《材料成形技术基础 教学课件 ppt 作者 施江澜 赵占西主编 第六章 材料成形方法选择》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料成形技术基础 教学课件 ppt 作者 施江澜 赵占西主编 第六章 材料成形方法选择（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、02657-6a,主编,第六章 材料成形方法选择,第六章 材料成形方法选择,第一节 材料成形方法选择的原则与依据 第二节 常用机械零件的毛坯成形方法选择 第三节 毛坯成形方法选择举例,第一节 材料成形方法选择的原则与依据,一、材料成形方法的选择原则 二、材料成形方法选择的依据 三、常用成形方法的比较,一、材料成形方法的选择原则,(一)适用性原则 (二)经济性原则 (三)与环境相宜及安全原则,(一)适用性原则,1.满足使用要求 零件的使用要求包括对零件形状、尺寸、精度、表面质量和材料成分、组织的要求，以及工作条件对零件材料性能的要求。 2.适应成形加工工艺性 各种成形方法都要求零件的结构与材料具
2、有相应的成形加工工艺性，成形加工工艺性的好坏对零件加工的难易程度、生产效率、生产成本等起着十分重要的作用。,(二)经济性原则,1.应把满足使用要求与降低成本统一起来 脱离使用要求，对成形加工提出过高要求，会造成无谓的浪费；反之，不顾使用要求，片面强调降低成形加工成本，则会导致零件达不到工作要求、提前失效、甚至造成重大事故。 2.降低零件总成本 为获得最大的经济效益，不能仅从成形工艺角度考虑经济性，而应从降低零件总成本考虑，即应从所用材料价格、零件成品率、整个制造过程加工费、材料利用率与回收率、零件寿命成本、废弃物处理费用等方面进行综合考虑。,(三)与环境相宜及安全原则,1.对环境友好的含义 1
3、)能量耗费少，CO2产生少(以煤、石油等化工燃料为主的能源，会大量排出CO2气体，导致地球温度升高)； 2)贵重资源用量少； 3)废弃物少，再生处理容易，能够实现再循环； 4)不使用、不产生对环境有害的物质。 2.环境负载性的评价 要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气体排出量，以及在各阶段产生的废弃物，有毒排气、废水等情况。 3.成形加工方法与单位能耗的关系 材料经各种成形加工工艺成为制品，生产系统中的能耗就由此工艺流程确定。,(三)与环境相宜及安全原则,表6-1 几种成
4、形加工方法的单位能耗、材料利用率比较,4.工业安全性 在选择成形方法时，应充分考虑安全生产、安全使用问题，要充分认识生产、使用过程中会引起不良后果或事故等的不安全因素，以保证可靠生产、可靠使用。,二、材料成形方法选择的依据,(一)零件类别、功能、使用要求及其结构、形状、尺寸、技术要求等 (二)零件的生产批量 (三)现有生产条件 (四)密切注意新工艺、新技术、新材料的利用,(一)零件类别、功能、使用要求及其结构、形状、尺寸、技术要求等,图6-1 仪表座冲压件的两种成形工艺 a)冲焊工艺 b)冲口工艺,(二)零件的生产批量,(三)现有生产条件,1)整轴在水压机上自由锻造，两端法兰锻不出，采用敷料，
5、加工余量大，材料利用率只有22.6%，切削加工需1400台时(见图6-2a)。 2)两端法兰用砂型铸造成形的铸钢件，轴筒采用水压机自由锻造成形，然后将轴筒与两个法兰焊接成形为一体，材料利用率提高到35.8%，切削加工需用台时数下降为1200台时(见图6-2b)。 3)两端法兰用铸钢件，轴筒用厚钢板弯成两个半筒形，再焊成整个筒体，然后与法兰焊成一体，材料利用率可高达47%，切削加工只需1000台时，且不需大型熔炼与锻压设备(见图6-2c)。,(三)现有生产条件,图6-2 水轮机空心轴三种成形工艺方案,(四)密切注意新工艺、新技术、新材料的利用,图6-3 铸造铁锅的两种成形方法 a ) 砂型铸造
