（優選）機械零件毛坯的選擇目前一頁\總數三十一頁\編于二十二點第5章機械零件毛坯的選擇目前二頁\總數三十一頁\編于二十二點5.1毛坯選擇的原則

滿足材料的工藝性能要求

零件材料的選擇與毛坯的選擇關系密切，零件材料的工藝性能直接影響著毛坯生產方法的選擇。按加工工藝方法的不同，金屬材料可分為鑄造合金和壓力加工合金兩大類。

目前三頁\總數三十一頁\編于二十二點各種材料與毛坯生產方法的關系表

目前四頁\總數三十一頁\編于二十二點滿足零件的使用要求

機械產品都是由若干零件組成的，保證零件的使用要求是保證產品使用要求的基礎。因此，毛坯選擇首先必須保證滿足零件的使用性能要求。零件的使用要求主要包括：零件的工作條件（通常指零件的受力情況、工作環境和接觸介質等）零件結構形狀和尺寸的要求零件性能的要求。目前五頁\總數三十一頁\編于二十二點（1）結構形狀和尺寸的要求機械零件由于使用功能的不同,其結構形狀和尺寸往往差異較大,各種毛坯制造方法對零件結構形狀和尺寸的適應能力也不相同。所以，選擇毛坯時，應認真分析零件的結構形狀和尺寸特點，選擇與之相適應的毛坯制造方法。對于結構形狀復雜的中小型零件,應選擇鑄件毛坯?？蛇x擇砂型鑄造、金屬型鑄造或熔模鑄造等；對于結構形狀很復雜且輪廓尺寸不大的零件，宜選擇熔模鑄造。對于結構形狀較為復雜，且抗沖擊能力、抗疲勞強度要求較高的中小型零件，宜選擇模鍛件毛坯；對于那些結構形狀相當復雜且輪廓尺寸又較大的大型零件，宜選擇組合毛坯。目前六頁\總數三十一頁\編于二十二點（2）力學性能的要求對于力學性能要求較高，特別是工作時要承受沖擊和交變載荷的零件，為了提高抗沖擊和抗疲勞破壞的能力，一般應選擇鍛造毛坯，如機床、汽車的傳動軸和齒輪等；對于由于其它方面原因需采用鑄件，但又要求零件的金相組織致密、承載能力較強的零件，應選擇相應的能滿足要求的鑄造方法，如壓力鑄造、金屬型鑄造和離心鑄造等。目前七頁\總數三十一頁\編于二十二點（3）表面質量的要求

為降低生產成本，現代機械產品上的某些非配合表面有盡量不加工的趨勢，即實現少、無切屑加工。對于尺寸較小的非鐵金屬件，宜選擇金屬型鑄造、壓力鑄造或精密模鍛；對于尺寸較小的鋼鐵件，則宜選擇熔模鑄造（鑄鋼件）或精密模鍛（結構鋼件）。目前八頁\總數三十一頁\編于二十二點（4）其它方面的要求

對于具有某些特殊要求的零件，必須結合毛坯材料和生產方法來滿足這些要求。如果零件選材為鋼材，則宜選擇型材（如液壓油缸常采用無縫鋼管）；如果零件選材為鑄鐵，則宜選擇離心鑄造（如內燃機的汽缸套，其材料為QT600－2，毛坯即為離心鑄造鑄件）；對于在自動機床上進行加工的中小型零件，由于要求毛坯精度較高，故宜采用冷拉型材（如微型軸承的內、外圈是在自動車床上加工的，其毛坯采用冷拉圓鋼）。目前九頁\總數三十一頁\編于二十二點滿足降低生產成本的要求

要降低毛坯的生產成本，在選擇毛坯時，必須認真分析零件的使用要求及所用材料的價格、結構工藝性、生產批量的大小等各方面情況。首先，應根據零件的選材和使用要求確定毛坯的類別，再根據零件的結構形狀、尺寸大小和毛坯生產的結構工藝性及生產批量大小確定具體的制造方法，必要時還可按有關程序對原設計提出修改意見，以利于降低毛坯生產成本。目前十頁\總數三十一頁\編于二十二點（1）生產批量較小時的毛坯選擇

生產批量較小時，毛坯生產的生產率不是主要問題，材料利用率的矛盾也不太突出，這時應主要考慮的總是是減少設備、模具等方面的投資，即使用價格比校便宜的設備和模具，以降低生產成本。如使用型材、砂型鑄造件、自由鍛件、胎模鍛件、焊接結構件等作為毛坯。目前十一頁\總數三十一頁\編于二十二點（2）生產批量較大時的毛坯選擇

