第 9章 机械零件材料及成型方法选
用
? 9.1选材的一般原则
? 9.2典型零件的选材及改性方法示例
? 9.3毛坯成型方法选用原则
? 9.4典型机械零件毛坯成型方法选用示例 (轴
杆类、盘套类、箱体类 )
9.1选材的一般原则
? 9.1.1 零件失效的类型、原因及分析方法
? 9.1.2材料的选用
? 9.1.3选材的一般程序
9.1.1 零件失效的类型、原因及分
析方法
? 1,零件失效的类型, 原因
? 各种机械零件都具有一定的功能，当它不能按要
求的效率完成预定的功能时，则称该零件已失效。
零件失效具体表现为：零件完全破坏，不能继续
工作；严重损伤不能再安全工作；虽仍能安全工
作，但不能完成规定的功能。
? 根据零件损坏的特点、所受载荷的类型及外在条
件，零件的失效可归纳为下列三种类型：①变形
失效；②断裂失效；③表面损伤失效。
? 引起失效的具体原因大体可以分为①设计；②材
料；③加工；④安装使用
? 2.零件失效分析方法
? ①应尽可能仔细地收集失效零件的残体，拍照留
据，确定重点分析的对象和部位。并在零件失效
的发源部位切取样品。
? ②应详细整理失效零件的有关资料，如设计资料、
加工工艺文件及使用记录等。
? ③将所选样品进行宏观及微观的断口分析，以及
必要的金相剖面分析，确定失效的发源地及失效
的方式。
? ④测定样品的必要数据，包括设计所依据的性能
指标及与失效有关的性能数据，材料的组织及化
学成分是否符合要求，分析在失效零件上收集到
的腐蚀产物的成分、磨屑的成分等。必要时还要
进行无损探伤、断裂力学分析等，考查有无裂纹
或其他缺陷。
9.1.2材料的选用
? 1,使用性能与选材
? 2.工艺性能与选材
? 3.经济性与选材
一些零件的工作条件、主要损坏形
式及主要机械性能指标
9.1.3选材的一般程序
? 1.分析零件工作条件
? 2.材料预选择
? 3.材料终选择
? 4.验证选材的可靠性
9.2典型零件的选材及改性方法示例
? 9.2.1.齿轮类零件的选材及改性方法
? 9.2.2轴类零件的选材及改性方法
9.2.1.齿轮类零件的选材及改性方法
? 1.齿轮的工作条件及性能要求
? 2.齿轮零件的选材
? 3.典型齿轮选材举例
1.齿轮的工作条件及性能要求
? 齿轮是机械工业、汽车、拖拉机中应用最广的零件之一，主要用于功率的传
递和速度的调节，其工作时的受力状况如下：
? ①由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力；
? ②齿面相互滑动和滚动，承受较大的接触应力，并发生强烈的摩擦；
? ③由于换档、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。
? 根据齿轮的工作特点，其主要失效形式有以下几种：
? ①轮齿折断 有两类断裂形式，一类为疲劳断裂：主要发生在齿根，常常一齿
断裂引起数齿、甚至更多的齿断裂；另一类是过载断裂：主要是冲击载荷过
大造成的断齿；
? ②齿面磨损 由于齿面接触区摩擦，使齿厚变小，齿隙增大；
? ③齿面的剥落 在交变接触应力作用下，齿面产生微裂纹并逐渐发展，引起点
状剥落。
? 据此，要求齿轮用材应具有如下性能：
? ①高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度；
? ②高的硬度和耐磨性；
? ③轮齿心部要有足够的强度和韧性；
2.齿轮零件的选材
3.典型齿轮选材举例
C6132车床传动齿轮 JN— 150汽车变速齿轮
9.2.2轴类零件的选材及改性方法
? 1.机床主轴
? 2,汽车半轴
