第10。12章机械零件毛坯的选择与质量检验
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。
材料与毛坯选择
• 备料— 模锻—正火＋高温回火—机械加工
• —渗碳—高温回火—机械加工—淬火＋低温回 火
• —机械精加工—检验
２、轴类零件
主要失效形式 • 交变载荷引起疲劳断裂 • 过载、冲击载荷引起的断裂 • 局部过度磨损（轴颈、花键部位）
轴类零件常用材料
45 35CrMo
40Cr
40MnB
38CrMoAl 40CrNiMo
单级齿轮减速器选材
磨损、疲劳麻
HRC、
–1
点
接触疲劳强度
σ σ 疲劳断裂、过
度磨损
0.2、 –1、 HRC
2、材料工艺性能良好
• 铸造 • 压力加工 • 焊接 • 切削加工 • 热处理
3、充分考虑经济性
• 材料价格 • 国家资源情况 • 零件的总成本
4、考虑零件外形和尺寸特点
• 轴、齿轮 • 箱体 • 大尺寸零件
• 铸造毛坯 • 压力加工毛坯
10.3典型零件选材及工艺流程
1、齿轮类零件 • 高的弯曲疲劳强度及接触疲劳强度 • 齿面具有高的硬度和耐磨性 • 心部具有足够强度和韧性
机床齿轮
• 转速中等、载荷不大 • 工作平稳无强烈冲击 • 一般选调质钢 45 40Cr
• 备料—锻造—正火—机械粗加工—调质— • 机械半精加工—高频淬火+回火—磨削
汽车、拖拉机、摩托车齿轮
• 工作条件恶劣 • 一般选用渗碳钢 20Cr 20CrMnTi
• 备料—锻造—正火—机械加工 • —渗碳+淬火+低温回火—喷丸—磨削
航空发动机齿轮
• 高速、高载，比汽车拖拉机条件更恶劣
• 高的疲劳强度、心部高的强度和韧性
• 多采用12CrNi3A 12Cr2Ni4A
机械制造行业机械零件材料及毛坯的选择与质量检验
第十章机械部件资料及毛坯的选择与质量检验机械制造中 ,要获取满意的部件，就一定从结构设计、合理选材、毛坯制造及机械加工等方面综合考虑。
而正确选择资料和毛坯制造方法将直接关系到产品的质量和经济效益，所以，这项工作是机械设计和制造中的重要任务之一。
机械部件的使用性是多种多样的，对资料和毛坯的选摘要考虑诸多要素。
这里只介绍一些资料及毛坯选择的一般原则。
第一节机械部件的无效在我们的现实中，机械设备可能发生多种故障。
对故障研究解析，第一应依据部件的损坏形式，找出无效的主要原由，为选材和改进工艺供应必需的依照。
一、无效的基本看法部件在工作过程中最后都要发生无效。
所谓无效是指：（ 1）部件完整损坏，不可以连续工作；（ 2）严重损害，连续工作很不安全；（3）虽能安全工作，但已不可以满意地起到预约的作用。
只要发生上述三种状况中的任何一种，都以为部件已经无效。
无效解析的目的就是要找出部件损害的原由，并提出相应的改进措施。
现代工业中部件的工作条件日趋苛刻，部件的损坏常常会带来严重的结果，所以对部件的靠谱性提出了愈来愈高的要求。
别的，从经济性考虑，也要求不停提升部件的寿命。
这些都使得无效解析变得愈来愈重要。
无效解析的结果对于部件的设计、选材、加工以以致用，都有很大的指导意义。
二、部件无效的主要形式部件在工作时的受力状况一般比较复杂，常常承受多种应力的复合作用，因此造成部件的不一样无效形式。
部件的无效形式有超量变形、断裂和表面损害三大种类。
如图10-1 所示。
一定指出，实质部件在工作中常常不不过一种无效方式起作用。
比方，一个齿轮，齿面之间的摩擦以致表面磨损无效，而齿根可能产生疲惫断裂无效，两种方式同时起作用。
但一般来说，造成一个部件无效时老是一种方式起主导作用，极罕有两种方式同时都使部件无效。
无效解析的目的实质上就是要找出主要的无效形式。
