材料成型工藝的選擇

材料成形技術(shù)基礎(chǔ)1第5篇材料成型工藝的選擇及檢驗17機(jī)械零件材料和毛坯的選擇

18毛坯的質(zhì)量檢驗2機(jī)械零件在機(jī)器中的作用機(jī)械零件毛坯的選擇3機(jī)械零件在機(jī)器中的作用機(jī)械零件毛坯的選擇機(jī)械零件制造：毛坯成形切削加工毛坯選擇影響：制造質(zhì)量使用性能生產(chǎn)周期制造成本4摩托車發(fā)動機(jī)機(jī)械零件毛坯的選擇5機(jī)器人汽車焊接生產(chǎn)線機(jī)械零件毛坯的選擇6減速器模型機(jī)械零件毛坯的選擇717機(jī)械零件材料和毛坯的選擇17.1零件毛坯類型及其制造方法比較一零件毛坯類型(typesofroughcasts)1.型材（barsection)2.鑄件(casting)3.鍛件(forging)4.沖壓件(stamping)5.焊接件(weldment)6.聯(lián)合毛坯(combinedroughcast)U型鋼棒材蓋板排水箱法蘭電路板手機(jī)外殼8二常用零件毛坯制造方法的比較低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼低碳鋼和有色金屬薄板中碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼灰鑄鐵、球墨鑄鐵、中碳鑄鋼、有色金屬常用材料結(jié)構(gòu)輕便輕巧，可以比較復(fù)雜簡單可復(fù)雜結(jié)構(gòu)特征強(qiáng)度好，塑性好，液態(tài)下化學(xué)穩(wěn)定性好塑性好，變形抗力小流動性好，收縮率低工藝性能的要求永久連接固態(tài)下塑性成型液態(tài)成型成型特點(diǎn)焊接沖壓鍛造鑄造比較內(nèi)容9主要用于制造各種結(jié)構(gòu)件，部分用于制造零件毛坯及修復(fù)廢舊零件用于以薄板成型的各種零件用于承受重載、動載及復(fù)雜載荷的重要零件鑄鐵件用于受力不大或承壓為主的零件，鑄鋼件用于承受重載而形狀復(fù)雜的大、中型零件應(yīng)用范圍接頭的力學(xué)性能可達(dá)到或接近母材金屬強(qiáng)度、硬度提高，結(jié)構(gòu)剛度好比同成分的鋼件的力學(xué)性能好鑄鐵件力學(xué)性能差，但減振及耐磨性能好；鑄鋼件力學(xué)性能較好機(jī)械性能焊接沖壓鍛造鑄造比較內(nèi)容焊接區(qū)為鑄造組織，熔合區(qū)及過熱區(qū)有粗大晶粒

多數(shù)工序在加工后組織基本不變晶粒細(xì)小、致密、雜質(zhì)呈纖維方向排列晶粒粗大、疏松、雜質(zhì)排列無方向性組織特點(diǎn)10毛坯的選擇包括毛坯的材料、類型以及具體的制造方法1.零件使用性能及質(zhì)量的要求2.材料的工藝性能3.選材的經(jīng)濟(jì)性4.生產(chǎn)條件

17.2毛坯類型的選擇原則和依據(jù)111.零件使用性能要求

零件的使用性能主要指零件在使用狀態(tài)下材料應(yīng)具有的力學(xué)性能、物理性能或化學(xué)性能。12中碳鋼鍛造整體正火或調(diào)質(zhì)處理齒面高頻淬火（1）機(jī)床齒輪低碳鋼齒面滲碳淬火鍛造（2）汽車齒輪（3）低速機(jī)械齒輪鑄造

灰鑄鐵

正火132.材料的工藝性能材料的工藝性能是指所選用的材料能否保證順利的加工制成零件。金屬材料的工藝性能：鑄造性能鍛造性能焊接性能熱處理工藝性能切削加工性能流動性、收縮、偏析和吸氣等

塑性和變形抗力

焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷及焊接接頭的使用性能淬透性、淬火變形、開裂傾向、過熱敏感性、耐回火性等

143.選材的經(jīng)濟(jì)性滿足使用性能和工藝性能的前提下，選用的材料應(yīng)盡可能是零件的生產(chǎn)和使用成本最低，經(jīng)濟(jì)效益最高?！?/p>

