毛坯是根据零件所要求的形状、工艺尺寸等而制成的供进一步加工用的生产对象。正确的选择毛坯有重要的技术经济意义。因为它不仅影响毛坯本身的制造,而且对零件的材料利用率、工序数量、加工成本等都有很大的影响。为此毛坯制造与机械加工两方面的工艺人员必须密切配合,兼顾冷、热加工两方面的要求。
1)毛坯的种类
(1)铸件。适用于形状较复杂的零件毛坯。铸造方法有砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、熔模铸造和离心铸造等。如变速器箱体、泵壳等用铸铁、铸铝、铸铜做材料的零件。
(2)锻件。适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。锻造方法有自由锻和模锻两种。自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低,但快捷、制造成本低,适用于单件小批生产或作为大型零件毛坯。模锻毛坯精度高、加工余量小、生产率高,但要制造模具,周期长、制造成本高,适用于中小型毛坯的大批量生产。如机床主轴、齿轮等批量生产优质碳素钢零件毛坯。
(3)型材。型材主要有棒材、板材、管材等,常用型钢还有角钢、槽钢、工字钢、六角钢、方钢、带材、丝材等。在单件小批生产中常用型材下料。如普通轴、套的毛坯直接用棒材、管材锯切。就其制造方法来分,型材有热轧和冷拉两类。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯;冷拉适用于尺寸小、精度要求高的毛坯。
(4)焊接件。在生产大型、形状复杂的零件时,将型材焊接成所需的零件结构,简单方便,生产周期短。焊接件适合于单件小批生产。如机架、立柱、底座等。
毛坯种类另外还有适合于批量较大、板料零件的冲压件;适合于批量大、精度要求高、小型仪表零件的冷挤压件和适合于大批量、结构简单的粉末冶金件(金属粉末压制成型再高温烧结)等。
2)毛坯的选择
在选择毛坯时应考虑下列因素:
(1)零件材料的工艺性及组织和力学性能要求。零件材料的工艺性是指材料的铸造和锻造等性能,所以零件的材料确定后其毛坯已大体确定。例如,当材料具有良好的铸造性能(如铸铁、铸铜、铸铝等)时,一般采用铸件做毛坯。对于钢质零件,还要考虑力学性能的要求:力学性能要求低的,常用型材;一些重要零件,为保证良好的力学性能,则需选择锻造毛坯。
(2)零件的结构形状和尺寸。例如,对于阶梯轴,如果各台阶直径相差不大,可直接采用棒料做毛坯,使毛坯准备工作简化;当阶梯轴各台阶直径相差较大,宜采用锻件做毛坯,以节省材料和减少机械加工工作量。对于大型零件,多选择自由锻和砂型铸造的毛坯,而中小型零件,根据不同情况可选择模锻、熔模铸造、压力铸造等先进毛坯制造方法。
(3)生产类型。大批、大量生产时宜采用精度高、生产率高的毛坯制造工艺,如模锻、压铸等。虽然用于毛坯制造的设备和工艺装备费用较高,但可以由降低材料消耗和减少机械加工费用予以补偿。单件小批生产可采用型材、自由锻、手工造型铸造或焊接的毛坯,如变速器箱体新品试制常采用焊接件,正式投产时再采用铸件。
(4)工厂生产条件。选择毛坯时,既要考虑现有的生产条件,如毛坯制造的实际工艺水平和能力,又要考虑毛坯是否可以专业化协作生产,同时应考虑采用先进工艺制造毛坯的可行性和经济性。
为节约材料和能源,在批量生产中应考虑利用各种模具进行少切削、无切削制造,如精铸、精锻、精冲、冷轧、冷挤压、粉末冶金、注塑压塑成形等。
3)毛坯的形状与尺寸
由于毛坯制造技术的限制,零件被加工表面的技术要求还不能从毛坯制造直接得到,所以毛坯上某些表面需要有一定的加工余量,通过机械加工达到零件的质量要求。毛坯尺寸与零件的设计尺寸之差称为毛坯余量或加工总余量。毛坯余量的大小与零件材料、零件尺寸及毛坯制造方法有关,可根据有关手册或资料确定。一般情况下将毛坯余量叠加在加工表面上即可求得毛坯尺寸。(www.xing528.com)
毛坯的形状与尺寸不仅与毛坯余量大小有关,在某些情况下还受工艺需要的影响。因此在确定毛坯时要注意以下问题:
(1)工艺凸台。为满足工艺的需要而在工件上增设的凸台称为工艺凸台。如图7-7所示,工艺凸台B可增加加工面A加工时的刚度。工艺凸台在零件加工后若影响零件的外观和使用性能应予以切除。另外,一些箱体类零件毛坯制造时,为了便于装配或制造而开设一些工艺孔,完工后再根据情况予以封堵。
(2)一坯多件。为了毛坯制造方便和易于机械加工,可以将若干个小零件制成一个毛坯,如图7-8所示,毛坯长度:
图7-7 带工艺凸台的刀架毛坯
A—加工面 B—工艺凸台 C—定位面
L=(l1+B)n-B
式中:l1——单个零件长;
B——切口宽度;
n——切割零件的个数。
图7-8 滑键零件图及毛坯图
(3)组合毛坯。某些形状比较复杂的零件,单独加工比较复杂,如图7-9所示为车床进给系统中的开合螺母外壳。为了保证这些零件的加工质量和加工方便,常将分离零件组合成为一个整体毛坯,加工到一定阶段后再切割分离。
图7-9 车床开合螺母外壳简图
(4)有些表面不要求制出,如小孔、槽、凹坑等。
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