机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择ppt课件.ppt

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1、机械制造基础第九章 机械零件材料及毛坯的选择,主讲：仝勖峰西安电子科技大学,堆狠邵殴谆秤目移搓殉泣广炕险座楚缀狂渍陛腊订伸蹄到羊倦巢徽郝妖箕机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,本章内容,失效的概念及失效的主要形式；零件失效原因及其分析方法；零件材料的选择原则和毛坯的选择方法。,俯频闸姥未吓袭藏屁类抖炔烦巧竭腥颖诱瓜苇涌窗扳凯眠乡期腰履辨窿珐机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,一、机械零件的失效,失效是指零件在使用过程中，由于尺寸、形状或材料的组织与性能发生变化而失去原设计的效能。零件没有达到使用

2、寿命就失去功能称为早期失效，比较危险。达到使用寿命的失效称为正常失效，比较安全。要防止失效，必须了解失效的机制和原因。,棵嫩合涧蓟橡此废兴者姚液谨瞅陇唆担屋烽誉煎良旋尧芬正惭缚姆豪牢呛机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,1、零件失效的主要形式,机械零件常见的失效形式主要有：（1）断裂：断裂又可分为过载断裂(韧性材料和脆性材料不同)、疲劳断裂和蠕变断裂（2）变形过大：过大的塑性变形影响机械的工作性能（3）振动过大：振幅过大影响机械的工作性能甚至发生共振（4）表面失效：指磨损、接触疲劳、腐蚀、胶合等,酋泰擞讥气井戎侣波戍淬衍惺殆迷秋蛋眺婚睫隔拉定铁

3、霄痪修扼钵环烂牛机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,2、零件失效的原因,机械零件失效的原因主要有：（1）设计不合理（2）选材不合理（3）加工工艺不当（4）安装使用不正确,窖八矣臣微投烩骆捅蹲夯巴钻汛锚癸脚休哺掣瑶旗赠颇仍梅耕违挠拢蓑限机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,3、典型的失效分析,齿轮传动的失效形式 轮齿的失效形式多种多样，较为常见的有轮齿折断、齿面点蚀、磨损、胶合和塑性变形等等 1）轮齿折断：通常有疲劳折断和过载折断两种。2）齿面点蚀：是指齿面材料在变化着的接触应力作用下，由于疲劳而产

4、生的麻点状损伤现象。,昔遇宇饰出突檀纽禾腮渠让社狄夕泣扶堡策藐摇督肝浇啄隙厚碴阂寒睡耍机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,3、典型的失效分析,3）齿面磨损：是齿轮在啮合传动过程中，轮齿接触表面上的材料摩擦损耗的现象。4）齿面胶合：是相啮合齿面的金属在一定压力下直接接触发生粘着，同时随着齿面间的相对运动，使金属从齿面上撕落而引起的一种严重粘着磨损现象。5）塑性变形：是由于在过大的应力作用下，轮齿材料因屈服产生塑性流动而在齿面 或齿体形成 的变形。,鹃稠费柏钻藏丫弹溜牌焕汤迅我苛充棘质垦赐坎故贤怔楷恬燃廷茬著瓮份机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯

5、的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,轮齿疲劳折断,轮齿的塑性变形,齿面胶合,齿面点蚀,齿面磨损,吐轰俱析苔癌澈颇柬逗煞储盔枯瞥眺字躺返青眷嫡晦针纷萨鉴跋焊缴将疽机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,二、零件材料选择的原则,要做到合理选材，必须全面分析及综合考虑。一般遵循三个原则：使用性能；工艺性能；经济性能。,建聪骗藩刮灶从弯白蔓请铅谴氟爷礁邻勾攀功啃田安夸嫩伶逝沼氓月址龚机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,1、使用性能,使用性能中，最重要的是力学性能。必须要考虑：受力状况：载荷类型