一般單件小批量生產(chǎn)時，通常選用廉價材料、通用設(shè)備和工具、低生產(chǎn)率的毛坯成型方法。15鑄件灰鑄鐵材料和手工砂型鑄造的方法

焊接結(jié)構(gòu)件鍛件碳素結(jié)構(gòu)鋼型材和自由鍛造的方法

低碳鋼材料和手工電弧焊法

16在大批量生產(chǎn)時，應(yīng)選用專用工藝設(shè)備和工具以保證毛坯成型的高精度和高生產(chǎn)率。鑄件機(jī)器造型或金屬型鑄造

焊接結(jié)構(gòu)件鍛件模鍛造型

易焊材料和自動焊

薄壁件沖壓方法、壓鑄方法

17根據(jù)零件的使用要求和制造成本分析所選定的毛坯制造方法，在特定的企業(yè)部門是否切實(shí)可行，也是毛坯選擇應(yīng)考慮的一個基本原則。4.生產(chǎn)條件181.零件使用性能－足夠2.材料的工藝性能－良好3.經(jīng)濟(jì)性－合理4.生產(chǎn)條件－綜合考慮

毛坯類型的選擇原則和依據(jù)1917.3常用零件毛坯成型方法的選用1、常用機(jī)械零件分類按形狀和用途的不同可分為（1）軸桿類零件（2）餅塊及盤套類零件（3）機(jī)架、箱體類零件20軸桿類零件軸桿類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：其軸向尺寸遠(yuǎn)大于徑向尺寸，常見的軸桿類零件有實(shí)心軸、空心軸和偏心軸以及各種管件、桿件等2122軸桿類零件的成型方法的選用（1）材料的選擇：碳鋼（45#鋼），經(jīng)調(diào)質(zhì)處理——具有良好的綜合力學(xué)性能；承受重載或沖擊載荷以及要求提高軸徑耐磨性的情況下，采用合金結(jié)構(gòu)鋼（如40Cr、20CrMnTi）；凸輪軸、曲軸等可以選用球墨鑄鐵（如QT450-10、QT500-5等），降低制造成本。（2）成型方法：受力和傳動零件，除光軸（棒料機(jī)械加工）外，幾乎都是鍛件毛坯，選用鍛造成型。曲軸尺寸較大時，球墨鑄鐵鑄造成型。23軸類零件舉例24車床主軸的制造工藝路線原材料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)精加工大端局部高頻淬火低溫回火精磨加工25鍛－焊的方法制造軸桿類零件毛坯將合金耐熱鋼的閥帽與普通碳素鋼的閥桿焊在一起。26鑄－焊結(jié)合的方法制造軸桿類零件毛坯

采用ZG270-500分六段鑄造，粗加工后采用電渣焊拼焊成整體毛坯。27餅塊及盤套類零件餅塊及盤套類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：軸向（縱向）尺寸一般小于徑向尺寸，或者兩個方向上的尺寸相差不大，如各類齒輪、帶輪、飛輪、模具、套環(huán)、軸承環(huán)等。圖17-4餅塊及盤套類零件28（1）齒輪a、材料的選擇中碳結(jié)構(gòu)鋼（如40#、45#鋼）制造，正火或調(diào)質(zhì)20Cr、18CrMnTi等合金滲碳鋼，滲碳或氰化、氮化b、成型方法的選擇中小型齒輪－鍛件毛坯，大批量－熱軋質(zhì)量最好；單件或小批量生產(chǎn)條件下，直徑小于100mm的齒輪也可以圓鋼為毛坯；大型齒輪（直徑400mm以上）鍛造困難，可用鑄鋼或球墨鑄鐵件為毛坯

