机械制造工艺精品教案-零件结构工艺性
机械制造工艺学课件--零件结构工艺性分析
物流工程学院
机械制造工艺学杨艳芳
本节主要内容
二、合理标注零件的尺寸、公差和表面粗糙度五、零件结构工艺性的评定指标
是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可（它包括零件的各个制造过程中的工艺性，有零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工、装配等工艺性。
）
良好的结构工艺性：是指在现有工艺条件下，既能方便制造，又有较低的制。
零件图样上的尺寸标注既要满足设计要求，又要便于加工。
满足设计要求
，其余的尺寸(而且是大多数尺寸)）按照加工顺序标注尺寸，避免多尺寸同时保证；
）由形状简单和易接近的轮廓要素为基准标注尺寸，避免尺寸换算。
零件要素是指组成零件的各加工面。
三点要求：
）能采用普通设备和标准刀具进行加工，且刀具易进入、退出和顺利通过加工表面。
3）加工面与非加工面应明显分开，加工面之间也应明显分开。
零件是各要素、各尺寸组成的一个整体，所以更应考虑零件整体结
）零件要有足够的刚性，便于采用高速和多刀切削。
近来，有关部门正在探讨和研究评价结构工艺性的定量指标。
如GB／
产品结构工艺性审查》中推荐的部分主
在生产中已有加工经验的零件数目越多，或是标准化、通用化零件数目越多，则结构工艺性越好。
要求：通常是产品中所有零件要加工的尺寸的平均
的需求量：材料量和各种材质的用量。
冷加工（冲压、冷作）、切削加工、热加工（铸造、锻造）、焊接等加工方法的成本比较。
产品装配的复杂程度：装配复杂程度影响其装配工时和装配成本。
谢谢THANK YOU。
机械零件结构工艺性与工序设计(ppt 45页)
l 要考虑生工产率艺和经基济性准的要：求 装配基准、测量基准、定位基准
缩短准备终结时间
（(2)4了）解尽生可产能纲采领用、成生熟产的类工型艺及和其标工工准艺零特序部点件；基准：工序图中用来确定本工序加工表面形状、 尺寸、位置的基准。 工序基准：工序图中用来确定本工序加工表面形状、尺寸、位置的基准。
7
4） 制订机械加工工艺规程的步骤 l 计算年生产纲领，确定生产类型
l 对零件进行工艺分析 l 确定零件的毛坯种类、形状、尺寸和精度 l 拟定工艺路线：选基准、确定加工方法、加工顺序 l 确定确定工序所用设备：
（1）加工范围与工件尺寸相适应 （2）加工精度与工序要求相适应 （3）机床效率与生产类型相适应 l 确定工序的工艺装备：选择夹具、刀具、量具和辅具 l 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差 l 确定各工序的切削用量 l 确定时间定额 l 填写工艺文件
3
3.1.2 生产过程和工艺过程
• 生产过程：将原材料转变为成品的相关联的全过程。 包括原材料的运输、保管，生产准备、毛坯制造、零 件加工、热处理、装配、检验、调试、油漆、包装等。
• 工艺过程和工艺流程 工艺过程：按一定顺序逐渐改变生产对象的形状、尺寸、
位置和性质，使之成为预期产品的主要过程。主要包括热 加工、冷加工及装配等过程。
3）选余量最小的表面为粗基准，保证各表面有足够的加工余量。
3装配工艺对零件结构工艺性的要求
3
0
通常按产量分摊到每一产品上。
l 是新建和扩建加工车间时的主要技术文件
（1）使夹具、刀具调整通用化
3）选余量最小的表面为粗基准，保证各表面有足够的加工余量。
机械制造基础第4章 零件的结构工艺性
4.3 零件结构的装配工艺性
表4-2 零件结构的装配工艺性实例分析
2
左图所示两配合件
在轴向有两对配合表
面，不得不提高孔深
和台阶套长度的加工
精度。应改为右图所
示结构
左图所示两配合件在 径向有两对配合表面， 不得不提高阶梯轴外 圆和阶梯孔的精度。 右图所示结构合理
4.3 零件结构的装配工艺性
序号 3
表4-2 零件结构的装配工艺性实例分析
不良结构
良好结构
说明
左图所示轴肩和孔 的端面无法贴紧，应 在孔端设倒角或在轴 肩根部切槽，如右图 所示
轴承与轴颈配合较 紧，为保证轴承顺利 到达轴颈处，应使轴 承稍小于轴颈
4.3 零件结构的装配工艺性
表4-2 零件结构的装配工艺性实例分析
4
左图所示轴承内环
不易拆卸，应使轴承
设计原则
便 于 安 装
4.2 零件结构的切削加工工艺性
表4-1 零件结构的切削加工工艺性分析对比
结构工艺性对比 结构工艺性不好
结构工艺性好
说明
增加工艺凸台，以 便安装找正。精加工 后把凸台去除
设计原则
便 于 安 装
4.2 零件结构的切削加工工艺性
