11.2.1 轴杆类零件的毛坯
按承载不同,轴大体上分为心轴、传动轴和转轴。
(1)心轴仅承受弯矩、不传递转矩的轴,如自行车轮轴。
(2)传动轴主要传递转矩、不承受或承受很小弯矩的轴,如车床上的光杠。
(3)转轴既承受弯矩、又传递转矩的轴,如机床的主轴、减速器中的齿轮轴等。
上述三类轴,依其承载及功能不同,主要选用中碳调质钢(适于中等载荷或一般要求的轴)、合金结构钢(适于重载、冲击及耐磨要求的轴)等材料。显然,用这些材料制造的轴几乎都是锻坯,并依生产批量不同,采用自由锻或模锻制造。
有些异形轴,如曲轴、凸轮轴等,在满足使用要求的情况下,有时也可以用球墨铸铁制造毛坯,大批量生产时,常用机器造型制坯。
有些大型的轴杆类零件的毛坯,如我国自行设计制造的12 000t水压机,其空心立柱长18m、直径1m,壁厚300mm,就是用铸钢件,分六段焊接而成的。
有些近似轴类零件的毛坯,往往依其各部分的不同功能而选用不同材料,经焊接而成。例如,汽车发动机的配气阀,分别用4Cr9Si2(阀盖)和45钢(阀杆)焊成,既节省贵重金属,又使结构更趋合理。
11.2.2 盘套类零件的毛坯
齿轮、带轮、飞轮、联轴器、轴承盖、套环及一些饼块件(如锻模)等均属盘套类零件。依其功能不同,选用的材料和毛坯也各不相同。以齿轮为例说明如下。
齿轮是机器中重要传动件之一。齿轮啮合运转时,轮齿受到弯矩,有时还受冲击作用,齿面受到接触应力和摩擦力的作用等。弯矩、冲击力可能使轮齿折断,接触应力及摩擦力将使齿面发生点蚀、磨损和胶合等破坏。因此,齿轮选材基本要求是,轮齿具有足够的抗弯强度;齿面的硬度和耐磨性足够;对承受冲击的齿轮,要求心部的韧度高。
上述要求随齿轮的工作环境条件的恶化而提高。在野外尘土飞扬的环境中,或在腐蚀性介质中工作的齿轮就是如此。
齿轮常用材料是钢和铸铁,有些齿轮也用有色金属或非金属制造。
齿轮的形状有整体圆饼状,也有带轮辐或肋板的齿轮。齿轮尺寸从直径几毫米到几米,甚至更大。
综合上述对齿轮的要求,齿轮毛坯及其成形方法大体如下。
(1)要求传动精确、结构小巧的仪表齿轮,大量生产时可以用黄铜板料精冲而成或用铝合金压铸制成。
(2)重要机械上的齿轮,例如,切削机床上的主轴箱内的直齿圆柱齿轮,对传动精度、传递功率和结构紧凑性等都有较高的要求,常用20Cr、20CrMnTi等合金渗碳钢制造。单件(配件)生产,直径较小者,可直接以圆钢为毛坯,经切削加工制成,如果大量生产可用热轧制坯。
机床上的一般齿轮,可以用中碳调质钢,经自由锻或模锻制坯,有些不重要的低速齿轮,可以用灰铸铁,经手工造型或机器造型制得齿坯。
(3)重型机械上的大型齿轮,由于锻造比较困难,可以用中碳铸钢、球墨铸铁,经砂型铸造制坯。处于粉尘环境工作的矿山机械中的大型齿轮,更多地采用铸铁制坯。
在铸锻能力受限或单件生产时,也可以将齿轮的各部分分别铸造或锻造,再用焊接将其连成整体,有时对过大的齿形圈则分段加工后镶成。
(4)高速、轻载的普通小齿轮,为减小噪声,也可用非金属材料,如尼龙等制造。此外,有些齿轮用粉末冶金,经精密模锻制成。
其他盘套类零件的毛坯选择,与齿坯选择原则、步骤基本类似。
11.2.3 机架类零件的毛坯
箱体、机架、机座等均属机架类零件,是机器的基础零件。通过它使机器中的各种零件构成整体,相互间保持正确的位置,彼此协调运转。如图11-2所示为某箱体(气缸体)的外形,结构复杂,常用铸造方法获得毛坯。载荷轻者用灰铸铁制造,载荷重者则用铸钢制造。单件生产或大型箱体的整铸有困难时,也可用焊接结构。
图11-2 汽缸体外形示意图
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