机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择

机械制造基础

第九章机械零件材料及毛坯的选择

主讲：仝勖峰西安电子科技大学本章内容失效的概念及失效的主要形式；零件失效原因及其分析方法；零件材料的选择原则和毛坯的选择方法。一、机械零件的失效失效是指零件在使用过程中，由于尺寸、形状或材料的组织与性能发生变化而失去原设计的效能。零件没有达到使用寿命就失去功能称为早期失效，比较危险。达到使用寿命的失效称为正常失效，比较安全。要防止失效，必须了解失效的机制和原因。1、零件失效的主要形式机械零件常见的失效形式主要有：（1）

断裂：断裂又可分为过载断裂(韧性材料和脆性材料不同)、疲劳断裂和蠕变断裂（2）

变形过大：过大的塑性变形影响机械的工作性能（3）振动过大：振幅过大影响机械的工作性能甚至发生共振（4）表面失效：指磨损、接触疲劳、腐蚀、胶合等2、零件失效的原因机械零件失效的原因主要有：（1）

设计不合理（2）

选材不合理（3）加工工艺不当（4）安装使用不正确3、典型的失效分析齿轮传动的失效形式轮齿的失效形式多种多样，较为常见的有轮齿折断、齿面点蚀、磨损、胶合和塑性变形等等1）轮齿折断：通常有疲劳折断和过载折断两种。2）齿面点蚀：是指齿面材料在变化着的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点状损伤现象。3、典型的失效分析3）齿面磨损：是齿轮在啮合传动过程中，轮齿接触表面上的材料摩擦损耗的现象。4）齿面胶合：是相啮合齿面的金属在一定压力下直接接触发生粘着，同时随着齿面间的相对运动，使金属从齿面上撕落而引起的一种严重粘着磨损现象。5）塑性变形：是由于在过大的应力作用下，轮齿材料因屈服产生塑性流动而在齿面或齿体形成的变形。

