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1、1,7.7 机械产品设计的工艺性评价,一、概述 机械产品设计除了应满足产品使用性能外，还应满足制造工艺的要求，否则就有可能影响产品生产效率和产品成本，严重时甚至无法生产。,2,机械产品设计的工艺性评价实际就是评价所设计的产品在满足使用要求的前提下制造、维修的可行性和经济性。这里所说的经济性是一个含意宽广的术语，它应是材料消耗要少、制造劳动要少、生产效率要高和生产成本要低的综合。,3,对机械产品设计进行工艺性评价须与具体生产条件相联系，在大批量生产中认为图a所示箱体同轴孔系结构是工艺性好的结构;在单件小批生产中则认为图b所示同轴孔系结构是工艺性好的结构。,箱体同轴孔系结构,4,机械产品设计的工艺
2、性评价包括毛坯制造工艺性评价，热处理工艺性评价，机械加工工艺性评价，装配工艺性评价。 此处只介绍机械加工工艺性评价和装配工艺性评价。,5,二、机械产品设计的机械加工工艺性评价 从以下几个方面进行分析评价: 1.零件结构要素必须符合标准规定 零件结构要素螺纹、花键、齿轮、中心孔、空刀槽等的结构和尺寸都应符合国家标准规定。,6,2尽量采用标准件和通用件 标准件和通用件在产品中所占的比例是评定产品设计标准化程度的一个重要指标。 采用标准件、通用件，不仅可以简化设计，避免重复的设计工作，而且可以降低产品制造成本，产品上市也快。,7,3.在满足产品使用性能的条件下，零件图上标注的尺寸精度等级和表面粗糙度
3、要求应取最经济值 在对机械产品设计进行机械加工工艺性评价时，必须对主要工作表面的尺寸公差、极限偏差逐一加以校核。在没有特殊要求的情况下，表面粗糙度值应与该表面加工精度等级相对应。,8,4.尽量选用切削加工性好的材料 材料的切削加工性是指在一定生产条件下，材料切削加工的难易程度。材料切削加工性评价与加工要求有关，粗加工时要求具有较高的切削效率；精加工时则要求被加工表面能获得较高的加工精度和较小的表面粗糙度。,9,材料的强度高，切削力大，切削温度高，刀具磨损快，切削加工性差;材料强度相同时，塑性较大的材料切削力较大，切削温度也较高，易与刀具发生粘接，刀具磨损加剧，表面粗糙度值增大，切削加工性差;在
4、钢材中适当添加磷、硫等元素，可以降低钢的塑性，对提高钢材的切削加工性有利。,10,5.有便于装夹的定位基准和夹紧表面 尽量选用能够进行稳定定位的表面作设计基准。如果零件上没有合适的设计基准、装配基准能作定位基准，应考虑设置辅助基准面。辅助基准面应标注相应的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度值。,11,6.保证能以较高的生产率加工 1)被加工表面形状应尽量简单,12,两种键槽结构形状,图a所示键槽形状只能用生产率较低的键槽铣刀加工，图b所示结构就能用生产率较高的三面刃铣刀加工。,13,(2)尽量减少加工面积 图示两种气缸套零件，图b所示结构比图a所示结构加工面积小，工艺性好。,气缸套工作表面结构,1
5、4,图示箱体零件耳座结构，图b、图c所示结构不但省料而且生产效率高,它的工艺性就优于图a所示结构。,箱体零件耳座结构,15,(3)尽量减少加工过程的装夹次数,16,零件螺孔结构设计,为加工图示零件螺孔，需作攻螺孔B、C，然后翻身装夹，再钻、攻螺纹孔。如果设计允许，宜将螺孔改成图左上角的结构。,17,(4)尽量减少工作行程次数 图b所示平面结构只需一次工作行程、工艺性好。图a所示平面结构需作3次工作行程才能加工完，工艺性差。,零件平面结构,18,.保证刀具正常工作 图a所示结构，孔的入口端和出口端都是斜面或曲面，钻孔时钻头两个刃受力不均，容易引偏，而且钻头也容易损坏，宜改用图b所示结构。图所示孔
6、结构，入口是平的，但出口都是曲面，宜改用图d所示结构。,零件孔结构设计,19,8.加工时工件应有足够的刚性 加工时，工件要承受切削力和夹紧力的作用，工件刚性不足易发生变形，影响加工精度。,20,图示两种零件结构，图b所示结构有加强筋，零件刚性好，加工时不易产生变形，其工艺性就比图a所示结构好。,增设加强筋提高零件刚性,21,三、机械产品设计的装配工艺性评价 从以下几个方面进行分析评价: 1.机器结构应能划分成几个独立的装配单元 机器结构如能被划分成几个独立的装配单元，对生产好处很多。主要是:1)便于组织平行装配流水作业，可以缩短装配周期;2)便于组织厂际协作生产，便于组织专业化生产;3)有利于
7、机器的维护修理和运输。,22,两种传动轴结构,23,上图给出了两种传动轴结构，图a所示结构齿轮顶圆直径大于箱体轴承孔孔径，轴上零件须依次逐一装到箱体中去;图b所示结构齿轮顶圈直径小于箱体轴承孔孔径，轴上零件可以在箱体外先组装成一个组件，然后将其装人箱体中，这就简化了装配过程，缩短了装配周期。,24,2.尽量减少装配过程中的修配劳动量和机械加工劳动量 下图a所示结构，车床主轴箱以山形导轨作为装配基准装在床身上，装配时，装配基准面的修刮劳动量大。图b所示结构，车床主轴箱以平导轨作装配基准，装配时，装配基准面的修刮劳动量显著减少，图b就是一种装配工艺性较好的结构。,25,车床主轴箱与床身的两种不同装
8、配结构形式,26,在机器设计中，采用调整法装配代替修配法装配可以从根本上减少修配工作量。如图,车床溜板箱后压板两种不同结构,27,上图给出了两种车床溜板箱后压板结构，图a所示结构用修刮压板装配面的方法来保证溜板箱后压板和床身下导轨之间具有规定的装配间隙;图b所示结构则是用调整法来保证溜板箱后压板和床身下导轨间具有规定的装配间隙，图b所示结构比图a所示结构的装配工艺性好。,28,机器装配过程中要尽量减少机械加工量。装配中安排机械加工不仅会延长装配周期，而且机械加工所产生的切屑如清除不净，往往会加剧机器磨损。,29,两种不同的轴润滑结构,30,上图所示两种轴润滑结构，图a所示结构在轴套装到箱体上后
9、需配钻油孔，在装配工作中增加了机械加工工作量;图b所示结构改在轴套上预先加工油孔，装配工艺性就好。,31,3.机器结构应便于装配和拆卸,轴承座组件装配基面的两种设计方案,32,上图给出了轴承座组件装配的两种不同设计方案。图a所示结构装配时，轴承座2两段外圆表面同时装入壳体零件1的配合孔中，既不好观察，也不易同时对准;图b所示结构，装配时先让轴承座2前端装人壳体配合孔中3mm后，轴承座2后端外圆才开始进人壳体1配合孔中，容易装配。,33,轴承外圈装配的两种设计方案,34,上图给出了轴承外圈装在轴承座内和轴承内圈装在轴颈上的二种结构方案。图a所示结构轴承座台肩内径等于或小于轴承外圈内径，而轴承内圈外径又等于或小于轴肩直径，轴承内外圈均无法拆卸，装配工艺性差。图b所示结构，轴承座台肩内径大于轴承外圈的内径，轴颈轴肩直径小于轴承内圈外径，拆卸轴承内、外圈都十分方便，装配工艺性好。,
