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1、第8章 机械零件的结构工艺性,主要内容： 零件结构对加工方法和制造成本的影响；影响零件结构工艺性的主要因素；零件的结构设计的实际应用。 重点和难点： 零件的结构设计对实际生产过程的意义。,1,零件本身的结构，对加工质量、生产效率和经济效益有着重要影响。为了获得较好的经济效益，在设计零件结构时，不仅要考虑满足使用要求，还应当考虑是否能够制造和便于制造，也就是要考虑零件结构的工艺性。 一、概述 1、零件的结构工艺性概念 零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前题下，制造的可行性和经济性，即难易程度。其内容包括零件机械加工结构工艺性和产品结构装配工艺性。良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下
2、既能方便制造，又有较低的制造成本。,2,产品及零件的制造，包括毛坯生产、切削加工、热处理和装配等许多阶段。结构设计时必须全面考虑，使各个生产阶段都具有良好的工艺性。由于一般悄况下切削加工的劳动耗费最多，因而切削加工工艺性更为重要。,3,2、结构工艺性内容 (1) 在毛坯制造方面 铸件：璧厚均匀、便于造型。 锻件：形状简单、便于出模。 (2) 在加工方面 合理标注零件的技术要求。 便于安装、加工。 有利于提高加工质量和提高生产效率。 (3) 在装配方面 便于装配。 减少修配量。,4,3、结构工艺性原则 (1) 合理确定零件的技术要求 不需要加工的表面，不要设计成加工面； 要求不高的表面，不应设计
3、为高精度和表面粗糙度Ra值低的表面，否则会使成本提高。 (2) 遵循零件结构设计的标准化 尽量采用标准化参数 零件的孔径、锥度、螺纹孔径和螺距、齿轮模数和压力角、圆弧半径、沟槽等参数尽量选用有关标准推荐的数值，这样可使用标准的刀、夹、量具，减少专用工装的设计、制造周期和费用。,5,尽量采用标准件 诸如螺钉、螺母、轴承、垫圈、弹簧、密封圈等零件，一般由标准件厂生产，根据需要选用即可，不仅可缩短设计制造周期，使用维修方便，而且较经济。 尽量采用标准型材 只要能满足使用要求，零件毛坯尽量采用标准型材，不仅可减少毛坯制造的工作量，而且由于型材的性能好，可减少切削加工的工时及节省材料。 (3) 合理标注
4、尺寸 按加工顺序标注尺寸，尽量减少尺寸换算，并能方便准确地进行测量。 从实际存在的和易测量的表面标注尺寸，且在加工时应尽量使工艺基准与设计基准重合。,6,零件各非加工面的位置尺寸应直接标注，而非加工面与加工面之间只能有一个联系尺寸。 (4) 零件结构要便于加工 零件结构要便于安装，定位准确，加工稳定可靠。 尽量减小毛坯余量和选用切削加工性好的材料。 各要素的形状应尽量简单，加工面积要尽量小，规格应尽量统一。 尽量采用标准刀具进行加工，且刀具易进入、退出和顺利通过加工表面。 加工面和加工面之间、加工面和不加工面之间均应明显分开，加工时应使刀具有良好的切削条件，以减少刀具磨损和保证加工质量。,7,
5、二、原则应用实例 1、应能采用标准化刀具加工 零件的大面积沉凹结构的转角应留有一定的转角半径，而且转角半径应与标准铣刀直径一致。,a) 改进前 b) 改进后,8,2、尽量采用标准化参数，同类参数尽量一致 (1) 图a所示的轴上砂轮越程槽宽度、键槽宽度设计成不同尺寸，则需采用不同尺寸的刀具加工。图b将这些槽的宽度改成相同尺寸，用一把刀具完成所有槽的加工。,a) 改进前 b) 改进后,9,(2) 轴上的过渡圆角尽量一致，便于加工。,(3) 使用同一把刀具可加工所有键槽。,a) 改进前 b) 改进后,10,(4) 同一端面上的尺寸相近螺纹孔改为同一尺寸螺纹孔，便于加工和装配。,a) 改进前 b) 改
6、进后,11,(4) 下图所示螺纹设计时，要采用标准参数，这样才能使用标准丝锥和板牙加工。,12,3、零件加工部位的结构应便于刀具正确地切人及切出。 (1) 图a的孔与零件立壁相距太近，造成钻夹头与立壁干涉，只能采用非标准加长钻头，刀具刚性差。改进后，可以采用标准刀具，从而可保证加工精度。,a) 改进前 b) 改进后,13,(2) 插齿时要留有空刀槽，这样大齿轮可滚齿或插齿，小齿轮可以插齿加工。,a) 改进前 b) 改进后,14,(3) 刨削时，在平面的前端要有让刀的部位，让刀槽。,a) 改进前 b) 改进后,15,(4) 磨削时，各表面间的过渡部分应设计出越程槽。,a) 改进前 b) 改进后,