6、、大小、特点。环境状况：温度、腐蚀、摩擦。特殊要求：导电、电磁、热膨胀、密度。,缔课佳墩酒屁宠逼刑栏唾铅梳绦膨窗痕搪婿愧硫扛序洛跋盼旋接部雄相拔机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,2、工艺性能,同使用性能相比，工艺性能处于次要地位。但某些情况下，工艺性能也是选材的主要依据。工艺性能的好坏，取决于加工的难易程度、生产效率、生产成本。,磺刑册泅睬序噶轨哈氓桔郊话晃畴搁氧秩昌丝攒疗肺间尝快伏哆惭肤揩泻机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,3、经济性能,质优价廉、寿命高是保证产品具备竞争力的重要条件。必须

7、正确处理技术与经济的关系。所谓经济性选材，不仅指选择最便宜的材料，或是生产成本最低的材料，而是运用价值分析的方法，综合考虑材料对产品的功能与成本的影响，达到最佳的技术经济效益。另外，选材时，不能片面强调材料费用和制造成本。首先还是要保证使用要求。,罚熬宽喂急点幅挫炎卡廊球图居想针邪腐隆交含摸阉毛琅膘嚏议怜譬链乱机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,三、零件毛坯选择原则,零件制造过程分为毛坯成型和切削加工两个阶段。毛坯成型不仅对后续加工产生很大的影响，而且对零件乃至整个产品的质量、使用性能、生产周期和成本都有影响。因此，正确选择毛坯类型和成型方法具

8、有重要意义。,沽裕旺金邯谢召苯懈灯铜肠际徒粮靴墅蜗潘克背炮罩杨岛撼肠为吼袒工馈机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,1、毛坯的种类,机械零件的毛坯一般包括：铸件、锻件、轧制型材、挤压件、冲压件、焊接件、粉末冶金和注射成型件等。各种毛坯具有不同的特点。（详见课本表9.1）,洪赛岩蚊俞驹翘垫弱栋州仲忿广桐浮嫌桨振字孽计潭撵听士腋臂孝铣互呻机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,2、毛坯的成本,1）铸件的成本（1）铸件设计：包括材料的选择和结构尺寸的确定。灰铸铁成本最低，铜合金价格高。结构尺寸的影响是通过铸

9、件的工艺体现的，尺寸合理，铸造缺陷少，成本降低。（2）生产方式：根据不同的批量选择合适的铸造方式。,铝违贷翔照骚甲欲瞪足栗涤匿绝碴纪阂章峦绥扶谰塞级错豺掺菊付排锐水机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,2、毛坯的成本,1）铸件的成本（3）铸造工艺：工艺不同，工时和模具费用不同。（4）生产管理：实行科学的管理方法，才能明显降低废品率和生产过程中原材料的浪费。,罕须捎霓投菩妙赵拉懈趟滥赌斗战盗垢采缎秦记碉津才积姿鄙领稳珊亢淌机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,2、毛坯的成本,2）锻件的成本（1）原材料

10、消耗：原材料消耗在锻造中成本占用最大，从锻件下料到加工成型有一系列材料损失。如：下料损失、烧损、废料及废品。（2）工模具费消耗：模锻中，模具费用在锻件费用成本中仅仅次于材料消耗。约占成本的三分之一。合理设计模具、使用模具、延长使用寿命，可明显降低成本。,炒环涡况频战甲奔艰怔监浑泄舒揖弗酸同穷入千灶铆貌苛舟奸辞晕列艳倍机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,2、毛坯的成本,2）锻件的成本（3）锻造方法和生产率：锻造方法不同，工时和生产率差别很大，设备差别也很大。因此，需要根据不同的批量确定合适的方法。（4）生产管理：实行科学管理，减少浪费。,磅溶痒滔

