成型方法择427.ppt

第五章第五章 材料成形方法的选择材料成形方法的选择9/19/20241成形方法：成形方法：铸造、锻造、冲压、焊接铸造、锻造、冲压、焊接等等第一节第一节 材料成形方法的选择原则材料成形方法的选择原则如何选择成形方法：如何选择成形方法：Ø产品的质量要求；产品的质量要求；Ø产品的使用性能；产品的使用性能；Ø制造成本；制造成本；Ø成形的材料、形状、尺寸、结构和生产批量成形的材料、形状、尺寸、结构和生产批量9/19/20242一、适应使用性能原则一、适应使用性能原则 使用要求不同，成形方法不同使用要求不同，成形方法不同第一节第一节 材料成形方法的选择原则材料成形方法的选择原则a)a)机床主轴：受力复杂，精度高机床主轴：受力复杂，精度高b)b)手柄：受力小，尺寸要求不严手柄：受力小，尺寸要求不严优质中碳钢，锻造，精密优质中碳钢，锻造，精密切削加工切削加工低碳钢棒料，一般低碳钢棒料，一般切削加工切削加工9/19/20243一、适应使用性能原则一、适应使用性能原则 使用要求不同，成形方法不同使用要求不同，成形方法不同a)a)发动机叶片：受力复杂，精度高发动机叶片：受力复杂，精度高b)b)通风机叶片：受力小，尺寸要求不严通风机叶片：受力小，尺寸要求不严耐高温材料，精密铸造，耐高温材料，精密铸造，精密切削加工精密切削加工低碳钢板，冲压低碳钢板，冲压成形成形第一节第一节 材料成形方法的选择原则材料成形方法的选择原则9/19/20244二、适应工艺性能原则二、适应工艺性能原则 注意零件结构与材料的成形工艺性注意零件结构与材料的成形工艺性例：形状复杂，尺寸较大的，铸造例：形状复杂，尺寸较大的，铸造/ /焊接，锻焊接，锻×a)a)铸件铸件b)b)焊接件焊接件更适合批量生产更适合批量生产适合单件、小批生产适合单件、小批生产9/19/20245二、适应工艺性能原则二、适应工艺性能原则 注意零件结构与材料的成形工艺性注意零件结构与材料的成形工艺性例：形状不太复杂，力学性能要求较高，例：形状不太复杂，力学性能要求较高，锻造锻造成形；成形；a)a)自由锻件自由锻件b)b)模锻件模锻件更适合批量生产更适合批量生产适合单件、小批生产适合单件、小批生产9/19/20246三、适应经济性能原则三、适应经济性能原则 ↓ ↓总成本，总成本，↑↑经济效益；与生产批量有关经济效益；与生产批量有关单件、小批生产单件、小批生产：低精度、低生产率生产方法；：低精度、低生产率生产方法；大批量生产大批量生产：高精度、高生产率生产方法，工装、：高精度、高生产率生产方法，工装、设备费设备费↑ ↑ ，但材料消耗，但材料消耗↓ ↓ ，切削加工工时，切削加工工时↓ ↓ ，，总成本总成本↓ ↓ a)a)砂型铸件砂型铸件b)b)熔模铸件熔模铸件更适合批量生产更适合批量生产适合单件、小批生产适合单件、小批生产9/19/20247根据批量来选择成形方法根据批量来选择成形方法铸造铸造锻压锻压焊接焊接单件、小批单件、小批量量手工砂型铸手工砂型铸造造自由锻或胎自由锻或胎模锻模锻手弧焊或半手弧焊或半自动焊自动焊大批量生产大批量生产 机器造型机器造型模锻模锻埋弧焊或自埋弧焊或自动、半自动动、半自动气体保护焊气体保护焊9/19/20248四、适应安全和环保性能原则四、适应安全和环保性能原则 安全、环保性能是指材料在成形过程中要适应环境、资源安全、环保性能是指材料在成形过程中要适应环境、资源和安全等方面的要求。

和安全等方面的要求1.典型的不安全元素：典型的不安全元素：Ø生产系统过载，在长期超载运转后造成破坏；生产系统过载，在长期超载运转后造成破坏；Ø可靠性差，或由于维修不善引起破坏；可靠性差，或由于维修不善引起破坏；Ø人机误差，人员缺乏技术培训，管理不善；人机误差，人员缺乏技术培训，管理不善；Ø工作环境欠佳工作环境欠佳9/19/20249四、适应安全和环保性能原则四、适应安全和环保性能原则 2.对环境友好，使环境负载小：对环境友好，使环境负载小：Ø能量耗费少，能量耗费少，CO2等气体产生少；等气体产生少；Ø贵重资源用量少；贵重资源用量少；Ø废弃物少，且再生处理容易，能够实现再循环；废弃物少，且再生处理容易，能够实现再循环；Ø不使用、不产生对环境有害的物质不使用、不产生对环境有害的物质9/19/202410四、适应安全和环保性能原则四、适应安全和环保性能原则 3.环境负载性评价：环境负载性评价：考虑从考虑从原料原料到制成到制成材料材料，然后经成形加工成，然后经成形加工成制品制品，再经，再经使用使用至损坏而至损坏而废弃或回收废弃或回收、、再生、再使用再生、再使用（再循环），在这整个（再循环），在这整个过程中所消耗的全部过程中所消耗的全部能量能量（即全寿命消耗能量）、（即全寿命消耗能量）、CO2气体气体的排除量，以及在各阶段产生的的排除量，以及在各阶段产生的废弃物、有毒排气、废水废弃物、有毒排气、废水等等情况。

