第八章 零件的毛坯.ppt

第8章零件的毛坯 1 工程材料及成形工艺选用的基本原则2 具体成形方法及改性工艺的选用3 典型零件的材料及成形工艺选择 使用性能足够的原则 工艺性能良好的原则 经济性合理的原则 材料 成形工艺 零件结构相造应的原则 8 1工程材料及成形工艺选用的基本原则 P312 8 2具体成形方法及改性工艺的选用 P318 8 3典型零件的材料及成形工艺选择 1 杆轴类零件毛坯的选择安装齿轮和轴承的轴 常选用中碳调质钢 承受重载或冲击载荷以及要求耐磨性较高的轴多选用合金结构钢 异形断面或弯曲轴 可采用球墨铸铁铸造成型 对于一些直径变化不大的轴可采用圆钢直接切削加工 2 盘套类零件毛坯的选择承受冲击载荷的重要齿轮 选用综合性能好的中碳钢或合金钢 结构复杂的大型齿轮可采用铸钢件毛坯或球墨铸铁件毛坯 对于轻载低速齿轮可采用灰铸铁对于高速 轻载 低噪声的普通小齿轮 可选用铜合金 铝合金 工程塑料等棒料作毛坯或采用挤压 冲压或压铸件毛坯 3 箱体 类零件毛坯的选择机身 机架 底座 箱体 阀盖等 一般选用铸铁件或铸钢件 单件小批量生产时可采用焊接件航空 军舰发动机中的这类零件通常采用铝合金铸件毛坯 谢谢 8 1零件毛坯选择的原则 1 功能原则全面满足零件的使用要求和相关的特殊要求 一般机械零件 以零件及其材料的力学性能为主 力学性能取决于工作条件 受力状态 温度 接触介质 和失效形式 高速大功率内燃机曲轴一般均采用的合金结构钢锻造成形 功率较小可采用球墨铸铁铸造成形或采用中碳钢锻造成形 8 1 1毛坯选择原则 2 工艺性原则使零件的结构 材料与所选择的毛坯成形方法相适应 亦即具有良好的工艺性 形状复杂 尺寸较大的零件 铸造成形 灰铸铁 球墨铸铁焊接成形 低碳钢 低合金结构钢 形状不太复杂 力学性能要求较高的零件塑性成形 低 中碳钢及低合金结构钢 对于受力不大且为圆形截面的直轴 可采用圆钢下料做为毛坯直接经切削加工制成 8 1零件毛坯选择的原则 3 经济性原则 1 在满足使用要求的前提下 使制造成本尽可能降低 2 兼顾零件的各项制造成本考虑到材料价格 毛坯成本 切削加工费用和材料损耗等 单件 小批生产选投资小 加工费用低的成形方法 砂型铸造 手工造型 自由锻和电条电弧焊等 成批大量生产选生产效率和制品精度高的成形方法 砂型铸造 机器造型 精密铸造 模锻 自动焊 8 1零件毛坯选择的原则 8 1 2常用毛坯的选择结合考虑零件的结构 利于简化工艺和满足毛坯的质量要求 1 常用毛坯材料的比较 1 铸造合金铸铁 应用最多 有良好的耐磨性 减振性和低的缺口敏感性 且价格较低 灰铸铁 铸造性能好 但焊接性差 力学性能较差 常用于制造受力较小的零件 尤其是承压件 如机座 箱体和机床床身等 球墨铸铁 力学性能较好 铸造性能略低 焊接性差 适于制造受力较大或较复杂以及承受冲击的零件 如内燃机曲轴 连杆 齿轮和轧钢机轧辊等 8 1零件毛坯选择的原则 可锻铸铁力学性能较好 铸造性能及焊接性差 生产周期长 适于制造受力较大或较复杂以及承受冲击的薄壁小件 如壳体 齿轮 摇臂和小轴等 铸钢 综合力学性能远优于铸铁 低碳铸钢还具有良好的焊接性 适于制造承受重载荷 复杂载荷或冲击的零件 如曲拐 齿轮和机架等 铸造非铁合金常用的有铸造铝合金和铸造铜合金 强度一般不太高 除铝硅合金外 其余的铸造性能均较差 焊接性较差 价格较高 一般均具有较好的耐磨性和耐蚀性 还有一定的耐热性 故常用于要求耐热 耐蚀或导热性良好的零件 如内燃机活塞 