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材料成型技术基础第1页，本讲稿共16页五 材料成形方法的选择第2页，本讲稿共16页此部分内容的学习提示!n了解材料成形方法选择的原则；n了解常用零件成形方法的特点；n了解典型零件的成形方法；第3页，本讲稿共16页5.1 5.1 材料成形方法选择的原则材料成形方法选择的原则原则：在满足在满足使用要求使用要求的前提下，尽可能的前提下，尽可能降低降低 生产成本生产成本，使产品在市场上具有，使产品在市场上具有竞争能力竞争能力。一、一、适用性原则适用性原则1.1.满足使用要求满足使用要求 2.2.成形方法应适应相应的工艺性成形方法应适应相应的工艺性 如：机床主轴经锻造成形及严格切削加工如：机床主轴经锻造成形及严格切削加工 和热处理制成和热处理制成 机床手柄则用灰铸铁毛坯，经简单的切削加工机床手柄则用灰铸铁毛坯，经简单的切削加工即可制成即可制成第4页，本讲稿共16页二、生产条件兼顾原则二、生产条件兼顾原则三、经济性原则三、经济性原则四、可持续性发展原则四、可持续性发展原则第5页，本讲稿共16页5.2 5.2 常用成形方法的特点常用成形方法的特点 成形方法成形方法比较内容比较内容铸造铸造锻造锻造冷冲压冷冲压焊接焊接成形特点成形特点液态成形固态塑性成形固态塑性成形永久连接对原材料工艺性要求对原材料工艺性要求流动性好，收缩率低塑性好，变形抗力小塑性好，变形抗力小强度高，塑性好，液态下化学稳定性好常用材料常用材料铸铁、铸钢、非铁合金低、中碳钢、合金结构钢低碳钢薄板、非铁合金薄板低碳钢、低合金结构钢、不锈钢、非铁合金适宜成形的形状适宜成形的形状一般不受限制，可相当复杂，尤其是内腔自有锻简单；模锻较复杂，但有一定限制比较复杂，但有一定限制一般不受限制适宜成形尺寸与重量适宜成形尺寸与重量砂型铸造不受限制；特种铸造受限制自由锻不受限制；模锻受限制，一般150kg最大板厚810mm不受限制材料利用率材料利用率高自由锻低；模锻高较高较高适宜的生产批量适宜的生产批量砂型铸造不受限制自由锻单件小批；模锻成批、大量大批量单件、小批、成批生产周期生产周期砂型铸造较短自由锻短；模锻长长短生产率生产率砂型铸造低自由锻低；模锻较高高中、低应用举例应用举例机架、床身、底座、工作台、导轨、变速箱、泵体、阀体、带轮、轴承座、曲轴、凸轮轴、齿轮等形状复杂的零件机床主轴、传动轴、齿轮、连杆、凸轮、螺栓、弹簧、曲轴、锻模、冲模等对力学性能，尤其是强度和韧度，要求较高的零件汽车车身覆盖件，仪器仪表与电器的外壳及零件、液压箱、水箱等各种用薄板成形的零件锅炉、压力容器、化工容器、管道、厂房构架、吊车构架、桥梁、车身、船体、飞机构件、重型机械的机架、立柱、工作台等各种金属结构件、组合件，还可用于零件修补第6页，本讲稿共16页5.3 5.3 典型零件的成形方法典型零件的成形方法1、轴杆类零件、轴杆类零件多采用锻造成形多采用锻造成形 大型零件，锻焊联合大型零件，锻焊联合凸轮轴、曲轴等，可以采用铸造或铸焊联合凸轮轴、曲轴等，可以采用铸造或铸焊联合 第7页，本讲稿共16页二、盘套类零件二、盘套类零件多采用锻造成形多采用锻造成形 大型齿轮，铸造成形大型齿轮，铸造成形 这类零件在机械中的使用要求和工作条件有很大差异，因此所用材料和毛坯各不相同 1.1.齿轮齿轮 仪器仪表齿轮在大量生产时，可采用板材冲压或非铁仪器仪表齿轮在大量生产时，可采用板材冲压或非铁合金压力铸造成形，也可用塑料（如尼龙）注射成形合金压力铸造成形，也可用塑料（如尼龙）注射成形 第8页，本讲稿共16页批量生产，多采用灰铁铸造成形批量生产，多采用灰铁铸造成形 2.2.