毛坯的形状及尺寸的确定
第7章机械加工工艺规程制订
二、定位基准的选择
粗基准：毛坯上未加工的表面作定位基 准的为粗基准 。 精基准：经过机械加工的表面作定位基 准的为精基准。 选择顺序：先选择精基准定位把工件加 工到设计要求，然后考虑选择粗基准定 位，把用作精密基准的表面加工出来。
1.粗基准的选择原则
1）对于有不加工表面的工件，为保证 不加工表面与加工表面之间的相对位置 要求，一般应选择不加工表面为粗基准。
外圆表面加工方案
1）粗车-半精车-精车 ——软 2）粗车-半精车-粗磨-精磨 ——软、硬 3）粗车-半精车-精车-精细车（金刚车） ——有色金属
孔加工方案
1）钻-（扩）-粗铰-精铰：非旋转体上小孔 2）钻-（扩）-拉 ：大批量 3）粗镗-半精镗-精镗 ： 箱体上孔 4）粗镗-半精镗-粗磨-精磨：淬硬
3、机械加工工艺过程卡
3、机械加工工序卡
五、制定工艺规程的原则与步骤
1.原则 ：保质、高效、低耗。 2.步骤： 1）分析零件图和产品装配图。 2）选择毛坯。 3）选择定位基准。 4）拟定工艺路线。 5）确定加工余量和工序尺寸。
五、制定工艺规程的原则与步骤
1.原则 ：保质、高效、低耗。 2.步骤： 6）确定切削用量和工时定额。 7）确定个工序的设备及刀具、夹具、量具 和辅助工具。 8）填写个工序的技术要求及检验方法。 9）填写工艺文件。
1.粗基准的选择原则
(2)如果要保证某加工表面（相对重要 表面）切除的余量均匀，应选该表面作 粗基准 。
1.粗基准的选择原则
(3）为保证各加工表面都有足够的加工 余量，应选择毛坯余量小的表面作粗基 准。
1.粗基准的选择原则
(4)选作粗基准的表面，应尽可能平整， 不能有飞边、浇注系统、冒口或其它缺 陷，以便使工件定位可靠，夹紧方便。 (5)同一尺寸方向上的粗基准表面只能 使用一次。
机械制造工艺学毛胚尺寸确定(详解)
确定毛胚类型及制造方法毛胚的种类和制造方法常用的毛胚种类：铸件和锻件。
铸件毛胚，在成批生产条件下，采用砂型铸造，机器造型。
金属模造型。
锻件，可承受冲击载荷、交变载荷，在成批生产条件下，采用锻模。
加工余量的分类1、总余量和工序余量总余量是指某一表面毛胚尺寸与零件设计尺寸之差。
工序余量是指每道工序切除的金属层厚度，即相邻两道工序尺寸之差。
2、单边余量和双边余量工序余量有单边余量和双边余量之分。
对于非对称表面，工序余量是单边的，称单边余量。
对于外圆和内圆这样具有对称结构的对称表面，工序余量是双边的，称双边余量，即指相邻两工序的直径尺寸之差。
3、最大余量和最小余量由于各工序尺寸都有公差，所以各工序实际切除的余量值是变化的，因此工序余量有公称余量、最大余量、最小余量之分。
相邻两工序的基本尺寸之差即是公称余量。
公称余量的变化范围称为余量公差。
工序尺寸公差一般按“入体原则”标注。
即对被包容尺寸（轴径），上偏差为0，其最大尺寸就是基本尺寸；对包容尺寸（孔径、槽宽），下偏差为0，其最小尺寸就是基本尺寸。
一、铸件毛胚的余量铸件的尺寸公差与机械加工余量加工余量RMA：A、B、C、D、E、F、G、H、J、K共十级，其中常用的为C-K。
公差等级：CT1-CT16，常用的为CT4-CT13。
成批生产铸件机械加工余量等级注：第一行为单边余量，第二行为双边余量。
铸件公差及公差带公差带位置：对称标注最小圆角半径（mm）（1）铸件壁部连接处的内转角应有铸造圆角。
计算时热裂性较大的合金取较大值。
（2）算出数值后，应选取与其接近的机械制造业常用的标准尺寸（详见GB2822-81）。
为便于制造，半径应尽可能统一。
例如，对于砂型及金属型铸件，一般统一用R3或R5，对压铸件用R1或R2。
铸造最小孔径表3-19 起模斜度（根据JB/T 5105-91）用二、锻件毛胚的余量选择毛胚该零件材料为45钢。
由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧性，获得纤维组织，以使金属纤维尽量不被切断，毛胚选用锻件。
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。
毛坯形状和尺寸的确定
毛坯形状和尺寸的确定毛坯形状和尺寸，基本上取决于零件形状和尺寸。
零件和毛坯的主要差别，在于在零件需要加工的表面上，加上一定的机械加工余量，即毛坯加工余量。
毛坯制造时，同样会产生误差，毛坯制造的尺寸公差称为毛坯公差。
