成型方法选择.ppt

第五章第五章 材料成形方法的材料成形方法的选择选择5/22/20241成形方法：成形方法：铸铸造、造、锻锻造、冲造、冲压压、焊焊接接等等第一第一节节 材料成形方法的材料成形方法的选择选择原原则则如何如何选择选择成形方法：成形方法：产产品的品的质质量要求；量要求；产产品的使用性能；品的使用性能；制造成本；制造成本；成形的材料、形状、尺寸、成形的材料、形状、尺寸、结结构和生构和生产产批量。批量。5/22/20242一、适一、适应应使用性能原使用性能原则则 使用要求不同，成形方法不同使用要求不同，成形方法不同第一第一节节 材料成形方法的材料成形方法的选择选择原原则则a)a)机床主机床主轴轴：受力复：受力复杂杂，精度高，精度高b)b)手柄：受力小，尺寸要求不手柄：受力小，尺寸要求不严严优质优质中碳中碳钢钢，锻锻造，精密造，精密切削加工切削加工低碳低碳钢钢棒料，一般棒料，一般切削加工切削加工5/22/20243一、适一、适应应使用性能原使用性能原则则 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)发动发动机叶片：受力复机叶片：受力复杂杂，精度高，精度高b)b)通通风风机叶片：受力小，尺寸要求不机叶片：受力小，尺寸要求不严严耐高温材料，精密耐高温材料，精密铸铸造，造，精密切削加工精密切削加工低碳低碳钢钢板，冲板，冲压压成形成形第一第一节节 材料成形方法的材料成形方法的选择选择原原则则5/22/20244二、适二、适应应工工艺艺性能原性能原则则 注意零件注意零件结结构与材料的成形工构与材料的成形工艺艺性性例：形状复例：形状复杂杂，尺寸，尺寸较较大的，大的，铸铸造造/焊焊接，接，锻锻a)a)铸铸件件b)b)焊焊接件接件更适合批量生更适合批量生产产适合适合单单件、小批生件、小批生产产5/22/20245二、适二、适应应工工艺艺性能原性能原则则 注意零件注意零件结结构与材料的成形工构与材料的成形工艺艺性性例：形状不太复例：形状不太复杂杂，力学性能要求，力学性能要求较较高，高，锻锻造造成形；成形；a)a)自由自由锻锻件件b)b)模模锻锻件件更适合批量生更适合批量生产产适合适合单单件、小批生件、小批生产产5/22/20246三、适三、适应经济应经济性能原性能原则则 总总成本，成本，经济经济效益；与生效益；与生产产批量有关批量有关单单件、小批生件、小批生产产：低精度、低生：低精度、低生产产率生率生产产方法；方法；大批量生大批量生产产：高精度、高生：高精度、高生产产率生率生产产方法，工装、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，切削加工工时时 ，总总成本成本 a)a)砂型砂型铸铸件件b)b)熔模熔模铸铸件件更适合批量生更适合批量生产产适合适合单单件、小批生件、小批生产产5/22/20247根据批量来根据批量来选择选择成形方法成形方法铸铸造造锻压锻压焊焊接接单单件、小批件、小批量量手工砂型手工砂型铸铸造造自由自由锻锻或胎或胎模模锻锻手弧手弧焊焊或半或半自自动焊动焊大批量生大批量生产产 机器造型机器造型模模锻锻埋弧埋弧焊焊或自或自动动、半自、半自动动气体保气体保护焊护焊5/22/20248四、适四、适应应安全和安全和环环保性能原保性能原则则 安全、安全、环环保性能是指材料在成形保性能是指材料在成形过过程中要适程中要适应环应环境、境、资资源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：生生产产系系统过载统过载，在，在长长期超期超载载运运转转后造成破坏；后造成破坏；可靠性差，或由于可靠性差，或由于维维修不善引起破坏；修不善引起破坏；人机人机误误差，人差，人员员缺乏技缺乏技术术培培训训，管理不善；，管理不善；工作工作环环境欠佳。境欠佳。5/22/20249四、适四、适应应安全和安全和环环保性能原保性能原则则 2.