第5章机械零件毛坯的选择

机械零件毛坯的选择1. 引言在机械制造行业中，机械零件的制造是一个关键的环节。

选择合适的毛坯是确保产品质量和性能的重要因素之一。

本文将介绍机械零件毛坯的选择原则和常见的毛坯材料及其适用范围，以帮助读者更好地理解和选择合适的毛坯。

2. 机械零件毛坯的选择原则为了保证机械零件的制造质量和性能，选择合适的毛坯是至关重要的。

以下是机械零件毛坯选择的一些原则：•材料性能符合要求：选择毛坯时，首要考虑的是材料的性能是否符合机械零件的使用要求。

例如，对于耐磨性要求较高的零件，应选择具有较高硬度和耐磨性的材料。

•尺寸和形状适合加工：毛坯的尺寸和形状应尽可能接近最终产品的要求，以减少加工工序和材料浪费。

同时，还要考虑毛坯是否容易加工和定位。

•成本可接受：选择毛坯时，还需要考虑其成本是否可接受。

不同材料的成本相差较大，合理选择可以在不影响产品质量的前提下降低制造成本。

•资源可获取：毛坯的选择还需要考虑资源的可获取性，包括供应稳定性和供应商的信誉度。

确保能够长期稳定地获取所需的毛坯材料。

3. 常见的机械零件毛坯材料及其适用范围3.1 碳钢碳钢是一种常见的毛坯材料，因其具有良好的可加工性、较低的成本和广泛的应用范围而受到广泛的应用。

适用于制造一些强度要求不高的机械零件，如螺栓、轴承和传动齿轮等。

3.2 不锈钢不锈钢具有良好的抗腐蚀性能和耐高温性能，适用于制造对耐腐蚀性能有要求的机械零件，如阀门、管道和食品加工设备等。

3.3 铝合金铝合金具有较低的密度和良好的导热性能，适用于制造轻型零件和具有散热需求的零件，如汽车零件、航空部件和电子设备外壳等。

3.4 铜合金铜合金具有良好的导电性和导热性能，适用于制造电子设备连接器和散热器等。

3.5 高温合金高温合金具有优异的耐高温和耐腐蚀性能，适用于制造具有高温工作环境的零件，如航空发动机零件和炼油设备零件等。

3.6 塑料某些机械零件可以使用塑料毛坯进行制造，特别是对于需要较低重量和较低噪音的零件。

机械零件毛坯的选择
机械零件在机器中的作用
机械零件制造：毛坯成形，切削加工。

毛坯选择影响：制造质量，使用性能，生产周期，制造成本。

二、毛坯选择的原则和依据
1、毛坯选择的原则
保证零件的使用要求
外部质量：形状精度，尺寸精度，表面质量
内部质量：成分、组织，力学性能，物理性能、化学性能
降低制造成本
制造成本——材料费、消耗的燃料和动力费、工资、设备费用等2、毛坯选择的依据
零件的用途和工作条件
零件的结构、形状与外形尺寸
生产批量
生产条件（设备、人员、技术水平、管理水平等）
三、常用机械零件毛坯分类及制造方法
1、轴杆类零件
主要起支承传动件和传递转矩的作用。

传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴等
3、机架、箱体类零件
减速器装配图
减速器主要零件的材料和毛坯选择
汽车发动机零件的材料和毛坯选择
台钳装配图
台钳零件的材料和毛坯选择。