毛坯加工余量和公差的大小，直接影响机械加工的劳动量和原材料的消耗，从而影响产品的制造成本。
所以现代机械制造的发展趋势之一，便是通过毛坯精化，使毛坯的形状和尺寸尽量和零件一致，力求作到少、无切削加工。
毛坯加工余量和公差的大小，与毛坯的制造方法有关，生产中可参考有关工艺手册或有关企业、行业标准来确定。
在确定了毛坯加工余量以后，毛坯的形状和尺寸，除了将毛坯加工余量附加在零件相应的加工表面上外，还要考虑毛坯制造、机械加工和热处理等多方面工艺因素的影响。
下面仅从机械加工工艺的角度，分析确定毛坯的形状和尺寸时应考虑的问题。
(1)工艺搭子的设置有些零件，由于结构的原因，加工时不易装夹稳定，为了装夹方便迅速，可在毛坯上制出凸台，即所谓的工艺搭子，见图 5.1 。
工艺搭子只在装夹工件时用，零件加工完成后，一般都要切掉，但如果不影响零件的使用性能和外观质量时，可以保留。
(2)整体毛坯的采用在机械加工中，有时会遇到如磨床主轴部件中的三瓦轴承、发动机的连杆和车床的开合螺母等类零件。
为了保证这类零件的加工质量和加工时方便，常做成整体毛坯，加工到一定阶段后再切开，如图 5.2 所示的连杆整体毛坯。
图 5.2 连杆整体毛坯(3)合件毛坯的采用为了便于加工过程中的装夹，对于一些形状比较规则的小形零件，如 T 形键、扁螺母、小隔套等，应将多件合成一个毛坯，待加工到一定阶段后或者大多数表面加工完毕后，再加工成单件。
图 5.3a 为 T815 汽车上的一个扁螺母。
毛坯取一长六方钢，图 5.3b 表示在车床上先车槽、倒角；图 5.3c 表示在车槽及倒角后，用 ? 24.5mm 的钻头钻孔。
钻孔的同时也就切成若干个单件。
合件毛坯，在确定其长度尺寸时，既要考虑切割刀具的宽度和零件的个数，还应考虑切成单件后，切割的端面是否需要进一步加工，若要加工，还应留有一定的加工余量。
零件毛坯种类.
零件毛坯种类在制定工艺规程时，合理选择毛坯不仅影响到毛坯本身的制造工艺和费用，而且对零件机械加工工艺、生产率和经济性也有很大的影响。
因此选择毛坯时应从毛坯制造和机械加工两方面综和考虑，以求得最佳效果。
一、毛坯的种类（一）铸件铸件毛坯的制造方法可分为砂型铸造、金属型铸造、精密铸造、压力铸造等，适用于各种性状复杂的零件，铸件材料有铸铁、铸钢及钢等有色金属。
（二）锻件锻件可分为自由锻件和模锻件。
自由锻件毛坯精度低、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。
模锻件毛坯精度高、加工余量小、生产率高，适用于中批以上生产的中小型毛坯。
常用的锻件材料为中、低碳钢及低合金钢。
（三）焊件是将型材或板料等焊接成所需的毛坯，简单方便，但需经过时效处理消除应力后才能进行机械加工。
（四）型材二、选择毛坯时应考虑的因素（一）零件的材料及力学性能要求零件的材料选定后，毛坯的种类一般可大致确定。
例如，铸铁和某些金属只能铸造；对于主要的钢质零件为获得良好的力学性能，应选用锻件毛坯。
（二）零件的结构形状和尺寸毛坯的形状和尺寸应尽量与零件的形状和尺寸接近，形状复杂和大型零件的毛坯多用铸造；板状钢质零件多用锻造；轴类零件毛坯，如各台阶直径相差不大，可选用棒料；如各台阶直径相差较大，易用锻件。
对于锻件，尺寸大时可选用自由锻，尺寸小且批量较大时可选用模锻。
（三）生产纲领的大小大批量生产时，应选用精度和生产率较高的毛坯制造方法，如模锻、金属型机器造型铸造等。
单件小批生产时应选用木模手工造型造成自由锻造。
（四）现有生产条件选用毛坯时，要充分考虑现有的生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力，外协生产的可能性。
（五）充分考虑利用新技术、新工艺、新材料的可能性为节约材料和能源，随着毛坯专业化生产的发展，精铸，冷扎，冷挤压等毛坯制造方法的应用将日益广泛，应用这些方法后，可大大减少机械加工量，甚至不需要切削加工，其经济效益非常显著。
三、毛坯形状与尺寸的确定毛坯尺寸和零件图上的设计尺寸之差称为加工余量，又叫毛坯余量。
毛坯工艺设计
毛坯的结构优化方法与技巧
优化方法
毛坯的结构优化方法包括结构简化、结构等强度、结构稳定 性分析等，通过优化设计，可以降低毛坯的重量，减少材料 的浪费，提高毛坯的承载能力。
优化技巧
在进行毛坯结构优化时，应注意选择合适的材料，合理设计 毛坯的形状和尺寸，优化加工工艺，提高毛坯的精度和表面 质量等。
