第8章机械零件的结构工艺性共45页

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既能方便制造， 又有较低的制造成本。
a) 改进前
b) 改进后
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(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
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(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) 改进后
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(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。
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3、结构工艺性原则 (1) 合理确定零件的技术要求 ①不需要加工的表面，不要设计成加工面； ②要求不高的表面，不应设计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 ①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。
a) 改进前
b) 改进后
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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
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(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。
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0.2
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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
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(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。
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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。
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(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) 改进前
b) 改进后
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(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。
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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。
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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。
a) 改进前
b) 改进后
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(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
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(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
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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
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(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 19
(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。
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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
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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
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(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。
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a) 改进前
b) 改进后
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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。
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②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。 ③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) 合理标注尺寸 ①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。 ②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。
a) 改进前
b) 改进后
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(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。