毛坯成形方法选择举例

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6150mm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

上模锻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116mmX58mmX84mm，其零件的毛坯成形方法分析如下：图6-11开关阀1一推杆21一推杆2一塞子3一阀体4一钢珠5一压簧6一管接头1.推杆（零件1）承受轴向压应力、摩擦力，要求耐磨性好，7一旋塞其形状简单，属于杆类零件，采用中碳钢（45钢）圆钢棒直接截取即可。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。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。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。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（1mmX12mmX26mm），采用碳素弹簧钢（65Mn钢）冷拉钢丝制造。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、单级齿轮减速器图6-12所示单级齿轮减速器，外形尺寸为430mmX410mmX320mm，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：

ai图6-12单级齿轮减速器1一窥视孔盖2一箱盖3一螺栓4一螺母5一弹簧垫圈6一箱体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（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。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。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。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。由碳素弹簧钢（65Mn）冲压而成，为标准件。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。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。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。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。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。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。

图6-14汽缸盖图6-15油底壳图6-16活塞连杆组1一活塞环2—活塞3一活塞销4一衬套5一连杆6一连杆螺栓7一连杆轴瓦8一连杆螺母

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。活塞在铝硅合金，金属型铸造成形（也有用液态模塞汽缸内作高速运动，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。锻成形）连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，要求合金铸铁铸造成形减摩与自润滑性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，润滑条件活塞销较差，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。连杆小头与活塞销相连，连杆大头与曲轴的曲柄销相连，功连杆（包用是将活塞承受的力传给曲轴，使活塞的往复运动转变为曲轴括连杆的旋转运动。受到压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。要求连杆在盖）质量尽可能小的条件下有足够的刚度和强度衬套装在连杆小头孔内，与活塞销配合，有相对转动，要求减摩性好连杆螺栓、螺母曲轴飞轮低碳合金钢棒或管直接车削、外表面渗碳处理调质钢模锻或辊锻成形（也有用球墨铸铁铸造成型）青铜铸造成形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