零件结构工艺性

第七章零件结构工艺性第一节零件结构的切削加工工艺性零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。它既是评价零件结构设计优劣的技术指标之一，又是零件结构设计优劣所带来的后果。具有良好结构工艺性的零件，能在满足使用要求的前提下，可以比较经济、高效、合格地被加工出来。零件结构的切削加工工艺性，是指所设计的零件在满足使用性能要求的前提下其切削成形的可行性和经济性，即切削成形的难易程度。机器中大部分零件的尺寸精度、表面粗糙度、形状精度和位置精度，最终要靠切削加工来保证。因此，在设计需要进行切削加工的零件结构时，还应考虑切削加工工艺的要求。它应遵循以下原则：⑴.零件的结构、形状应便于加工、测量，加工表面应尽量简单；并尽可能布置在同一平面上或同一轴线上，以利于提高切削效率。⑵.不需要加工的毛坯面或要求不高的表面，不要设计成加工面或高精度、低表面粗糙度值要求的表面。⑶.零件的结构、形状应能使零件在加工中定位准确、夹紧可靠；有位置精度要求的表面，最好能在一次安装中加工。⑷.零件的结构应有利于使用标准刀具和通用量具，减少专用刀具、量具的设计与制造。同时应尽量与高效率机床和先进的工艺方法相适应。本节通过举例的形式来说明切削加工工艺性对零件结构的要求。1.尽量采用标准化参数2.便于装夹⑴.锥度心轴的外锥面需要在车床和磨床上加工，必须要有安装卡箍的部位，如图7-4(b)所示。⑵.平板上表面要求刨削，如图7-5(a)所示的结构无法用压板夹紧工件，改为如图7-5(b)所示，装夹问题可以解决，吊运也很方便。⑶.电机端盖上标有加工要求的表面，要在一次装夹中加工完成，如图7-6(a)所示，弧面设计A无法用三爪卡盘装夹，改为如图7-6(b)所示，在弧面A上均布三个工艺凸台B用于装夹。⑷.在车床小滑板上设置工艺凸台，如图7-7(b)所示，以便加工下部的燕尾槽。加工完毕后，也可以去掉凸台。3.便于进退刀⑴.箱体底板上的小孔距离箱壁太近，如图7-8(a)所示，钻头向下进给时，钻床主轴会碰到箱壁，改为如图7-8(b)所示。⑵.螺纹无法加工到轴肩根部，必须设置螺纹退刀槽，如图7-9(b)所示，改成如图7-9(c)所示也可以，但由于螺尾牙形不完整，长度尺寸要大于实际旋合长度。⑶.外圆和端面要求磨削，阶梯轴的轴肩处必须在根部设置砂轮越程槽，如图7-10(b)所示。⑷.需要刨削的两个相交平面，其根部要有退刀槽，如图7-11(b)所示。⑸.插削零件孔内键槽(一段)，插削时刀具要超越加工面一段距离。应在键槽前端设计一孔或一环形越程槽，如图7-12(b)、7-12(c)所示。4.尽量降低加工难度⑴.加工内表面一般比加工外表面困难。如图7-13(a)所示，原设计中的内环形槽较窄，加工起来比较困难，改为外表面加工，既不影响使用，又便于加工，如图7-13(b)所示。⑵.如图7-14(a)所示，原设计的凹槽内表面四个侧壁之间为直角，侧壁与底面之间为圆角，用铣削的方法无法实现，改成如图7-14(b)所示后即可铣削加工。⑶.如图7-15(a)所示，钻头钻孔时切入表面和切出表面应与孔的轴线垂直，以便钻头两个切削刃同时切削，否则钻头易引偏甚至折断，如图7-15(b)所示。⑷.如图7-16(a)所示，该设计壁较薄，易因夹紧力和切削力作用而变形，增设凸缘提高了零件的刚度，如图7-16(b)所示。⑸.原结构单薄，刨削上平面时因切削力的作用，易造成工件变形。如图7-17(b)所示增加肋板提高刚度，可以采用较大切深和进给量加工，提高生产效率。5.尽量减少零件装夹和机床调整的次数⑴.原设计的两个键槽，需要在轴用虎钳上装夹两次，改成如图7-18(b)所示后，只需要装夹一次。