机械制造工程_9.1毛坯成形工艺的选用(图文教程)

第九章 毛坯成形方法的选择

在前几章中，我们比较详细地介绍了各种常用毛坯成形方法的基本原理、工艺过程、主要特点和适用范围。在本章中，我们将讨论毛坯成形方法的合理选择问题。

在机械产品的整个制造过程中，毛坯成形是一个承前启后的重要环节，它位于选材之后和零件去除成形之前。毛坯成形方法选择的是否恰当不仅直接影响毛坯制造的效率、质量和成本，而且关系到后续工艺过程的难易繁简、零件的加工质量和制造成本。因此，合理、正确地选择毛坯成形方法对于提高机械制造的生产率和经济性有着重要的意义。

第一节 毛坯成形工艺的选用

一、毛坯成形工艺的选择原则

毛坯成形工艺的选择原则是：优质、高效、低成本，即应在规定的交货期内，经济地生产出符合合同技术要求的产品，其核心是产品质量。必须指出，设计者所要求实现的成本预算是以生产合格产品为基础的，如果所选择的成形工艺方法虽然经济，但导致了更多废品的出现，显然，原来所估算的经济效益和交货期限也就无法实现了。为了避免出现这种情况，选择合适的成形工艺，设计者应深入生产实际，多与现场工艺及施工人员配合，还应综合考虑各方面的因素。

二、毛坯成形工艺的选择依据

（一）产品材料的性能

一般而言，当产品的材料选定以后，其成形工艺的类型就已大致确定了。例如，产品为铸铁件，则适宜选铸造成形；产品为薄板成形件，则适宜选塑性成形中的冲压成形；产品为ABS塑料件，则适宜选注射成形；产品为陶瓷材料件，则适宜选相应的陶瓷成形工艺等等。然而，在选择成形工艺中还必须考虑材料的各种性能，如力学性能、使用性能、工艺性能及某些特殊性能等。

1. 材料的力学性能

例如，材料为钢的齿轮零件，当其力学性能要求不高时，既可以选用型材，也可采用铸造成形工艺生产齿轮坯件；而力学性能要求高时，则应选压力加工成形工艺。

又例如，若选用钢材利用模锻成形工艺制造小轿车、汽车发动机中的飞轮零件，转速高，要求行驶平稳，在使用中不允许飞轮锻件有纤维外露，以免产生腐蚀，影响其使用性能，故不宜采用开放式模锻成形工艺，而应采用闭式模锻成形工艺。这是因为，开式模锻工艺只能锻造出带有飞边的飞轮锻件，在随后进行的切除飞边修整工序中，锻件的纤维组织会被切断而外露；而闭式模锻成形工艺锻造的锻件没有飞边，可克服此缺点。

2. 材料的工艺性能

材料的工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等等。例如，铸铁的铸造性能好、锻造性能差，可以选择铸造成形而不选择段造成形。又例如，易氧化和吸气的非铁金属材料的焊接性能差，其连接就适宜选用氩弧焊焊接工艺，而不宜选用普通的手弧焊工艺。

3. 材料的特殊性能

材料的特殊性能包括材料的耐腐蚀性、耐磨性、耐热性、导电性、绝缘性等。例如，耐酸泵的叶轮、壳体等零件，若选用不锈钢制造，则只能用铸造成形；如选用塑料制造，则可采用注射成形；如要求其即耐蚀又耐热，那么就应选用陶瓷制造，可相应地选用注浆成形工艺。

（二）产品的生产类型

对于成批、大量生产的产品，可选用精度和生产率都比较高的成形工艺，虽然这些成形工艺装备的制造费用比较高，但投资费用可以由每个产品材料消耗的降低和切削量的减少来补偿。例如，大量生产锻件，应选用模锻、冷轧、冷拔及冷挤压等成形工艺；大量生产非铁合金铸件，应选用金属型铸造、压力铸造及低压铸造等成形工艺；大量生产MC尼龙制件，宜选用注塑成形工艺；而单件、小批生产这些产品时，可选用精度和生产率均较低的成形工艺，如手工造型、自由锻造等。

（三）产品的形状复杂程度及尺寸精度要求

1. 产品的形状及复杂程度

形状复杂的金属制件，特别是内腔形状复杂件，如箱体、泵体、缸体、阀体、壳体、床身

2. 产品的尺寸精度要求

若产品为铸件，尺寸精度要求不高的可采用普通砂型铸造；而尺寸精度要求较高的，则依铸造材料或批量不同，可分别选用熔模铸造、气化模铸造、压力铸造及低压铸造等成形工艺。若产品为锻件，尺寸精度要求低的多采用自由锻造成形；而精度要求较高的则选用模锻成形、挤压成形等工艺。若产品为塑料制件，精度要求低的多选用中空吹塑工艺；而精度要求高的则选用注射成形工艺。

（四）现有生产条件

图9-1 油盘

现有生产条件是指生产产品的设备能力、人员技术水平及外协可能性等等。例如，生产重型机械产品时（例如万吨水压机），在现场没有大容量的炼钢炉和大吨位的起重运输设备的条件下，常常选用铸造与焊接联合成形的工艺，即首先将大件分成几小块铸造后，再用焊接拼焊成大铸件。又例如，车床上的油盘零件（见图9-1），通常是用薄钢板在压力机下冲压成形，但如果现场条件不具备，则应采取其它工艺方法。如：

⑴ 当现场有薄板材料，可以采用手工加工。

⑵ 当现场没有薄板，可以选择外协加工。

（五）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。

随着市场需求的日益增大，用户对产品品种和质量更新的欲望愈来愈强烈，使生产性质由成批、大量变为多品种、小批量，因而扩大了新工艺、新技术和新材料应用的范围。因此，为了缩短生产周期，更新产品类型及质量，在可能的条件下应大量采用精密铸造、精密锻造、精密冲裁、冷挤压、液态模锻、超塑成形、注射成形、粉末冶金、陶瓷等静压成形、复合材料成形以及快速成形等新工艺、新技术及新材料，采用少无余量成形，使零件近净形化，从而显著提高产品质量和经济效益。

除此之外，为了合理选用成形工艺，还必须对各类成形工艺的特点、适用范围以及涉及成形工艺成本与产品质量的因素有比较清楚的了解。