1、1材料成形技術基礎2第第5 5篇篇 材料成型工藝的選擇及檢驗材料成型工藝的選擇及檢驗17 17 機械零件材料和毛坯的選擇機械零件材料和毛坯的選擇18 18 毛坯的質量檢驗毛坯的質量檢驗3機械零件毛坯的選擇4機械零件毛坯的選擇機械零件制造：機械零件制造：毛坯成形毛坯成形切削加工切削加工毛坯選擇影響：毛坯選擇影響：制造質量制造質量使用性能使用性能生產周期生產周期制造成本制造成本5機械零件毛坯的選擇6機械零件毛坯的選擇7機械零件毛坯的選擇817 17 機械零件材料和毛坯的選擇機械零件材料和毛坯的選擇17.1 17.1 零件毛坯類型及其制造方法比較零件毛坯類型及其制造方法比較一一 零件毛坯類型零件毛坯

2、類型( types of roughcasts)( types of roughcasts)1. 1. 型材（型材（bar section)bar section)2. 2. 鑄件鑄件 (casting)(casting)3. 3. 鍛件鍛件 (forging)(forging)4. 4. 沖壓件沖壓件(stamping)(stamping)5. 5. 焊接件焊接件(weldment)(weldment)6. 6. 聯合毛坯聯合毛坯(combined roughcast)(combined roughcast)U型鋼 棒材蓋板 排水箱法蘭電路板 手機外殼9二 常用零件毛坯制造方法的比較低碳鋼和

3、低合金結構鋼低碳鋼和有色金屬薄板中碳鋼和合金結構鋼灰鑄鐵、球墨鑄鐵、中碳鑄鋼、有色金屬常用材料結構輕便輕巧，可以比較復雜簡單可復雜結構特征強度好，塑性好，液態下化學穩定性好塑性好，變形抗力小流動性好，收縮率低工藝性能的要求 永久連接固態下塑性成型液態成型成型特點焊接沖壓鍛造鑄造比較內容10主要用于制造各種結構件，部分用于制造零件毛坯及修復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雜的大、中型零件應用范圍接頭的力學性能可達到或接近母材金屬強度、硬度提高，結構剛度好比同成分的鋼件的力學性能好鑄鐵件力學性能差，

4、但減振及耐磨性能好；鑄鋼件力學性能較好機械性能焊接沖壓鍛造鑄造比較內容焊接區為鑄造組織，熔合區及過熱區有粗大晶粒 多數工序在加工后組織基本不變 晶粒細小、致密、雜質呈纖維方向排列晶粒粗大、疏松、雜質排列無方向性組織特點11 毛坯的選擇包括毛坯的材料、類型以毛坯的選擇包括毛坯的材料、類型以及具體的制造方法及具體的制造方法 1.1.零件使用性能及質量的要求零件使用性能及質量的要求 2.2.材料的工藝性能材料的工藝性能 3.3.選材的經濟性選材的經濟性 4.4.生產條件生產條件 17.217.2毛坯類型的選擇原則和依據毛坯類型的選擇原則和依據12 1.1.零件使用性能要求零件使用性能要求 零件的使用

5、性能主要指零件在使用狀態下零件的使用性能主要指零件在使用狀態下材料應具有的材料應具有的力學性能、物理性能力學性能、物理性能或或化學性能化學性能。13中碳鋼中碳鋼鍛造鍛造整體正火或調質處理整體正火或調質處理齒面高頻淬火齒面高頻淬火（1 1）機床齒輪機床齒輪低碳鋼低碳鋼齒面滲碳淬火齒面滲碳淬火鍛造鍛造（2 2）汽車齒輪汽車齒輪（3 3）低速機械齒輪低速機械齒輪鑄造鑄造 灰鑄鐵灰鑄鐵 正火正火142.2.材料的工藝性能材料的工藝性能 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