带轮、飞轮、手轮和垫块带轮、飞轮、手轮和垫块单件生产时，也可采用低碳钢焊接件。单件生产时，也可采用低碳钢焊接件。3.3.法兰、垫圈、套环、联轴节等法兰、垫圈、套环、联轴节等 4.4.钻套、导向套、滑动轴承、液压缸、螺母等钻套、导向套、滑动轴承、液压缸、螺母等 5.5.模具毛坯模具毛坯可铸、可锻或者冲压可铸、可锻或者冲压可铸、可锻可铸、可锻一般采用合金钢锻造成形一般采用合金钢锻造成形第9页，本讲稿共16页三、机架、箱座类零件三、机架、箱座类零件多采用铸造成形多采用铸造成形 或铸焊联合或铸焊联合 第10页，本讲稿共16页六 快速成形第11页，本讲稿共16页6.1 6.1 快速成形技术的原理及特点快速成形技术的原理及特点快速成形技术（快速成形技术（RPRP）是近）是近3030年发展起来的年发展起来的新兴成形技术新兴成形技术，是成形技术领域的一次重大是成形技术领域的一次重大突破突破。一、一、传统成形方法传统成形方法1.1.去除成形去除成形 2.2.受迫成形受迫成形传统的机械加工方法：传统的机械加工方法：车、铣、刨、磨、电火花、数控等车、铣、刨、磨、电火花、数控等铸造、锻压、注射成形等铸造、锻压、注射成形等第12页，本讲稿共16页二、二、快速成形快速成形RP分为离散和堆积两个过程。RP属于堆积成形，是运用合并与连接的方法，把材料有序地合并堆积起来的成形方法。堆积成形是在计算机控制下完成的，其最大特点是不受成形零件复杂程度的限制。RPRP的工艺过程的工艺过程CADCAD模型模型前处理，分层前处理，分层CAMCAM层面加工层面加工层面粘贴堆积层面粘贴堆积成形成形后处理后处理第13页，本讲稿共16页RPRP的成形特点的成形特点(1)(1)成形方法优于铸造、锻压，可成形复杂形状的零件。成形方法优于铸造、锻压，可成形复杂形状的零件。(2)(2)具有高度的柔性。具有高度的柔性。(3)(3)实现了设计（实现了设计（CADCAD）与制造（）与制造（CAMCAM）一体化。）一体化。(4)(4)环保，废料少。环保，废料少。(5)(5)与逆向工程相结合，可作为快速开发新产品的与逆向工程相结合，可作为快速开发新产品的 工作平台。工作平台。RPRP的应用的应用(1)(1)新产品开发设计定型。新产品开发设计定型。(2)(2)复杂零件的单件、小批量生产。复杂零件的单件、小批量生产。(3)(3)逆向工程。逆向工程。(4)(4)快速制模快速制模第14页，本讲稿共16页6.2 6.2 快速成形方法简介快速成形方法简介1 1、立体光固化立体光固化SLA SLA SLASLA：基于液态光敏树脂光固化原理工作：基于液态光敏树脂光固化原理工作SLASLA动画动画适合成形小件，能直接得到塑料产品，表适合成形小件，能直接得到塑料产品，表面质量较好，较高的尺寸精度面质量较好，较高的尺寸精度 2 2、分层实体成形、分层实体成形LOMLOMLOM:LOM:也称薄形材料选择性切割。也称薄形材料选择性切割。LOMLOM动画动画适合成形大、中型零件，翘曲变形小，成形速度高，但适合成形大、中型零件，翘曲变形小，成形速度高，但尺寸精度不高，材料浪费大尺寸精度不高，材料浪费大第15页，本讲稿共16页3 3、选择性激光烧结、选择性激光烧结SLSSLS 烧结原料为粉末状烧结原料为粉末状SLSSLS动画动画适合成形中、小型零件，适用范围广，能直接制适合成形中、小型零件，适用范围广，能直接制造蜡模或塑料、陶瓷和金属产品造蜡模或塑料、陶瓷和金属产品4 4、熔化沉积成形、熔化沉积成形FDMFDM FDMFDM :喷射沉积成形喷射沉积成形 FDMFDM动画动画适合成形成形小塑料件，适合成形成形小塑料件，翘曲变形小，成形时间较长翘曲变形小，成形时间较长第16页，本讲稿共16页