生產批量較大時，提高生產率和材料的利用率，降低廢品率，對降低毛坯的單件生產成本將具有明顯的經濟意義。因此，應采用比較先進的毛坯制造方法來生產毛坯。盡管此時的設備造價昂貴、投資費用高，但分攤到單個毛坯上的成本是較低的，并由于工時消耗、材料消耗及后續加工費用的減少和毛坯廢品率的降低，從而有效地降低毛坯生產成本。目前十二頁\總數三十一頁\編于二十二點符合生產條件

為兼顧零件的使用要求和生產成本兩方面的原則，在選擇毛坯時還必須與本企業的具體生產條件相結合。當對外訂貨的價格低于本企業生產成本，且又能滿足交貨期要求時，應當向外訂貨，以降低成本。

目前十三頁\總數三十一頁\編于二十二點

此外還要認真分析以下三方面的情況：當代毛坯生產的先進技術與發展趨勢，在不脫離我國國情及本廠實際的前提下，盡量采用比較先進的毛坯生產技術；產品的使用性能和成本方面對毛坯生產的要求；本廠現有毛坯生產能力狀況，包括生產設備、技術力量（含工程技術人員和技術工人）、廠房等方面的情況。目前十四頁\總數三十一頁\編于二十二點

總之，毛坯選擇應在保證毛坯質量的前提下，力求選用高效、低成本、制造周期短的毛坯生產方法。選擇毛坯制造方法的考慮因素見圖所示。目前十五頁\總數三十一頁\編于二十二點毛坯制造方法的選擇

目前十六頁\總數三十一頁\編于二十二點5.2典型零件的選材及工藝路線軸桿類零件的毛坯選擇

軸桿類零件是機械產品中支承傳動件、承受載荷、傳遞扭矩和動力的常見典型零件，其結構特征是軸向（縱向）尺寸遠大于徑向（橫向）尺寸，包括各種傳動軸、機床主軸、絲杠、光杠、曲軸、偏心軸、凸輪軸、齒輪軸、連桿、搖臂、螺栓、銷子等，如圖所示。目前十七頁\總數三十一頁\編于二十二點（1）軸桿類零件的毛坯軸類零件最常用的毛坯是型材和鍛件，對于某些大型的、結構形狀復雜的軸也可用鑄件或焊接結構件。對于光滑的或有階梯但直徑相差不大的一般軸，常用型材（即熱軋或冷拉圓鋼）作為毛坯。對于直徑相差較大的階梯軸或要承受沖擊載荷和交變應力的重要軸，均采用鍛件作為毛坯。當生產批量較小時，應采用自由鍛件；當生產批量較大時，應采用模鍛件。對于結構形狀復雜的大型軸類零件，其毛坯可采用砂型鑄造件、焊接結構件或鑄一焊結構毛坯。目前十八頁\總數三十一頁\編于二十二點（2）軸桿類零件的材料常用軸類材料有：優質碳素結構鋼，如35鋼、40鋼、45鋼、65Mn鋼等，其中用的最多的是45鋼；合金鋼，如20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等；碳素結構鋼，如Q235、Q275等。除了上述碳鋼和合金鋼外，近年來越來越多地采用球墨鑄鐵和高強度灰鑄鐵作為軸的材料，尤其是曲軸的材料。目前十九頁\總數三十一頁\編于二十二點（3）應用舉例1）減速器傳動軸，工作載荷基本平衡，材料45鋼，小批量生產。由于該軸工作時不承受沖擊載荷，工作性質一般，且各階梯軸徑相差不大，因此，可選用熱軋圓鋼作為毛坯。下料尺寸為Ф45㎜×220㎜。減速器傳動軸軸的加工路線為：熱軋棒料下料一粗加工一調質處理一半精加工一磨削目前二十頁\總數三十一頁\編于二十二點2）磨床砂輪主軸“生產批量中等。砂輪主軸主要用于傳遞動力。該零件精度要求高，工作中將承受彎曲、扭轉、沖擊等載荷，要求具有較高的強度。選擇65Mn，采用模鍛件。砂輪主軸的加工路線為：下料－鍛造－退火－粗加工－調質處理－精加工－表面淬火－粗磨－低溫人工時效－精磨

目前二十一頁\總數三十一頁\編于二十二點退火的目的是消除鍛造應力及組織不均勻性，降低硬度，改善加工性。調質處理是為了提高主軸的綜合性能，以滿足心部的強度要求，同時在表面淬火時能獲得均勻的硬化層。圖磨床主軸簡圖表面淬火是為了使軸頸和外圓錐部分獲得高硬度，提高耐磨性。人工時效的作用是進一步穩定淬硬層組織和消除磨削應力，以減少主軸的變形。目前二十二頁\總數三十一頁\編于二十二點盤套類零件的毛坯選擇

盤套類零件是指直徑尺寸較大而長度尺寸相對較小的回轉體零件（一般長度與直徑之比小于1）。屬于這類零件的有各種齒輪、帶輪、飛輪、聯軸節、套環、軸承環、端蓋及螺母、墊圈等。盤類零件由于其用途不同，所用的材料也不相同，毛坯生產方法也較多。如圖所示。

