3.2 毛坯的形状和尺寸的选择
选择毛坯形状和尺寸总的要求是：减少多余浪费，实现少屑或无屑加工。
因此，毛坯形状要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。
但也有以下四种情况。
（1）采用锻件，铸造毛坯时，因锻模时的欠压量与允许的错模量不等，铸造时也会因砂型误差、收缩量及坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定，所以，除板金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等，此外，锻造、铸造后，毛坯不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控加工，其加工表面均应有较充分的余量。
（2）尺寸小或薄的零件，为便于装夹并减少夹头，可将多个工件连在一起，由一个毛坯制出。
（3）装配后形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常把两件合为一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开。
（4）对于不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另行增加装夹余量或者工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。
该零件的加工要留2-4mm的毛坯余量。
由于要尽量使毛坯各个主要加工面上的加工余量均匀，根据螺纹轴类零件图样尺寸为Ф124mm×48mm，选择毛坯尺寸为Ф126mm×50mm。
毛坯选择
6. 当毛坯用几种方法制造均可时，选用最经济的方 案
一般，工业生产中选用“以铁代钢”、“以铸代 锻”及“少切削余量、无余量的精密件”。
检验毛坯选择是否合理的依据
(1) 使用性：首先必须满足零件使用要求。 (2) 工艺性：加工方便，易获优质产品。 (3) 经济性：成本最低，消耗最少。
其它特点与冷挤压类似，但其精度和表面质量不 如冷挤压。
热挤压的特点：
❖T加工 > T再，挤压力较小。 ❖挤压件表面较冷挤压的粗糙。 ❖主要用于有色金属材料的型材、管材生产。
四. 冲压件
主要用于小于6mm塑性良好的金属板料、条料的 生产。冲压模具费用昂贵，只适应于大批量生产。
冲压生产的优点：
可生产外形复杂的冲压件； 表面质量高，尺寸精度高，不必再机械加工； 机械性能较高； 生产率高； 成品合格率、材料利用率高，成本较低。
能全部通过水压试验；不 需特殊设备；最节省材料；工 艺准备时间最短。但此规格的 无缝钢管不易获得。
焊接件
结论
结合生产批量与现实条件，以选择胎模锻件最为 合理。如果能够有此规格（或接近）的无缝钢管，也 可以选择焊接件。
3 两端法兰盘用铸钢件，轴筒用厚钢板弯成两个半 圆，再焊成筒体，最后与法兰盘焊成毛坯(c)
本方案用钢102 t , 焊成的毛坯重量53 t；材料利 用率46.4%； 切削加工只需1000台时。 三种方案的直接成本之比为：
a : b : c = 2.2 : 1.4 : 1
六.型材
形状简单的小件在大批量生产时，直接应用型材 加工，有时更为经济。
因此，铸件是优先选用的毛坯。
3 废品率高
铸造生产工序多，影响因素多，质量不易控制， 内部缺陷较多；材料的利用率低。
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。
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3.影响零件的使用性能的毛坯因素 影响零件的使用性能的毛坯因素 的影响（ 1）外部质量的影响（形状：尺寸、加工精度、 ）外部质量的影响 形状：尺寸、加工精度、 表面质量、外观缺陷 缺陷） 表面质量、外观缺陷） 2）内部质量的影响：材料的化学成分和组织。 的影响： 化学成分和组织。 ）内部质量的影响 材料的化学成分和组织
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三、可行性原则 1.可行性 主观设想的毛坯制造方案或获得途径， 可行性： 设想的毛坯制造方案或获得途径 1.可行性：主观设想的毛坯制造方案或获得途径， 与某个特定企业的生产条件以及社会协作条件和供 特定企业的 与某个特定企业的生产条件以及社会协作条件和供 组合起来， 按质、 货条件组合起来 以保证按质 按量、按时获得所 货条件组合起来，以保证按质、按量、按时获得所 需的毛坯和零件 毛坯和零件。 需的毛坯和零件。 2.生产条件 工程技术人员的技术能力、工人的 生产条件： 技术人员的技术能力 2.生产条件：工程技术人员的技术能力、工人的 业务水平和生产经验、设备条件 生产能力、 条件、 业务水平和生产经验、设备条件、生产能力、生产 任务负荷 企业的管理水平。 负荷、 管理水平 任务负荷、企业的管理水平。
