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1、第三节 毛坯成形方法选择举例 一、承压油缸 承压油缸的形状及尺寸如图6-10所示，材料为45钢，年产量200件。技术要求工作压力15MPa，进行水压试验的压力3MPa。图纸规定内孔及两端法兰接合面要加工，不允许有任何缺陷，其余外圆部分不加工。现提出如表6-3所示的六类成形方案进行分析比较。 图6-10 承压油缸表6-3 承压油缸成形方案分析比较 方案 成形方案 优点 缺点 1 用150mm圆钢直接加工 全部通过水压试验 切削加工费高，材料利用率低 2 砂型铸造 平浇：两法兰顶部安置冒口 工艺简单，内孔铸出，加工量小 法兰与缸壁交接处补缩不好，水压试验合格率低，内孔质量不好，冒口费钢水 立浇：上
2、法兰用冒口，下法兰用冷铁 缩松问题有改善，内孔质量较好 仍不能全部通过水压试验 3 平锻机模锻 全部通过水压试验，锻件精度高，加工余量小 设备、模具昂贵，工艺准备时间长， 4 锤上 模锻 工件立放 能通过水压试验，内孔锻出 设备昂贵、模具费用高，不能锻出法兰，外圆加工量大 工件卧放 能通过水压试验，法兰锻出 设备昂贵、模具费用高，锻不出内孔，内孔加工量大 5 自由锻镦粗、冲孔、带心轴拔长，再在胎模内锻出法兰 全部通过水压试验，加工余量小，设备与模具成本不高 生产率不够高 6 用无缝钢管，两端焊上法兰 通过水压试验，材料最省，工艺准备时间短，无需特殊设备 无缝钢管不易获得 结论 考虑批量与现实条
3、件，第5方案不需特殊设备，胎模成本低，产品质量好，且原材料供应有保证，最为合理 二、开关阀 图6-11所示开关阀安装在管路系统中，用以控制管路的“通”或“不通”。当推杆1受外力作用向左移动时，钢珠4压缩弹簧5，阀门被打开。卸除外力，钢珠在弹簧作用下，将阀门关闭。开关阀外形尺寸为116mm58 mm84 mm，其零件的毛坯成形方法分析如下：图6-11 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
4、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，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
5、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 图6-12所示单级齿轮减速器，外形尺寸为430 mm410 mm320mm，传递功率5KW，传动比为3.95，对这台齿轮减速器主要零件的毛坯成形方法分析如下： 图6-12 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端盖 8调整环 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） 用于观察箱内情况及加油，力学性能要求不高。单件小批量生产时，采用碳素结构钢（Q235A）钢板下料，或手工造型铸铁
6、（HT150）件毛坯。大批量生产时，采用优质碳素结构钢（08钢）冲压而成，或采用机器造型铸铁件毛坯。 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。箱盖、箱体在单件小批量生产时，采用手工造型的铸铁（HT150或HT200）件毛坯，或采用碳素结构钢（Q235A）手工电弧焊焊接而成。大批量生产时，采用机器造型铸铁件毛坯。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。采用碳素结构钢（Q235A）镦、挤而成，为标准件。 4. 弹簧垫圈（零件5） 其作用是防止螺栓松动，要
7、求良好的弹性和较高的屈服强度。由碳素弹簧钢（65Mn）冲压而成，为标准件。 5. 调整环（零件8） 其作用是调整轴和齿轮轴的轴向位置。单件小批量生产采用碳素结构钢（Q235）圆钢下料车削而成。大批量生产采用优质碳素结构钢（08钢）冲压件。 6. 端盖（零件7） 用于防止轴承窜动，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。大批量生产时，采用机器造型铸铁件。 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
