如何选择适合的毛坯材料

制订机械加工工艺规程时，必须选择毛坯，选择毛坯的种类及制造方法。毛坯的选择影响零件的机械性能和使用性能、零件加工过程、工序数量、材料消耗、加工工时，对零件工艺过程经济性有很大的影响，因此，选择毛坯种类和制造方法时应综合考虑机械加工成本和毛坯制造成本，以达到提高质量和效率，降低零件生产总成本的目的。

1.毛坯的种类

(1)铸件。铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铸造青铜、黄铜、铝合金、镁合金、锌合金、钛合金和铸造轴承合金等。铸造可获得形状复杂的毛坯，如箱体、机座等。铸造的主要方法有:

砂型铸造有手工造型和机器造型两种。前者铸出的毛坯精度低，生产效率也低，但该方法适应性强，主要应用于单件小批生产及复杂的大型零件的毛坯制造。机器造型的铸件质量较好，生产效率高，但设备投资大，适用成批或大量生产。

金属型铸造铸件精度较高，组织致密，表面质量也较好，生产效率较高。该方法主要用于大批大量生产中小尺寸铸件，铸件材料多为有色金属(也可用于钢铁件)，如内燃机活塞、水轮机叶片等。

离心铸造主要用于空心回转体零件毛坯的生产，毛坯尺寸不能太大，如各种套筒、管件、滑动轴承等。离心铸造的铸件在远离中心的部位，其表面质量和精度都较高，但愈靠近回转中心组织愈疏松。该法生产效率高，适用于大批量生产。

熔模铸造铸件尺寸精度高，表面粗糙度低，机械加工量小甚至可不加工，适用于各种生产类型、各种材料和形状复杂的中小铸件生产，如刀具、风动工具、自行车零件、泵的叶轮和叶片等。

压力铸造铸件的尺寸精度较高，表面粗糙度低，生产率较高。主要用于中小尺寸的薄壁有色金属铸件，如喇叭、汽车化油器;以及电器、仪表和纺织机的零件的大量生产。铸件上的螺纹、文字、花纹图案等均可铸出。

(2)锻件。锻件主要是各种碳钢和合金钢，某些铝、铜、镁合金亦可制造锻件。锻件毛坯由于能获得金属纤维组织的连续性和均匀分布，从而可提高材料的强度，所以适用于作强度要求较高、形状比较简单的零件的毛坯。锻造方法可分为:

自由锻造用于锻造形状简单的零件毛坯，锻件精度低，加工余量大，生产率低，适用于单件小批生产和大型锻件的制造。

模锻模锻件的精度、表面质量及内部组织结构比自由锻造好，锻件的形状也可复杂些。模锻的生产率也较高，适用于产量较大的中小型锻件的制造。精密模锻(压力机上精锻、高速锤上精锻以及多向精密模锻)可使锻件质量进一步提高，但一般生产成本较高，在生产批量较大时经济上才是合算的。

(3)型材。型材的品种规格很多。常用的型材有断面为圆形、方形、长方形、六角形棒料，以及管材、板材、带材等。

型材有热轧和冷轧(冷拉、冷挤)两种。热轧型材分普通精度和较高精度两种。热轧型材尺寸精度较低，脱碳层深，弯曲变形大，常用于一般零件的加工。冷拉型材分高级的、正常的和自动机钢三种。冷拉型材尺寸精度高，机械性能好，价格较热轧贵，多用于毛坯精度要求高、批量较大的中小件生产，在自动车床或六角车床上加工较合适，主要用于轴类、盘类及标准件的生产。(https://www.xing528.com)

(4)焊接件。将型钢或钢板焊接(熔化焊、接触焊、钎焊)成所需要的结构件，其优点是结构合理、重量轻，制造周期短，但焊接结构抗振性可能差一些，焊接的零件热变形大、内应力大，须经时效处理后再进行机械加工。

(5)冲压件。冲压件的精度较高，表面粗糙度较低，冲压的生产效率很高，适用于加工形状复杂、批量较大的板料零件。精冲零件精度更高，成形后常无须切削加工。

(6)冷挤压零件。可挤压的金属材料为各种钢以及有色金属(铜、铝及其合金)。冷挤压零件的精度很高，表面粗糙度低，适用于批量大、形状简单、尺寸较小的零件或半成品的加工，如各种标准件、活塞销、火花塞、锥齿轮等。

(7)粉末冶金件。以金属粉末为原料，用压制成型和高温烧结来制造金属制品与金属材料，主要有铜基粉末冶金和铁基粉末冶金件，其尺寸精度高，表面粗糙度低，成形后无需切削或少量切削，材料损失少，工艺设备较简单，适用于大批量生产。但金属粉末生产成本高，结构复杂的零件以及零件的薄壁、锐角等成形有一定困难。

2.选择毛坯应考虑的因素

毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，则零件的机械加工劳动量越少;材料利用率越高，因而机械加工的生产率提高，成本降低。但是，毛坯的制造费用却提高了。因此，确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑，以求得最佳效果。

确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法。毛坯类型有铸、锻压、冲压、焊接、型材和粉末冶金件等。确定毛坯时要考虑下列因素:

(1)零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如，材料是铸铁，就选铸造毛坯;材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件;当力学性能要求较低时，可选型材或铸钢。

(2)零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，常用铸造方法。薄壁零件，不可用砂型铸造;尺寸大的铸件宜用砂型铸造;中、小型零件可用较先进的铸造方法。常见的一般用途的钢质阶梯轴零件，如各台阶的直径相差不大，可用棒料;如各台阶的直径相差较大，宜用锻件;尺寸大的零件，因受设备限制一般用自由锻，中、小型零件可选模锻;形状复杂的钢件不宜用自由锻。

(3)生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。如铸件应采用机器造型或精密铸造;锻件应采用模锻等。单件小批生产则应采用木模手工造型或自由锻。

(4)生产条件。确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。如某厂生产大型水轮机的轴时采用了铸焊结构，中间轴用钢板卷成，两端法兰用铸钢件，然后将其焊成一个整体。

(5)充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。为节约材料和能源，随着毛坯制造专业化生产的发展。目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加。应用这些方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。