表4-1 零件结构的切削加工工艺性分析对比
结构工艺性对比 结构工艺性不好
将封闭的T形槽改 为开口形，或者设计 出落刀孔的结构
4.2 零件结构的切削加工工艺性
表4-1 零件结构的切削加工工艺性分析对比
孔口表面应与孔的轴 线垂直，以免钻头折 断或者产生“引偏”
采用组合结构，以避 免加工两端同轴线孔 的困难
不通孔的底部，以及 大孔到小孔的过渡， 应尽量采用钻头形成 的锥面
4.2 零件结构的切削加工工艺性
机械零件的结构工艺性
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
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。
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
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
(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。
6
③零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 ①零件结构要便于安装，定位准确，加工稳定可靠。 ②尽量减小毛坯余量和选用切削加工性好的材料。 ③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。 ④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。 ⑤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。
机械制图11-3 零件结构的工艺性及有关尺寸
铸 钢
灰铸铁
球墨铁
8 10~12 15~20
砂
型
6 6~10 15~20
6 12
§11-3 零件的常见工艺结构
一、铸件常见工艺结构
2.铸件壁厚要均匀
浇铸零件时，为了避免因各部分冷却速度不同而产生 缩孔或裂缝，铸件壁厚应保持大致相等或逐渐过渡。
缩孔 逐渐过渡 裂纹
(a) 壁厚均匀
(b) 壁厚不同 应逐渐过渡
零件的常见工艺结构有铸造工艺和一般机械 加工工艺。
§11-3 零件的常见工艺结构
一、铸件常见工艺结构
1.铸件的最小壁厚
受金属溶液流动性及浇注温度的限制。 为了避免金属溶液在充满砂型之前凝固，一般铸件壁厚 不小于表12-1所列数值。 表12-1 铸件最小壁厚
铸造方法 铸件尺寸
~200×200 > 200×200 ~ 500×500 >500×500
敞开 加工面
不敞开加 工面
不好
好
§11-3 零件的常见工艺结构
二、机械加工常见工艺结构
6.同类结构要素
零件上同类结构尽可能统一尺寸，并排列一致，以便减
少刀具和夹具数量。
键槽大小和方 位不一致，需 换刀和转位
§11-3 零件的常见工艺结构
二、机械加工常见工艺结构
6.同类结构要素
键槽大小和方 位一致，可一 次铣完
§11-3 零件的常见工艺结构
二、机械加工常见工艺结构
7.钻孔工艺
用钻头钻孔时，要求钻头轴线尽量垂直于被钻孔的端
面，通常增加凸台或凹坑，避免钻头单边受力，保证钻孔
准确和避免钻头折断。
斜面钻孔 ——不好
增加凸台或凹坑 ——好
单边受力 ——不好
机械制造技术教程-零件结构的工艺性简介
§9-6 零件结构的工艺性简介
（四）凸台和凹坑
§9-6 零件结构的工艺性简介
零件上与其他零件的接触面，一般都要加工。为了减少加工面积，并保证零 件表面之间有良好的接触，通常在铸件上设计出凸台、凹坑。
凸台
凹坑
接触加工面
配合加工面
§9-7 读零件图
读零件图时，应联系零件在机器或部件中的位置、作用，以及与其 他零件的关系，才能理解和读懂零件图。
二、和零便件于加装配工，面在的轴工和艺孔结的构端部，一
般都加工成倒角。
倒圆
倒角
（一倒）圆：倒为角了和避倒免圆应应力集中而产生
裂纹，在轴肩处通常加工成圆角的
过渡形式。
倒角和倒圆的尺寸系列可查阅附表25、26。
§9-6 零件结构的工艺性简介
（二）螺纹退刀槽和砂轮越程 槽 在切削加工时，特别是在车螺纹和磨削时，为了便于退出刀具或使砂轮可以稍
稍越过加工面，通常在零件待加工面的末端，先车出螺纹退刀槽和砂轮越程槽。
螺纹退刀槽:
砂轮越程槽:
螺纹退刀槽和砂轮越程槽的结构尺寸系列可查阅附表27、24。
（三）钻孔结构
用钻头钻出的盲孔, 在底部有一个120°的 锥角，钻孔深度指的是 圆柱部分的深度，不包 括锥坑。