别的，各种基本无效方式可以相互组合，形成更复杂的复合无效方式，如腐化疲惫，蠕变疲惫，腐化磨损等等。
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。
10 零件材料及毛坯的选择
零件毛坯选择的一般原则
使用要求
形状、尺寸、加工精度和表面粗糙度等
材料费、燃料费、动力费、工资、设备 以及其它辅助费 设备条件、技术水平
降低生产成本
经济性
零件材料及毛坯的选择
零件材料及毛坯的选择
零件材料及毛坯的选择
零件材料及毛坯的选择
零件材料及毛坯的选择
零件材料及毛坯的选择
金属工艺学 第十章
零件材料及 主 讲：党 霞 毛坯的选择
E-mail：19794518@
零件材料及毛坯的选择
结构设计 要获得满 意的零件 合理选材 毛坯制造 机械加工
零件材料及毛坯的选择
机械零件的失效
零件完全破坏，不能继续工作 严重损伤，继续工作很不安全 虽能安全工作，但不能起到预定作用。
零件材料及毛坯的选择
零件材料及毛坯的选择
零件材料及毛坯的选择
机械零件材料选择的一般原则
使用性能 工艺性能 受力状态、载荷性质、工作温度、 环境介质等
铸造性能、压力加工性能、焊接性能、 热处理性能、切削加工性能 材料的价格、国家的资源状况、见的毛坯种类
毛坯选择
缸体、缸盖、飞轮 铸铁件（机器造型） 铸铁件（机器造型） 锻件（模锻） 锻件（模锻） 锻件（模锻） 标准件 铸造 锻件（模锻）
合金铸铁件（机器造型） 孕育处理时加入少量合金元素
气门弹簧
火花塞
钢丝绕制
65Mn、50CtVA，淬火+低温回火
Q235、Q345、08、20
铝合金铸件（压力铸造） ZL110 、ZL108，淬火及时效处理
支架、盖、罩、档 钢板冲压成形 板、油底壳等
机械零件毛坯的选择
台钳装配图
机械零件毛坯的选择
台钳零件的材料和毛坯选择
序 号
1 2 3
名称
毛坯类型和制造方法 单件、小批 大批
材料及热处理
固定钳身 铸铁件（手工造型） 铸铁件（机器造型） HT200，去应力退火 丝杠 导杆 圆钢车制 圆钢车制 45，淬火+中温回火 45，表面淬火+低温回火 35-40 HRc Q235A Q235A Q235A 45，表面淬火+低温回火 35-40 HRc 45表面淬火+低温回火 35-40 HRc
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 调质处理
锻件 圆钢
汽车齿轮 小齿轮（d<100）
（单件,小批量）
大齿轮（d>500）
铸件
仪器仪表齿轮
受力小，低速齿轮 HT200 ZL108 08，10 压力铸造
冲压件
仪器仪表齿轮
机械零件毛坯的选择
三、常用机械零件毛坯分类及制造方法
较差
好
低 短/长
好
高 长
降低
较高 较短
较好
较低 短
机械零件材料及毛坯的选择与质量检验
机械零件材料及毛坯的选择与质量检验机械零件材料及毛坯的选择与质量检验随着机械制造技术的不断发展，机械零件的种类与规格越来越丰富，材料的种类与性能也不断得到提高，如何选择适合的材料毛坯并且保证其质量是机械制造的一个重要问题。
本文将从机械零件材料的选择以及毛坯质量的检验两个方面来进行探究。
一、机械零件材料的选择机械零件的材料选择在机械制造中起着至关重要的作用，在选择材料时要综合考虑机械零件受力、耐磨损、耐高温、表面光洁度、制造成本等方面的因素。
1、机械零件的受力情况机械零件在工作过程中所受到的载荷方向、大小、类型等都是材料选择的重要依据。
例如，零件受到拉伸、压缩、剪切等载荷方向不同，应选择不同的材料，如拉力较大的零件通常选择高强度材料，而剪切力较大的零件则选用耐磨材料。