? 3,内燃机曲轴
1.机床主轴
? 在选用机床主轴的材料和热处理工艺时，必须考虑以下几点：
? ①受力的大小。
? ②轴承类型。
? ③主轴的形状及其可能引起的热处理缺陷。
? 机床主轴的工作条件和性能要求
? C6140车床主轴的工作条件：
? ①承受交变的弯曲应力与扭转应力，有时受到冲击载荷的作用；
? ②主轴大端内锥孔和锥度外圆，经常与卡盘、顶针有相对摩擦；
? ③花键部分经常有磕碰或相对滑动。
? 热处理技术条件：
? 整体调质硬度达 200～ 230HBS；内锥孔和外圆锥面处硬度为 45～
50 HRC；花键部分的硬度为 48～ 53 HRC。
? （ 2）主轴用钢及热处理改性
? C6140车床属于中速、中负荷、在滚动轴承中工
作的机床，因此选用 45钢。整体调质以获得高的
综合机械性能和疲劳强度；内锥孔和外圆锥面处
采用盐浴局部淬火和回火，以便耐磨和保证装配
精度；花键部分高频淬火、低温回火，以确保强
度硬度要求。机床主轴工艺路线如下：
? 锻造 → 正火 → 粗加工 → 调质 → 精加工 → 表面淬火
及低温回火 → 磨削加工。
? 若这类机床主轴承受载荷较大时，可用 40Cr钢制
造。当承受较大的冲击载荷和疲劳载荷时，则可
采用合金渗碳钢制造，其热处理工艺也发生相应
的变化。
C6140车床主轴图
2,汽车半轴
? 汽车半轴是驱动车轮转动的直接驱动件。半轴材料与其工作条件有关,中型载重汽车目前选用 40Cr钢，而重型载重汽车则选用性能更高的
40CrMnMo钢。
? （ 1）汽车半轴的工作条件和性能要求
? 图 9-2-4所示为跃进 -130型载重汽车 (载重量为 2500kg)的半轴简图。半
轴在工作时承受冲击、反复弯曲疲劳和扭转应力的作用，要求材料有 足够的抗弯强度、疲劳强度和较好的韧性。
? 热处理技术条件：
? 硬 度：杆部 37～ 44 HRC；
? 盘部外圆,24～ 34 HRC。
? 材料选用及热处理改性
? 根据技术条件要求，可选用 40Cr钢。热处理为：正火，消除锻造应力，
改善切削加工性；调质，使半轴具有高的综合机械性能。其制造工艺 路线如下：
? 下料 → 锻造 → 正火 → 切削加工 → 调质 → 钻孔 → 磨削
汽车半轴
3,内燃机曲轴
? （ 1）工作条件及性能要求
? 曲轴是内燃机形状复杂而又重要的零件之一。它在工作时受到内燃机
周期性变化着的气体压力、曲柄连杆机构的惯性力、扭转和弯曲应力
以及冲击力等的作用。在高速内燃机中曲轴还受到扭转振动的影响，
会造成很大的应力。
? 因此，对曲轴的性能要求为：高强度，一定的冲击韧性和弯曲、扭
转疲劳强度，轴颈处要求有高的硬度和耐磨性。
? （ 2）内燃机曲轴用料的选择
? 一般以静力强度和冲击韧性作为曲轴的设计指标，并考虑疲劳强度。
? 内燃机曲轴材料的选择主要决定于内燃机的使用情况、功率大小、转
速高低以及轴瓦材料等因素。一般选材规律如下：
? 低速内燃机曲轴采用正火状态的碳素钢或球墨铸铁；
? 中速内燃机曲轴采用调质状态的碳素钢或合金钢如 45,40Cr、
45Mn2,50Mn2等，或球墨铸铁；
? 高速内燃机曲轴采用高强度的合金钢如 35CrMo,42CrMo、
18Cr2Ni4WA等。
9.3毛坯成型方法选用原则
? 9.3.1毛坯的种类
? 9.3.2 毛坯选择的原则
? 9.3.3选择毛坯的依据
9.3.1毛坯的种类
? 1.型材
? 2.铸件
? 3.锻件
? 4.冲压件
? 5.焊接件
1.型材
? 型材具有流线 (或纤维 )组织，使其力学性能具有
方向性，即顺着流线方向的抗拉强度、塑性好；
而垂直于流线方向的抗拉强度、塑性低，但抗剪