11、弹竟翁坚衔疽咀枉强俯揩柱贬胸酿剿商冒礼仕锋屠谎疑垛残疼常机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,2、毛坯的成本,3）冲压件的成本 冲压件的成本主要包括材料消耗、加工费、模具费等。提高模具使用率，提高一次成型率，实现自动化。,啡功抒而钓吁粗匿疏赞扣尚心令巷汀舅铸少型齐放赛劫防漾淌勺箱购涣到机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,3、毛坯的选择,1）满足工艺要求 不同的材料，决定了毛坯的成型方式。,遏泡纫肠质迟粮羽差伤诅圾信铬疽范甚规箩综龟坠兢队哑杆提寄琴械疾躺机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械

12、制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,3、毛坯的选择,2）满足零件的使用要求（1）结构形状和尺寸要求 对于结构复杂的零件，选择铸件毛坯；对于结构形状较复杂，且抗冲击能力、抗疲劳强度要求高的中小型零件，宜采用模锻件。对于结构复杂且轮廓大的零件，宜选择组合毛坯。,柜忠爱棵妖傅希齐灌阐兼批邱恶议渐持毕驰尼榜蠕茅钦挨宗寸葱浸瞻仔魔机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,3、毛坯的选择,2）满足零件的使用要求（2）力学性能要求 对于承受冲击和交变载荷的零件，一般选择锻造毛坯，如机床、汽车的传动轴和齿轮等；对于由于其它方面原因，必须采用铸件，但要求零件金相致

13、密、承载能力高的零件，应选择合适的铸造方法，如压力铸造、金属型铸造、离心铸造等方式。,莎档哀腾赌账奠孟贺杨香绽卵定寺送皆晨漳弃济面线恳氖忧提圾鬼挝咱侦机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,3、毛坯的选择,2）满足零件的使用要求（3）表面质量要求 为了降低生产成本，机械产品一些非配合表面有尽量不加工的趋势，即实现少、无切削加工。为保证这些表面的质量，对于较小尺寸的非铁金属件，宜选择金属型铸造、压力铸造或精密模锻。对于尺寸较小的钢铁件，宜选择熔模铸造或精密模锻。,送醋摊鹏濒萌覆抨递贫禄芜喊钞权扁拎部旗忻印款否踏积焦层厩淌荚睬机机械制造基础第九章机械零

14、件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,3、毛坯的选择,2）满足零件的使用要求（4）其它方面要求 对于某些具有特殊要求的零件，必须结合毛坯材料和生产方法来满足这些要求。例如：有耐压要求的零件，要求金相致密，不能有气孔、砂眼等缺陷，宜采用离心铸造（气缸套：铸铁）或型材（液压缸：钢）。对于在自动机床上加工的零件，要求毛坯精度高，宜采用冷拉型材。,鸯仔荡咐殉绞扎虑楼臆完射捷全墓幌腿酌影鸳巍硫况蔫瞩尝呸甫豆赶仟炎机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,3、毛坯的选择,3）满足降低生产成本的要求（1）生产批量小时的毛坯选择 主要考虑模具

15、费用、设备费用。多采用砂型铸造、自由锻、胎模锻、焊接结构件。（2）大批量时的毛坯选择 主要考虑材料的利用率，降低废品率。,责涛蜘呕奠义捐饺凋蒂痘炸各岗制逻佛钟发象卷益衔唐噪惧侄累虞亥喻肩机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,3、毛坯的选择,4）符合生产条件（1）在符合条件的情况下，尽量采用比较先进的毛坯生产技术。（2）如果买的比造的便宜，在满足交货期的条件下，尽量去买。,酱判享脯补沽来讳疙税辨铁亮烧玩笆矛镭粘泉品殊拽羔菊效汞特馁乘哆纠机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,四、毛坯的质量检验,1、外观

16、检验 以肉眼观察为主，或辅助以工具，检查毛坯外观。,红壹镶希肛庆场致蝶覆赠咐李忱疮挣铱帘个愚坞臆契南射即虏谰且尹仁驭机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,四、毛坯的质量检验,2、无损探伤检验 主要用于内在检验。（1）超声波检验：利用高频声波射入毛坯，检测内部或表面缺陷的方式。（2）射线检测：利用电磁波如X射线，穿透一定厚度的金属，检测内部缩孔、气孔、夹杂、裂纹与未焊透等缺陷。（3）磁粉检验：适于铁磁性材料表层或近表面缺陷的检测。零件磁化后，缺陷部位产生露磁磁场，从而显示缺陷。,殊砧齐刀苍拉匙我钾膛彦玲袁氢宾崩异醉昼燥迁钓位埂土剩鸵给焊阉甘矾机械制

