毛坯的选择与质量检验讲义

本资料来源《热加工基础》

第四章毛坯的选择与质量检验三院制造系张虎第四章毛坯的选择与质量检验毛坯选择重要性：正确地选择毛坯，不仅直接影响零件的力学性能、尺寸精度及表面质量，而且会涉及到其工艺过程、生产周期，乃至整部机器的使用性能、制造成本及市场竞争能力。。第一节毛坯选择应考虑的问题选择毛坯的三项原则是零件的使用性原则、材料的工艺性原则、经济性原则一、零件的使用功能及质量要求

1.零件使用功能的要求选择毛坯时应考虑零件功能，不同的机械零件在机器中所起的作用不同。如轴类零件传递扭矩，齿轮传递运动，螺栓用于联接，而机身、底座等则以承受压力为主，要求有较好的刚性和减振性，工作台及导轨还应具有耐磨性能。另外，各种不同结构形状、尺寸及其接触介质、工作温度条件，对毛坯的物理、化学、力学等性能的要求差异很大。毛坯的选择在选材和制造方法上首先必须满足其使用功能的要求。2.零件质量的要求零件质量高相应要求毛坯的质量也高，可选用不同的毛坯制造方法来获得不同质量的毛坯，以满足零件质量的要求。如用精密模锻、压力铸造和冷冲压方法制造高质量的毛坯。二、毛坯制造方法与零件的使用性能和工艺适应性机器零件的毛坯类型有五种；型材、铸件、锻压件、焊接件、铸焊组合。毛坯的制造方法不同，能够满足零件的形状、尺寸及其对物理、化学、力学性能的要求也不一样。1.型材选用与零件的形状和尺寸相近的型材，可直接进行切削加工，即节约材料，又降低工时。轧制型材组织致密、力学性能好。2.锻件锻造可改变型材的流线组织方向，使零件受力合理。用于受重载、动载及复杂载荷的重要零件。但要求原材料塑性好、变形抗力小，一般采用低、中碳钢和合金结构钢。

3.铸件铸造能满足形状复杂的大中型零件毛坯的成形要求，但铸件晶粒粗大，组织疏松，成分不匀，有内应力，力学性能差，但铸件减振性能、耐磨性好，可用于受力不大或以承受压应力为主的零件。4.焊接件焊接借助金属原子间的扩散和结合可连接各种结构件，尺寸、形状不受太大限制。另外，铸—焊，锻—焊、冲压—焊结合可以弥补相应毛坯制造方法的不足。

5．冲压件在机械零件中，冲压件所占的成分有增大的趋势，很多薄壁零件大都是用冲压方法制造出来的。冲压毛坯尺寸偏差为0.05mm~0.5mm,表面粗糙度可达Ra3.21μm，以不再进行机械加工或只进行精加工，精度较高，生产率也很高。适于加工形状复杂、批量较大的板料零件。