用钻头钻孔时，要 求钻头轴线尽量垂直于 被钻孔的端面，以保证 钻孔准确和避免钻头折 断。
零件图表达了零件的结构形式、尺寸及其精度要求等内容，它们之间是相互
（四联）系的综，合读归图纳时应将视图、尺寸和技术要求综合考虑，才能对这个零件形成完整
的认识。
二、读零件图举例
（一）阀杆
§9-7 读零件图
（二）阀盖
§9-7 读零件图
（三）阀体
§9-7 读零件图
机械制造基础零件的结构工艺性要点
、零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的条件下制造的可行性和经济性。
工艺性原则1 •尽量使用组合零件，多采用标准化、系列化零彳牛。
2•适当增设工艺性结构，使工件利于装夹并减少装夹次数；有相互位置精度要求的表面，应尽可能在一次装夹中完成加工。
3•零件尺寸要规格化、标准化，便于采用标淮刀負和量眞逬行加工和测量。
工艺性原则4•加工表面应利于刀具切入和退出，尽可能减少内加工表面和深孔等，保证加工的可能性和方便性。
5.尽量减轻工件质量和加工面积，加工表面形状尽量简单，并尽可能布置在同一表面或同一轴线上，以减少走刀次数，提高生产效率。
1.合理标注尺寸(1) 零件图上重要尺 寸应直接标注，在 加工时尽量使工艺 标准与设计基准重 合，符合尺寸链最 短的原则。
(2) 零件图上标注的尺寸应便于测量，不要 从轴线、中心线、假想平面等难以测量的 基准标注尺寸。
(3) 零件图上的尺寸不应标注成封闭式，以 免产生矛盾。
(4) 零件所有加工表面与非加工面之间只标 注一个联系尺寸。
不止4图7・活塞环槽尺寸的标注合理标注尺寸.1图7-保证同轴度的结构合理标注尺寸.2(5) 零件的自由尺寸，应按加工顺序尽量从 工艺基准注山22・零件结构便于加工、保证质量。
(1) 合于 加工精 成本；艾 (2) 保i 位置精 工出所图7-从工艺基准标注尺寸毎质量: 加制造 正零件的 夹下加os3.有利于减少加工和装配的劳动量图7-减少内部结构加匸4.有利于提高劳动生产率，与生产类型相适应为了改善零件的机械加工工艺性，在结构设计时应注意以下基本原则：(1)采用标准刀具、减少刀具种类(2)采用标准刀具、减少刀具种类・1——: -------2.5 2.5 — 2.5采用标准刀具、减少刀具种类・2R3 R1.5 R2 R2采用标准刀具、减少刀具种类・3 3XM8fl2 4XM10I18工件便于在机床上装夹工件便于在机床上装夹（3）减少工件装夹次数零件加匚表面应尽量分布在同一方向，或互相垂直的表面上。
《机械制造装备设计》2版 电子教案 第6章 结构工艺性
图6.2 圆角和尖角对铸件质量的影响 （a）尖角处有缩孔 (b）尖角处有结晶脆弱区（c）圆角结构良好
图6.3 壁间连接结构
（a）合理
（b）不合理
冒口
缩孔
缩孔
图6.4 考虑补缩的铸件结构
（a）不合理
（b）合理
（a）不合理
图6.5 铸件结构 （b）合理
图6.6 轮辐设计
（a）不合理
（b）合理
图6.7 防止变形的铸件结构 （a）不合理 （b）合理
图6.21 油缸组件的两种结构
（a）螺纹结构
（b）圆柱面配合结构
图6.23 车床床身与主轴箱的装配简图
（a）用V形导轨
（b）用平面导轨
1—床身 2—主轴箱 3—主轴 4—螺钉
壁间连接应注意以下三点： –（1）要有铸造圆角 –（2）厚壁与薄壁联接要逐步过渡 –（3）壁间连接应避免交叉和锐角 •4.铸件的厚壁处应考虑补缩方便 •5.铸件应尽量避免大的水平面 •6.避免铸件收缩时受阻 •7.防止铸件冷却时产生变形
（a）壁厚不均匀的结构
b）壁厚均匀的结构
图6.1 铸件的壁厚应尽量均匀
图6.20 磨床顶尖
6.5 机械加工件的结构工艺性
在零件的制造过程中，机械加工所费工时最多，所占 成本最高。因此，零件的结构对其机械加工工艺过程的影 响也最大。使用性能完全相同而结构不同的两个零件，它 们的加工难易和制造成本可能有很大差别。
所谓良好的结构工艺性，首先这种结构应便于装夹、 便于加工、便于测量、便于装配、便于维修拆卸，尽量采 用标准化参数，即在同样的生产条件下，能够采用简便和 经济的方法加工出来。
表6.5 常规工艺条件下零件结构工艺性定性分析
6.6 产品结构的装配工艺性
零件结构的工艺性PPT课件
零件结构工艺性的重要性
提高零件结构的工艺性可以提高生产 效率、降低制造成本、提高产品质量 和可靠性，从而增强企业的竞争力。
良好的零件结构工艺性可以减少制造 过程中的废品和次品率，降低材料和 能源的消耗，减少对环境的污染。
零件结构工艺性的评价标准
可加工性
零件的结构应便于加工，如切 削、铸造、锻造、焊接等，以
THANKS.
