常用零件的毛坯成形方法

5.3　常用零件的毛坯成形方法

常用机械零件按其主要结构特征可分为轴杆类零件、盘套类零件、机架底座类零件，由于其形状特征和用途不同，其成形方法也会有很大差异。

1.轴杆类零件

轴杆类零件的结构特点是回转体零件，其轴向（纵向）尺寸远大于径向（横向）尺寸。这类零件包括各类传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、连杆等。在机械设备中，这类零件主要用来支承传动零件和传递转矩，受力较大，要求具有较高的强度、疲劳极限、塑性和韧性以及良好的综合力学性能。

图5-1　锻-焊结构的汽车排气阀

此类零件一般都采用锻造方法成形，常用材料为中碳钢。单件、小批生产时，可采用自由锻造成形。批量生产时，可采用模锻成形。某些简单光滑的轴零件，还可采用轧制拉拔成形。某些异型截面或弯曲轴线的轴，如凸轮轴、曲轴等较难铸造，则可采用球墨铸铁材料，用铸造成形方法成形，以利于降低生产成本。在有些情况下，也可采用铸-焊或锻-焊的成形方法，分别如图5-1和图5-2所示。

图5-2　铸-焊结构的水压机立柱毛坯

2.轮盘类零件

盘套类零件（如各种齿轮、带轮、飞轮、轴承环等）的结构特点是具有同一轴线内外回转的零件，其轴向（纵向）尺寸一般小于径向（横向）尺寸，或者两个方向的尺寸相差不大，它们主要起支承或导向作用，在工作中承受径向力和摩擦力。

在轮盘类零件中，最为典型的为齿轮件，它是各类机械设备中的重要传动零件。要求齿轮齿表面要有足够的强度、硬度，同时齿轮本身也要有一定的强度和韧性。当其尺寸较小时，可选用普通的锻造方法。当尺寸很小（直径小于100mm）时，可用圆钢为毛坯；当尺寸很大（直径大于500mm）时，锻造成形比较困难，可用铸造方法，材料选用铸钢或球墨铸铁。铸造齿轮一般以轮辐结构代替锻钢齿轮辐板结构（见图5-3c），若单件生产大型齿轮件的毛坯（见图5-3d），常采用焊接方法制造；若大批量生产中小齿轮，可采用热轧或精密模锻方法制造。仪器、仪表中受力不大的一些齿轮，还可用尼龙为材料通过注塑成形。带轮、飞轮、手轮等受力不大或以承压为主的零件，一般选用铸铁材料通过铸造成形；在单件生产时，也可用低碳钢焊接成形。

图5-3　不同毛坯类型的齿轮

a）锻造毛坯齿轮　b）圆钢毛坯齿轮　c）铸造毛坯齿轮　d）焊接毛坯齿轮

法兰、套环、垫圈等零件毛坯，根据受力情况及形状、尺寸等不同，可分别采用铸造成形，锻造成形或直接用圆钢获得。各种模具毛坯，一般采用合金钢通过锻造成形。

3.机架、箱体类零件

机架、箱体类零件的结构特征为：形状不规则，壁厚不均匀，带有内腔或凸台，重量从几千克到数十吨，工作条件也相差很大。它包括各种机械中的机身、座、支架、横梁、工作台及齿轮箱、阀体泵体等，如图5-4所示。机身、底座主要起支承和连接机械设备各部分的作用，要求有较好的刚度、减震性；工作台和导轮则要求要有较好的耐磨性；而箱体类零件一般受力不大，但要求有良好的刚度和密封性。这类零件通常通过铸造成形来获得毛坯。铸造毛坯价格低廉，具有良好的耐磨性和减震性。

图5-4　机架类零件

对于少数重型机械如轧钢机、大型锻压机械的机身，可选用中碳铸钢件或合金铸钢件；对于航空发动机中的箱体，为减轻重量，通常采用铝合金铸件；对于个别大型的此类零件还可采用铸-焊联合成形方法。