强度高。型材是大量生产的产品，可直接从市场
上购得，价格便宜，可简化制造工艺和降低制造
成本，尽管尺寸精度与表面质量稍差，在不影响
零件性能的情况下，一般优先选用型材。
? 型材的断面形状和尺寸有多种，常见的型材有
型钢、钢板、钢管、钢丝、钢带等。
2.铸件
? 用铸造方法获得的零件毛坯称为铸件。几乎所有
的金属材料都可进行铸造，其中铸铁应用最广，
而且铸铁也只能用铸造的方法来生产毛坯；常用
于铸造的碳钢为低、中碳钢。在一般情况下铸件
的生产成本较低，是优先选用的毛坯。
? 但是铸件的组织较粗大，内部易产生气孔、缩松、
偏析等缺陷，这些都影响铸件的力学性能，使铸
件的力学性能比相同材料的锻件低，特别是冲击
韧性差，所以一些重要零件和承受冲击载荷的零
件不宜用铸件作零件的毛坯。
3.锻件
? 锻件是固态金属材料在外力作用下通过塑性变形而获得的。
由于塑性变形的结果，使锻件内部的组织较细且致密，没
有铸造组织中的缺陷，所以锻件比相同材料铸件的力学性
能高。尤其塑性变形后使型材中纤维组织重新分布，符合
零件受力的要求，更能发挥材料的潜力。锻件常用于强度
高、耐冲击、抗疲劳等重要零件的毛坯。
? 与铸造相比，锻造方法难于获得形状较复杂 (特别内腔 )
的毛坯，且锻件成本一般比铸件要贵，金属材料的利用率
亦较低。
? 自由锻造适用于单件、小批生产、形状简单和大型零件
的毛坯，其缺点是精度不高、表面不光洁、加工余量大、
消耗金属多。模锻件的形状可比自由锻件复杂，且尺寸较
准确，表面较光洁，可减少切削加工成本，但模锻锤和锻
模价格高，所以模锻适用于中小件的成批或大量生产。
4.冲压件
? 冲压可制造形状复杂的薄壁零件，冲压件
的表面质量好，形状和尺寸精度高 (决定于
冲模质量 )，一般可满足互换性的要求，故
一般不必再经切削加工便可直接使用。冲
压生产易于实现机械化与自动化，所以生
产率较高，产品的合格率和材料利用率高，
故冲压件的制造成本低。但冲压件只适用
大批量生产，因为模具制造的工艺复杂、
成本高、周期较长，只有在大批量生产中
才能显示其优越性。
5.焊接件
? 焊接件是借助于金属原子间的扩散和结合的作用，把分
离的金属制成永久性的结构件。焊接件的尺寸、形状一般
不受限制，可以小拼大，结构轻便，材料利用率高，生产
周期短，主要用于制造各种金属结构件，也用于制造零件
的毛坯和修复零件，特别适用于制造单件、大型、形状复
杂的零件或毛坯，不需要重型与专用设备，产品改型方便。
焊接件接头的力学性能与母材基本接近。焊接件可以采用
钢板或型钢焊接，或采用铸 — 焊、锻 — 焊或冲 — 焊联合工
艺制成。但是焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程，
焊接构件内容易产生内应力和变形，接头的热影响区力学
性能有所下降。
9.3.2 毛坯选择的原则
? 1.适用性原则
? 2.经济性原则
? 3.毛坯选择时应考虑的其它因素
? (1)材料的工艺性对毛坯选择的影响
? (2)零件的结构、形状与尺寸大小对毛坯生
产方法选择的影响
? (3)零件性能的可靠性对毛坯选择的影响
? (4)零件生产的批量对毛坯选择的影响
9.3.3选择毛坯的依据
? 1.零件的类别、用途和工作条件及其形状、
尺寸和设计技术要求
? 2．零件的生产批量
? 3.生产条件
9.4典型机械零件毛坯成型方法选用
示例 (轴杆类、盘套类、箱体类 )
? 9.4.1轴杆类零件
? 9.4.2 盘套类零件
? 9.4.3 箱体类零件
9.4.1轴杆类零件
焊接的汽车排气阀
铸 — 焊结构的水压机毛坯
9.4.2 盘套类零件