轮齿疲劳折断轮齿的塑性变形齿面胶合齿面点蚀

齿面磨损二、零件材料选择的原则要做到合理选材，必须全面分析及综合考虑。一般遵循三个原则：使用性能；工艺性能；经济性能。1、使用性能使用性能中，最重要的是力学性能。必须要考虑：受力状况：载荷类型、大小、特点。环境状况：温度、腐蚀、摩擦。特殊要求：导电、电磁、热膨胀、密度。2、工艺性能同使用性能相比，工艺性能处于次要地位。但某些情况下，工艺性能也是选材的主要依据。工艺性能的好坏，取决于加工的难易程度、生产效率、生产成本。3、经济性能质优价廉、寿命高是保证产品具备竞争力的重要条件。必须正确处理技术与经济的关系。所谓经济性选材，不仅指选择最便宜的材料，或是生产成本最低的材料，而是运用价值分析的方法，综合考虑材料对产品的功能与成本的影响，达到最佳的技术经济效益。另外，选材时，不能片面强调材料费用和制造成本。首先还是要保证使用要求。三、零件毛坯选择原则零件制造过程分为毛坯成型和切削加工两个阶段。毛坯成型不仅对后续加工产生很大的影响，而且对零件乃至整个产品的质量、使用性能、生产周期和成本都有影响。因此，正确选择毛坯类型和成型方法具有重要意义。1、毛坯的种类机械零件的毛坯一般包括：铸件、锻件、轧制型材、挤压件、冲压件、焊接件、粉末冶金和注射成型件等。各种毛坯具有不同的特点。（详见课本表9.1）2、毛坯的成本1）铸件的成本（1）铸件设计：包括材料的选择和结构尺寸的确定。灰铸铁成本最低，铜合金价格高。结构尺寸的影响是通过铸件的工艺体现的，尺寸合理，铸造缺陷少，成本降低。（2）生产方式：根据不同的批量选择合适的铸造方式。2、毛坯的成本1）铸件的成本（3）铸造工艺：工艺不同，工时和模具费用不同。（4）生产管理：实行科学的管理方法，才能明显降低废品率和生产过程中原材料的浪费。2、毛坯的成本2）锻件的成本（1）原材料消耗：原材料消耗在锻造中成本占用最大，从锻件下料到加工成型有一系列材料损失。如：下料损失、烧损、废料及废品。（2）工模具费消耗：模锻中，模具费用在锻件费用成本中仅仅次于材料消耗。约占成本的三分之一。合理设计模具、使用模具、延长使用寿命，可明显降低成本。2、毛坯的成本2）锻件的成本（3）锻造方法和生产率：锻造方法不同，工时和生产率差别很大，设备差别也很大。因此，需要根据不同的批量确定合适的方法。（4）生产管理：实行科学管理，减少浪费。2、毛坯的成本3）冲压件的成本冲压件的成本主要包括材料消耗、加工费、模具费等。提高模具使用率，提高一次成型率，实现自动化。3、毛坯的选择1）满足工艺要求不同的材料，决定了毛坯的成型方式。3、毛坯的选择2）满足零件的使用要求（1）结构形状和尺寸要求对于结构复杂的零件，选择铸件毛坯；对于结构形状较复杂，且抗冲击能力、抗疲劳强度要求高的中小型零件，宜采用模锻件。对于结构复杂且轮廓大的零件，宜选择组合毛坯。3、毛坯的选择2）满足零件的使用要求（2）力学性能要求对于承受冲击和交变载荷的零件，一般选择锻造毛坯，如机床、汽车的传动轴和齿轮等；对于由于其它方面原因，必须采用铸件，但要求零件金相致密、承载能力高的零件，应选择合适的铸造方法，如压力铸造、金属型铸造、离心铸造等方式。3、毛坯的选择2）满足零件的使用要求（3）表面质量要求为了降低生产成本，机械产品一些非配合表面有尽量不加工的趋势，即实现少、无切削加工。为保证这些表面的质量，对于较小尺寸的非铁金属件，宜选择金属型铸造、压力铸造或精密模锻。对于尺寸较小的钢铁件，宜选择熔模铸造或精密模锻。3、毛坯的选择2）满足零件的使用要求（4）其它方面要求对于某些具有特殊要求的零件，必须结合毛坯材料和生产方法来满足这些要求。例如：有耐压要求的零件，要求金相致密，不能有气孔、砂眼等缺陷，宜采用离心铸造（气缸套：铸铁）或型材（液压缸：钢）。对于在自动机床上加工的零件，要求毛坯精度高，宜采用冷拉型材。3、毛坯的选择3）满足降低生产成本的要求（1）生产批量小时的毛坯选择主要考虑模具费用、设备费用。多采用砂型铸造、自由锻、胎模锻、焊接结构件。（2）大批量时的毛坯选择主要考虑材料的利用率，降低废品率。3、毛坯的选择4）符合生产条件（1）在符合条件的情况下，尽量采用比较先进的毛坯生产技术。（2）如果买的比造的便宜，在满足交货期的条件下，尽量去买。

四、毛坯的质量检验1、外观检验以肉眼观察为主，或辅助以工具，检查毛坯外观。

四、毛坯的质量检验2、无损探伤检验主要用于内在检验。（1）超声波检验：利用高频声波射入毛坯，检测内部或表面缺陷的方式。（2）射线检测：利用电磁波如X射线，穿透一定厚度的金属，检测内部缩孔、气孔、夹杂、裂纹与未焊透等缺陷。（3）磁粉检验：适于铁磁性材料表层或近表面缺陷的检测。零件磁化后，缺陷部位产生露磁磁场，从而显示缺陷。