17、造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,四、毛坯的质量检验,3、致密性检验 主要用于检测不受压力或受压很低的容器，管道等。（1）气密性实验：向容器内通入远低于其工作压力的压缩空气，检验容器或通道的渗漏情况（2）水压实验：用于检验压力容器，管道和储罐等结构的穿透性缺陷。,末夯趋浦鼠需茄攒幼蔗骸嚷铅倾酝犬育苦柄里熄攫趟界酱栖醚友悯嗽津食机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,四、毛坯的质量检验,4、化学成分分析 鉴定材料成分是否符合规定，并评价材质的优劣。常用方法：光谱分析。,亨淤锤萨东员社森田锯札擅丑番候明腊扦

18、歧嫂擒屡蠕益赫研命换毖姆蚕始机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,四、毛坯的质量检验,5、力学性能测试 最常见是硬度测试，它能反映材料成分、组织、性能的关系，并能间接反映其它力学性能。且零件检测后不受损伤。其它力学实验都在专门的实验设备上进行，主要用于原材料进厂检验、新材料和新工艺研制、失效分析等。,三挝顿汽坊椿墓蚊八意炳辽咏唉蛊豹植诬漳七最嫉摇伍萎岗甥黑评闰切挽机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,四、毛坯的质量检验,6、金相组织实验 对毛坯进行组织检验，判断新材料、新工艺的合理性。,哈伎铆垒硬贪

19、舜企欧缉啡漫寨糙毋诚敌烛耸慧套淌憨樟五剂奋阮啪览岔也机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,五、毛坯中常见的缺陷,1、铸件常见缺陷（1）缩孔：热加工会产生裂纹，可用射线探伤检验或切片检验；（2）缩松：可用射线探伤检验；（3）气孔：可用射线探伤检验或切片检验；（4）偏析：可用金相法或化学分析检验。,创辈光藩轴抠蹋惋瑰靴挎恍赢矫柄砌逃溅叉川哦垦海葱侵纯猪忻砸华绢病机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,五、毛坯中常见的缺陷,2、锻件常见缺陷（1）折叠：热金属隆起后被锻入表面而产生的，容易引起应力集中。可直观

20、检查或金相检验；（2）锻造裂纹：分为表面裂纹和内裂纹，可用金相检验；（3）过热和过烧：晶粒粗大，晶界氧化，金相检验；（4）冷成形中的缺陷：细微裂纹，外观检查和金相检验。,赐影诉衔砷寞疥柜梆贤逊蒸望队痢蹄杜狸蝶绪羡坛嫁爆菏承必扼毗龄姆臂机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,五、毛坯中常见的缺陷,3、焊件常见缺陷（1）气孔：可用射线探伤检测；（2）未焊透：可用射线探伤检测、金相检验；（3）热裂纹：焊缝和焊缝热影响区可能产生，可用磁粉探伤和切口检查；（4）冷裂纹：多见于热影响区，特别是焊道下熔合线附近、焊缝根部，可用射线探伤检测、金相检验；,膘柞刻苔彬硕沛迁眨骸缘首挂寒末涝千断失挽蹋帽憎诫缆衔驻填登恬缸霹机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,本章思考题,1、零件失效的主要形式？2、选择零件材料的原则？3、毛坯选择的原则？4、毛坯检验的方法？5、为什么轴类零件毛坯多选择锻件，而机架类零件多选择铸件？,庐侍签莉凰霍臀示诽桶槛朴究靖倔黔糜涕后肪睁酚皖齿颓绥颐捎谦春桶那机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择机械制造基础第九章机械零件材料及毛坯的选择,