毛坯的结构可靠性分析
切削加工性
毛坯材料的硬度、韧性、 耐磨性和耐热性等性能应 满足切削加工的要求，以 确保加工质量和效率。
焊接性能
对于需要焊接的毛坯材料， 应具有良好的焊接性能， 如导热性、导电性和可焊 性等。
毛坯材料的热处理与表面处理
热处理
通过加热、保温和冷却等工艺处理， 改变毛坯材料的内部组织结构，以达 到所需的机械性能和物理性能。
毛坯工艺设计
• 毛坯工艺设计概述 • 毛坯材料的选择与处理 • 毛坯的成形方法与工艺 • 毛坯的结构设计与优化 • 毛坯工艺设计实例分析
目录
01
毛坯工艺设计概述
毛坯的定义与分类
定义
毛坯是指通过铸造、锻造、焊接等工 艺方法初步成型的待加工零件。
分类
根据制造方法和材料的不同，毛坯可 分为铸件、锻件、焊件等类型。
其硬度和耐久性。
高压容器毛坯的设计与分析
总结词
高压容器毛坯是用于制造高压容器的关键部件，其设计要求强度高、耐压性好、密封性能好。
详细描述
高压容器毛坯的设计需要考虑材料、厚度、焊接方式等方面的因素，以确保其性能和安全。常见的材 料包括钢材、不锈钢等，厚度和焊接方式根据容器压力和使用要求而定。此外，还需要考虑密封性能 ，以确保容器的安全使用。
05
毛坯工艺设计实例分析
汽车发动机毛坯的设计与分析
第3讲 毛坯的选择
艺
制造成本——材料费、消耗的燃料和动力费、工资、设备费用等
结合实际生产条件（可行性原则）
常用材料的毛坯生产方法
机 械 制 造 工 艺
三、常用机械零件毛坯分类及制造方法
机
毛坯分类：轴杆类、盘套类、机架箱体类
械
制
造
工
艺
三、常用机械零件毛坯分类及制造方法
度
制
➢ 毛坯的种类：
• 铸件; 锻件; 冲压件; 压制件; 型材; 焊接件
造
工
艺
机 械 制 造 工 艺
一、零件毛坯的类型
毛坯类型 铸件
锻件
型材
冲压件 焊接件 轧材
成形特点
液态下成形 塑性变形 塑性变形 塑性变形 永久性连接 同锻件
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
毛坯类型和制造方法
材料及热处理
单件、小批
大批
钢板或铸铁件
冲压件或铸铁件 Q235A,HT150,08钢
铸铁件（手工造型） 铸铁件（机器造型） HT200,退火消除应力
45，4Cr9Si2 阀帽要求耐热
三、常用机械零件毛坯分类及制造方法
机
1、轴杆类零件
械
传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴等
轴杆零件一般都是各种机械中重要的受力和传动零件，
制
因此，除直径变化较小的轴和力学性能要求不高的轴外，
造
各种轴杆零件几乎都以锻件为毛坯，在满足使用要求的
前提下，某些具有异形断面或弯曲轴线的轴，也可采用
机
1、轴杆类零件
功用:主要起支承传动件和传递转矩的作用。
轴类零件数控加工毛坯选择方法
毛坯是零件最初始的状态，而零件则是由毛坯按照各种技术要求经过各种加工而最后形成的。
毛坯的选择不仅影响毛坯的制造技术及企业成本费用，而且与零件的机械加工技术和加工质量也有密切的关系。
因此需要毛坯制造和机械加工两方面的技术人员密切配合，合理的对毛坯的材料、结构形状及尺寸进行确定。
一、材料选择要满足的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，毛坯选择首先必须满足零件的使用性能要求。
1、结构形状和尺寸要求机械零件由于使用功能不同，其结构形状和尺寸往往有很大差异，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。
因此，选择毛坯的时候，应该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。
2、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。
3、材料的工艺性能对零件加工生产有直接的影响，甚至是决定性的。
4、表面质量的要求为了降低生产成本，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。
二、选择毛坯材料的基本过程选择毛坯首先要先从毛坯材料的服役条件开始，通过对失效形式的分析从而完成材料的预选，而失效形式又要从材料的力学性能、工艺性能和经济性着手。