情况成形加工方法 制品耗能量/(MJ/kg)材料利用率/%铸造30~3890冷、温变形4185热变形46~4975~80机械加工66~8245~50几种成形加工方法的单位能耗、材料利用率9/19/202411成形方法选择四原则成形方法选择四原则n使用性原则使用性原则：所有产品必须达到质量优良，满足使用要求，：所有产品必须达到质量优良，满足使用要求，在规定的服役年限内能够保证正常工作否则在使用过程在规定的服役年限内能够保证正常工作否则在使用过程中就会发生各种问题，甚至造成严重的后果中就会发生各种问题，甚至造成严重的后果n工艺性原则工艺性原则：是指材料适用成形加工方法的能力，必须注：是指材料适用成形加工方法的能力，必须注意零件结构与材料所能适应的成形加工工艺性意零件结构与材料所能适应的成形加工工艺性n经济性原则经济性原则：是将产品总成本降至最低，取得最大的经济：是将产品总成本降至最低，取得最大的经济效益n环保性原则环保性原则：保护自然界生态平衡的重要措施保护自然界生态平衡的重要措施9/19/202412毛坯类型毛坯类型毛坯类型毛坯类型铸件铸件铸件铸件锻件锻件锻件锻件冲压件冲压件冲压件冲压件焊接件焊接件焊接件焊接件轧材轧材轧材轧材成形特点成形特点成形特点成形特点液态下成形液态下成形塑性变形塑性变形塑性变形塑性变形永久性连接永久性连接同锻件同锻件结构特征结构特征结构特征结构特征复杂复杂简单简单轻巧、复杂轻巧、复杂轻巧轻巧简单简单工艺性要求工艺性要求工艺性要求工艺性要求流动性好，流动性好，收缩率低收缩率低塑性好，变塑性好，变形抗力小形抗力小塑性好，变塑性好，变形抗力小形抗力小强度高，塑强度高，塑性好性好同锻件同锻件常用材料常用材料常用材料常用材料铸铁、铸钢、铸铁、铸钢、铝合金等铝合金等中碳钢及合中碳钢及合金结构钢等金结构钢等低碳钢、有低碳钢、有色金属薄板色金属薄板低碳钢、低低碳钢、低合金钢等合金钢等碳钢、合金碳钢、合金结构钢等结构钢等组织特征组织特征组织特征组织特征晶粒粗大、晶粒粗大、疏松疏松晶粒细小、晶粒细小、致密致密拉深时流线拉深时流线有变化有变化接头组织不接头组织不均匀均匀同锻件同锻件机械性能机械性能机械性能机械性能较差较差好好好好降低降低较好较好生产周期生产周期生产周期生产周期长长短短/长长长长较短较短短短生产成本生产成本生产成本生产成本较低较低较高较高较低较低中中——应用举例应用举例应用举例应用举例机架、床身机架、床身轴、齿轮轴、齿轮油箱、壳体油箱、壳体车身，船体车身，船体丝杠、螺栓丝杠、螺栓第二节第二节 常用成形件的成形特点常用成形件的成形特点9/19/202413第三节第三节 常用机械零件的成形方法常用机械零件的成形方法毛坯分类：轴杆类、盘套类、机架、箱体类毛坯分类：轴杆类、盘套类、机架、箱体类9/19/202414一、轴杆类零件轴杆类零件功用功用:主要起支承传动件和传递转矩的作用。