机械零件毛坯选择
机械零件毛坯是机械制造加工领域的基础材料之一。

选择适合的毛坯对于保证零件质量、提高加工效率具有十分重要的意义。

毛坯是指在加工前需要加工成形的原始材料，例如铸造、锻造、压制等。

在选择毛坯时，需要考虑工作条件、要求、材料特性等因素。

首先，需要考虑到加工零件的形状。

选择毛坯时需要考虑到加工成品的形状和尺寸，以及所需加工的特殊形状要求。

例如，圆形、方形、长条形零件等通常选择圆钢、方钢、宽板等毛坯进行加工；而一些复杂的几何形状零件则需要选择浇铸或锻造的毛坯进行加工。

其次，需要考虑到零件的材质。

选择毛坯时需要考虑到零件的材质要求，毛坯材质应与零件材质相似，以避免在加工过程中因为材料不同导致的差异，影响零件的质量。

同样，材料的物理性质、化学性质以及热处理性能等都是需要考虑到的。

另外，还需要考虑到工艺要求。

在选择毛坯时需要考虑到工艺工作的特殊要求。

例如，冲压件、弯曲件等需要选择塑性好的材料毛坯进行加工，而一些装配件则需要选择尺寸精度较高的毛坯进行加工。

最后，还需要综合考虑零件的加工成本。

选择毛坯时要综合考虑零件的加工成本。

一些复杂的工艺加工需要选择结构简单、毛坯尺寸比较大的毛坯进行加工，减少材料的损耗。

总之，选择适合的机械零件毛坯不仅可以提高生产效率，保证零件的质量，而且可以最大限度地降低成本。

因此，在选择毛坯时，需要充分考虑零件的形状、材质、工艺要求以及加工成本等因素，并结合实际情况进行选择。

机械零件加工工艺过程中毛坯的选择毛坯是根据零件（或产品）所要求的形状、工艺尺寸等制成的供进一步零件加工用的生产对象。

毛坯的种类、形状、尺寸及精度对机械零件加工工艺过程、产品质量、材料消耗和生产成本有着直接影响。

冈此，在设计工艺规程时必须正确地选择毛坯的种类和确定毛坯的形状。

1) 机械零件加工工艺中毛坯种类的选择机械加工中常用的毛坯种类有：祷件、锻件、焊接件、型材、冲压件、粉末冶金件和工程塑料件等。

根据零件的材料和对材料力学性能的要求，零件结构形状和尺寸大小，零件的生产纲领和现场生产条件以及利用新工艺、新技术的可能性等因素，可参考表1确定毛坯的种类。

表1 机械制造业常用毛坯种类及其特点2) 确定毛坯的形状和尺寸现代机械制造发展的趋势之一是精化毛坯，使其形状和尺寸尽量与零件接近，从而进行少切屑加工甚至无屑加工。

但由于毛坯制造技术和成本的限制，产品零件的机械加工精度和表面质量的要求越来越髙，所以毛坯的某些表面仍需留有一定的零件加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。

毛坯制造尺寸与零件相应尺寸的差值称为毛坯加工余量，毛坯制造尺寸的公差称为毛坯公差，二者都与毛坯的制造方法有关，生产中可参阅有关的零件加工工艺手册来选取。

毛坯的零件加工余量确定后，其形状和尺寸的确定，还要考虑到毛坯制造、机械加工及热处理等工艺因素的影响。

下面仅从机械加工工艺角度来分析一下，在确定毛坯形状和尺寸时应注意的几个问题。

(1) 为使零件加工时工件安装稳定，有些铸件毛坯需要铸出工艺凸台，如图7-4所示。

工艺凸台一般在零件加工后再行切除。

图1 具有工艺凸台的刀架毛坯(2) 为了保证零件的加工质量和加工方便，常将一些零件先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切割分离。

对于半圆形的零件一般应合并成一个整圆的毛坯;对于一些小的、薄的零件（如轴套、垫圈和螺母等），可以将若干零件合成一件毛坯，待加工到一定阶段后再切割分离。

图2 所示车床进给系统中的开合螺母外壳，就是将其毛坯做成整体，待零件加工到一定阶段后再切割分离。

零件的毛坯选择与毛坯选择的原则材料的成形过程机械制造的重要工艺过程。

机器制造中，大部分零件是先通过铸造成形、锻压成形、焊接成形或非金属材料成形方法制得毛坯，再经过切削加工制成的。

毛坯的选择，对机械制造质量、成本、使用性能和产品形象有重要的影响，是机械设计和制造中的关键环节之一。

通常，零件的材料一旦确定，其毛坯成形方法也大致确定了。

例如，零件采用zl202、ht200、qt600-2等，显然其毛坯应选用铸造成形；齿轮零件采用45钢、ld7等常采用锻压成形；零件采用q235、08钢等板、带材，则一般选用切割、冲压或焊接成形；零件采用塑料，则选用合适的塑料成形方法；零件采用陶瓷，则应选用陶瓷成形方法。