7、16,4、应尽量减少加工面积 图a所示支座零件的底面加工面积较大，改为图b的结构后，减少了加工面积，从而减少机械加工量和刀具消耗。,a) 改进前 b) 改进后,17,5、尽量减少安装次数，降低安装误差和减少辅助工时，提高切削效率，保证精度 (1) 改进前的倾斜加工表面会增加装夹次数，改进后一次安装可同时加工几个表面。,a) 改进前 b) 改进后,18,(2) 改进前需装夹两次，改进后只需一次装夹即可磨削两个表面。,a) 改进前 b) 改进后,19,(3) 轴上的键槽不在同一方向，铣削时需重复安装和对刀。改进后键槽布置在同一方向上可减少安装、调整次数，也易于保证位置精度。,改进前,改进后,20,
8、(4) 图a所示A、B面的加工需要分别调整机床；若如图b所示将A、B面的高度改成一致，则可在机床的一次调整中完成A、B面的加工。,a) 改进前 b) 改进后,21,(5) 改进前需从两端分别进刀，需装夹两次，改进后可省去一次安装。,b) 改进后,a) 改进前,22,6、零件应便于安装，即准确定位、可靠夹紧。 (1) 图a所示的大平板工件在加工中不便装夹，为此，增设夹紧的工艺凸缘或工艺孔(图b)，以便用螺钉、压板夹紧，且吊装、搬运方便。,23,(2) 刨削较大工件时，往往把工件直接安装在工作台上，为了保证加工时加工面水平、便于安装找正，可在零件上增加工艺凸台(图b)。必要时可在精加工后切除。,a
9、) 改进前 b) 改进后,24,(3) 工件在三爪卡盘上安装时，工件与卡爪是点接触(图a)，不能将工件夹牢。通过增加一段圆柱面(图b)，使工件与卡爪的接触面积增大，安装较容易。,a) 改进前 b) 改进后,25,(4) 图a所示的轴承盖，要加工外圆及端面，如果夹在A处，一般卡爪的长度不够，B面又不便装夹。若改为图b所示结构，便可在C面方便地装夹，或者改成图c所示结构，增加一工艺圆柱面D用于装夹。,26,7、孔的轴线应与进口和出口的端面垂直，避免在曲面或斜壁上钻孔 孔的轴线不垂直于孔的进口或出口的端面，钻头容易产生偏斜或弯曲，甚至折断。应尽量避免在曲面或斜壁上钻孔，提高生产率，保证精度。,a)
10、改进前 b) 改进后,27,8、零件结构要有足够的刚性 (1) 零件结构要有足够的刚性，以减小其在夹紧力或切削力作用下的变形，保证加工精度。图a所示管件的壁厚较薄，易因夹紧力和切削力而变形，增设凸缘后(图b)，提高了零件的刚度。,a) 改进前 b) 改进后,28,(2) 图a所示箱体结构刚度较差，刨削上平面时易因切削力造成工件变形。增加肋板后(图b)，提高了刚度，可以采用较大的切深和进给量加工，易于保证加工工件的质量并提高了生产率。,a) 改进前 b) 改进后,29,9、有利于保证位置精度。 有相互位置精度要求的表面，最好能在一次安装中加工，这样有利于保证加工表面间的位置精度、减少安装次数。图
11、a所示结构需要通过两次装夹来分别加工外圆面和内孔，难以满足同轴度精度的要求。改为图b所示凸台结构，可在一次装夹中加工出内、外圆表面，容易满足同轴度要求。,30,10、便于测量。 如图a所示，标注尺寸测量基准为A面，不便测量，改为图b后，尺寸测量基准为B面，便于测量。,a) 改进前 b) 改进后,31,零件机械加工结构工艺性示例,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,三、装配结构工艺性 装配是机器生产中的最后一个阶段，包括装配、调试、精度及性能检验、试车等工作。保证产品的质量有着十分重要的意义，对提高产品设计的质量有很大的影响。 1、便于装配 (1) 在有配合要求零件的端部应有倒角，以便装配，且使外露部分较为美观。,a) 改进前 b) 改进后,42,(2) 圆柱销与盲孔配合，应该设置排气口,43,(3) 在螺钉联接处，应留出一定空间，便于扳手拧紧或松开螺钉。,(4) 同一方向应该只有一对配合表面。,44,
