《第五章毛坯选择ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章毛坯选择ppt课件.ppt（40页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、毛坯选择,序言,毛坯选择选择毛坯的材料及毛坯的生产方法,毛坯类型：铸件，锻压件，焊接件，型材, 零件设计阶段：,1 选材,根据零件的功能要求、工作条件、类似产品的失效形式等使用要求，选择既能满足使用而且价格又低的材料。,零件设计人员,2 根据所选材料的机械性能、工艺性能确定零件的主要尺寸和毛坯类型。,3 再根据所选毛坯生产特点，进一步确定零件的具体结构；绘制出零件图。, 毛坯生产阶段：,根据图纸的技术要求、材料种类、零件大小、复杂程度及生产批量，确定生产方案及制订加工工艺；然后编制工艺卡，由工人操作生产。,但是对于一些重要的毛坯生产方案，往往需要设计人员和工艺技术人员共同制定。, 经济性原则：
2、,成本与质量结合起来考虑，即在满足技术要求的前提下，选用成本最低的毛坯。,1 不同类型毛坯的特点（总结）,一 铸件,1 铸造方法适应性强,铸造合金的种类多；铸件大小不限；可生产形状从简单到复杂的各种铸件、特别是有复杂内腔的铸件。,2 铸造生产成本较低,铸造原材料价格低、来源广；铸造不需昂贵的设备；可以大量利用废料重熔、重铸；铸件形状接近零件形状，可以节省大量金属材料和切削工时。,因此，铸件是优先选用的毛坯。,3 废品率高,铸造生产工序多，影响因素多，质量不易控制，内部缺陷较多；材料的利用率低。,4 综合机械性能较低,如抗冲击韧性、强度等，同种材料的铸件不如锻件。,随着科学技术的发展，这些缺点在
3、逐步被克服。如精密铸造、熔模铸造、压力铸造等特种铸造方法正逐渐被广泛使用，大大提高了铸件的表面质量、机械性能等。,二 锻件,1 机械性能好,晶粒细化，组织致密；几乎没有内部缺陷。所以，一些要求强度高、耐冲击、抗疲劳的重要零件多采用锻造毛坯。,2 适应性,自由锻的特点：,锻件形状简单，尺寸大小基本不限；,精度差，加工余量大；,单件、小批量，生产效率低；,大型锻压设备价格昂贵。,free,模锻的特点:,模锻件的形状可以较为复杂；,尺寸较精确，表面光洁，加工余量小，节省金属；,纤维组织分布合理，锻件强度高，耐用；,生产效率高；,但是，锻模成本高，设备昂贵，只适应于大批量生产；且不能生产大型锻件。,胎
4、模锻的特点:,适应性较强，兼有自由锻和模锻的优点。适用于中小批量生产。,die,三. 挤压件,冷挤压的特点：,生产率高；少、无切削；表面光洁；,挤压件的强度、硬度、耐疲劳性显著提高；,金属在三向压应力下变形，有利于提高塑性,所以有些塑性较差的材料也可以挤压。,挤压设备价格昂贵；挤压件一般限于30Kg以下。,可以生产薄壁、深孔等形状复杂的零件。,T加工 T再，挤压力较小。,热挤压的特点：,挤压件表面较冷挤压的粗糙。,主要用于有色金属材料的型材、管材生产。,加热：100 800 C ，以降低挤压力。,温挤压的特点：,其它特点与冷挤压类似，但其精度和表面质量不如冷挤压。,可生产外形复杂的冲压件；,表
5、面质量高，尺寸精度高，不必再机械加工；,生产率高；,成品合格率、材料利用率高，成本较低。,机械性能较高；,冲压生产的优点：,四. 冲压件,主要用于小于6mm塑性良好的金属板料、条料的生产。冲压模具费用昂贵，只适应于大批量生产。,五. 焊接件,焊接件强度、刚度较高；,重量轻，材料利用率高；,工序简单，工艺准备、生产周期短；,设备价格低;,采用铸焊、锻焊、冲焊联合工艺可以充分发挥各自的优点。,以小拼大，节省材料，如重型机械、大型金属结构件；,容易产生应力和变形，重要焊接件必须进行无损探伤。,如：下图为一大型水轮机空心轴，工件净重47.3 t ，它的毛坯生产有三种方案：,1 整轴用锻件毛坯(a),先
6、铸出200t重的钢锭，在万吨水压机上自由锻，两端法兰盘锻不出，只有全部用敷料，加工余量很大。,毛坯重达110t(实心),材料利用率只有23.7%;切削加工需1400台时。,2 两端法兰盘用铸钢件，轴筒用自由锻件(b),3 两端法兰盘用铸钢件，轴筒用厚钢板弯成两个半圆，再焊成筒体，最后与法兰盘焊成毛坯(c),三种方案的直接成本之比为：a : b : c = 2.2 : 1.4 : 1,形状简单的小件在大批量生产时，直接应用型材加工，有时更为经济。,六.型材,2 影响毛坯选择的因素,1 零件的工作条件及使用性能要求，基本决定了毛坯的类型,零件的使用性能包括机械性能(抗拉强度、屈服强度、塑性等)和特