6、塑性和變形抗力 焊接接頭產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 153.3.選材的經濟性選材的經濟性 滿足使用性能和工藝性能的前提下，選用的材料應盡可能是零件的生產和使用成本最低，經濟效益最高。 一般單件小批量生產時，通常選用廉價材料、通用設備和工具、低生產率的毛坯成型方法。16鑄件 灰鑄鐵材料和手工砂型鑄造的方法 焊接結構件鍛件 碳素結構鋼型材和自由鍛造的方法 低碳鋼材料和手工電弧焊法 17 在大批量生產時，應選用專用工藝設備和工具以保證毛坯成型的高精度和高生產率。鑄件 機器造型或金屬型鑄造 焊接結構件鍛件模鍛造型 易焊材料和自動焊 薄壁件沖壓方

7、法、壓鑄方法 18 根據零件的使用要求和制造成本分析所選根據零件的使用要求和制造成本分析所選定的毛坯制造方法，在特定的企業部門是定的毛坯制造方法，在特定的企業部門是否切實可行，也是毛坯選擇應考慮的一個否切實可行，也是毛坯選擇應考慮的一個基本原則。基本原則。4.4.生產條件生產條件19 1.1.零件使用性能零件使用性能足夠足夠 2.2.材料的工藝性能材料的工藝性能良好良好 3.3.經濟性經濟性合理合理 4.4.生產條件生產條件綜合考慮綜合考慮 毛坯類型的選擇原則和依據毛坯類型的選擇原則和依據2017.3 常用零件毛坯成型方法的選用1、常用機械零件分類按形狀和用途的不同可分為（1）軸桿類零件（2）

8、餅塊及盤套類零件（3）機架、箱體類零件21軸桿類零件軸桿類零件 軸桿類零件的結構特點軸桿類零件的結構特點：其軸向尺寸遠大于：其軸向尺寸遠大于徑向尺寸，常見的軸桿類零件有實心軸、空徑向尺寸，常見的軸桿類零件有實心軸、空心軸和偏心軸以及各種管件、桿件等心軸和偏心軸以及各種管件、桿件等2223軸桿類零件的成型方法的選用軸桿類零件的成型方法的選用（1 1）材料的選擇）材料的選擇： 碳鋼碳鋼（45#45#鋼），經調質處理鋼），經調質處理具有良好的綜合力具有良好的綜合力學性能；學性能； 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，采用下，采用合金結構鋼合

9、金結構鋼（如（如40Cr40Cr、20CrMnTi20CrMnTi）；）； 凸輪軸、曲軸等可以選用凸輪軸、曲軸等可以選用球墨鑄鐵球墨鑄鐵（如（如QT450-10QT450-10、QT500-5QT500-5等），降低制造成本。等），降低制造成本。（2 2）成型方法）成型方法： 受力和傳動零件，除光軸（棒料機械加工）外，幾乎受力和傳動零件，除光軸（棒料機械加工）外，幾乎都是鍛件毛坯，選用都是鍛件毛坯，選用鍛造成型鍛造成型。 曲軸尺寸較大時，曲軸尺寸較大時，球墨鑄鐵球墨鑄鐵鑄造成型。鑄造成型。24軸類零件舉例25車床主軸的制造工藝路線原材料原材料鍛造鍛造正火正火粗加工粗加工調質調質精加工精加工大端

10、局部高頻淬火大端局部高頻淬火低溫回火低溫回火精磨加工精磨加工26鍛焊的方法制造軸桿類零件毛坯鍛焊的方法制造軸桿類零件毛坯將合金耐熱鋼將合金耐熱鋼的閥帽與普通碳的閥帽與普通碳素鋼的閥桿焊在素鋼的閥桿焊在一起。一起。27鑄焊結合的方法制造軸桿類零件毛坯鑄焊結合的方法制造軸桿類零件毛坯 采用采用ZG270-500ZG270-500分六段鑄造，粗加工后采用分六段鑄造，粗加工后采用電渣焊拼焊成整體毛坯。電渣焊拼焊成整體毛坯。28餅塊及盤套類零件餅塊及盤套類零件 餅塊及盤套類零件餅塊及盤套類零件的結構特點：的結構特點：軸向軸向（縱向）尺寸一般（縱向）尺寸一般小于徑向尺寸，或小于徑向尺寸，或者兩個方向上的尺