四、毛坯的质量检验3、致密性检验主要用于检测不受压力或受压很低的容器，管道等。（1）气密性实验：向容器内通入远低于其工作压力的压缩空气，检验容器或通道的渗漏情况（2）水压实验：用于检验压力容器，管道和储罐等结构的穿透性缺陷。四、毛坯的质量检验4、化学成分分析鉴定材料成分是否符合规定，并评价材质的优劣。常用方法：光谱分析。四、毛坯的质量检验5、力学性能测试最常见是硬度测试，它能反映材料成分、组织、性能的关系，并能间接反映其它力学性能。且零件检测后不受损伤。其它力学实验都在专门的实验设备上进行，主要用于原材料进厂检验、新材料和新工艺研制、失效分析等。四、毛坯的质量检验6、金相组织实验对毛坯进行组织检验，判断新材料、新工艺的合理性。五、毛坯中常见的缺陷1、铸件常见缺陷（1）缩孔：热加工会产生裂纹，可用射线探伤检验或切片检验；（2）缩松：可用射线探伤检验；（3）气孔：可用射线探伤检验或切片检验；（4）偏析：可用金相法或化学分析检验。五、毛坯中常见的缺陷2、锻件常见缺陷（1）折叠：热金属隆起后被锻入表面而产生的，容易引起应力集中。可直观检查或金相检验；（2）锻造裂纹：分为表面裂纹和内裂纹，可用金相检验；（3）过热和过烧：晶粒粗大，晶界氧化，金相检验；（4）冷成形中的缺陷：细微裂纹，外观检查和金相检验。五、毛坯中常见的缺陷3、焊件常见缺陷（1）气孔：可用射线探伤检测；（2）未焊透：可用射线探伤检测、金相检验；（3）热裂纹：焊缝和焊缝热影响区可能产生，可用磁粉探伤和切口检查；（4）冷裂纹：多见于热影响区，特别是焊道下熔合线附近、焊缝根部，可用射线探伤检测、金相检验；本章思考题1、零件失效的主要形式？2、选择零件材料的原则？3、毛坯选择的原则？4、毛坯检验的方法？5、为什么轴类零件毛坯多选择锻件，而机架类零件多选择铸件？谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITHEXECUTIONNEW202X/01总经理执行力提升训练xxxx企业管理咨询有限公司主讲：01.关于执行——综述点击此处添加正文。03.保障制度体系的高效运行点击此处添加正文。05.提升管理者的执行力点击此处添加正文。02.建立执行型的企业文化点击此处添加正文。04.选拔执行型人才点击此处添加正文。目录企业缺乏执行力的后果一、关于执行——综述缺乏执行力，战略变形缺乏执行力，制度纸上谈兵缺乏执行力，计划打折或偏向缺乏执行力，企业丧失机会缺乏执行力，组织失去生命力一、关于执行——综述为什么执行难？有无数的人拥有卓越的智慧，但只有那些懂得如何执行的人获得成功。无数的企业拥有伟大的构想，但只有那些懂得如何执行的公司获得成功。一、关于执行——综述执行：一个被长期忽视的主题■破落贵族之后刘备，通过广施仁德，远播贤名，使得文有卧龙、凤雏辅佐，武有关、张、赵云鼎力相助，逐步实施三分天下的战略方针，最终以一介织席贩履的庶民成为开创蜀国大业的一代君王。战略：得人心者得天下失人心着失天下执行：文：三顾茅庐武：三结义一、关于执行——综述执行是什么？为什么一介织席贩履的庶民会成为一代君王？■有人作过统计：在世界五百强里面，美国西点军校毕业出来的懂事长有一千多名，副的也有二千多名，总经理然后董事一级以上的是五千多名。■任何一个商学院都没有培养出来这么多！一、关于执行——综述执行是什么？为什么任何一个商学院都没有西点军校培育的这么多优秀人才准时、守纪、严格、正直、刚毅，正是企业优秀员工必备的素质。一、关于执行——综述西点军校对学生的要求海尔如何从一个集体小厂成为中国家电巨头？战略：服务支撑品牌执行：服务队伍超一流的执行能力一、关于执行——综述执行是什么？为什么张瑞敏能够将海尔从一个集团小厂建成中国家电巨头？■在我们从事的每一个行业都成为第一名或第二名，我们将通过革命性的变革，使之既具有大公司的强势又具有小公司灵活精干。因为GE拥有这样一个制度化的高效系统，GE可以做到所有的重大战略举措一经提出，在一个月内就能够完全进入操作状态，而且总是可以在第一个循环就能在财务上获得很好的效果。——GE2001年年报一、关于执行——综述执行是什么？为什么GE夸口：所有的重大战略举措一经提出，在一个月内就能够完全进入操作状态■重要的是你能够做到多少好点子，而不只是想到多少好点子一、关于执行——综述GE管理基本理念：管理简单化（Managinglessismanagingbetter）一、关于执行——综述中国企业为什么普遍缺乏核心竞争力?——执行力太差

