第五章 材料成形方法的选择Date1成形方法：铸造、锻造、冲压、焊接等第一节 材料成形方法的选择原则如何选择成形方法： 产品的质量要求； 产品的使用性能； 制造成本； 成形的材料、形状、尺寸、结构和生产批量。Date2一、适应使用性能原则使用要求不同，成形方法不同第一节 材料成形方法的选择原则a)机床主轴：受力复杂，精度高b)手柄：受力小，尺寸要求不严优质中碳钢，锻造，精密 切削加工低碳钢棒料，一般 切削加工Date3一、适应使用性能原则使用要求不同，成形方法不同a)发动机叶片：受力复杂，精度高b)通风机叶片：受力小，尺寸要求不严耐高温材料，精密铸造， 精密切削加工低碳钢板，冲压 成形第一节 材料成形方法的选择原则Date4二、适应工艺性能原则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/焊接，锻a)铸件b)焊接件更适合批量生产适合单件、小批生产Date5二、适应工艺性能原则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，锻造成形 ；a)自由锻件b)模锻件更适合批量生产适合单件、小批生产Date6三、适应经济性能原则总成本，经济效益；与生产批量有关 单件、小批生产：低精度、低生产率生产方法； 大批量生产：高精度、高生产率生产方法，工装 、设备费 ，但材料消耗 ，切削加工工时 ，总成本 a)砂型铸件b)熔模铸件更适合批量生产适合单件、小批生产Date7根据批量来选择成形方法铸铸造锻压锻压焊焊接单单件、小批 量手工砂型铸铸 造自由锻锻或胎 模锻锻手弧焊焊或半 自动焊动焊大批量生产产 机器造型模锻锻埋弧焊焊或自 动动、半自动动 气体保护焊护焊Date8四、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 和安全等方面的要求。1.典型的不安全元素： 生产系统过载，在长期超载运转后造成破坏； 可靠性差，或由于维修不善引起破坏； 人机误差，人员缺乏技术培训，管理不善； 工作环境欠佳。Date9四、适应安全和环保性能原则2.对环境友好，使环境负载小： 能量耗费少，CO2等气体产生少； 贵重资源用量少； 废弃物少，且再生处理容易，能够实现再循环； 不使用、不产生对环境有害的物质。Date10四、适应安全和环保性能原则 3.环境负载性评价：考虑从原料到制成材料，然后经成形加工成制品，再经使用 至损坏而废弃或回收、再生、再使用（再循环），在这整个 过程中所消耗的全部能量（即全寿命消耗能量）、CO2气体 的排除量，以及在各阶段产生的废弃物、有毒排气、废水等 情况。成形加工方法 制品耗能量/(MJ/kg)材料利用率/%铸造303890冷、温变形4185热变形46497580机械加工66824550几种成形加工方法的单位能耗、材料利用率Date11成形方法选择四原则n使用性原则：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 程中就会发生各种问题，甚至造成严重的后果。n工艺性原则：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。n经济性原则：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：保护自然界生态平衡的重要措施。Date12毛坯类型毛坯类型铸件铸件锻件锻件冲压件冲压件焊接件焊接件轧材轧材成形特点成形特点液态态下成形塑性变变形塑性变变形永久性连连接同锻锻件结构特征结构特征复杂杂简单简单轻轻巧、复杂杂轻轻巧简单简单工艺性要求工艺性要求流动动性好， 收缩缩率低塑性好，变变 形抗力小塑性好，变变 形抗力小强度高，塑 性好同锻锻件常用材料常用材料铸铁铸铁 、铸钢铸钢 、铝铝合金等中碳钢钢及合 金结结构钢钢等低碳钢钢、有 色金属薄板低碳钢钢、低 合金钢钢等碳钢钢、合金 结结构钢钢等组织特征组织特征晶粒粗大、 疏松晶粒细细小、 致密拉深时时流线线 有变变化接头组织头组织 不 均匀同锻锻件机械性能机械性能较较差好好降低较较好生产周期生产周期长长短/长长长长较较短短生产成本生产成本较较低较较高较较低中应用举例应用举例机架、床身轴轴、齿轮齿轮油箱、壳体车车身，船体丝丝杠、螺栓第二节 常用成形件的成形特点Date13第三节 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Date14一、轴杆类零件 功用:主要起支承传动件和传递转矩的作用。Date15一、轴杆类零件 功用: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 形以及铸-焊或锻-焊结合成形轴类毛坯应用材料热处理及工艺锻件机床主轴45，40Cr调质处理，轴颈高频淬火高速柴油机曲 轴38CrMoAl调质处理，轴颈氮化铸件 解放汽车柴油 机曲轴QT600-2轴颈高频淬火锻焊结合件汽车排气阀45，4Cr9Si2分段锻造，粗加工，对焊铸焊结合件万吨水压机立 柱（80t）ZG270-500 分段铸造，粗加工，电渣焊拼焊Date16二、盘套类零件齿轮毛坯应用材料热处理及工艺锻件机床齿轮45，40Cr调质处理，轮齿高频淬火+低温回火汽车齿轮20CrMnTi轮齿渗碳处理，淬火+低温回火圆钢 小齿轮（d500）ZG35 QT600-2调质处理受力小，低速齿轮HT200仪器仪表齿轮ZL108压力铸造冲压件仪器仪表齿轮08，10使用要求不同，成形方法也不同Date17二、盘套类零件使用要求不同，成形方法也不同 法兰、套环、端盖等，可采用铸造成形、 锻造成形或直接用圆钢或钢板下料成形Date18三、机架、箱体类零件特点： 结构复杂，重量从几千克到数十吨，工作条件相差很大。箱体毛坯应用举例性能及特点材料铸铁件机床床身，齿轮箱， 阀体，泵体具有较好的刚度和减 振性HT200铸钢件 重型水压机横梁， 大型轧钢机机架可承受重载荷及冲击 载荷ZG35,必须进行 退火或正火铝合金铸件航空发动机箱体 摩托车发动机箱体 仪表罩壳受力不大，自重轻， 导热性好ZL105 ZL108焊接件 (单件,小批量)形状简单，可承受较 大应力Q235辊磨床床身Date19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 冲压件 （2）成批大量生产的变速箱体 铸造 （3）单件生产的机架 焊接 （4）形状简单、承载能力较大的轴 锻造 （5）家用液化气钢瓶 锻后焊接 （6）大批量生产的直径相差不大的轴 锻件 （7）汽车发动机上的曲轴 铸件Date20为下列零件毛坯选择具体的生产方法发动机活塞 金属型铸造 机床主轴 自由锻造 大口径铸铁污水管 离心铸造 子弹壳体 拉深 汽车油箱 冲压后缝焊 汽轮机叶片 熔模铸造 机床床身 砂型铸造 锅炉筒体 埋弧焊接 重要齿轮 锤上模锻 船体 埋弧焊接Date21MB2000版辊磨床Date22目录页Date23n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。Date24