1、毛坯選擇毛坯選擇序言序言毛坯選擇毛坯選擇選擇毛坯的選擇毛坯的材料材料及毛坯的及毛坯的生產方法生產方法毛坯類型：毛坯類型：鑄件，鍛壓件，焊接件，型材鑄件，鍛壓件，焊接件，型材 零件設計階段：零件設計階段：1 選材選材 根據根據零件的功能要求、工作條件、類似產品的失零件的功能要求、工作條件、類似產品的失效形式等效形式等使用要求，使用要求，選擇既能滿足使用而且價格又低選擇既能滿足使用而且價格又低的材料。的材料。零件設計人員零件設計人員2 根據所選材料的根據所選材料的機械性能、工藝性能機械性能、工藝性能確定零件確定零件的的主要尺寸主要尺寸和和毛坯類型。毛坯類型。3 再根據所選毛坯生產特點，進一步確定零

2、件的再根據所選毛坯生產特點，進一步確定零件的具體結構；繪制出零件圖。具體結構；繪制出零件圖。 毛坯生產階段：毛坯生產階段： 根據圖紙的根據圖紙的技術要求、材料種類、零件大小、復雜技術要求、材料種類、零件大小、復雜程度程度及及生產批量，生產批量，確定生產方案及制訂加工工藝；然確定生產方案及制訂加工工藝；然后編制工藝卡，由工人操作生產。后編制工藝卡，由工人操作生產。 但是對于一些重要的毛坯生產方案，往往需要但是對于一些重要的毛坯生產方案，往往需要設設計人員計人員和和工藝技術人員工藝技術人員共同制定。共同制定。 經濟性原則：經濟性原則： 成本與質量結合起來考慮，即成本與質量結合起來考慮，即在滿足技術

3、要求在滿足技術要求的前提下，選用成本最低的毛坯的前提下，選用成本最低的毛坯。1 不同類型毛坯的特點（總結）不同類型毛坯的特點（總結）一一 鑄件鑄件1 鑄造方法適應性強鑄造方法適應性強 鑄造合金的種類多；鑄件大小不限；可生產形鑄造合金的種類多；鑄件大小不限；可生產形狀從簡單到復雜的各種鑄件、特別是有復雜內腔的狀從簡單到復雜的各種鑄件、特別是有復雜內腔的鑄件。鑄件。2 鑄造生產成本較低鑄造生產成本較低 鑄造原材料價格低、來源廣；鑄造不需昂貴的鑄造原材料價格低、來源廣；鑄造不需昂貴的設備；可以大量利用廢料重熔、重鑄；鑄件形狀接設備；可以大量利用廢料重熔、重鑄；鑄件形狀接近零件形狀，可以節省大量金屬材

4、料和切削工時近零件形狀，可以節省大量金屬材料和切削工時。 因此，因此，鑄件鑄件是優先選用的毛坯。是優先選用的毛坯。3 廢品率高廢品率高 鑄造生產工序多，影響因素多，質量不易控制，鑄造生產工序多，影響因素多，質量不易控制，內部缺陷較多；材料的利用率低。內部缺陷較多；材料的利用率低。4 綜合機械性能較低綜合機械性能較低 如抗沖擊韌性、強度等，如抗沖擊韌性、強度等，同種材料的鑄件不如同種材料的鑄件不如鍛件。鍛件。 隨著科學技術的發展，這些缺點在逐步被克服。隨著科學技術的發展，這些缺點在逐步被克服。如如精密鑄造、熔模鑄造、壓力鑄造精密鑄造、熔模鑄造、壓力鑄造等特種鑄造方等特種鑄造方法正逐漸被廣泛使用，