2、耐磨损性能机械零件在长时间使用过程中，必然会因摩擦而产生磨损，选择耐磨材料可以有效的延长其使用寿命，常用的耐磨材料有高锰钢、铸钢、铸铁等。
3、耐高温性能在高温工况下，机械零件材料必须具有良好的高温耐受性，常用的材料有高温合金、碳素纤维复合材料等。
4、表面光洁度机械零件制造完毕后需要进行表面精磨，因此，在选择材料时要考虑其表面光洁度，一般情况下，材料表面硬度越大，表面光洁度就越难保证。
5、制造成本在选择材料时，还需要兼顾制造成本，因为不同材料其制造难度和成本都存在差异，对于一些规格相同但材料成本不同的零件，应该选择材料性能相当而成本较低的材料。
二、毛坯质量的检验毛坯是机械零件制造的基础，在检验毛坯质量时，需要重点关注以下几个方面。
1、尺寸精度的检验毛坯制造时的尺寸精度是影响零件精度的关键因素之一，因此要经常对毛坯的尺寸精度进行检验，发现问题及时整改。
2、金属组织检验毛坯的金属组织对于零件质量也至关重要，通过金相显微镜等检测设备对毛坯的金属组织进行检验，以检测其是否存在晶粒粗大、夹杂物等缺陷。
3、力学性能检验毛坯的力学性能是机械零件质量的保证之一，通过应力、拉伸等实验对毛坯的力学性能进行检测。
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超载荷运动，润滑条件不良，零件磨损增加等均可造成零件早期失效。
金属工艺学
四、失效分析的一般方法
正确的失效分析，是找出零件失效原因，解决零件失效问题的基础环节。机械零件 的失效分析是一项综合性的技术工作，大致有如下程序。
（1）尽量仔细地收集失效零件的残骸，并拍照记录实况，确定重点分析的对象， 样品应取自失效的发源部位，或能反映失效的性质或特点的地方。
金属工艺学
二、零件失效的主要形式
金属工艺学
三、零件失效的原因
金属工艺学
零件失效的原因分析
（1）结构设计不合理 设计上导致零件失效的最常见原因是结构或形状不合理，即在零件的高应力处存在明显的应
力集中源，如各种尖角、缺口、过小的过渡圆角，等等。另一种原因是对零件的工作条 件估计错误，如对工作中可能的过载估计不足，因而设计的零件的承载能力不够。发生 这类失效的原因在于设计，但可通过选材来避免，特别是当零件的结构与几何尺寸基本 固定而难以作较大的改动时，就是如此来处理问题的。现在很少发生由于计算错误造成 的设计事故。 （2）材料选取不当 选材不当是材料方面导致失效的主要原因。问题出在材料上，但责任在设计者身上。最常见 的情况是，设计者仅根据材料的常规性能指标作出决定，而这些指标根本不能反映材料 对所发生的那种类型失效的抗力。另一种情况是，尽管预先对零件的失效形式有较准确 的估计，并提出了相应的性能指标作为选材的依据，但由于考虑到其它因素（如经济性、 加工性能等），使得所选材料的性能数据不合要求，因而导致了失效。材料本身的缺陷 也是导致零件失效的一个重要原因，常见的缺陷是夹杂物过多，过大，杂质元素太多， 或者有夹层、折叠等宏观缺陷。因此，对原材料加强检验是非常重要的步骤。
（4）对失效样品进行性能测试、组织分析、化学分析和无损探伤，检验材料的性 能指标是否合格，组织是否正常，成分是否符合要求，有无内部或表面缺陷等 等，全面收集各种必要的数据。
（5）断裂力学分析。在某些情况下需要进行断裂力学计算，以便于确定失效的原 因及提出改进措施。
（6）综合各方面分析资料作出判断，确定失效的具体原因，提出改进措施，写出 报告。
（2）详细记录并整理失效零件的有关资料，如设计情况（图纸）、实际加工情况 及尺寸、使用情况等。根据这些资料全面地从设计、加工、使用各方面进行具 体的分析。