反之，在选择毛坯成形方法时，除了考虑零件结构工艺性之外，还要考虑材料的工艺性能能否符合要求。

毛坯选择的原则毛坯选择的原则，应在满足使用要求的前提下，尽可能地降低生产成本，使产品在市场上具有竞争能力。

1.工艺性原则零件的使用要求决定了毛坯形状特点，各种不同的使用要求和形状特点，形成了相应的毛坯成形工艺要求。

零件的使用要求具体体现在对其形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等外部质量，和对其化学成分、金属组织、力学性能、物理性能和化学性能等内部质量的要求上。

对于不同零件的使用要求，必须考虑零件材料的工艺特性（如铸造性能、锻造性能、焊接性能等）来确定采用何种毛坯成形方法。

例如，不能采用锻压成形的方法和避免采用焊接成形的方法来制造灰口铸铁零件；避免采用铸造成形方法制造流动性较差的薄壁毛坯；不能采用普通压力铸造的方法成形致密度要求较高或铸后需热处理的毛坯；不能采用锤上模锻的方法锻造铜合金等再结晶速度较低的材料；不能用埋弧自动焊焊接仰焊位置的焊缝；不能采用电阻焊方法焊接铜合金构件；不能采用电渣焊焊接薄壁构件等等。

选择毛坯成形方法的同时，也要兼顾后续机加工的可加工性。

如对于切削加工余量较大的毛坯就不能采用普通压力铸造成形，否则将暴露铸件表皮下的孔洞；对于需要切削加工的毛坯尽量避免采用高牌号珠光体球墨铸铁和簿壁灰口铸铁，否则难以切削加工。

第5章练习题1. 单项选择1-1 重要的轴类零件的毛坯通常应选择（）。

①铸件②锻件③棒料④管材1-2 普通机床床身的毛坯多采用（）。

①铸件②锻件③焊接件④冲压件1-3 基准重合原则是指使用被加工表面的（）基准作为精基准。

②设计②工序③测量④装配1-4 箱体类零件常采用（）作为统一精基准。

①一面一孔②一面两孔③两面一孔④两面两孔1-5 经济加工精度是在（）条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。

①最不利②最佳状态③最小成本④正常加工1-6 铜合金7 级精度外圆表面加工通常采用（）的加工路线。

①粗车②粗车-半精车③粗车-半精车-精车④粗车-半精车-精磨1-7 淬火钢7级精度外圆表面常采用的加工路线是（）。

①粗车—半精车—精车②粗车—半精车—精车—金刚石车③粗车—半精车—粗磨④粗车—半精车—粗磨—精磨1-8 铸铁箱体上φ120H7孔常采用的加工路线是（）。

①粗镗—半精镗—精镗②粗镗—半精镗—铰③粗镗—半精镗—粗磨④粗镗—半精镗—粗磨—精磨1-9 为改善材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），通常安排在（）进行。

①切削加工之前②磨削加工之前③切削加工之后④粗加工后、精加工前1-10 工序余量公差等于( )。

①上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之和②上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之差③上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之和的二分之一④上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之差的二分之一1-11 直线尺寸链采用极值算法时，其封闭环的下偏差等于（）。

①增环的上偏差之和减去减环的上偏差之和②增环的上偏差之和减去减环的下偏差之和③增环的下偏差之和减去减环的上偏差之和④增环的下偏差之和减去减环的下偏差之和1-12 直线尺寸链采用概率算法时，若各组成环均接近正态分布，则封闭环的公差等于（）。

①各组成环中公差最大值②各组成环中公差的最小值③各组成环公差之和④各组成环公差平方和的平方根1-13 用近似概率算法计算封闭环公差时，k值常取为（）。

第五章机械零件毛坯的选择一、选择题1、轴类零件最常用的毛坯是( )A 、材和锻件B、铸件C 、焊接件D、冲压件参考答案：A2、机械零件常用的毛坯不能直接截取型材,而主要通过铸造、锻造、冲压、焊接等方法获得。

（）A、√B、×参考答案：A3、毛坯零件的选择只要能满足零件的使用要求就可以了。

( )A、√B、×参考答案 B4、一般是零件材料确定后，毛坯的种类也就基本上确定了.( ）A、√B、×参考答案：A5、轮盘类零件只有通过锻造获得毛坯，才能满足使用要求。