完成材料的预选过后，需进行零件设计与主要参数计算，强度校核，主要是从材料的耐用性、结构尺寸的合理性及材料的变形和抗断裂能力三个方面考虑，进而最终选定毛坯材料。
三、毛坯材料的选择结果根据上面所说的选择要求，一般在生产加工中，加工轴类零件所选用的毛坯材料大多为45号钢，这主要是由于45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高，易切削加工，常用来做模板、连杆、螺栓、齿轮及轴类等，且需进行热处理。
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。
毛坯选用
3．箱座、支架类零件 ．箱座、
12
机床床身、底座等基础零件主要承受压力， 机床床身、底座等基础零件主要承受压力， 并要求有良好的减震性、刚度；其台面、 并要求有良好的减震性、刚度；其台面、 导 轨等有相对滑动部分、要求有一定的耐磨性； 轨等有相对滑动部分、要求有一定的耐磨性； 阀体等壳体类零件则要求有良好的密封性。 阀体等壳体类零件则要求有良好的密封性。
1
实际生产中，毛坯选择的原则: 实际生产中，毛坯选择的原则:
1. 适用性原则 在任何情况下，选择毛坯时都应首 在任何情况下， 先保证零件的使用要求。 先保证零件的使用要求。 2. 经济性原则 3. 可行性原则 4. 环保性原则
2
二、 常用机械零件的毛坯种类和选择
2.1 毛坯的种类
常用毛坯种类有： 常用毛坯种类有： 铸件、型材件、锻件、焊接件、 铸件、型材件、锻件、焊接件、 冲压件、粉末冶金件等。 冲压件、粉末冶金件等。
常用零件按其形状可分为： 常用零件按其形状可分为：
轴杆类 盘类 箱体支架类
5
1. 轴杆类零件
6
轴杆类零件承受弯、扭、拉、压多种 轴杆类零件承受弯、 应力，并多为循环应力， 应力，并多为循环应力，有时还承受冲击 应力，在轴颈处和滑动表面承受摩擦。 应力，在轴颈处和滑动表面承受摩擦。
要求具有良好的综合力学性能，交变 要求具有良好的综合力学性能， 载荷大时还应具有高的抗疲劳性能， 载荷大时还应具有高的抗疲劳性能，局部 要求有高的硬度和耐磨性能。 要求有高的硬度和耐磨性能。
一般箱座、支架类零件多采用铸铁件； 一般箱座、支架类零件多采用铸铁件； 受力较大、受力复杂的零件毛坯， 受力较大、受力复杂的零件毛坯，可采用铸钢 件； 要求质轻的、受力一般的零件毛坯， 要求质轻的、受力一般的零件毛坯，可采用铝 合金铸件； 合金铸件； 在单件生产或工期短时，可采用钢材焊接而成。 在单件生产或工期短时，可采用钢材焊接而成。
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毛坯的形状及尺寸的确定
毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。
但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。
毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差称为毛坯余量。
铸件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为铸件尺寸公差。
毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及形状有关。
如铸造毛坯的加工余量，是由铸件最大尺寸、公称尺寸（两相对加工表面的最大距离或基准面到加工面的距离）、毛坯浇注时的位置（顶面、底面、侧面）、铸孔的尺寸等因素确定的。
对于单件小批生产，铸件上直径小30mm 和铸钢件上直径小于60mm 的孔可以不铸出。
而对于锻件，若用自由锻，当孔径小于30mm 或长径比大于 3 的孔可以不锻出。
对于锻件应考虑锻造圆角和模锻斜度。
带孔的模锻件不能直接锻出通孔，应留冲孔连皮等。
毛坯的形状和尺寸的确定，除了将毛坯余量附在零件相应的加工表面上之外，有时还要考虑到毛坯的制造、机械加工及热处理等技术因素的影响。
在这种情况下，毛坯的形状可能与工件的形状有所不同。
例如，为了加工时安装方便，有的铸件毛坯需要铸出必要的技术凸台。
技术凸台在零件加工后一般应切去。
又如车床开合螺母外壳，它由两个零件合成一个铸件，待加工到一定阶段后再切开，以保证加工质量和加工方便。