5、大大提高了鑄件的表面質法正逐漸被廣泛使用，大大提高了鑄件的表面質量、機械性能等。量、機械性能等。 二二 鍛件鍛件1 機械性能好機械性能好 晶粒細化，組織致密；幾乎沒有內部缺陷。所以，晶粒細化，組織致密；幾乎沒有內部缺陷。所以，一些要求強度高、耐沖擊、抗疲勞的重要零件多采用一些要求強度高、耐沖擊、抗疲勞的重要零件多采用鍛造毛坯。鍛造毛坯。 2 適應性適應性自由鍛的特點：自由鍛的特點：鍛件形狀簡單，尺寸大小基本不限；鍛件形狀簡單，尺寸大小基本不限；精度差，加工余量大；精度差，加工余量大；單件、小批量，生產效率低；單件、小批量，生產效率低；大型鍛壓設備價格昂貴。大型鍛壓設備價格昂貴。free模鍛的特

6、點模鍛的特點: :模鍛件的形狀可以較為復雜；模鍛件的形狀可以較為復雜；尺寸較精確，表面光潔，加工余量小，節省金屬；尺寸較精確，表面光潔，加工余量小，節省金屬；纖維組織分布合理，鍛件強度高，耐用；纖維組織分布合理，鍛件強度高，耐用；生產效率高；生產效率高；但是，鍛模成本高，設備昂貴，只適應于大批量但是，鍛模成本高，設備昂貴，只適應于大批量生產；且不能生產大型鍛件。生產；且不能生產大型鍛件。胎模鍛的特點胎模鍛的特點: :適應性較強，兼有自由鍛和模鍛的優點適應性較強，兼有自由鍛和模鍛的優點。適用。適用于中小批量生產。于中小批量生產。die三三. 擠壓件擠壓件冷擠壓的特點：冷擠壓的特點：生產率高；少、

7、無切削；表面光潔；生產率高；少、無切削；表面光潔；擠壓件的強度、硬度、耐疲勞性顯著提高；擠壓件的強度、硬度、耐疲勞性顯著提高；金屬在三向壓應力下變形，有利于提高塑性金屬在三向壓應力下變形，有利于提高塑性, ,所以有所以有些塑性較差的材料也可以擠壓。些塑性較差的材料也可以擠壓。擠壓設備價格昂貴；擠壓件一般限于擠壓設備價格昂貴；擠壓件一般限于30Kg以下。以下。 可以生產薄壁、深孔等形狀復雜的零件。可以生產薄壁、深孔等形狀復雜的零件。T加工加工 T再再，擠壓力較小。，擠壓力較小。熱擠壓的特點：熱擠壓的特點：擠壓件表面較冷擠壓的粗糙。擠壓件表面較冷擠壓的粗糙。主要用于有色金屬材料的型材、管材生產。主

8、要用于有色金屬材料的型材、管材生產。加熱：加熱：100 800 C ，以降低擠壓力。，以降低擠壓力。溫擠壓的特點：溫擠壓的特點： 其它特點與冷擠壓類似，但其精度和表面質量不其它特點與冷擠壓類似，但其精度和表面質量不如冷擠壓。如冷擠壓。 可生產外形復雜的沖壓件；可生產外形復雜的沖壓件；表面質量高，尺寸精度高，不必再機械加工表面質量高，尺寸精度高，不必再機械加工；生產率高；生產率高；成品合格率、材料利用率高，成本較低。成品合格率、材料利用率高，成本較低。機械性能較高；機械性能較高；沖壓生產的優點：沖壓生產的優點：四四. 沖壓件沖壓件 主要用于小于主要用于小于6mm塑性良好的金屬板料、條料的塑性良好