焊接工艺性改进案例
总结词
简化焊接过程
详细描述
通过优化零件结构，简化焊接过程和提高焊接效率。例如 ，减少焊缝数量和长度，采用连续焊接工艺，降低生产成 本。
总结词
提高焊接质量
详细描述
通过改进零件结构设计，提高焊接质量和减少焊接缺陷。 例如，合理布置焊缝位置和坡口形式，减少未熔合、气孔 等缺陷。
总结词
改善零件性能
详细描述
热处理工艺参数的选择包括加热温度、保温时间和冷却速度等，合适 的热处理工艺参数可以提高热处理质量和效率。
热处理设备的选用应根据热处理工艺要求进行选择，以保证热处理过 程的稳定性和可靠性。
零件结构工艺性改进
04
案例
铸造工艺性改进案例
总结词
优化零件结构，提高铸造效率
详细描述
通过简化零件结构，减少铸造过程中的模具复杂性和材料 消耗，提高铸造效率。例如，优化铸件的分型面和浇注系 统，减少砂芯的使用，降低生产成本。
提高制造效率和质量。
可装配性
零件的结构应便于装配，如连 接、固定、调整等，以保证装 配精度和可靠性。
可检测性
零件的结构应便于检测，如尺 寸、形状、位置等，以便在制 造过程中及时发现和纠正误差 。
可维修性
零件的结构应便于维修，如易 于拆卸、更换和修复等，以降 低维修成本和提高设备利用率
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课时：2课时
教学课题：零件结构工艺性
教学目标：学生能够掌握典型零件结构上的工艺审查
能够基本完成对工艺的改进与优化。
教学重点：掌握典型零件结构上的工艺审查
教学难点：能够基本完成对工艺的改进与优化
教具仪器：多媒体
零件结构工艺性
概述
结构工艺性的概念
在机械设计中，不仅要保证所设计的机械设备具有良好的工作性能，而且还要考虑能否制造、便于制造和尽可能降低制造成本。
这种在机械设计中综合考虑制造、装配工艺、维修及成本等方面的技术，称为机械设计工艺性。
机器及其零部件的工艺性主要体现于结构设计当中，所以又称为结构设计工艺性。
零件结构设计工艺性，简称零件结构工艺性，是指所设计的零件在满足使用要求的条件下制造的可行性和经济性。
零件结构工艺性存在于零部件生产和使用的全过程，包括：材料选择、毛坯生产、机械加工、热处理、机器装配、机器使用、维护，直至报废、回收和再利用等。
零件结构工艺性的基本要求
1）机器零部件是为整机工作性能服务的，零部件结构工艺性应服从整机的工艺性。
2）在满足工作性能的前提下，零件造型应尽量简单，同时应尽量减少零件的加工表面数量和加工面积；尽量采用标准件、通用件和外购件；增加相同形状和相同元素（如直径、圆角半径、配合、螺纹、键、齿轮模数等）的数量。
3）零件设计时在保证零件使用功能和充分考虑加工可能性、方便性、精确性的前提下应符合经济性要求，即应尽量降低零件的技术要求（加工精度和表面质量），以使零件便于制造。
4）尽量减少零件的机械加工余量，力求实现少或无切屑加工，以降低零件的生产成本。
5）合理选择零件材料，使其机械性能适应零件的工作条件，且成本较低。
6）符合环境保护要求，使零件制造和使用过程中无污染、省能源，便于报废、回收和再利用。
零件机械加工结构工艺性
对于零件机械加工结构工艺性，主要从零件加工的难易性和加工成本两方面考虑。
在满足使用要求的前提下，一般对零件的技术要求应尽量降低，同时对零件每一个加工表面的设计，应充分考虑其可加工性和加工的经济性，使其加工工艺路线简单，有利于提高生产效率，并尽可能使用标准刀具和通用工装等，以降低加工成本。
此外零件机械加工结构工艺性还要考虑以下要求：1）设计的结构要有足够的加工空间，以保证刀具能够接近加工部位，留有必要的退刀槽和越程槽等；
2）设计的结构应便于加工，如应尽量避免使钻头在斜面上钻孔；
3）尽量减少加工面积，如对大平面或长孔合理加设空刀等；
4）从提高生产率的角度考虑，在结构设计中应尽量使零件上相似的结构要素（如退刀槽、键槽等）规格相同，并应使类似的加工面（如凸台面、键槽等）位于同一平面上或同一轴截面上，以减少换刀或安装次数及调整时间；
5）零件结构设计应便于加工时的安装与夹紧。
表2-17给出了部分零件切削加工结构工艺性改进前后的示例。