蜗轮和滑动轴承等 8 1零件毛坯选择的原则 2 塑性成形用金属材料 低 中碳钢和低合金结构钢低碳钢塑性成形性较好 且有良好的焊接性 中碳钢综合力学性能好 热成形时塑性成形性好 但焊接性较差 低碳钢和低合金结构钢适于制造型材 板材及一般机械零件 中碳钢适于制造重要一些的机械零件如曲轴 齿轮和转轴等 高碳钢和合金钢强度高 塑性差 热成形时变形抗力也较大 锻造温度范围窄 焊接性也差 高碳钢和合金钢常用于制造模具 量具 刃具 弹簧 重要的机器零件和耐磨 耐蚀件等 8 1零件毛坯选择的原则 变形铝合金 强度中等或较低 塑性较好 大多数具有高塑性和低的变形抗力 变形温度较低 塑性成形性好 但焊接性较差 变形铝合金适于制造承受轻载的机械零件和电气元件 如滑动轴承 齿轮 弹簧等 变形铜合金 强度中等 塑性较好 绝大多数塑性高 变形抗力较低 塑性成形性好 但锻造温度范围窄 焊接性较差 变形铜合金适于制造机械零件 仪表零件和电气元件 尤其是耐蚀件和耐磨件 如散热器管和片 蜗轮 轴承和弹簧等 8 1零件毛坯选择的原则 8 2常用毛坯成形方法的比较 铸造 制造各种尺寸且形状较复杂尤其是具有复杂内腔的零件 箱体 壳体 机床床身 支座 锻造 制造受力较大或较复杂的零件 自由锻 模锻转轴 齿轮 曲轴和叉杆 冲压 制造质轻 壁薄而刚性好的零件及形状较复杂的壳体 箱体 壳体 仪表板和容器 焊接 形状复杂件或大型构件的连接成形 异种材料的连接和零件的修补 粉末冶金 适于制造形状较复杂的中 小型零件 如皮带轮 齿轮 链轮等 也适于制造有特殊性能要求的材料和零件 如含油轴承 金刚石工具 硬质合金 活塞环等 8 3常用零件的成形方法 8 3 1轴杆类零件 成形方法 光轴和直径差较小的阶梯轴 圆钢作坯 重要件须锻造制坯 直径差较大的阶梯轴 锻造制坯 异形截面轴和曲轴 锻造或铸造制坯 锻 焊 铸 焊等组合工艺制造毛坯异种材料的连接 形状复杂件的成形 零件的锻 焊复合结构a 排气阀b 复杂连杆1 2 焊缝 耐热钢阀头 8 3常用零件的成形方法 8 3 2盘套类零件 1 齿轮 低速 轻载齿轮成形方法 圆钢下料 自由锻 模锻 要求不高时铸造成形 高速 重载齿轮成形方法 自由锻 模锻 直径500mm以上的大型齿轮 成形方法 自由锻 铸造和焊接等 钟表齿轮 板料冲压 8 3常用零件的成形方法 2 模具热锻模 5CrMnMo 5CrNiMo等合金钢制造并经淬火和高温回火 冷冲模 Cr12 Cr12MoV等合金工具钢经淬火和低温回火 成形方法 锻造 3 带轮 飞轮材料 灰铸铁 球墨铸铁成形方法 铸造成形or材料 Q215 Q235等低碳钢型材成形方法 焊接成形 8 3常用零件的成形方法 8 3 3箱体 支架类零件结构较为复杂 通常有不规则的外形和内腔 壁厚也不均匀 1 一般基础件主要起支承作用 抗拉强度和塑性 韧性要求不高 但应有较好的刚度和减振性 有时还需要有较好的耐磨性 通常采用灰铸铁 如HT150 HT200等 铸造成形 2 受力复杂件要求有较高的综合力学性能 铸造成形 为简化工艺 连接结构 单件 小批生产时 焊接结构航空发动机的缸体 缸盖和曲轴箱 铸造成形 8 3常用零件的成形方法 8 3 4机械零件毛坯选择的示例 图示为齿轮减速器 传递功率4kW 试对其主要零件进行毛坯选择 1 箱体2 齿轮3 轴4 箱盖5 孔盖6 螺栓7 档油盘8 齿轮轴9 螺母10 轴承11 端盖 8 3常用零件的成形方法 1 箱体和箱盖 灰铸铁铸造成形或结构钢型材和板料焊接