一、关于执行——综述执行力问题是由三大原因造成的——文化原因：由于文化导致的执行问题制度原因：由于制度导致的执行问题人员原因：由于管理水平导致的执行问题1、中国是一个人治社会，我们讲究“用人不疑，疑人不用”，能人第一，制度第二，而现代企业制度讲究的是“用人要疑”，制度第一，能人第二。2、中国是一种清淡文化，我们讲究“大道无术”，缺乏量化管理传统，而现代企业管理讲究“大道有术”—量化管理。3、中国是一种面子文化，我们讲究“以情理服人”，情在前，理在后，而现代企业是一种利益文化，讲究“以理情服人”，理在前，情在后。一、关于执行——综述文化原因导致的执行问题：制度变形，结果是再好的制度也执行不下去；熟人环境里永远实现不了职业化自己做（能人体制）执行就是做事别人做（法治体制）一、关于执行——综述制度原因导致的执行问题：1、真正的执行的根本出路在于对原则的始终追求，世界上所有伟大的执行人才心中都有一个伟大的原则，所以执行是一种战略，是一种对实现原则的不断选择的过程。2、员工是最大的资产，执行力问题的真相实际上是，如果没有执行，那么公司就会是负债，就必然导致公司的衰亡，执行就是将人力资产负债转化为赢利。（与财务并不完全一致）3、优秀的执行人才是免费的，平庸的人才是昂贵的，当领导人缺乏勇气与任人唯亲时，这就意味着企业最大的资产被浪费了。一、关于执行——综述人的原因导致的执行问题：管理者的基本职业认知提升执行力需要职业化管理是什么？管理就是运用手中的资源去达到目标计划组织领导控制人财物技讯时管理者应努力追求个人成就绩效管理就是监督和控制业务与管理的轻重管事与管人注重过程与注重结果管理者主要是对他们的上级领导负责管理者的六大雾区中层管理者的角色功能承上承担单位职责达成组织目标执行上司的指示启下做好组织的管理带领团队达成任务使各项资源充分有效发挥平行间协调公关中层管理者的角色功能

描述你心中所期待的上级描述你心中所希望的部属小组汇总课堂活动

中层管理者的角色功能一：下属作为下属的角色——职务代理人作为下属的四项职业准则作为下属职业经理常见的角色错位准则一你的职权基础是来自于上司的委托或任命准则二你是上司的代表，你的言行是一种职务行为准则四在职权范围内做事（不要错位）服从并坚决地执行上司的决定（不论对与错）职业准则作为下属的四项职业准则

准则三作为下属职业经理常见的角色错位错位一：民意代表错位二：领主（善意的；无意的；有意的）错位三：向上错位错位四：自然人（同情；沉默；反对；支持）我们的使命，主要是为了实现和上级的目标，或者是为了完成组织的目标中层管理者的角色功能二：同事职业经理之间是“内部客户关系”不能把对方看成客户的原因分析内部客户的原则和理念内部客户服务的四个特性实现内部客户服务的保障职业经理之间是内部客户关系良好的客户服务的特征是：充分了解客户的需求及时、周到让客户满意您是我的客户！职业经理之间是内部客户关系