? 盘套类零件一般是轴向尺寸小于径向尺寸，或者两个方向尺寸相差不
大。属于这类零件的有齿轮、飞轮、带轮、法兰盘、联轴器、手轮、
刀架等。由于这些零件在机械设备中的作用、要求和工作条件差异很
大，因零件用材不相同，故毛坯的生产方法也各异。
? 对带轮、飞轮、手轮、垫块等一类受力不大 (且主要承受压力 )、结
构复杂的零件，常选用灰铸铁制造，故用铸造方法生产的铸铁件作为
毛坯；对单件大型零件亦可用低碳钢焊接而成。对法兰盘、套环、垫
圈等零件，根据受力大小、形状和尺寸，可选用铸铁、钢、有色合金 等制造，分别用铸件、锻件或型材下料后作毛坯。
? 齿轮是典型的轮盘类零件，其材料的选用前面已分析过。齿轮毛坯
的选择应根据其受力的性质与大小、材料种类、结构形状、尺寸大小、
生产批量等不同而异。一般中小型传力齿轮常用锻件为毛坯；当生产
批量较大时用热轧或精密模锻件作毛坯，以提高性能、减少切削加工；
直径较小的齿轮也可直接用圆钢作毛坯；结构复杂尺寸较大的齿轮亦
可采用铸钢件或球墨铸铁件；对单件大型齿轮可用焊接件作毛坯；尺
寸较小、厚度薄、产量大的传动齿轮可用冲压方法直接生产零件；对 一般非传力的低速齿轮，可用灰口铸铁件作毛坯。
9.4.3 箱体类零件
? 箱体类零件一般结构较复杂，具有不规则的外形
与内腔，壁厚也不均匀，如各种设备的机身、机
座、机架、工作台、齿轮箱、轴承座、泵体等。
其工作条件差异较大，但一般以承压为主；并要
求有较好刚性和减震性，且同时受压、弯、冲击
作用；对工作台和导轨等要求有较高的耐磨性。
? 对于一般承受压力为主的箱体类零件，常选用灰
铸铁为材料，因为灰铸铁可制造形状复杂毛坯对
单件小批量生产可用焊接件。为减少箱座类零件
重量可选用铝合金铸件 (如航空发动机箱体等 )。
对尺寸较大的支架，可采用铸 -焊或锻 -焊组合件
作毛坯。
用
? 9.1选材的一般原则
? 9.2典型零件的选材及改性方法示例
? 9.3毛坯成型方法选用原则
? 9.4典型机械零件毛坯成型方法选用示例 (轴
杆类、盘套类、箱体类 )
9.1选材的一般原则
? 9.1.1 零件失效的类型、原因及分析方法
? 9.1.2材料的选用
? 9.1.3选材的一般程序
9.1.1 零件失效的类型、原因及分
析方法
? 1,零件失效的类型, 原因
? 各种机械零件都具有一定的功能，当它不能按要
求的效率完成预定的功能时，则称该零件已失效。
零件失效具体表现为：零件完全破坏，不能继续
工作；严重损伤不能再安全工作；虽仍能安全工
作，但不能完成规定的功能。
? 根据零件损坏的特点、所受载荷的类型及外在条
件，零件的失效可归纳为下列三种类型：①变形
失效；②断裂失效；③表面损伤失效。
? 引起失效的具体原因大体可以分为①设计；②材
料；③加工；④安装使用
? 2.零件失效分析方法
? ①应尽可能仔细地收集失效零件的残体，拍照留
据，确定重点分析的对象和部位。并在零件失效
的发源部位切取样品。
? ②应详细整理失效零件的有关资料，如设计资料、
加工工艺文件及使用记录等。
? ③将所选样品进行宏观及微观的断口分析，以及
必要的金相剖面分析，确定失效的发源地及失效
的方式。
? ④测定样品的必要数据，包括设计所依据的性能
指标及与失效有关的性能数据，材料的组织及化
学成分是否符合要求，分析在失效零件上收集到
的腐蚀产物的成分、磨屑的成分等。必要时还要
进行无损探伤、断裂力学分析等，考查有无裂纹
或其他缺陷。
9.1.2材料的选用
? 1,使用性能与选材
? 2.工艺性能与选材
? 3.经济性与选材
一些零件的工作条件、主要损坏形
式及主要机械性能指标
9.1.3选材的一般程序