11、者兩個方向上的尺寸相差不大，如各寸相差不大，如各類齒輪、帶輪、飛類齒輪、帶輪、飛輪、模具、套環、輪、模具、套環、軸承環等。軸承環等。圖圖17-4 17-4 餅塊及盤套類零件餅塊及盤套類零件29（1 1）齒輪）齒輪a a、材料的選擇、材料的選擇 中碳結構鋼（如中碳結構鋼（如40#40#、45#45#鋼）制造，正火或調質鋼）制造，正火或調質 20Cr20Cr、18CrMnTi18CrMnTi等合金滲碳鋼，滲碳或氰化、氮化等合金滲碳鋼，滲碳或氰化、氮化b b、成型方法的選擇、成型方法的選擇 中小型齒輪中小型齒輪鍛件毛坯鍛件毛坯，大批量，大批量熱軋質量最好熱軋質量最好； 單件或小批量生產條件下，直徑小

12、于單件或小批量生產條件下，直徑小于100mm100mm的齒輪也的齒輪也可以圓鋼為毛坯；可以圓鋼為毛坯； 大型齒輪（直徑大型齒輪（直徑400mm400mm以上）鍛造困難，可用鑄鋼或以上）鍛造困難，可用鑄鋼或球墨鑄鐵件為毛坯球墨鑄鐵件為毛坯 餅塊及盤套類零件選擇成型方法的特點餅塊及盤套類零件選擇成型方法的特點3031 （2 2）帶輪、飛輪、手輪和墊片）帶輪、飛輪、手輪和墊片等受力不大或承壓等受力不大或承壓的零件，可的零件，可HT150HT150或或HT200HT200等灰鑄鐵件，單件生產等灰鑄鐵件，單件生產時也可采用低碳鋼焊接件。時也可采用低碳鋼焊接件。 （3 3）法蘭、套環、墊圈）法蘭、套環、墊

13、圈等零件，根據受力情況和等零件，根據受力情況和形狀、尺寸，可分別采用鑄鐵件、鍛鋼件或圓鋼形狀、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時，可直為毛坯；厚度小的在單件或小批量生產時，可直接用鋼板下料。接用鋼板下料。 （4 4）各種模具毛坯）各種模具毛坯均采用合金鋼鍛件，熱鍛模選均采用合金鋼鍛件，熱鍛模選用熱作模具鋼，并經淬火和中溫回火處理，沖壓用熱作模具鋼，并經淬火和中溫回火處理，沖壓模選用冷作模具鋼，并經淬火和低溫回火處理。模選用冷作模具鋼，并經淬火和低溫回火處理。32機架、箱體類零件 機架、箱體類零件的結構特點：機架、箱體類零件的結構特點：形狀不規則，結形狀不規

14、則，結構比較復雜，重量從幾千克至數百噸。包括各種構比較復雜，重量從幾千克至數百噸。包括各種機械的機身、底座、支架、橫梁、工作臺以及齒機械的機身、底座、支架、橫梁、工作臺以及齒輪箱、軸承座、閥體、泵體等。輪箱、軸承座、閥體、泵體等。33機架、箱體類零件成型方法的選擇機架、箱體類零件成型方法的選擇 通常以通常以鑄件鑄件為毛坯，選用為毛坯，選用鑄造成型鑄造成型的方法，的方法，主要以主要以鑄鐵件鑄鐵件為主；為主； 受力復雜或受力較大沖擊載荷的零件則采受力復雜或受力較大沖擊載荷的零件則采用用鑄鋼件鑄鋼件； 在單件生產或工期要求緊迫的情況下，可在單件生產或工期要求緊迫的情況下，可采用采用焊接件焊接件，可減