8、和弯曲应力，应具有良好的耐磨性和较高的强度。单件生产时，采用中碳优质碳素结构钢（45钢）自由锻件或胎模锻件毛坯，也可采用相应钢的圆钢棒车削而成。大批量生产时，采用相应钢的模锻件毛坯。 8. 挡油盘（零件10） 其用途是防止箱内机油进入轴承。单件生产时，采用碳素结构钢（Q235）圆钢棒下料切削而成。大批量生产时，采用优质碳素结构钢（08钢）冲压件。 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。内外环采用滚动轴承钢（GCr15钢）扩孔锻造，滚珠采用滚动轴承钢（GCr15钢）螺旋斜轧，保持架采用优质碳素结构钢（08钢）冲压件。滚动轴承为标准件。 四、汽车发动机曲柄连杆机构
9、 曲柄连杆机构是汽车发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动部件。它由活塞承受燃气压力在汽缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，实现向外输出动力的功能。曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。机体组包括如图6-13所示的汽缸体与汽缸套、如图6-14所示的汽缸盖、如图6-15所示的油底壳等主要零件；活塞连杆组包括活塞、连杆、活塞环、活塞销等主要零件，如图6-16所示；曲轴飞轮组包括曲轴、轴瓦、飞轮等主要零件，如图6-17所示。表6-4列出了曲柄连杆机构部分主要零件的毛坯成形方法。6-13 汽缸体与汽缸套 1汽缸体 2汽缸套图6-14 汽缸盖 图6-15 油底壳图6-16 活
10、塞连杆组 1活塞环 2活塞 3活塞销 4衬套 5连杆 6连杆螺栓 7连杆轴瓦 8连杆螺母 图6-17 曲轴飞轮组1曲轴 2飞轮表6-4 汽车发动机曲柄连杆机构主要零件的毛坯成形方法 组别 零件名称 受力状况和使用要求 材料及成形方法 机 体 组 汽缸体 其形状复杂，特别是内腔，并铸有冷却水套。发动机的所有部件都装于其上，应具有足够的刚度与抗压强度，有吸振性要求 HT250灰铸铁铸造成形（砂型、机器造型） 汽缸套 镶入汽缸体内，是汽缸的工作表面，与高温、高压的燃气接触，要求耐高温、耐腐蚀 合金铸铁铸造成形 汽缸盖 主要功用是封闭汽缸上部，并与活塞顶部和缸套内壁一起形成燃烧室。盖上铸有冷却水套、进
11、出水孔、火花塞孔、进排气通道、进排气门座、气门导管孔、摇臂轴支架等，形状复杂 合金铸铁铸造成形 油底壳 主要功用是贮存机油并封闭曲轴箱，成为曲轴箱的组成部分，故也称下曲轴箱，其受力很小 薄钢板冲压成形 活 塞 连 杆 组 活塞 活塞形状较复杂，主要作用是承受汽缸中的燃气压力，在汽缸内作高速往复运动，并将力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。活塞顶部与汽缸盖、汽缸壁共同组成燃烧室。活塞顶部直接与高温燃气接触，并承受燃气带冲击性的高压力。活塞在汽缸内作高速运动，惯性力大，导致活塞受力复杂。故要求活塞质量小，导热性好，热膨胀系数小，尺寸稳定性好，并有较高强度等。 铝硅合金，金属型铸造成形（也有用液态模
12、锻成形） 活塞环 包括气环和油环，按在活塞的活塞环槽内，与汽缸壁直接接触。气环的主要作用是保证活塞与汽缸壁间的密封；油环的主要作用是刮除汽缸壁上多余的润滑机油。活塞环受燃气高温、高压作用，随活塞在气缸中作高速往复运动，磨损严重，要求减摩与自润滑性 合金铸铁铸造成形 活塞销 功用是连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。活塞销在高温下承受很大的周期性冲击载荷，润滑条件较差，要求足够的刚度和强度，表面耐磨，重量尽可能小，通常为空心圆柱体。 低碳合金钢棒或管直接车削、外表面渗碳处理 连杆（包括连杆盖） 连杆小头与活塞销相连，连杆大头与曲轴的曲柄销相连，功用是将活塞承受的力传给曲轴，使活塞
13、的往复运动转变为曲轴的旋转运动。受到压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。要求连杆在质量尽可能小的条件下有足够的刚度和强度 调质钢模锻或辊锻成形（也有用球墨铸铁铸造成型） 衬套 装在连杆小头孔内，与活塞销配合，有相对转动，要求减摩性好 青铜铸造成形 连杆螺栓、螺母 连接紧固连杆大头与连杆瓦盖，承受拉压交变载荷及很大冲击力，要求高屈服强度与韧度 合金调质钢锻造成形 曲 轴 飞 轮 组 曲轴 曲轴轴线弯曲，主要传动轴，承担功率输入与输出的传递任务，承受弯曲、扭转、一定冲击等复杂载荷，要求足够刚度、弯扭强度、疲劳强度和韧度，良好耐磨性（轴颈部）。 球墨铸铁砂型铸造成形（也有用调质钢模锻成形） 飞轮 装在曲轴上，其主要功能是将输入曲轴的一部分能量贮存起来，用于克服其它阻力，保证曲轴均匀旋转。要求足够大的转动惯量，故尺寸大 用灰铸铁（也有用球墨铸铁或铸钢）铸造成形 第五章 上一节