6.冷挤压件冷挤压零件的精度可达IT7-IT6公差等级，表面粗造度可达Ra3.2μmRa0.4um,许多多零零件件不不需需再再经经切切削削加加工工便便可可使使用用，，适适用用于于批批量量大大、、形形状状简简单单、、尺尺寸寸小小的的零零件件或或半半成成品品7.粉末末冶冶金金制制件件粉末末冶冶金金是是以以金金属属粉粉末末为为原原料料，，用用压压制制成成形形和和高高温温烧烧结结而而成成。。尺尺寸寸精精度度可可达达IT6级，，表表面面粗粗糙糙度度为为Ra0.4μm-Ra0.2μm,零件件成成形形后后无无需需切切削削，，节节省省材材料料，，工工艺艺设设备备较较简简单单，，适适用用于于大大批批大大量量生生产产。。但但对对结结构构复复杂杂及及薄薄壁壁、、锐锐角角等等零零件件成成形形困困难难。。。。新工工艺艺造造毛毛坯坯1）以以精精铸铸件件代代替替模模锻锻件件；；2)以粉粉末末冶冶金金精精锻锻件件代代替替模模锻锻件件优点点是是可可以以利利用用废废料料、、工工序序简简单单、、生生产产率率高高，，可可生生产产异异形形零零件件和和多多孔孔耐耐磨磨零零件件。。目目前前轴轴套套、、离离合合器器摩摩擦擦片片、、机机油油泵泵齿齿轮轮等等多多采采用用此此种种毛毛坯坯。。但但因因粉粉末末冶冶金金件件强强度度较较低低，，为为提提高高力力学学性性能能，，粉粉末末冶冶金金预预制制件件再再进进行行精精锻锻，，已已成成功功地地用用于于制制造造行行星星齿齿轮轮和和连连杆杆等等零零件件；；3)以球球墨墨铸铸铁铁代代替替锻锻钢钢件件；；4)以工工程程塑塑料料代代替替金金属属件件。。工程程塑塑料料具具有有良良好好的的耐耐磨磨、、耐耐腐腐蚀蚀、、润润滑滑、、电电气气绝绝缘缘性性能能、、易易加加工工成成形形、、力力学学性性能能好好等等优优点点。。如如播播种种机机排排种种轮轮、、汽汽车车里里程程表表齿齿轮轮、、汽汽车车球球头头钢钢碗碗等等均均已已改改用用工工程程塑塑料料制制品品。。三、、技技术术经经济济效效益益毛坯坯的的制制造造成成本本是是机机器器成成本本的的组组成成部部分分单件件小小批批生生产产时时，，应应选选常常用用廉廉价价材材料料、、通通用用设设备备和和工工具具、、低低生生产产率率的的毛毛坯坯成成形形方方法法。尽管这这样消消耗的的材料料和工工时多多，但但节约约了生生产准准备时时间和和工艺艺装备备的设设计制制造费费用。。总的的成本本较低低。铸件应应选灰灰铸铁铁材料料和手手工造造型砂砂型铸铸造的的方法法；其它件件选碳碳素结结构钢钢型材材或自自由锻锻造方方法、、用焊焊条电电弧焊焊法制制造毛毛坯等等。大批量量生产产时，，应选选专用用工艺艺设备备和工工具以以保证证毛坯坯成型型的高高精度度和高高生产产率。虽然增增加了了设计计制造造专用用工装装的费费用，，但进进一步步加工工工作作量大大量降降低，，节约约工时时，使使总成成本较较低。。所以以，铸铸件应应选机机器造造型砂砂型铸铸造或或金属属型压压铸，，相应应的材材料；；锻件选选模型型锻造造方法法；焊接结结构应应选易易焊材材料和和自动动焊；薄壁件件则可可考虑虑选生生产率率高、、精度度高的的冲压压方法法、压压铸方方法等等制造造毛坯坯。第二节节常用用机械械零件件毛坯坯的成成形方方法常用机机械零零件按按形状状和用用途不不同，，可分分为轴轴杆、、饼块块、机机架等等类型型毛坯的的加工工方法法分为为：铸铸造、、锻压压、焊焊接、、型材材毛坯坯加工工常用毛毛坯成成行的的特点点与应应用见见表4-1毛坯内内在质质量的的比较较成型方法组织特征性能特点改善方法铸造铸态组织，晶粒粗大较差增加过冷度，变质处理等锻造再结晶组织，有锻造流线较好焊接熔焊接头组织复杂不均匀选择合适焊条、焊丝及热处理等压焊接头具有再结晶或加工硬化组织较好或不均匀钎焊接头具有和金铸态组织不均匀增加搭接面积，提高承载能力毛坯内内在成成型工工艺的的比较较成型方法工艺设计的基本问题依据铸造确定浇铸位置，选择分型面保证质量锻造确定锻造基本工序，确定分模面简化工艺焊接熔焊确定接头、坡口形式，选择焊条、焊丝或焊剂等压焊确定接头形式钎焊确定接头形式，选择钎剂等一、轴轴杆类类常见的的轴杆杆类零零件有有光轴轴、阶阶梯轴轴、空空心轴轴、曲曲轴和和杆件件等。。按承载载类型型不同同，轴轴又可可分分为为转轴轴—工作时时既承承受弯弯矩且且又传传递转转矩的的轴，，如车车床主主轴，，带轮轮的轴轴等；；传动动轴—主要传传动转转矩而而不承承受或或承受受很小小弯矩矩的轴轴；心心轴—仅承受受弯矩矩而不不传递递转矩矩的轴轴，如如自行行车、、汽车车的前前轴等等。轴杆类类零件件一般般均为为重要要的受受力和和传动动用零零件。。