第四章 成型材料与毛坯选择
课前案例分析
箱体
为满足减速器的设计要求， 各组成零件应选择什么样的 材料和成型方法？
怎样合理的选择材料？
传动轴
底座
齿轮
5.1 毛坯及成型方法的选择
毛坯种类：铸件、锻件、焊接件、型材及板料等。 成型方法：铸造、锻压、焊接或非金属材料成形。
ZL202、HT200、QT600-2 45钢、LD7
经济性原则
考虑材料的价格 、国家资源、零件总成本等因素
5.1 毛坯及成型方法的选择
二、毛坯成型方法选择
1）铸件
对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。 ✓目前大多数铸件采用砂型铸造； ✓对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造。
2）锻件
因其力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。 ✓自由锻件精度和生产率低，用于小批生产和大型锻件； ✓模型锻造件尺寸精度和生产率高，用于中小型锻件。
选用低碳合金渗碳钢，如20Cr、20CrMnTi等。
5.2 典型零件选材
工作机条床件齿：轮转速中等，载荷不大，工作平稳，无强烈冲击 性能指标：心部220~250HBS，齿面硬度≥52HRC 选材：45、40Cr 工艺路线 ：锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轮齿高
频淬火及低温回火→精磨
5.2 典型零件选材
可用40Cr或35SiMn等合金钢进行调质处理；
③强度和韧性均要求较高、表面要求耐磨的轴：
用20Cr、20CrMnTi进行渗碳、淬火、回火处理；
5.2 典型零件选材
机床主轴：
工作条件与性能要求：受交变弯曲和扭转复合应力，载
荷和转速不高，冲击载荷不大； 接触面要较高硬度和耐磨性。
选材：45 工艺：锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轴颈
5.2 典型零件选材
1.零件选材的步骤
分析零件工作条件和工作环境。 确定零件失效主要形式 确定材料应具备的性能 选用最佳材料
5.2 典型零件选材
特点2：.典轴型向工尺件寸远的大选于材径向尺寸。如实心轴、曲轴、杆件等 ①比➢较轴重杆要类或零承件载较大的轴：常用40、45、50等 ②承载较大而无很大冲击的重要轴：
5.2 典型零件选材
➢盘套类零件
特点：轴向尺寸和径向尺寸相差不大 （1）齿轮
① 低速、低载齿轮：选用Q255、Q275、40等。 ② 低速、中载、轻微冲击的齿轮：
选用中碳调质钢，如45、40Cr、50Mn等，
③ 中速、中载、承受一定冲击的齿轮：
选用中碳合金调质钢，可采用40Cr、35CrMo等。
④ 高速、中载或重载、承受较大冲击的齿轮：
汽车板簧 工作➢条典件型和弹性能簧要选求材：承受很大交变应力和冲击载荷，需要
高屈服强度和疲劳强度。 选材：轻型汽车65Mn、60Si2Mn；中型或重型汽车50CrMn 工艺： 下料 → 压力成型→淬火+中温回火→喷丸强化
板弹簧
拉伸螺旋弹簧
5.2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ型零件选材
举例
选择普通车床C6140型的变速箱齿轮所用材料 工作条件：
表面淬火＋低温回火→磨削
5.2 典型零件选材
连杆 性能要求：承受多种力的作用，要求综合性能好 选材：45、40Cr、球墨铸铁 工艺：锻造→正火→粗加工→调质→精加工
手工刃具 性能要求：高硬度、高耐磨性，红硬性和韧性要求不高 选材：T8、T10、T12等 工艺：锻造→球化退火→机加工→淬火+低温回火
5.2 典型零件选材
参赛作品
5.1 毛坯及成型方法的选择
3）焊接件
焊接件主要用于单件小批生产和大型零件等。 ✓优点：制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。 ✓缺点：抗振性较差，变形大，需时效处理后才能机加工。
4）其它毛坯
粉末冶金件适合于制造有特殊性能要求的材料和形状较 复杂的中、小型零件
冲压件是制造质量轻、刚度好零件和形状复杂的壳体首选
Q235、08钢等板、带材 塑料、陶瓷零件
非金属材料成型 锻压 铸造
冲压或焊接成形
5.1 毛坯及成型方法的选择
一、毛坯选择的原则
总原则：应在满足使用要求的前提下，尽可能地降低
生产成本，在市场上具有竞争能力。
使用性能原则
根据零件的工作条件、失效形式，确定使用性能要求
工艺性能原则
应满足生产工艺（铸、锻、焊、热处理等）的要求
承受载荷不大，转速中等，工作较平稳，无强 烈冲击。 性能要求：
齿面：50~53HRC；心部220~245HBS； 请问： （1）选何种材料(选45还是40Cr)； （2）写出加工工艺路线； （3）说明各热处理工艺的作用。
5.2 典型零件选材
2010年辽宁省首届大学生工程训练综合能力竞赛 命题的主题：“无碳小车”。