15、輕零件重量，但剛度和，可減輕零件重量，但剛度和減振性不如鑄鐵件。減振性不如鑄鐵件。34常用零件毛坯成型方法常用零件毛坯成型方法 機架、箱體類零件選用機架、箱體類零件選用鑄造成型鑄造成型方法；方法； 軸桿類和餅塊及盤套類零件常選用軸桿類和餅塊及盤套類零件常選用鍛造成鍛造成型型方法；方法； 焊接成型焊接成型可用于制作各種金屬結構，單件可用于制作各種金屬結構，單件小批量生產時可用于制造零件毛坯；小批量生產時可用于制造零件毛坯； 許多復雜機械零件可采用許多復雜機械零件可采用鍛鍛- -焊、鑄焊、鑄- -焊結焊結合的成型方法合的成型方法制造零件毛坯。制造零件毛坯。 35 螺旋起重器各零件毛坯的選擇螺旋起重

16、器各零件毛坯的選擇（1 1）支座）支座 HT200HT200；鑄件毛坯。；鑄件毛坯。（2 2）螺桿）螺桿 4545鋼；鍛件毛坯。鋼；鍛件毛坯。（3 3）螺母）螺母 青銅；鑄件毛坯青銅；鑄件毛坯（4 4）托杯）托杯 HT200HT200；鑄件毛坯。；鑄件毛坯。（5 5）手柄）手柄 Q235AQ235A圓鋼上截取。圓鋼上截取。 17.4 17.4 毛坯選擇應用舉例毛坯選擇應用舉例36小型汽車發動機各零件的毛坯選擇37（1 1）缸體、缸蓋缸體、缸蓋 HT200 HT200灰鑄鐵，鑄造成型；灰鑄鐵，鑄造成型；（2 2）曲軸、連桿、凸輪軸曲軸、連桿、凸輪軸球墨鑄鐵，鑄造成型；球墨鑄鐵，鑄造成型；（3 3

17、）活塞活塞鑄造鋁合金，鑄造成型；鑄造鋁合金，鑄造成型；（4 4）活塞環活塞環孕育鑄鐵，鑄造成型；孕育鑄鐵，鑄造成型；（5 5）搖臂搖臂碳鋼熔模精密鑄造；碳鋼熔模精密鑄造；（6 6）離合器殼及油底殼離合器殼及油底殼油底殼選用灰鑄鐵鑄造，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；離合器選用球墨鑄鐵，或薄鋼板沖壓；（7 7）飛輪飛輪球墨鑄鐵鑄造成型；球墨鑄鐵鑄造成型；（8 8）進、排氣門進、排氣門進氣門進氣門40Cr40Cr，排氣門耐熱鋼，排氣門耐熱鋼鍛造成型；鍛造成型；（9 9）化油器化油器鑄造鋁合金壓力鑄造。鑄造鋁合金壓力鑄造。38思考題思考題 一級減速器各主要零件毛坯選擇分析一級

18、減速器各主要零件毛坯選擇分析3918 18 毛坯的質量檢驗毛坯的質量檢驗設計與設計與選材選材投入原投入原材料材料鑄鍛焊鑄鍛焊制毛坯制毛坯熱處理熱處理原材料檢驗原材料檢驗工序間質量檢驗工序間質量檢驗機械加工機械加工工序間質量檢工序間質量檢驗驗裝配裝配機器零件生產工藝過程機器零件生產工藝過程出廠前質量檢驗出廠前質量檢驗熱處理及熱處理及表面改性表面改性40一、毛坯的無損檢驗一、毛坯的無損檢驗1 1、毛坯的主要的常見缺陷、毛坯的主要的常見缺陷（1 1）裂紋）裂紋（2 2）非金屬夾雜物）非金屬夾雜物（3 3）折疊）折疊412 2、常用的毛坯無損檢驗的方法、常用的毛坯無損檢驗的方法42二、計算機在毛坯質檢中的應用二、計算機在毛坯質檢中的應用 1 毛坯加工過程中使用計算機檢測 2、自動檢測和試驗中使用計算機431 毛坯加工過程中使用計算機檢測 （1）工序質量的監測加工工序 （2）工藝過程中變量的自動檢測計算機測量傳感器尺寸參數結果機床誤差工藝流程計量儀器或傳感器計算機機器變量實測量誤差442、自