( )A、√B、×参考答案:B6、箱座类零件一般结构复杂，有不规则的外形和内腔.所以，不管生产批量多少都以铸铁件或铸钢件为毛坯.（）A、√B、×参考答案:B7、毛坯选择的是否合理合理，将会直接影响零件乃至整部机器的制造质量和工艺性能。

（）A、√B、×参考答案：A8、硬质合金刀片是采用（）方法生产出来的。

A、粉末冶金B、钎焊C、模锻D、铸造参考答案：A9、保温瓶盖的材料如果为防锈铝合金,一般应采用（）方法生产。

B、焊接C、板料冲压D、粉末冶金参考答案：C10、气体渗碳炉中的耐热罐，材料为耐热钢，应选用（ )方法生产。

A、板料冲压B、焊接C、砂型铸造D、粉末冶金参考答案：A11、镍币或纪念章一般采用（）方法生产出来.A、熔模铸造B、板料冲压C、模锻D、自由锻参考答案:A12、机床制造中一般采用( ）生产齿轮坯。

A、自由锻B、铸造C、胎膜锻参考答案：A二、填空题：1、零件的使用要求主要包括零件的工作条件对零件结构形状和尺寸的要求，以及对零件性能的要求.2、选择毛胚时，应认真分析零件的结构形状和尺寸特点，选择与之相适应的毛胚制造方法.3、要降低毛胚的生产成本，首先，应根据零件的选材和使用要求确定毛胚的类别，再根据零件的结构形状、尺寸大小和毛胚生产的结构工艺性及生产批量大小确定具体的制造方法,必要时还可以按有关程序对原设计提出修改意见。

第五章机械零件（材料及）毛坯的选择（练习）一、填空题1、工程上常用的材料主要有__________、__________、__________和__________等。

2、常用的力学性能指标是__________、__________、__________、__________等。

3、机械零件常用毛坯种类有：__________、__________、__________、__________和型材等。

4、常用的机械零件按其形状特征和用途不同，可分为__________、__________和___________三大类。

二、选择题1、常用的铸造合金中（）和（）最好，（）次之，（）最差。

A、铸造铝合金B、铸钢C、铸铁D、铜合金2、重要用途的齿轮大都采用锻钢制作，如（）用来制作中、低速和承载不大的中、小型传动齿轮；（）适合于高速、能耐猛烈冲击的重载齿轮；直径较大、形状复杂的齿轮毛坯，采用（）制作；一些轻载、低速、不受冲击、精度要求不高的齿轮，用（）制造。

A、铸铁B、低碳钢或低碳合金钢C、铸钢D、中碳钢或中碳合金钢3、机械中的大多数零件都是通过（）、（）、（）等方法获得毛坯，再经过（）制成。

A、铸造B、切削加工C、锻压D、焊接4、下列不属于铸件中常见缺陷的是（）A、缩孔B、疏松C、成分偏析D、折叠5、以下几项不属于锻件中常见缺陷的是（）A、锻造裂纹B、过热和过烧C、冷成形件中缺陷D、气孔6、下列不属于焊接件常见缺陷的是（）A、气孔B、成分偏析C、热裂纹D、冷裂纹三、简答题1、选择零件毛坯应遵循哪些原则？2、零件的使用要求包括哪些？3、生产批量对毛坯加工方法的选择有何影响？4、为什么轴杆类零件一般采取锻件，而机架类零件多采用铸件？参考答案一、填空题1、金属材料高分子材料陶瓷材料复合材料2、力学性能3、强度硬度塑性韧性4、铸造压力加工焊接切削加工5、齿面磨损齿面疲劳剥落齿根疲劳断裂6、疲劳断裂过量变形局部过渡磨损7、铸件锻件焊接件冲压件8、轴杆类零件盘套类零件机架箱体类零件9、力学性能测试化学成分分析金相检验10、破坏性检验非破坏性检验二、选择题1、AD、C、B2、D、B、C、A3、A4、A、C、D、B 5、D6、D 7、B 8、B三、简答题1、答：零件的失效形式主要有以下四种类型：（1）过量变形失效；（2）断裂失效；（3）表面损伤失效；（4）裂纹失效。