? 1.分析零件工作条件
? 2.材料预选择
? 3.材料终选择
? 4.验证选材的可靠性
9.2典型零件的选材及改性方法示例
? 9.2.1.齿轮类零件的选材及改性方法
? 9.2.2轴类零件的选材及改性方法
9.2.1.齿轮类零件的选材及改性方法
? 1.齿轮的工作条件及性能要求
? 2.齿轮零件的选材
? 3.典型齿轮选材举例
1.齿轮的工作条件及性能要求
? 齿轮是机械工业、汽车、拖拉机中应用最广的零件之一，主要用于功率的传
递和速度的调节，其工作时的受力状况如下：
? ①由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力；
? ②齿面相互滑动和滚动，承受较大的接触应力，并发生强烈的摩擦；
? ③由于换档、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。
? 根据齿轮的工作特点，其主要失效形式有以下几种：
? ①轮齿折断 有两类断裂形式，一类为疲劳断裂：主要发生在齿根，常常一齿
断裂引起数齿、甚至更多的齿断裂；另一类是过载断裂：主要是冲击载荷过
大造成的断齿；
? ②齿面磨损 由于齿面接触区摩擦，使齿厚变小，齿隙增大；
? ③齿面的剥落 在交变接触应力作用下，齿面产生微裂纹并逐渐发展，引起点
状剥落。
? 据此，要求齿轮用材应具有如下性能：
? ①高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度；
? ②高的硬度和耐磨性；
? ③轮齿心部要有足够的强度和韧性；
2.齿轮零件的选材
3.典型齿轮选材举例
C6132车床传动齿轮 JN— 150汽车变速齿轮
9.2.2轴类零件的选材及改性方法
? 1.机床主轴
? 2,汽车半轴
? 3,内燃机曲轴
1.机床主轴
? 在选用机床主轴的材料和热处理工艺时，必须考虑以下几点：
? ①受力的大小。
? ②轴承类型。
? ③主轴的形状及其可能引起的热处理缺陷。
? 机床主轴的工作条件和性能要求
? C6140车床主轴的工作条件：
? ①承受交变的弯曲应力与扭转应力，有时受到冲击载荷的作用；
? ②主轴大端内锥孔和锥度外圆，经常与卡盘、顶针有相对摩擦；
? ③花键部分经常有磕碰或相对滑动。
? 热处理技术条件：
? 整体调质硬度达 200～ 230HBS；内锥孔和外圆锥面处硬度为 45～
50 HRC；花键部分的硬度为 48～ 53 HRC。
? （ 2）主轴用钢及热处理改性
? C6140车床属于中速、中负荷、在滚动轴承中工
作的机床，因此选用 45钢。整体调质以获得高的
综合机械性能和疲劳强度；内锥孔和外圆锥面处
采用盐浴局部淬火和回火，以便耐磨和保证装配
精度；花键部分高频淬火、低温回火，以确保强
度硬度要求。机床主轴工艺路线如下：
? 锻造 → 正火 → 粗加工 → 调质 → 精加工 → 表面淬火
及低温回火 → 磨削加工。
? 若这类机床主轴承受载荷较大时，可用 40Cr钢制
造。当承受较大的冲击载荷和疲劳载荷时，则可
采用合金渗碳钢制造，其热处理工艺也发生相应
的变化。
C6140车床主轴图
2,汽车半轴
? 汽车半轴是驱动车轮转动的直接驱动件。半轴材料与其工作条件有关,中型载重汽车目前选用 40Cr钢，而重型载重汽车则选用性能更高的
40CrMnMo钢。
? （ 1）汽车半轴的工作条件和性能要求
? 图 9-2-4所示为跃进 -130型载重汽车 (载重量为 2500kg)的半轴简图。半
轴在工作时承受冲击、反复弯曲疲劳和扭转应力的作用，要求材料有 足够的抗弯强度、疲劳强度和较好的韧性。
? 热处理技术条件：