9、的金屬板料、條料的生產。沖壓模具生產。沖壓模具費用昂貴，只適應于大批量生產。費用昂貴，只適應于大批量生產。五五. 焊接件焊接件焊接件強度、剛度較高；焊接件強度、剛度較高；重量輕，材料利用率高；重量輕，材料利用率高；工序簡單，工藝準備、生產周期短；工序簡單，工藝準備、生產周期短；設備價格低設備價格低; ; 采用采用鑄焊、鍛焊、沖焊鑄焊、鍛焊、沖焊聯合工藝可以充分聯合工藝可以充分發揮各自的優點。發揮各自的優點。以小拼大，節省材料，如重型機械、大型金屬結以小拼大，節省材料，如重型機械、大型金屬結構件；構件；容易產生應力和變形，重要焊接件必須進行無損容易產生應力和變形，重要焊接件必須進行無損探傷。探傷

10、。水輪機空心軸的三種毛坯生產方案水輪機空心軸的三種毛坯生產方案(a)(b)(c) 如：下圖為如：下圖為一大型水輪機一大型水輪機空心軸，工件空心軸，工件凈重凈重47.3 t ，它的毛坯生產它的毛坯生產有有三種方案：三種方案：1 整軸用鍛件毛坯整軸用鍛件毛坯(a) 先鑄出先鑄出200t重的鋼錠，在萬噸水壓機上自由鍛，重的鋼錠，在萬噸水壓機上自由鍛，兩端法蘭盤鍛不出，只有全部用敷料，加工余量很兩端法蘭盤鍛不出，只有全部用敷料，加工余量很大。大。 毛坯重達毛坯重達110t( (實心實心),),材料利用率只有材料利用率只有23.7%; ;切削切削加工需加工需1400臺時。臺時。2 兩端法蘭盤用鑄鋼件，軸

11、筒用自由鍛件兩端法蘭盤用鑄鋼件，軸筒用自由鍛件(b)本方案耗鋼本方案耗鋼132t ，焊成毛坯重量焊成毛坯重量66t ;材料利用率材料利用率35.8%;切削加工需切削加工需1200臺時。臺時。3 兩端法蘭盤用鑄鋼件，軸筒用厚鋼板彎成兩個半兩端法蘭盤用鑄鋼件，軸筒用厚鋼板彎成兩個半圓，再焊成筒體，最后與法蘭盤焊成毛坯圓，再焊成筒體，最后與法蘭盤焊成毛坯(c)三種方案的直接成本之比為：三種方案的直接成本之比為：a : b : c = 2.2 : 1.4 : 1 本方案用鋼本方案用鋼102 t , 焊成的毛坯重量焊成的毛坯重量53 t；材料材料利用率利用率46.4%；切削加工只需切削加工只需1000臺

12、時。臺時。 形狀簡單的小件在大批量生產時，直接應用型材形狀簡單的小件在大批量生產時，直接應用型材加工，有時更為經濟。加工，有時更為經濟。 六六. .型材型材2 影響毛坯選擇的因素影響毛坯選擇的因素1 零件的零件的工作條件工作條件及及使用性能使用性能要求，基本決定了要求，基本決定了毛坯毛坯的類型的類型 零件的使用性能包括零件的使用性能包括機械性能機械性能( (抗拉強度、屈服抗拉強度、屈服強度、塑性等強度、塑性等) )和和特殊物化性能特殊物化性能( (耐蝕性能、抗氧化耐蝕性能、抗氧化性能等性能等) )。如：螺栓、螺母、釘、銷、套類小零件。如：螺栓、螺母、釘、銷、套類小零件。 列車轉向架毛坯，以前經

13、常采用鑄鋼結構，則車列車轉向架毛坯，以前經常采用鑄鋼結構，則車速較小，振動較大。速較小，振動較大。現在采用焊接結構，則適應高速現在采用焊接結構，則適應高速(300km/h)(300km/h)重載運重載運行。行。優點：優點： 鑄鋼毛坯件綜合機械性能較好，整體性強，適鑄鋼毛坯件綜合機械性能較好，整體性強，適合于制造形狀復雜、強度和抗沖擊性能，減振性能要合于制造形狀復雜、強度和抗沖擊性能，減振性能要求較高的零件，生產的周期短，一次成型求較高的零件，生產的周期短，一次成型。缺點：缺點：1）整體重量大；鑄造消耗能量大，對環境的污染）整體重量大；鑄造消耗能量大，對環境的污染較大；較大；鑄鋼結構列車轉向架的