如果公司里的全体经理，都能够以对方为客户，都将对方的满意视为自己职责履行好坏的标准，根据对方实现工作目标所需要的相应支持安排自己的工作。那么，这将是一个不可战胜的、高绩效的团队，一个“梦之队”、一个“胜利之师”。不能把对方看成客户的原因分析外部客户是我们的“衣食父母”，得罪不起。而内部却没有这样的意识；通常情况下人们比较认同“管”与“被管”的角色；都认为自己职责的价值最大；对职责理解的偏差。内部客户的原则和理念其他经理与我之间是客户关系，他是客户，我是供应商；同事是我的衣食父母；将同事当作是外部客户（虚拟各部门为独立的公司）；克服“客户陷阱”；从以职责为中心，向内部客户的需求为中心转变；让内部客户满意实现内部客户服务的保障在内部，以内部客户为中心建立工作流程和工作目标；建立以内部客户满意为导向的绩效考核体制；建立相应的奖惩和淘汰机制。持续的训练，所有经理都能养成一种正确的行为习惯。中层管理者的角色功能三：上司经理人角色的七大变化在工作内容上，从做业务到做管理；在实现方式上，从野牛型到野雁型；在工作方式上，从个性化到组织化；在人际关系上，从感情关系到事业关系；在目标上，从个人目标到团队目标；在工作力度上，从守成到变革；在管理方式上，从指挥到授权角色认知管理能力业务能力业务员型精英型堕落型官僚型高阶方针先见力创造美天好人情变革权放心人性化中阶方法计划力改善善人恶人理应变责操心合理化基层行动实行力维持真地戆人法不变利安心标准化中层的角色企业执行力执行综述建立执行型的企业文化保障制度运行选拔执行型人才管理者的执行能力企业执行力的系统模型01.关于执行——综述点击此处添加正文。03.保障制度体系的高效运行点击此处添加正文。05.提升管理者的执行力点击此处添加正文。02.建立执行型的企业文化点击此处添加正文。04.选拔执行型人才点击此处添加正文。目录二、建立执行型的企业文化一曲“敖包相会”使得内蒙古的敖包名声远扬。去过内蒙你就会知道，原来此“敖包”并非是蒙古包，而是一种由大小石块堆积而成的圆形的实心的包状“建筑”。在敖包上面，竖立有木幡杆，上面还挂有一些五色彩带。在蒙古语中，敖包就是“堆”的意思。它通常建在山顶、湖畔或者滩中醒目之处。据说在敖包旁绕三圈，然后再拣三块石头丢到包上，这样就会得到神灵的庇佑；并且，每年阴历六月举行的“祭敖包”的宗教活动也是蒙古人最隆重的仪式之一。然而经过考证，敖包先于神学的意义却是一种草原中的导航标志。按理说，建造路标是人人得益的事情，并且，牧民每每遇到路标时奉献几块石头也不是什么难事，然而，放牧时还要留意石块并且一路要携带直到遇到路标，的确是件辛苦的活。更何况有那多人贡献，某个人的几块石头也就无足轻重了。但是如果大家都这么想，那么路标的建设成本的分担就变得棘手了，谁都需要路标，但是谁都有让别人去添砖加瓦自己却坐享其成的心态，最终好事难成。

聪明的蒙古人的解决方案让人拍案叫绝，他们赋予了功能性的路标以宗教的意义，让路过的每个人，都自觉地对发挥路标功能的敖包进行建设，在祈福中，完成了自己的贡献。并非虚构的故事——敖包的故事告诉我们：没有信仰，制度就形同虚设；没有信仰，就不会产生执行力。二、建立执行型的企业文化企业文化——企业的社会运行机制二、建立执行型的企业文化企业文化——企业的核心价值体系，企业的社会运营机制企业运行系统分析：

企业运行的基本硬件系统：——战略、组织结构、流程、制度等

企业运行的基本软件系统：——文化，以及由此产生的人的信念、理念与行为习惯操作层制度层理念层企业文化建设的关键：由文化理念转化为行为习惯执行型文化的基本作用模式二、建立执行型的企业文化执行型文化的基本要素责任结果导向客户第一务实精神速度高标准团队协作问题分析：国企、民企、外企执行文化的差异二、建立执行型的企业文化二、建立执行型的企业文化企业文化就是老板文化？在外企里，员工喜欢把自己的上司称为老板，在民企或国企里员工通常把企业的创始人或出资人称为老板，而自己的上司称为领导。“BOSS”的另一释义：“有支配权的人”。在外企里你的上司绝对是可以决定你是否在这个职位继续工作的人，所以在外企里你的上级既是领导也是老板，而在中国的民企或国企里却未必如此，这就是老板文化的差异从转变观念开始领导的行为决定其他人的行为从细微的变化开始自上而下的运作模式：高层研讨——确定方案（行动宣言）——层层推行——各种方式的传播建立绩效目标导向的价值评价与分配体系绩效考核标准——绩效结果+关键行为要素绩效与薪酬直接挂钩绩效与职业发展直接结合执行型文化的建设过程考核制度和激励制度是企业文化最直接的体现二、建立执行型的企业文化团队执行型文化建立的关键手段简明思维