? 硬 度：杆部 37～ 44 HRC；
? 盘部外圆,24～ 34 HRC。
? 材料选用及热处理改性
? 根据技术条件要求，可选用 40Cr钢。热处理为：正火，消除锻造应力，
改善切削加工性；调质，使半轴具有高的综合机械性能。其制造工艺 路线如下：
? 下料 → 锻造 → 正火 → 切削加工 → 调质 → 钻孔 → 磨削
汽车半轴
3,内燃机曲轴
? （ 1）工作条件及性能要求
? 曲轴是内燃机形状复杂而又重要的零件之一。它在工作时受到内燃机
周期性变化着的气体压力、曲柄连杆机构的惯性力、扭转和弯曲应力
以及冲击力等的作用。在高速内燃机中曲轴还受到扭转振动的影响，
会造成很大的应力。
? 因此，对曲轴的性能要求为：高强度，一定的冲击韧性和弯曲、扭
转疲劳强度，轴颈处要求有高的硬度和耐磨性。
? （ 2）内燃机曲轴用料的选择
? 一般以静力强度和冲击韧性作为曲轴的设计指标，并考虑疲劳强度。
? 内燃机曲轴材料的选择主要决定于内燃机的使用情况、功率大小、转
速高低以及轴瓦材料等因素。一般选材规律如下：
? 低速内燃机曲轴采用正火状态的碳素钢或球墨铸铁；
? 中速内燃机曲轴采用调质状态的碳素钢或合金钢如 45,40Cr、
45Mn2,50Mn2等，或球墨铸铁；
? 高速内燃机曲轴采用高强度的合金钢如 35CrMo,42CrMo、
18Cr2Ni4WA等。
9.3毛坯成型方法选用原则
? 9.3.1毛坯的种类
? 9.3.2 毛坯选择的原则
? 9.3.3选择毛坯的依据
9.3.1毛坯的种类
? 1.型材
? 2.铸件
? 3.锻件
? 4.冲压件
? 5.焊接件
1.型材
? 型材具有流线 (或纤维 )组织，使其力学性能具有
方向性，即顺着流线方向的抗拉强度、塑性好；
而垂直于流线方向的抗拉强度、塑性低，但抗剪
强度高。型材是大量生产的产品，可直接从市场
上购得，价格便宜，可简化制造工艺和降低制造
成本，尽管尺寸精度与表面质量稍差，在不影响
零件性能的情况下，一般优先选用型材。
? 型材的断面形状和尺寸有多种，常见的型材有
型钢、钢板、钢管、钢丝、钢带等。
2.铸件
? 用铸造方法获得的零件毛坯称为铸件。几乎所有
的金属材料都可进行铸造，其中铸铁应用最广，
而且铸铁也只能用铸造的方法来生产毛坯；常用
于铸造的碳钢为低、中碳钢。在一般情况下铸件
的生产成本较低，是优先选用的毛坯。
? 但是铸件的组织较粗大，内部易产生气孔、缩松、
偏析等缺陷，这些都影响铸件的力学性能，使铸
件的力学性能比相同材料的锻件低，特别是冲击
韧性差，所以一些重要零件和承受冲击载荷的零
件不宜用铸件作零件的毛坯。
3.锻件
? 锻件是固态金属材料在外力作用下通过塑性变形而获得的。
由于塑性变形的结果，使锻件内部的组织较细且致密，没
有铸造组织中的缺陷，所以锻件比相同材料铸件的力学性
能高。尤其塑性变形后使型材中纤维组织重新分布，符合
零件受力的要求，更能发挥材料的潜力。锻件常用于强度
高、耐冲击、抗疲劳等重要零件的毛坯。
? 与铸造相比，锻造方法难于获得形状较复杂 (特别内腔 )
的毛坯，且锻件成本一般比铸件要贵，金属材料的利用率
亦较低。
? 自由锻造适用于单件、小批生产、形状简单和大型零件
的毛坯，其缺点是精度不高、表面不光洁、加工余量大、
消耗金属多。模锻件的形状可比自由锻件复杂，且尺寸较
准确，表面较光洁，可减少切削加工成本，但模锻锤和锻
模价格高，所以模锻适用于中小件的成批或大量生产。
4.冲压件
? 冲压可制造形状复杂的薄壁零件，冲压件
的表面质量好，形状和尺寸精度高 (决定于
冲模质量 )，一般可满足互换性的要求，故
一般不必再经切削加工便可直接使用。冲