（3）对所选试样进行宏观（用肉眼或立体显微镜）及微观（用高倍的光学或电子 显微镜）断口分析，以及必要的金相剖面分析，确定失效的发源点及失效的方 式。
第10章 机械零件材料毛坯 的选择与质量检验
• 10.1 机械零件的失效 • 10.2机械零件选材一般原则
金属工艺学
一、失效的基本概念
一、失效的基本概念 零件在工作过程中最终都要发生失效。所谓失效是指： （1）零件完全破坏，不能继续工作； （2）严重损伤，继续工作很不安全； （3）虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用。 只要发生上述三种情况中的任何一种，都认为零件已经失效。失 效分析的目的就是要找出零件损伤的原因，并提出相应的改进措 施。现代工业中零件的工作条件日益苛刻，零件的损坏往往会带 来严重的后果，因此对零件的可靠性提出了越来越高的要求。另 外，从经济性考虑，也要求不断提高零件的寿命。这些都使得失 效分析变得越来越重要。失效分析的结果对于零件的设计、选材、 加工以至使用，都有很大的指导意义。
金属工艺学
第二节 机械零件材料选择的 一般原则
机械零件的选材是一项十分重要的工作。选材是否恰当， 特别是一台机器中关键零件的选材是否恰当，将直 接影响到产品的使用性能、使用寿命及制造成本。 选材不当，严重的可能导致零件的完全失效。
判断零件选材是否合理的基本标志是：能否满足必需的 使用性能；能否具有良好的工艺性能；能否实现最 低成本。选材的任务就是求得三者之间的统一。因 此选材时一般应遵循以下三个原则：
金属工艺学
（3）加工工艺问题 零件加工成型过程中，由于加工工艺不良，也会造成各种缺陷。例如锻造不良可
造成带状组织、过热或过烧现象等；冷加工不良时光洁度太低，产生过深的 刀痕、磨削裂纹等；热处理不良能造成过热、脱碳、淬火裂纹、回火不足等； 这些都可导致零件的失效。 加工不良造成的缺陷，尤其是热处理时产生的缺陷，与零件的设计有很大的关系。 零件的外形和结构设计不合理，会大大增加热处理缺陷发生的可能性。 若零件热处理后残留有较大的内应力，甚至有难以检查出来的裂纹时，使用中必 定会造成严重的损坏。 （4）安装不当 零件安装时配合过紧、过松、对中不准、固定不紧等均可造成失效或事故。在制 造厂里管理比较严格的情况下，使用不当常可成为零件损坏的主要原因。对 机器的维护保养不好，没有遵守操作规程及工作时有较大幅度的过载等也可 以造成零件的失效。 （5）使用维护不正确
金属工艺学
二、工艺性能
零件选材应满足生产工艺对材料工艺性能的要求。任何零件都是由不同 的工程材料通过一定的加工工艺制造出来的。因此材料的工艺性能， 即加工成零件的难易程度，自然应是选材时必须考虑的重要问题。所 以，熟悉材料的加工工艺过程及材料的工艺性能，对于正确选材是相 当重要的。材料的工艺性能包括以下内容：
（1）铸造性能 包含流动性、收缩性、疏松及偏析倾向、吸气性、熔点 高低等。
（2）压力加工性能 指材料的塑性和变形抗力等。 （3）焊接性能 包括焊接应力、变形及晶粒粗化倾向，焊缝脆性、裂纹、
气孔及其它缺陷倾向等。 （4）切削加工性能 指切削抗力Байду номын сангаас零件表面光洁度、排除切屑难易程度
及刀具磨损量等。 （5）热处理性能 指材料的热敏感性、氧化、脱碳倾向、淬透性、回火
金属工艺学
一、使用性能
零件选材应满足零件工作条件对材料使用性能的要求。材料在使用过程中的表现，即使 用性能，是选材时考虑的最主要根据。不同零件所要求的使用性能是很不一样的，有 的零件主要要求高强度，有的则要求高的耐磨性，而另外一些甚至无严格的性能要求， 仅仅要求有美丽的外观。因此，在选材时，首要的任务就是准确地判断零件所要求的 主要使用性能。