餅塊及盤套類零件選擇成型方法的特點(diǎn)2930（2）帶輪、飛輪、手輪和墊片等受力不大或承壓的零件，可HT150或HT200等灰鑄鐵件，單件生產(chǎn)時也可采用低碳鋼焊接件。（3）法蘭、套環(huán)、墊圈等零件，根據(jù)受力情況和形狀、尺寸，可分別采用鑄鐵件、鍛鋼件或圓鋼為毛坯；厚度小的在單件或小批量生產(chǎn)時，可直接用鋼板下料。（4）各種模具毛坯均采用合金鋼鍛件，熱鍛模選用熱作模具鋼，并經(jīng)淬火和中溫回火處理，沖壓模選用冷作模具鋼，并經(jīng)淬火和低溫回火處理。31機(jī)架、箱體類零件機(jī)架、箱體類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：形狀不規(guī)則，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，重量從幾千克至數(shù)百噸。包括各種機(jī)械的機(jī)身、底座、支架、橫梁、工作臺以及齒輪箱、軸承座、閥體、泵體等。32機(jī)架、箱體類零件成型方法的選擇通常以鑄件為毛坯，選用鑄造成型的方法，主要以鑄鐵件為主；受力復(fù)雜或受力較大沖擊載荷的零件則采用鑄鋼件；在單件生產(chǎn)或工期要求緊迫的情況下，可采用焊接件，可減輕零件重量，但剛度和減振性不如鑄鐵件。33常用零件毛坯成型方法機(jī)架、箱體類零件選用鑄造成型方法；軸桿類和餅塊及盤套類零件常選用鍛造成型方法；焊接成型可用于制作各種金屬結(jié)構(gòu)，單件小批量生產(chǎn)時可用于制造零件毛坯；許多復(fù)雜機(jī)械零件可采用鍛-焊、鑄-焊結(jié)合的成型方法制造零件毛坯。

34螺旋起重器各零件毛坯的選擇（1）支座HT200；鑄件毛坯。（2）螺桿45鋼；鍛件毛坯。（3）螺母青銅；鑄件毛坯（4）托杯HT200；鑄件毛坯。（5）手柄Q235A圓鋼上截取。

17.4毛坯選擇應(yīng)用舉例35小型汽車發(fā)動機(jī)各零件的毛坯選擇36（1）缸體、缸蓋——HT200灰鑄鐵，鑄造成型；（2）曲軸、連桿、凸輪軸——球墨鑄鐵，鑄造成型；（3）活塞——鑄造鋁合金，鑄造成型；（4）活塞環(huán)——孕育鑄鐵，鑄造成型；（5）搖臂——碳鋼熔模精密鑄造；（6）離合器殼及油底殼——油底殼選用灰鑄鐵鑄造，離合器選用球墨鑄鐵，或薄鋼板沖壓；（7）飛輪——球墨鑄鐵鑄造成型；（8）進(jìn)、排氣門——進(jìn)氣門40Cr，排氣門耐熱鋼鍛造成型；（9）化油器——鑄造鋁合金壓力鑄造。37思考題一級減速器各主要零件毛坯選擇分析3818毛坯的質(zhì)量檢驗設(shè)計與選材投入原材料鑄鍛焊制毛坯熱處理原材料檢驗工序間質(zhì)量檢驗機(jī)械加工工序間質(zhì)量檢驗裝配機(jī)器零件生產(chǎn)工藝過程出廠前質(zhì)量檢驗熱處理及表面改性39一、毛坯的無損檢驗1、毛坯的主要的常見缺陷（1）裂紋（2）非金屬夾雜物（3）折疊402、常用的毛坯無損檢驗的方法

41二、計算機(jī)在毛坯質(zhì)檢中的應(yīng)用1毛坯加工過程中使用計算機(jī)檢測2、自動檢測和試驗中使用計算機(jī)421毛坯加工過程中使用計算機(jī)檢測（1）工序質(zhì)量的監(jiān)測加工工序（2）工藝過程中變量的自動檢測計算機(jī)測量傳感器尺寸參數(shù)結(jié)果機(jī)床誤差工藝流程計量儀器或傳感器計算機(jī)機(jī)器變量實(shí)測量誤差432、自動檢測和試驗中使用計算機(jī)在毛坯質(zhì)量檢驗中，使用計算機(jī)提高檢驗效率。在檢驗臺上裝有多個傳感器，將工件放在檢驗臺的頂尖件，緩緩旋轉(zhuǎn)一周，即可將所有實(shí)測數(shù)據(jù)連續(xù)輸入電子計算機(jī)，經(jīng)處理后，