对环对环境友好，使境友好，使环环境境负载负载小：小：能量耗能量耗费费少，少，CO2等气体等气体产产生少；生少；贵贵重重资资源用量少；源用量少；废废弃物少，且再生弃物少，且再生处处理容易，能理容易，能够实现够实现再循再循环环；不使用、不不使用、不产产生生对环对环境有害的物境有害的物质质。5/22/202410四、适四、适应应安全和安全和环环保性能原保性能原则则 3.环环境境负载负载性性评评价价：考考虑虑从从原料原料到制成到制成材料材料，然后，然后经经成形加工成成形加工成制品制品，再，再经经使用使用至至损损坏而坏而废废弃或回收弃或回收、再生、再使用再生、再使用（再循（再循环环），在），在这这整个整个过过程中所消耗的全部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，以及在各的排除量，以及在各阶阶段段产产生的生的废废弃物、有毒排气、弃物、有毒排气、废废水水等等情况。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5/22/202411成形方法成形方法选择选择四原四原则则n使用性原使用性原则则：所有：所有产产品必品必须须达到达到质质量量优优良，良，满满足使用要求，足使用要求，在在规规定的服役年限内能定的服役年限内能够够保保证证正常工作。否正常工作。否则则在使用在使用过过程程中就会中就会发发生各种生各种问题问题，甚至造成，甚至造成严严重的后果。重的后果。n工工艺艺性原性原则则：是指材料适用成形加工方法的能力，必：是指材料适用成形加工方法的能力，必须须注注意零件意零件结结构与材料所能适构与材料所能适应应的成形加工工的成形加工工艺艺性。性。n经济经济性原性原则则：是将：是将产产品品总总成本降至最低，取得最大的成本降至最低，取得最大的经济经济效益。效益。n环环保性原保性原则则：保：保护护自然界生自然界生态态平衡的重要措施。平衡的重要措施。5/22/202412毛坯毛坯毛坯毛坯类类类类型型型型铸铸铸铸件件件件锻锻锻锻件件件件冲冲冲冲压压压压件件件件焊焊焊焊接件接件接件接件轧轧轧轧材材材材成形特点成形特点成形特点成形特点液液态态下成形下成形塑性塑性变变形形塑性塑性变变形形永久性永久性连连接接同同锻锻件件结结结结构特征构特征构特征构特征复复杂杂简单简单轻轻巧、复巧、复杂杂轻轻巧巧简单简单工工工工艺艺艺艺性要求性要求性要求性要求流流动动性好，性好，收收缩缩率低率低塑性好，塑性好，变变形抗力小形抗力小塑性好塑性好，变变形抗力小形抗力小强强度高，塑度高，塑性好性好同同锻锻件件常用材料常用材料常用材料常用材料铸铁铸铁、铸钢铸钢、铝铝合金等合金等中碳中碳钢钢及合及合金金结结构构钢钢等等低碳低碳钢钢、有、有色金属薄板色金属薄板低碳低碳钢钢、低、低合金合金钢钢等等碳碳钢钢、合金、合金结结构构钢钢等等组织组织组织组织特征特征特征特征晶粒粗大、晶粒粗大、疏松疏松晶粒晶粒细细小、小、致密致密拉深拉深时时流流线线有有变变化化接接头组织头组织不不均匀均匀同同锻锻件件机械性能机械性能机械性能机械性能较较差差好好好好降低降低较较好好生生生生产产产产周期周期周期周期长长短短/长长长长较较短短短短生生生生产产产产成本成本成本成本较较低低较较高高较较低低中中应应应应用用用用举举举举例例例例机架、床身机架、床身轴轴、齿轮齿轮油箱、壳体油箱、壳体车车身，船体身，船体丝丝杠、螺栓杠、螺栓第二第二节节 常用成形件的成形特点常用成形件的成形特点5/22/202413第三第三节节 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毛坯分类类：轴轴杆杆类类、盘盘套套类类、机架、箱体、机架、箱体类类5/22/202414一、轴轴杆杆类类零件零件功用功用:主要起支承主要起支承传动传动件和件和传递转传递转矩的作用。矩的作用。5/22/202415一、轴轴杆杆类类零件零件功用功用:主要起支承主要起支承传动传动件和件和传递转传递转矩的作用。矩的作用。