14、優缺點鑄鋼結構列車轉向架的優缺點3）該轉向架結構復雜，其生產工藝過程必須嚴格制）該轉向架結構復雜，其生產工藝過程必須嚴格制定和控制，否則容易產生澆不足、縮孔、縮松及熱定和控制，否則容易產生澆不足、縮孔、縮松及熱裂紋等鑄造缺陷；裂紋等鑄造缺陷；4）鑄造設備一次投入大，維護費用高。）鑄造設備一次投入大，維護費用高。 正是由于該種轉向架的特點，使其難以使用于高正是由于該種轉向架的特點，使其難以使用于高速重栽的條件，其列車的運行速度一般低于速重栽的條件，其列車的運行速度一般低于120km/h。2）鑄鋼件內部晶粒組織較為粗大，組織不均勻，并）鑄鋼件內部晶粒組織較為粗大，組織不均勻，并且常存在殘余內應力，

15、致使鑄件的強度，特別是塑性且常存在殘余內應力，致使鑄件的強度，特別是塑性和韌性不高。因此，工件整體需要進行退火或正火處和韌性不高。因此，工件整體需要進行退火或正火處理。理。 焊接結構轉向架焊接結構轉向架優點：優點：1）整體性強，空氣動力學性能優越；）整體性強，空氣動力學性能優越；2）采用有效的防變形減應力措施和正確的生產工藝，）采用有效的防變形減應力措施和正確的生產工藝，可以保證結構的質量可靠，綜合機械性能優越；可以保證結構的質量可靠，綜合機械性能優越；3）整體重量輕，節省原材料和能源，設備投入少；）整體重量輕，節省原材料和能源，設備投入少；缺點：缺點： 可能存在殘余應力和變形，因此，整體構件

16、需要可能存在殘余應力和變形，因此，整體構件需要進行去應力退火。進行去應力退火。焊接結構列車轉向架的優缺點焊接結構列車轉向架的優缺點2 零件的零件的形狀，形狀，決定了毛坯的決定了毛坯的制造方法制造方法薄壁復雜件，只能用鑄造生產；薄壁復雜件，只能用鑄造生產；大截面簡單件，適合于鍛造；大截面簡單件，適合于鍛造；特大的薄壁件，宜采用焊接。特大的薄壁件，宜采用焊接。如：大、中、小齒輪的生產采用不同的方法。如：大、中、小齒輪的生產采用不同的方法。 儀表和鐘表上的儀表和鐘表上的微、小型齒輪微、小型齒輪可采用可采用冷沖壓法冷沖壓法制造；有些制造；有些傳動力小的齒輪傳動力小的齒輪可采用可采用鑄鐵件鑄鐵件；中、小

17、型中、小型齒輪齒輪一般采用一般采用鍛造毛坯件鍛造毛坯件，而，而大、重型齒輪的齒圈大、重型齒輪的齒圈一一般采用般采用鑄鋼毛坯鑄鋼毛坯，齒圈和腹板的連接齒圈和腹板的連接一般采用一般采用焊接工焊接工藝藝，從而形成，從而形成鑄鑄- -焊毛坯件焊毛坯件。3 零件的生產零件的生產批量，批量，也是一個也是一個重要因素重要因素 大批量生產時，要選用生產率高的方法；大批量生產時，要選用生產率高的方法；單件生產時，要節省模具費用，采用焊接結構最合單件生產時，要節省模具費用，采用焊接結構最合適。如減速箱等。適。如減速箱等。目的都是為了降低成本。目的都是為了降低成本。4. 零件零件表面質量表面質量的要求的要求 要求高