7、殊物化性能(耐蚀性能、抗氧化性能等)。,如：螺栓、螺母、钉、销、套类小零件。,列车转向架毛坯，以前经常采用铸钢结构，则车速较小，振动较大。,现在采用焊接结构，则适应高速(300km/h)重载运行。,优点：,铸钢毛坯件综合机械性能较好，整体性强，适合于制造形状复杂、强度和抗冲击性能，减振性能要求较高的零件，生产的周期短，一次成型。,缺点：,1）整体重量大；铸造消耗能量大，对环境的污染较大；,铸钢结构列车转向架的优缺点,3）该转向架结构复杂，其生产工艺过程必须严格制定和控制，否则容易产生浇不足、缩孔、缩松及热裂纹等铸造缺陷；,4）铸造设备一次投入大，维护费用高。,正是由于该种转向架的特点，使其难以
8、使用于高速重栽的条件，其列车的运行速度一般低于120km/h。,2）铸钢件内部晶粒组织较为粗大，组织不均匀，并且常存在残余内应力，致使铸件的强度，特别是塑性和韧性不高。因此，工件整体需要进行退火或正火处理。,焊接结构转向架,优点：,1）整体性强，空气动力学性能优越；,2）采用有效的防变形减应力措施和正确的生产工艺，可以保证结构的质量可靠，综合机械性能优越；,3）整体重量轻，节省原材料和能源，设备投入少；,缺点：,可能存在残余应力和变形，因此，整体构件需要进行去应力退火。,焊接结构列车转向架的优缺点,2 零件的形状，决定了毛坯的制造方法,薄壁复杂件，只能用铸造生产；,大截面简单件，适合于锻造；,
9、特大的薄壁件，宜采用焊接。,如：大、中、小齿轮的生产采用不同的方法。,仪表和钟表上的微、小型齿轮可采用冷冲压法制造；有些传动力小的齿轮可采用铸铁件；中、小型齿轮一般采用锻造毛坯件，而大、重型齿轮的齿圈一般采用铸钢毛坯，齿圈和腹板的连接一般采用焊接工艺，从而形成铸-焊毛坯件。,3 零件的生产批量，也是一个重要因素,大批量生产时，要选用生产率高的方法；,单件生产时，要节省模具费用，采用焊接结构最合适。如减速箱等。,目的都是为了降低成本。,4. 零件表面质量的要求,要求高时，应选用相应的加工方法：,如：精密铸造，精密模锻等。,5. 工厂现有设备、技术力量及生产能力，可改变原毛坯生产方案,6. 当毛坯
10、用几种方法制造均可时，选用最经济的方案,如：整铸件改为铸焊结构，铸件改为锻件或焊接件。,一般，工业生产中选用“以铁代钢”、“以铸代锻”及“少切削余量、无余量的精密件”。,检验毛坯选择是否合理的依据,3 毛坯选择举例,1. 铸造毛坯举例,箱体、壳体、机座类零件：形状复杂，特别是有复杂的内腔，一般是承受压应力，宜采用铸造毛坯。,形状复杂的锌合金压铸件,压铸铝合金机体,车床床身铸件,轴、齿轮类零件：因承受载荷大，受力复杂，应选择锻造毛坯。,2. 锻造毛坯举例,300多吨重的大型锻件汽轮发电机主轴,锻造齿轮轴,机床轴,锻造齿圈毛坯,锻造齿轮毛坯,例如：飞机摇臂，采用材质LD7锻铝，形状复杂，具有腹板和
11、深筋结构。可有三个锻造方案。,(1) 全部自由锻,成本低，但腹板、深筋无法锻出。,(2) 全部模锻：,(3) 自由锻与模锻联合应用：,成本高，成型困难。,先自由锻制坯，再预锻基本成型，最后终锻成产品，获得成功。 降低了成本，提高了质量。,3. 焊接件毛坯,综合例题：,容器、框架类零件应采用焊接件。,承压油缸，材料为45钢，工作压力为15个大气压，要求水压实验压力为30个大气压(3Mpa), 批量200件。,（1）砂型铸件,毛坯生产方案如下：,水压试验合格率低，内孔质量差，冒口浪费钢水多。,（2）平锻件,砂型铸造件,可通过水压试验。但是平锻机及模具昂贵，工艺准备时间长。批量太小时，成本太高。,平
12、锻件,（3）模锻件,立放锻不出法兰，必须用敷料，因此，外圆面加工余量大；平放锻不出内孔，也必须用敷料，内孔的加工余量也大。,模锻件,模锻件可通过水压试验。模锻的生产率最高；但设备、模具昂贵；材料利用率不高。,（4）胎模锻件,胎模锻件能全部通过水压试验。设备、模具的费用较低；加工余量最小。生产率不如锤上模锻高。表面质量不如锤上模锻。,胎模锻件,在空气锤上镦粗、冲孔、在心轴上拔长，然后在胎模内带心轴锻出法兰。,（5）焊接件,能全部通过水压试验；不需特殊设备；最节省材料；工艺准备时间最短。但此规格的无缝钢管不易获得。,结论,结合生产批量与现实条件，以选择胎模锻件最为合理。如果能够有此规格（或接近）的无缝钢管，也可以选择焊接件。,