多采用多采用锻锻造成形；造成形；还还可采用球可采用球铁铸铁铸造成造成形以及形以及铸铸-焊焊或或锻锻-焊结焊结合成形合成形轴类轴类毛坯毛坯应应用用材料材料热处热处理及工理及工艺艺锻锻件件机床主机床主轴轴45，40Cr调质处调质处理，理，轴颈轴颈高高频频淬火淬火高速柴油机曲高速柴油机曲轴轴38CrMoAl调质处调质处理，理，轴颈轴颈氮化氮化铸铸件件 解放汽解放汽车车柴油柴油机曲机曲轴轴QT600-2轴颈轴颈高高频频淬火淬火锻焊结锻焊结合件合件汽汽车车排气排气阀阀45，4Cr9Si2分段分段锻锻造，粗加工，造，粗加工，对焊对焊铸焊结铸焊结合件合件万吨水万吨水压压机立机立柱（柱（80tZG270-500 分段分段铸铸造，粗加工，造，粗加工，电电渣渣焊焊拼拼焊焊5/22/202416二、盘盘套套类类零件零件齿轮齿轮毛坯毛坯应应用用材料材料热处热处理及工理及工艺艺锻锻件件机床机床齿轮齿轮45，40Cr调质处调质处理，理，轮齿轮齿高高频频淬火淬火+低温回火低温回火汽汽车齿轮车齿轮20CrMnTi轮齿轮齿渗碳渗碳处处理，淬火理，淬火+低温回火低温回火圆钢圆钢 小小齿轮齿轮（d500）ZG35QT600-2调质处调质处理理受力小，低速受力小，低速齿轮齿轮HT200仪仪器器仪仪表表齿轮齿轮ZL108压压力力铸铸造造冲冲压压件件仪仪器器仪仪表表齿轮齿轮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5/22/202417二、盘盘套套类类零件零件使用要求不同，成形方法也不同使用要求不同，成形方法也不同法法兰兰、套、套环环、端盖等，可采用、端盖等，可采用铸铸造成形、造成形、锻锻造成形或直接用造成形或直接用圆钢圆钢或或钢钢板下料成形板下料成形5/22/202418三、机架、箱体机架、箱体类类零件零件特点：特点：结结构复构复杂杂，重量从几千克到数十吨，工作条件相差很大。，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应用用举举例例性能及特点性能及特点材料材料铸铁铸铁件件机床床身，机床床身，齿轮齿轮箱，箱，阀阀体，体，泵泵体体具有具有较较好的好的刚刚度和减度和减振性振性HT200铸钢铸钢件件 重型水重型水压压机横梁，机横梁，大型大型轧钢轧钢机机架机机架可承受重可承受重载载荷及冲荷及冲击击载载荷荷ZG35,必必须进须进行行退火或正火退火或正火铝铝合金合金铸铸件件航空航空发动发动机箱体机箱体摩托摩托车发动车发动机箱体机箱体仪仪表罩壳表罩壳受力不大，自重受力不大，自重轻轻，导热导热性好性好ZL105ZL108焊焊接件接件(单单件件,小批量小批量)形状形状简单简单，可承受，可承受较较大大应应力力Q235辊辊磨床床身磨床床身5/22/202419请为请为下列零件下列零件选择选择合适的毛坯生合适的毛坯生产产方法：方法：（1）成批大量生）成批大量生产产的的垫垫片片 冲冲压压件件（2）成批大量生）成批大量生产产的的变变速箱体速箱体 铸铸造造（3）单单件生件生产产的机架的机架 焊焊接接（4）形状）形状简单简单、承、承载载能力能力较较大的大的轴轴 锻锻造造（5）家用液化气）家用液化气钢钢瓶瓶 锻锻后后焊焊接接（6）大批量生）大批量生产产的直径相差不大的的直径相差不大的轴轴 锻锻件件（7）汽）汽车发动车发动机上的曲机上的曲轴轴 铸铸件件5/22/202420为下列零件毛坯选择具体的生产方法发动发动机活塞机活塞 金属型金属型铸铸造造机床主机床主轴轴 自由自由锻锻造造大口径大口径铸铁污铸铁污水管水管 离心离心铸铸造造子子弹弹壳体壳体 拉深拉深汽汽车车油箱油箱 冲冲压压后后缝焊缝焊汽汽轮轮机叶片机叶片 熔模熔模铸铸造造机床床身机床床身 砂型砂型铸铸造造锅锅炉筒体炉筒体 埋弧埋弧焊焊接接重要重要齿轮齿轮 锤锤上模上模锻锻船体船体 埋弧埋弧焊焊接接5/22/202421n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。5/22/202422目目录页录页5/22/202423