18、時，應選用相應的加工方法：要求高時，應選用相應的加工方法：如：如：精密鑄造，精密模鍛精密鑄造，精密模鍛等。等。 5. 工廠工廠現有設備、技術力量現有設備、技術力量及及生產能力，生產能力，可改變原可改變原毛坯生產方案毛坯生產方案6. 當毛坯用幾種方法制造均可時，當毛坯用幾種方法制造均可時，選用選用最經濟最經濟的方的方案案如：整鑄件改為如：整鑄件改為鑄焊鑄焊結構，鑄件改為結構，鑄件改為鍛件或焊鍛件或焊接件。接件。 一般，工業生產中選用一般，工業生產中選用“以鐵代鋼以鐵代鋼”、“以鑄以鑄代鍛代鍛”及及“少切削余量、無余量的精密件少切削余量、無余量的精密件”。 檢驗毛坯選擇是否合理的依據檢驗毛坯選擇是

19、否合理的依據(1) 使用性使用性：首先必須滿足零件使用要求。首先必須滿足零件使用要求。(2) 工藝性工藝性：加工方便，易獲優質產品。加工方便，易獲優質產品。(3) 經濟性經濟性：成本最低，消耗最少。成本最低，消耗最少。3 毛坯選擇舉例毛坯選擇舉例1. 1. 鑄造毛坯舉例鑄造毛坯舉例 箱體、殼體、機箱體、殼體、機座類零件：座類零件：形狀復雜，形狀復雜，特別是有復雜的內腔，特別是有復雜的內腔，一般是承受壓應力，一般是承受壓應力，宜采用宜采用鑄造毛坯。鑄造毛坯。形狀復雜的鋅合金壓鑄件形狀復雜的鋅合金壓鑄件壓鑄鋁合壓鑄鋁合金機體金機體 車床床身鑄件車床床身鑄件 軸、齒輪類零件軸、齒輪類零件：因承受載荷

20、大，受力復雜，應因承受載荷大，受力復雜，應選擇鍛造毛坯。選擇鍛造毛坯。2. 2. 鍛造毛坯舉例鍛造毛坯舉例 300多噸重的大型鍛件多噸重的大型鍛件汽輪發電機主軸汽輪發電機主軸鍛造齒輪軸鍛造齒輪軸機床軸機床軸鍛造齒圈毛坯鍛造齒圈毛坯鍛造齒輪毛坯鍛造齒輪毛坯 例如：飛機搖臂，采用材質例如：飛機搖臂，采用材質LD7LD7鍛鋁，形狀復雜，鍛鋁，形狀復雜，具有腹板和深筋結構。可有具有腹板和深筋結構。可有三個鍛造方案。三個鍛造方案。(1) 全部自由鍛全部自由鍛成本低，但腹板、深筋無法鍛出。成本低，但腹板、深筋無法鍛出。201.540290R22+1R22+1R260.5R1500.5151(2) 全部模鍛

21、：全部模鍛：(3) 自由鍛與模鍛聯合應用：自由鍛與模鍛聯合應用：成本高，成型困難。成本高，成型困難。 先自由鍛制坯，再預鍛基本成型，最后終鍛成產先自由鍛制坯，再預鍛基本成型，最后終鍛成產品，獲得成功。品，獲得成功。 降低了成本，提高了質量。降低了成本，提高了質量。3. 3. 焊接件毛坯焊接件毛坯綜合例題：綜合例題：容器、框架容器、框架類零件應采用焊接件。類零件應采用焊接件。 承壓油缸，材料為承壓油缸，材料為45鋼，工作壓力為鋼，工作壓力為15個大氣壓，個大氣壓，要求水壓實驗壓力為要求水壓實驗壓力為30個大氣壓個大氣壓(3Mpa), 批量批量200件。件。（1）砂型鑄件）砂型鑄件毛坯生產方案如下：毛坯生產方案如下： 水壓試驗合格率低，內孔水壓試驗合格率低，內孔質量差，冒口浪費鋼水多