⑵.原设计一个螺纹孔、一个凸台上的斜孔。钻孔时需要装夹两次或扳转一次刀轴，改进后只需装夹一次，如图7-19(b)所示。⑶.如图7-20(a)所示零件上的两处螺纹的螺距值不一致，在车床上加工时，需要调整两次机床。应尽量使同一零件上的螺距值一致，如图7-20(b)所示。⑷.零件同一方向的加工面，高度尺寸如果相差不大，尽可能等高，以减少机床的调整次数。⑸.轴上的砂轮越程槽宽度、键槽宽度尽可能分别一致，以减少刀具种类。⑹.箱体上的螺纹孔种类要尽量减少，以减少钻头和丝锥的种类。6.减少加工面积⑴.箱体底面安装在机座上，只加工部分底面，如图7-24(b)所示，既可减少加工工时，又提高了底面的接触刚度和定位的准确性。⑵.长径比较大、有配合要求的孔，不应在整个长度上都精加工。如图7-25(b)所示的结构更有利于保证配合精度。7.便于测量⑴.零件的尺寸标注要便于加工和度量。如图7-26(a)所示的标注尺寸是100±0.1，不便加工和测量，改成图(b)后，由140±0.05和40±0.05来保证100±0.1，便于加工和测量。8.要保证零件热处理后的质量⑴.零件的锐边和尖角，在淬火时容易产生应力集中，造成开裂，因此在淬火前，重型阶梯轴的轴肩根部应设计成圆角，轴端及轴肩上要有倒角，如图7-27所示(b)。⑵.零件壁厚不均匀，在热处理时容易产生变形。如图7-28(b)所示增设一个工艺孔，以使零件壁厚均匀。第二节零件结构的装配工艺性零件结构的装配工艺性，是指所设计的零件在满足使用性能要求的前提下其装配连接的可行性和经济性，或者说机器装配的难易程度。所有机器都是由一些零件和部件装配调试而成。装配工艺性的好坏，对于机器的制造成本、机器的使用性能以及将来的维修都有很大影响。零部件在装配过程中，应该便于装配和调试，以便提高装配效率，此外，还要便于拆卸和维修。1.便于装配⑴.有配合要求的零件端部应有倒角，以便装配，还能使外露部分比较美观，如图7-29(b)所示。⑵.圆柱销与盲孔配合，要考虑放气措施。图(b)表示在圆柱销上设置放气孔，图(c)表示在壳体上设置放气孔。⑶.与轴承孔配合的轴径不要太长，否则装配较困难。改进前，轴承右侧有很长一段与轴承配合的轴径相同的外圆。改进后，轴承右侧的轴径减小，如图7-31(b)所示。⑷.互相配合的零件在同一方向上的接触面只能有一对。否则，必须提高有关表面的尺寸精度和位置精度，在许多场合，这是没有必要的，如图7-32(b)所示。⑸.在大底座上安装机体，采用图(a)的联接形式，对装配不利，螺栓无法进入装配位置。改进后，可以采用双头螺柱或螺钉直接拧入底座，进行联接，如图(b)和图(c)所示。⑹.采用螺钉联接，要留出安放螺钉的空间。确定螺栓的位置时，一定要留出扳手的活动空间。2.避免箱体内装配⑴.如图7-35(a)所示，由于齿轮直径大于箱体支承孔直径，须先把齿轮放入箱体内，才能安装在轴上，然后再装轴承，装配起来很不方便。改成图(b)后，箱体左侧支承孔直径大于齿轮直径，可以在箱体外把轴上零件装在轴上形成组件后再装入箱体。3.便于拆卸⑴.如图7-36(a)所示，由于支承孔台肩直径小于轴承外圈内径，无法拆卸轴承外圈。改成图(b)、(c)后，使台肩直径大于外圈内径，这样才能将轴承外圈拆卸下来。⑵.滚动轴承安装在轴上，其内圈外径应大于轴肩外径，以便轴承拆卸，如图7-37(b)所示。⑶.轴承端盖与箱体支承孔有配合要求，在拆卸轴承端盖时，为便于拆卸在端盖上应设计2～3个螺孔，如图7-38(b)所示，拆卸时拧入螺钉，螺钉顶在箱体端面上，把端盖从箱体支承孔内顶出。4.应有正确的装配基准⑴.两个有同轴度要求的零件联接时，要有正确的装配基准面。如图7-39(b)所示的结构，靠止口定位结构合理。