注： 1.在进行成型方案选择时 应进行多种方案论证， 在进行成型方案选择时， 多种方案论证 1.在进行成型方案选择时，应进行多种方案论证，综合 选取。 评定选取 评定选取。 2.在考虑生产成本的同时 还要考虑生产的运行费用 在考虑生产成本的同时， 考虑生产的运行费用， 2.在考虑生产成本的同时，还要考虑生产的运行费用， 使用效益和使用年限综合评定 综合评定。 使用效益和使用年限综合评定。
注： 1.既要挖掘本企业的潜力，同时还要善于应用社会资源 既要挖掘本企业的潜力 善于应用社会资源。 1.既要挖掘本企业的潜力，同时还要善于应用社会资源。 2.以上的三条原则，运用性是首要，只有满足使用要求才有 2.以上的三条原则，运用性是首要， 以上的三条原则 意义。 意义。 可行性是实现按质、 3.可行性是实现按质 按量、按时的关键。 3.可行性是实现按质、按量、按时的关键。
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3.辅助工序：热处理、强化处理等。改善毛坯 辅助工序：热处理、强化处理等 改善毛坯 辅助工序 组织， 内部组织 影响其内部组织和结构， 内部组织，影响其内部组织和结构，决定其力学 性能和工艺性能的改善程度。 性能和工艺性能的改善程度。
二、研究的内容
1.如何确定毛坯的类型 如何确定毛坯的类型 如何确定 2.选择毛坯方式综合评价的方法 选择毛坯方式综合评价 选择毛坯方式综合评价的方法
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二、经济性原则 1.经济性 经济性： 满足使用性能的要求的前提下 的要求的前提下， 1.经济性：在满足使用性能的要求的前提下，以 最少的人力物力投入生产最多的产品， 投入生产最多的产品 最少的人力物力投入生产最多的产品，或按时完成 预期的某项任务。 预期的某项任务。 2.生产成本的组成 材料费（材料、各项辅料）， 生产成本的组成： 2.生产成本的组成：材料费（材料、各项辅料）， 燃料及动力费，工人的工资，设备折旧费用， 燃料及动力费，工人的工资，设备折旧费用，管理 费用。 费用。
第六讲 毛坯类型的选择
6-1 概述
一、零件成品的一般过程
1.制坯（铸、锻、焊、冲压、粘接等）：影 制坯（ 制坯 冲压、粘接等）：影 ）： 响着机械的力学性能 使用寿命、制造成本。 机械的力学性能、 响着机械的力学性能、使用寿命、制造成本。 2.切削加工：由毛坯实现与图样要求完全一 切削加工： 切削加工 去除材料的过程 致的去除材料的过程。只提高毛坯件的精度和表 致的去除材料的过程。只提高毛坯件的精度和表 面质量，不改变或基本不改变零件的物理 物理、 面质量，不改变或基本不改变零件的物理、化学 和力学性能。 和力学性能。
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6-3 成型方法的比较与分析
液态充型 一.铸件：金属液态充型、冷却凝固获得。 铸件：金属液态充型、冷却凝固获得。 1.优点： 1.优点：1）尺寸形状几乎不受限制。 优点 尺寸形状几乎不受限制。 可铸造复杂的内腔 复杂的内腔。 2）可铸造复杂的内腔。 利用率高， 成本低。 材料的利用率高 生产成本低 3）材料的利用率高，生产成本低。 2.缺点：内部组织比较疏松，力学性能差。 2.缺点：内部组织比较疏松，力学性能差。 缺点 组织比较疏松 3.应用 应用： 3.应用： 首先是灰铸铁 应用最广（抗震、耐磨、抗压）， 灰铸铁， 1）首先是灰铸铁，应用最广（抗震、耐磨、抗压）， 机身、导轨、机架底座、工作台、箱体等结构性零件， 机身、导轨、机架底座、工作台、箱体等结构性零件，受力 的零件， 不高的零件 端盖、轴承壳体、衬套等。 不高的零件ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ端盖、轴承壳体、衬套等。 球墨铸铁 受力要求较高和形状复杂的零件 铸铁， 要求较高和形状复杂的零件。 2）球墨铸铁，受力要求较高和形状复杂的零件。柴油机 曲轴、轧辊。 曲轴、轧辊。 铸钢，受力要求较高，形状较复杂的零件，（坦克履 要求较高 的零件，（ 3）铸钢，受力要求较高，形状较复杂的零件，（坦克履 带板）。 带板）。
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毛坯类型选择原则（型材、 6-2 毛坯类型选择原则（型材、铸、 冲压、粉末冶金等） 锻、焊、冲压、粉末冶金等）
一、选用性原则（使用性能要求原则） 选用性原则（使用性能要求原则）
1.使用要求： 一定的服役年限内和一定的工作条件 1.使用要求：在一定的服役年限内和一定的工作条件 使用要求 的服役年限内和一定的工作 满足设计要求正常工作所提出的有关性能要求 正常工作所提出的有关性能要求。 下，为满足设计要求正常工作所提出的有关性能要求。 2.工作条件 零件在工作中的受力和防破坏能力状态。 工作条件： 受力和防破坏能力状态 2.工作条件：零件在工作中的受力和防破坏能力状态。 内应力不能超过其相应的许用应力 不能超过其相应的许用应力。 1）内应力不能超过其相应的许用应力。 抗外界介质的影响能力（抗腐蚀）。 介质的影响能力 2）抗外界介质的影响能力（抗腐蚀）。 工作强度的影响（强度影响着材料的物理、 强度的影响 3）工作强度的影响（强度影响着材料的物理、化学 性能） 性能）