6、b)挤压铸造,(四)密切注意新工艺、新技术、新材料的利用,图6-4 排气门,1)胎模锻造成形，选用直径较气门杆粗的棒坯，,(四)密切注意新工艺、新技术、新材料的利用,加热后采用自由锻拔长杆部，再用胎模镦粗头部法兰。 2)平锻机模锻成形，用与气门杆部直径相同的棒坯，局部加热后在平锻机锻模模膛内对头部进行5个工步的局部镦粗，形成法兰。 3)电热镦粗成形，按气门杆部直径选择棒坯，对头部进行电热镦粗，再在摩擦压力机上将法兰终(模)锻成形。 4)热挤压成形，选用直径较气门杆粗、较发兰头细的棒坯，加热后在两工位热模锻压力机上挤压成形杆部，闭合镦粗头部形成法兰。,三、常用成形方法的比较,表6-2 常用成形方
7、法的比较,三、常用成形方法的比较,表6-2 常用成形方法的比较,三、常用成形方法的比较,表6-2 常用成形方法的比较,第二节 常用机械零件的毛坯成形方法选择,一、轴杆类零件 二、盘套类零件 三、机架、箱座类零件,一、轴杆类零件,图6-5 轴杆类零件,一、轴杆类零件,图6-6 汽车排气阀锻-焊结构,一、轴杆类零件,图6-7 水压机立柱铸-焊结构,二、盘套类零件,1.齿轮 这是各类机械中的重要传动零件，运转时齿面承受接触应力和摩擦力，齿根承受弯曲应力，有时还要承受冲击力。 2. 带轮、飞轮、手轮和垫块等 这些零件受力不大、结构复杂或以承压为主的零件，通常采用灰铸铁件，单件生产时也可采用低碳钢焊接件
8、。 3. 法兰、垫圈、套环、联轴节等 此类零件根据受力情况及形状、尺寸等不同，可分别采用铸铁件、锻钢件或圆钢棒为毛坯。 4. 钻套、导向套、滑动轴承、液压缸、螺母等 这些套类零件，在工作中承受径向力或轴向力和摩擦力，通常采用钢、铸铁、非铁合金材料的圆棒材、铸件或锻件制造，有的可直接采用无缝管下料。 5. 模具毛坯，一般采用合金钢锻造成形。,二、盘套类零件,图6-8 盘套类零件,1.齿轮 这是各类机械中的重要传动零件，运转时齿面承受接触应力和摩擦力，齿根承受弯曲应力，有时还要承受冲击力。,图6-9 不同类型的齿轮 a)锻造毛坯 b)圆钢毛坯 c)铸造毛坯 d)焊接毛坯,2. 带轮、飞轮、手轮和垫
9、块等 这些零件受力不大、结构复杂或以承压为主的零件，通常采用灰铸铁件，单件生产时也可采用低碳钢焊接件。,3. 法兰、垫圈、套环、联轴节等 此类零件根据受力情况及形状、尺寸等不同，可分别采用铸铁件、锻钢件或圆钢棒为毛坯。,4. 钻套、导向套、滑动轴承、液压缸、螺母等 这些套类零件，在工作中承受径向力或轴向力和摩擦力，通常采用钢、铸铁、非铁合金材料的圆棒材、铸件或锻件制造，有的可直接采用无缝管下料。,5. 模具毛坯，一般采用合金钢锻造成形。,三、机架、箱座类零件,图6-10 机架箱座类零件,第三节 毛坯成形方法选择举例,一、承压液压缸 二、开关阀 三、单级齿轮减速器 四、汽车发动机曲柄连杆机构,一
10、、承压液压缸,图6-11 承压液压缸,一、承压液压缸,表6-3 承压液压缸成形方案分析比较,一、承压液压缸,表6-3 承压液压缸成形方案分析比较,二、开关阀,1. 推杆(零件1) 承受轴向压应力、摩擦力，要求耐磨性好，其形状简单，属于杆类零件，采用中碳钢(45钢)圆钢棒直接截取即可。 2. 塞子(零件2) 起顶杆的定位和导向作用，受力小，内孔要求具有一定的耐磨性，属于套类件，采用中碳钢(35钢)圆钢棒直接截取。 3. 阀体(零件3) 是开关阀的重要基础零件，起支承、定位作用，承受压应力，要求良好的刚度、减振性和密封性，其结构复杂，形状不规则，属于箱体类零件，宜采用灰铸铁(HT250)铸造成形。
11、 4. 钢珠(零件4) 承受压应力和冲击力，要求较高的强度、耐磨性和一定的韧度，采用滚动轴承钢(GCr15钢)螺旋斜轧成形，以标准件供应。 5. 压簧(零件5) 起缓冲、吸振、储存能量的作用，承受循环载荷，要求具有较高疲劳强度，不能产生塑性变形，根据其尺寸(1 mm12 mm26 mm)，采用碳素弹簧钢(65Mn钢)冷拉钢丝制造。 6. 管接头与旋塞 管接头(零件6)起定位作用，旋塞(零件7)起调整弹簧压力作用，均属于套类件，受力小，采用中碳钢(35钢)圆钢棒直接截取。,二、开关阀,图6-12 开关阀 1推杆 2塞子 3阀体 4钢珠 5压簧 6管接头 7旋塞,1. 推杆(零件1) 承受轴向压应