压生产易于实现机械化与自动化，所以生
产率较高，产品的合格率和材料利用率高，
故冲压件的制造成本低。但冲压件只适用
大批量生产，因为模具制造的工艺复杂、
成本高、周期较长，只有在大批量生产中
才能显示其优越性。
5.焊接件
? 焊接件是借助于金属原子间的扩散和结合的作用，把分
离的金属制成永久性的结构件。焊接件的尺寸、形状一般
不受限制，可以小拼大，结构轻便，材料利用率高，生产
周期短，主要用于制造各种金属结构件，也用于制造零件
的毛坯和修复零件，特别适用于制造单件、大型、形状复
杂的零件或毛坯，不需要重型与专用设备，产品改型方便。
焊接件接头的力学性能与母材基本接近。焊接件可以采用
钢板或型钢焊接，或采用铸 — 焊、锻 — 焊或冲 — 焊联合工
艺制成。但是焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程，
焊接构件内容易产生内应力和变形，接头的热影响区力学
性能有所下降。
9.3.2 毛坯选择的原则
? 1.适用性原则
? 2.经济性原则
? 3.毛坯选择时应考虑的其它因素
? (1)材料的工艺性对毛坯选择的影响
? (2)零件的结构、形状与尺寸大小对毛坯生
产方法选择的影响
? (3)零件性能的可靠性对毛坯选择的影响
? (4)零件生产的批量对毛坯选择的影响
9.3.3选择毛坯的依据
? 1.零件的类别、用途和工作条件及其形状、
尺寸和设计技术要求
? 2．零件的生产批量
? 3.生产条件
9.4典型机械零件毛坯成型方法选用
示例 (轴杆类、盘套类、箱体类 )
? 9.4.1轴杆类零件
? 9.4.2 盘套类零件
? 9.4.3 箱体类零件
9.4.1轴杆类零件
焊接的汽车排气阀
铸 — 焊结构的水压机毛坯
9.4.2 盘套类零件
? 盘套类零件一般是轴向尺寸小于径向尺寸，或者两个方向尺寸相差不
大。属于这类零件的有齿轮、飞轮、带轮、法兰盘、联轴器、手轮、
刀架等。由于这些零件在机械设备中的作用、要求和工作条件差异很
大，因零件用材不相同，故毛坯的生产方法也各异。
? 对带轮、飞轮、手轮、垫块等一类受力不大 (且主要承受压力 )、结
构复杂的零件，常选用灰铸铁制造，故用铸造方法生产的铸铁件作为
毛坯；对单件大型零件亦可用低碳钢焊接而成。对法兰盘、套环、垫
圈等零件，根据受力大小、形状和尺寸，可选用铸铁、钢、有色合金 等制造，分别用铸件、锻件或型材下料后作毛坯。
? 齿轮是典型的轮盘类零件，其材料的选用前面已分析过。齿轮毛坯
的选择应根据其受力的性质与大小、材料种类、结构形状、尺寸大小、
生产批量等不同而异。一般中小型传力齿轮常用锻件为毛坯；当生产
批量较大时用热轧或精密模锻件作毛坯，以提高性能、减少切削加工；
直径较小的齿轮也可直接用圆钢作毛坯；结构复杂尺寸较大的齿轮亦
可采用铸钢件或球墨铸铁件；对单件大型齿轮可用焊接件作毛坯；尺
寸较小、厚度薄、产量大的传动齿轮可用冲压方法直接生产零件；对 一般非传力的低速齿轮，可用灰口铸铁件作毛坯。
9.4.3 箱体类零件
? 箱体类零件一般结构较复杂，具有不规则的外形
与内腔，壁厚也不均匀，如各种设备的机身、机
座、机架、工作台、齿轮箱、轴承座、泵体等。
其工作条件差异较大，但一般以承压为主；并要
求有较好刚性和减震性，且同时受压、弯、冲击
作用；对工作台和导轨等要求有较高的耐磨性。
? 对于一般承受压力为主的箱体类零件，常选用灰
铸铁为材料，因为灰铸铁可制造形状复杂毛坯对
单件小批量生产可用焊接件。为减少箱座类零件
重量可选用铝合金铸件 (如航空发动机箱体等 )。
对尺寸较大的支架，可采用铸 -焊或锻 -焊组合件
作毛坯。
