毛坯成形方法的选择原则

5.2　毛坯成形方法的选择原则

毛坯成形方法的选择不能孤立地从某一方面来考虑，要从零件的使用性能要求、产品的可靠性及经济性要求全面考虑，同时还要考虑零件的结构和尺寸、生产批量、生产条件以及生产环境等。所以在选择毛坯成形方法时，既要保证其使用性能要求，又要满足其成本低、质量好的要求，以达到毛坯质量好，生产成本低，制造方便和生产周期短的目的。

1.毛坯成形方法要适应使用性能的要求

零件的使用要求就是要保证零件达到规定的功能，具体体现在对其形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等外部质量，以及对其化学成分、组织结构、力学性能、物理化学性能等内部质量的要求。不同的零件对使用的要求是不一样的，有的零件要求高强度，有的零件要求高耐磨性，有的零件要外观造型美观等，在对材料成形工艺上就有较大的差别。即使同一类零件，由于使用要求不同，其毛坯成形方法不尽相同。如机床的主轴和手柄，虽同属轴类零件，其使用要求是不一样的。主轴是机床的关键零件，尺寸、形状和加工精度要求很高，受力复杂，在工作中不允许发生过量变形，因此，要选择具有良好综合力学性能的材料，经过锻造成形及严格的切削加工来完成。而机床手柄则采用低碳钢棒料或灰铸铁的铸造成形毛坯，经简单的切削加工来完成。又如机床的床身是各类机床的主体，且为非运动零件，它的主要功能是支承和连接机床的各个部件，以承受压力和弯曲压力为主，同时为了保证工作稳定性，要有较好的刚度和减震性，所以都采用铸铁材料的铸造成形毛坯。可见毛坯成形方法的选择要适应零件在整个设备中使用性能的要求。

2.毛坯成形方法要适应工艺性能的要求

毛坯（或零件）的设计应适应其加工工艺，而加工工艺选得合理也能简化或优化毛坯（或零件）的设计。某些结构在设计上是合理的，在力学性能上也是满足要求的，但在成形工艺上难以实现。所以必须了解成形工艺对所设计毛坯（零件）的要求以及应选择的工艺流程。零件图上所标注的尺寸、公差、表面粗糙度和技术条件都直接影响工艺流程的繁简和生产周期的长短。

当零件（如箱体、底座等）形状比较复杂、尺寸较大时，用锻造成形难以实现，则应采用铸造或焊接成形。但铸造毛坯的减震性和耐磨性更好，适合有一定批量毛坯的生产。当单件、小批生产时，则可采用焊接成形。对于少数重型机械如轧钢机、大型锻压机的床身，可选用中碳钢或合金钢铸造成形，特别大型的还可采用铸钢-焊接结构。

若零件形状不太复杂，但力学性能要求较高，则可采用锻造成形。单件、小批生产时，则可采用自由锻造成形。当大批量生产时，则可采用模锻成形。

当零件（如键、销等零件）形状比较简单，尺寸不大，批量较大时，可采用冷拔成形工艺，并通过形变强化的效果提高零件的力学性能。强度提高的程度又与形变量有关，变形量越大，提高程度越大。

3.毛坯成形方法要适应经济性的要求

毛坯成形经济性也是必须考虑的重要问题，其主要目的是使零件的总成本降至最低。在选择毛坯成形方法时，在保证其使用性能的前提下，应尽量从工艺性出发，使制造成本最低；在进行毛坯成形方案比较时，应从经济上加以分析对比，选择低成本的方案。

毛坯成形的经济性与毛坯成形的工艺、生产批量有很大的关系。当单件、小批生产时，应选用常用材料、一定的设备与工具和低精度、低生产率的毛坯生产方法。这样，毛坯成形的生产周期短，能节省时间和工艺设备的设计制造费用。虽然单件产品消耗的材料和工时较多，但总成本还是较低的。在大批量生产的条件下，应选用专用材料、专用工装，虽然增加了设备、工艺装备费用，但材料的总消耗量和切削加工工时会大幅降低，总成本也较低。一般说来，当单件、小批生产时，铸造成形可选用手工砂型铸造，锻造成形可选用自由锻或胎模锻，焊接成形则以手工或半自动焊为主。在大量生产时，可分别选用机器造型、模锻、埋弧自动焊或自动、半自动的气体保护焊。

毛坯成形的经济性还与毛坯形状的复杂程度、企业的实际生产条件等有关。一般说来，毛坯形状复杂，所需的模型（模具）工时费用就高，则生产成本较高。企业的实际生产条件也不能忽视。有些成形方案虽然从技术上是合理的，但若实际条件不具备，这种方案就不能付诸实施。在制定毛坯成形方案时，应首先分析本厂的设备条件和技术条件是否满足毛坯制造的要求。