12、力、摩擦力，要求耐磨性好，其形状简单，属于杆类零件，采用中碳钢(45钢)圆钢棒直接截取即可。,2. 塞子(零件2) 起顶杆的定位和导向作用，受力小，内孔要求具有一定的耐磨性，属于套类件，采用中碳钢(35钢)圆钢棒直接截取。,3. 阀体(零件3) 是开关阀的重要基础零件，起支承、定位作用，承受压应力，要求良好的刚度、减振性和密封性，其结构复杂，形状不规则，属于箱体类零件，宜采用灰铸铁(HT250)铸造成形。,4. 钢珠(零件4) 承受压应力和冲击力，要求较高的强度、耐磨性和一定的韧度，采用滚动轴承钢(GCr15钢)螺旋斜轧成形，以标准件供应。,5. 压簧(零件5) 起缓冲、吸振、储存能量的作用，
13、承受循环载荷，要求具有较高疲劳强度，不能产生塑性变形，根据其尺寸(1 mm12 mm26 mm)，采用碳素弹簧钢(65Mn钢)冷拉钢丝制造。,6. 管接头与旋塞 管接头(零件6)起定位作用，旋塞(零件7)起调整弹簧压力作用，均属于套类件，受力小，采用中碳钢(35钢)圆钢棒直接截取。,三、单级齿轮减速器,1.窥视孔盖(零件1) 力学性能要求不高。 2. 箱盖(零件2)、箱体(零件6) 是传动零件的支承件和包容件，结构复杂，其中的箱体承受压力，要求有良好的刚度、减振性和密封性。 3. 螺栓(零件3)、螺母(零件4) 起固定箱盖和箱体的作用，受纵向(轴向)拉应力和横向切应力。 4. 弹簧垫圈(零件5
14、) 其作用是防止螺栓松动，要求良好的弹性和较高的屈服强度。 5. 调整垫环(零件7) 其作用是调整轴和齿轮轴的轴向位置。 6. 端盖(零件8) 用于防止滚动轴承窜动，单件、小批生产时，采用手工造型铸铁(HT150)件或采用碳素结构钢(Q235)圆钢下料车削而成。 7. 齿轮轴(零件9)、轴(零件12)和齿轮(零件13) 均为重要的传动零件，轴和齿轮轴的轴杆部分受弯矩和扭矩的联合作用，要求具有较好的综合力学性能；齿轮轴与齿轮的轮齿部分受较大的接触应力和弯曲应力，应具有良好的耐磨性和较高的强度。,三、单级齿轮减速器,8. 挡油盘(零件10) 其用途是防止箱内机油进入轴承。 9. 滚动轴承(零件11
15、) 受径向和轴向压应力，要求较高的强度和耐磨性。,三、单级齿轮减速器,图6-13 单级齿轮减速器 1窥视孔盖 2箱盖 3螺栓 4螺母 5弹簧垫圈 6箱体 7调整垫环 8端盖 9齿轮轴 10挡油盘 11滚动轴承 12轴 13齿轮,1.窥视孔盖(零件1) 力学性能要求不高。,2. 箱盖(零件2)、箱体(零件6) 是传动零件的支承件和包容件，结构复杂，其中的箱体承受压力，要求有良好的刚度、减振性和密封性。,3. 螺栓(零件3)、螺母(零件4) 起固定箱盖和箱体的作用，受纵向(轴向)拉应力和横向切应力。,4. 弹簧垫圈(零件5) 其作用是防止螺栓松动，要求良好的弹性和较高的屈服强度。,5. 调整垫环(
16、零件7) 其作用是调整轴和齿轮轴的轴向位置。,6. 端盖(零件8) 用于防止滚动轴承窜动，单件、小批生产时，采用手工造型铸铁(HT150)件或采用碳素结构钢(Q235)圆钢下料车削而成。,7. 齿轮轴(零件9)、轴(零件12)和齿轮(零件13) 均为重要的传动零件，轴和齿轮轴的轴杆部分受弯矩和扭矩的联合作用，要求具有较好的综合力学性能；齿轮轴与齿轮的轮齿部分受较大的接触应力和弯曲应力，应具有良好的耐磨性和较高的强度。,8. 挡油盘(零件10) 其用途是防止箱内机油进入轴承。,9. 滚动轴承(零件11) 受径向和轴向压应力，要求较高的强度和耐磨性。,四、汽车发动机曲柄连杆机构,(1) 承受冲击的高速重载齿轮(200 mm)，2万件。 (2) 不承受冲击的低速中载齿轮(250 mm)，50件。 (3) 小模数仪表用无润滑小齿轮(30 mm)，3000件。 (4) 卷扬机大型人字齿轮(1500 mm)，5件。 (5) 钟表用小模数传动齿轮(15 mm)，10万件。,四、汽车发动机曲柄连杆机构,图6-14 气缸体与气缸套 1气