主要起支承传动件和传递转矩的作用9/19/202415一、轴杆类零件轴杆类零件功用功用:主要起支承传动件和传递转矩的作用主要起支承传动件和传递转矩的作用多采用锻造成形；还可采用球铁铸造成多采用锻造成形；还可采用球铁铸造成形以及铸形以及铸-焊或锻焊或锻-焊结合成形焊结合成形轴类毛坯轴类毛坯应用应用材料材料热处理及工艺热处理及工艺锻件锻件机床主轴机床主轴45，，40Cr调质处理，轴颈高频淬火调质处理，轴颈高频淬火高速柴油机曲高速柴油机曲轴轴38CrMoAl调质处理，轴颈氮化调质处理，轴颈氮化铸件铸件 解放汽车柴油解放汽车柴油机曲轴机曲轴QT600-2轴颈高频淬火轴颈高频淬火锻焊结合件锻焊结合件汽车排气阀汽车排气阀45，，4Cr9Si2分段锻造，粗加工，对焊分段锻造，粗加工，对焊铸焊结合件铸焊结合件万吨水压机立万吨水压机立柱（柱（80t））ZG270-500 分段铸造，粗加工，电渣焊拼焊分段铸造，粗加工，电渣焊拼焊9/19/202416二、盘套类零件盘套类零件齿轮毛坯齿轮毛坯应用应用材料材料热处理及工艺热处理及工艺锻件锻件机床齿轮机床齿轮45，，40Cr调质处理，轮齿高频淬火调质处理，轮齿高频淬火+低温回火低温回火汽车齿轮汽车齿轮20CrMnTi轮齿渗碳处理，淬火轮齿渗碳处理，淬火+低温回火低温回火圆钢圆钢 小齿轮（小齿轮（d<100）） （单件（单件,小批量）小批量）45调质处理调质处理铸件铸件大齿轮（大齿轮（d>500））ZG35QT600-2调质处理调质处理受力小，低速齿轮受力小，低速齿轮HT200仪器仪表齿轮仪器仪表齿轮ZL108压力铸造压力铸造冲压件冲压件仪器仪表齿轮仪器仪表齿轮08，，10使用要求不同，成形方法也不同使用要求不同，成形方法也不同9/19/202417二、盘套类零件盘套类零件使用要求不同，成形方法也不同使用要求不同，成形方法也不同法兰、套环、端盖等，可采用铸造成形、法兰、套环、端盖等，可采用铸造成形、锻造成形或直接用圆钢或钢板下料成形锻造成形或直接用圆钢或钢板下料成形9/19/202418三、机架、箱体类零件机架、箱体类零件特点：特点： 结构复杂，重量从几千克到数十吨，工作条件相差很大。

结构复杂，重量从几千克到数十吨，工作条件相差很大箱体毛坯箱体毛坯应用举例应用举例性能及特点性能及特点材料材料铸铁件铸铁件机床床身，齿轮箱，机床床身，齿轮箱，阀体，泵体阀体，泵体具有较好的刚度和减具有较好的刚度和减振性振性HT200铸钢件铸钢件 重型水压机横梁，重型水压机横梁，大型轧钢机机架大型轧钢机机架可承受重载荷及冲击可承受重载荷及冲击载荷载荷ZG35,必须进行必须进行退火或正火退火或正火铝合金铸件铝合金铸件航空发动机箱体航空发动机箱体摩托车发动机箱体摩托车发动机箱体仪表罩壳仪表罩壳受力不大，自重轻，受力不大，自重轻，导热性好导热性好ZL105ZL108焊接件焊接件(单件单件,小批量小批量)形状简单，可承受较形状简单，可承受较大应力大应力Q235辊磨床床身辊磨床床身9/19/202419请为下列零件选择合适的毛坯生产方法：请为下列零件选择合适的毛坯生产方法：（（1）成批大量生产的垫片）成批大量生产的垫片 冲压件冲压件（（2）成批大量生产的变速箱体）成批大量生产的变速箱体 铸造铸造（（3）单件生产的机架）单件生产的机架 焊接焊接（（4）形状简单、承载能力较大的轴）形状简单、承载能力较大的轴 锻造锻造（（5）家用液化气钢瓶）家用液化气钢瓶 锻后焊接锻后焊接（（6）大批量生产的直径相差不大的轴）大批量生产的直径相差不大的轴 锻件锻件（（7）汽车发动机上的曲轴）汽车发动机上的曲轴 铸件铸件9/19/202420为下列零件毛坯选择具体的生产方法发动机活塞发动机活塞 金属型铸造金属型铸造机床主轴机床主轴 自由锻造自由锻造大口径铸铁污水管大口径铸铁污水管 离心铸造离心铸造子弹壳体子弹壳体 拉深拉深汽车油箱汽车油箱 冲压后缝焊冲压后缝焊汽轮机叶片汽轮机叶片 熔模铸造熔模铸造机床床身机床床身 砂型铸造砂型铸造锅炉筒体锅炉筒体 埋弧焊接埋弧焊接重要齿轮重要齿轮 锤上模锻锤上模锻船体船体 埋弧焊接埋弧焊接9/19/202421MB2000版辊磨床版辊磨床9/19/202422目录页目录页9/19/202423n不能采用锻压成形的方法和避免采用焊接成形方法来制造灰铸铁零件；n避免采用铸造成形方法制造流动性较差的薄壁毛坯；n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要热处理的毛坯；n不能采用埋弧自动焊焊接仰焊位置的焊缝；n不能采用电渣焊焊接薄壁构件。

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