中等载载荷的的轴主主要选选用调调质钢钢，承受重重载及及冲击击载荷荷、要要求耐耐磨的的轴主主要选选用合合金调调质钢钢轴类零零件毛坯成成形均均为锻锻造；某些异异形断断面或或弯曲曲轴，，如凸凸轮轴轴、曲曲轴等等，亦亦可采采用球球墨铸铸铁铸铸造成成形。。毛坯选选用锻锻—焊、铸铸—焊结合合的方法法。如如汽车车排气气阀零零件，，可将将合金金耐热热钢的的阀帽帽与普普通碳碳素钢钢的阀阀杆焊焊成一一体，，以节节约耐耐热钢钢材。。又如我我国设设计制制造的的万吨吨水压压机立立柱长长18m,直径1m,壁厚300mrn,重80t,采用ZG270-500分六段段铸造造，再再焊接接成整整体毛毛坯。。二、饼饼块类类（盘盘套类类）常见该该类零零件有有齿轮轮、飞飞轮、、手轮轮、法法兰、、套环环、垫垫圈等等盘套套类零零件。。这类零零件在在机械械中的的功能能要求求、力力学性性能要要求具具有很很大差差异。。其材材料的的选择择及成成形方方法也也各不不相同同。齿轮中中小齿齿轮一一般选选用锻锻件齿轮运运转过过程中中主要要受力力部分分是轮轮齿，，齿根根承受受弯曲曲应力力，齿齿面承承受接接触应应力和和摩擦擦力，，有时时还有有冲击击力，，因此此，要要求齿齿轮表表面具具有足足够的的强度度和硬硬度，，齿轮轮本体体要有有一定定的强强度和和韧性性。所所以，，中小小齿轮轮一般般选用用锻件件以使使其流流线组组织适适应受受力要要求，，材料一一般为为中碳碳结构构钢，重要要齿轮轮应选选合金金渗碳碳钢。。结构构复杂杂的大大型齿齿轮可可用铸铸钢或或球墨墨铸铁铁为毛毛坯。。单件生生产也也可用用焊接接方法法制造造大型型齿轮轮。速速度低低受力力小的的齿轮轮，也也可用用灰铸铸铁为为毛坯坯。要要求传传动精确确、结结构小小巧的的仪表表齿轮轮，用用板材材冲压压成形形。高高速轻轻载的的小齿齿轮，，为减减小噪噪声亦亦可用用尼龙龙等非非金属属材料料制造造。有有些齿齿轮也也可用用压力力铸造造、粉粉末冶冶金等等方法法制成成。带轮、、手轮轮、飞飞轮、、垫铁铁和刀刀架等等受力不不大或或承压压为主主的饼饼块零零件毛毛坯，，一般般采用用铸铁铁件，单件件生产产时，，亦可可采用用低碳碳钢焊焊接件件。法兰、、气缸缸套、、导向向套、、轴承承等零零件毛毛坯一一般为为钢、、铸铁铁、铜铜合金金等材材料制制成。。成形形方法法可用用砂型型铸造造、离离心铸铸造或或锻造造；亦亦可采采用无无缝管管材。。大批批量时时亦采采用冷冷挤压压及粉粉末冶冶金等等方法法，小小孔径径时也也用轧轧制或或锻造造的实实心棒棒材作作毛坯坯。垫圈类零件件一般采用用低碳钢板板冲压件。三、机架、、箱体类常见的此类类零件包括括各种机械械的机身、、机座、工工作台、轴轴承座及齿齿轮箱、阀阀体、泵体体等。这类零件结构复杂，，具有不规规则的外形形和内腔。受力条件件不太复杂杂，以承受受压力为主主，要求有有较好的刚刚度和减振振性，有的的则要求耐耐磨性或密密封性等。。常采用铸铁铁毛坯铸造造成形。受力复杂杂的零件毛毛坯可采用铸钢钢。有时可采用用焊接件制制造毛坯，，但焊接结结构减振性性不如铸铁铁。第三节毛坯坯选择举例例以台虎钳为为例，见图4-1,其主要零件件的毛坯选选用见表4-2第四节毛毛坯质量量检验毛坯的质量量均要根据据国家规定定的检验项项目和标准准进行质量量检查一、毛坯检检验分类1.破坏检验从焊件或试试件上切取取试样，或或以产品（（或模拟件件）的整体体做破坏试试验，以检检查其各种种力学性能能的试验法法。如拉伸伸、弯曲、、冲击、硬硬度、断裂裂韧度等力力学性能试试验，金相相检验及化化学检验，，如化学成成分分析、、耐腐蚀试试验等，均均须从被检检毛坯上切切取试样或或破坏被检检验件。它多用于新新材料、新新工艺、新新产品试制制阶段的检检验。2.无损检验不损坏被检检查材料或或成品的性性能和完整整性而检测测其缺陷的的方法。二、常用毛毛坯的检验验方法1.外观检查用肉眼或借借助样板，，或用低倍倍放大镜观观察焊件，，以发现未未熔合气孔孔、咬边、、焊瘤以及及焊接裂纹纹等表面缺缺陷的方法法。铸件毛坯外外观缺陷，，如铸件的的冷隔、浇浇不到、气气孔、砂眼眼、粘砂、、裂纹、错错箱等；锻件的外观观缺陷，如如外形、尺尺寸、重皮皮、裂纹、、错模；焊缝的外观观缺陷，如如咬边、气气孔、夹渣渣、裂纹、、未焊透、、焊瘤等。。(1)气密性检验验将压缩空气气（或氨、、氟利昂、、氦、卤素素气体等））压人焊接接容器，利利用容器内内外气体的的压力差检检查有无泄泄漏的试验验法。(2)耐压检验将水、油、、气等充入入容器内徐徐徐加压，，以检查其其泄漏、耐耐压、破坏坏等的试验验。主要用于检检验压力容容器、管道道、贮罐等等结构的穿穿透性缺陷陷。还可做做为结构的的强度试验验（3）探伤检验验1)磁粉探伤利用在强磁磁场中，铁铁磁性材料料表层缺陷陷产生的漏漏磁场吸附附磁粉