目前二十三頁\總數三十一頁\編于二十二點（1）帶輪的毛坯選擇

帶輪是通過中間撓性件（各種帶）來傳遞運動和動力的，一般載荷比較平穩。對于中小帶輪多采用HT150制造，故其毛坯一般采用砂型鑄造，生產批量較小時用手工造型；生產批量較大時可采用機器造型；對于結構尺寸很大的帶輪，為減輕重量可采用鋼板焊接毛坯。目前二十四頁\總數三十一頁\編于二十二點（2）鏈輪的毛坯選擇

鏈輪是通過鏈條作為中間撓性件來傳遞動力和運動的，其工作過程中的載荷有一定的沖擊，且鏈齒的磨損較快。鏈輪的材料大多使用鋼材，最常用的毛坯為鍛件。單件小批生產時，采用自由鍛造；生產批量較大時使用模鍛；對于新產品試制或修配件，亦可使用型材；對于齒數大于50的從動鏈輪也可采用強度高于HT150的鑄鐵，其毛坯可采用砂型鑄造，造型方法視生產批量決定。目前二十五頁\總數三十一頁\編于二十二點（3）圓柱齒輪的毛坯選擇齒輪的毛坯選擇取決于齒輪的選材、結構形狀、尺寸大小、使用條件及生產批量等因素。對于鋼制齒輪，如果尺寸較小且性能要求不高，可直接采用熱軋捧料，除此之外，一般都采用鍛造毛坯。生產批量較小或尺寸較大的齒輪采用自由鍛造；生產批量較大的中小尺寸的齒輪采用模鍛。對于直徑比較大，結構比較復雜的不便于鍛造的齒輪，采用鑄鋼毛坯或焊接組合毛坯。目前二十六頁\總數三十一頁\編于二十二點（4）應用舉例1）機床齒輪的選材一般來說，機床齒輪載荷不大，運動平穩，工作條件好，故對齒輪的耐磨性及沖擊韌度要求不高，一般可選用中碳鋼制造。為了提高淬透性也可選用中碳合金鋼，經高頻淬火，基本上能滿足機床工作條件。圖為C620－1車床主軸箱中Ⅲ軸上的三聯滑動齒輪簡圖，該齒輪承受載荷不大，運動也較平穩，所以可選用中碳鋼來制造。但考慮到整個齒輪較厚，采用中碳鋼難以淬透，于是選用中碳合金鋼更好，如40Cr并經高頻表面淬火。其加工工藝路線為：下料－鍛造－正火－粗加工－調質－半精加工－齒輪高頻淬火及回火－精磨目前二十七頁\總數三十一頁\編于二十二點正火處理對鍛造齒輪毛坯是必須的熱處理工序，它可消除鍛造壓力，均勻組織，改善切削加工性。對于一般齒輪，正火也可作為高頻淬火前的最后熱處理工序。調質處理可以使齒輪獲得較高的綜合力學性能，齒輪可承受較大的彎曲應力和沖擊力，并可減少淬火變形。高頻淬火及低溫回火提高了齒輪表面硬度和耐磨性，并且使齒輪表面產生壓應力，提高了抗疲勞破壞的能力。低溫回火可消除淬火應力，對防止產生磨削裂紋和提高抗沖擊能力是有利的。目前二十八頁\總數三十一頁\編于二十二點2）載重汽車的變速齒輪的選材汽車變速箱中的齒輪主要用來調節發動機曲軸和主軸凸輪的轉速比，以改變汽車運行速度，其工作較為繁重，因此在疲勞極限、耐磨性以及抗沖擊作用等性能方面均比機床齒輪要求高。因此，變速齒輪的材料大多選用合金滲碳鋼。圖為解放牌汽車變速齒輪，采用20CrMnTi鋼，有較高的力學性能，經滲碳淬火處理及低溫回火后表面硬度為58～62HRC，心部硬度為30～45HRC，這種鋼還具有良好的工藝性能，這對大量生產來說極為重要。20CrMnTi鋼經鍛造及正火后，其切削加工性尚可，同時熱處理工藝性也較好，如良好的淬透性、過熱傾向小、滲碳速度快及淬火變形小等。具體加工工藝路線如下：下料－模鍛－正火－機械粗、半精加工(內孔及端面留磨量)－滲碳(孔防滲)淬火－低溫回火－噴丸－校正花鍵孔－珩(或磨)齒目前二十九頁\總數三十一頁\編于二十二點正火是為了均勻和細化組織，消除鍛造應力，獲得較好的切削加工性。滲碳、淬火及低溫回火是為了使齒面具有高硬度及耐磨性，而心部可得到低碳馬氏體組織，有高的強度和足夠的韌性。噴丸處理是一種強化手段，可使零件滲碳表層的壓應力進一步