产品机械结构设计工艺规范.课件.ppt

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1、By: Haiqing.2 结构工艺概述 机加件的结构工艺性 塑胶件的结构工艺性 钣金件的结构工艺性 压铸件的结构工艺性3 结构工艺性的概念结构工艺性的概念在机械设计中,不仅要保证所设计的产品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

2、使用、维护,直至报废、回收和再利用等。本课件就我司产品常见的制造工艺进行说明。本课件就我司产品常见的制造工艺进行说明。(一)(一)、合理确定零件的技术要求、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,不应设计为高精度和表面粗糙度Ra值低的表面,否则会使成本提高。(二)(二)、遵循零件结构设计的标准化、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。2尽量采用标准件 诸如螺钉、螺母、轴承、垫圈、弹簧、密封圈

3、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。(三)(三)、合理标注尺寸、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。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。 (四)(四)、零件结构要便于加工、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

4、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。 6 应保证各工序有充分的加工余量,能在最后的工序中保证图纸所要求的精度及 表面粗糙度。 7 应考虑到零件热处理时引起的变形。 8 应考虑加工零件时所采用的设备及加工方法,以及零件在加工过程中可能发生 的变形。(六)(六)、刀具应有足够的操作空间、刀具应有足够的操作空间实例:实例:退刀槽(车螺纹、滚齿

5、、铣齿)、空刀槽(插齿)、越程槽(刨削、磨削)。(一)一)材料的选择材料的选择 塑胶材料的种类繁多,对不同类型的产品有不同要求,对于我公司的产品塑胶产品的设计,要充分考虑到产品使用的场合及工作环境,比如满足温度要求、防火或生物兼容性要求。对于需要防火级材料时,我们只要向供应商索取到材料证明的编号即可。(二)(二)壁厚的选择壁厚的选择 塑胶零件的壁厚对零件的质量影响很大,壁厚过小时成型的流动阻力大,复杂的零件就很难充满型腔,塑胶壁厚的最小尺寸应满足足够的强度和刚度。 脱模时能经受脱模机构的冲击与震动 装配时能承受足够的紧固力。对于外壳零件,推荐如下壁厚ABS,PC+ABS,PC, 透明PC,PM

6、MA,壁厚为:1.5-3.0mm一些小的 外观零件(如按键帽,导光柱)可以做到1.2-2.0mm,同一个塑胶零件的壁厚尽可能 一致,否则可能会由于壁厚不均而产生壁厚处缩水。(三)(三)拔模斜度的设计拔模斜度的设计 在塑胶零件的内表面和外表面,沿脱模方向均应设计足够的拔模斜度,否则会难以脱 模,或顶出时拉伤,擦坏塑胶零件。还有一点,拔模斜度小就蚀纹浅,会造成外观件易脏。(四)(四)加强筋位的设计加强筋位的设计 加强筋的作用是增加塑胶零件的强度,和避免零件变形,如果单用增加壁厚的办法来 提高塑胶零件的强度,常常是不合理的,其一是容易出现缩水,其二是提高了注塑成本, 加强筋不要设计的过厚,否则容易在

7、其根部出现缩水,也不要太薄,太薄了易出现走胶不齐。推荐的厚度为:模具加工为大水口时,零件加强筋根部厚度小于壁厚的1/2.筋的顶部厚度不要小于1mm. 模具加工为小水口时,零件加强筋根部厚度小于壁厚的2/5.(五)斜顶与行位(五)斜顶与行位斜顶与行位,在分模方向,垂直于分模方向均有运动。斜顶与行位在垂直于分模的方向不能有胶位阻挡运动,要有足够的运动空间。(六)(六)表面表面处理方式处理方式 塑料件的表面粗糙度主要由模具的表面粗糙度决定。我司塑胶产品内表面无粗糙度要求,外观面一般镜面处理(模具型腔8000#砂纸抛光)或咬花(晒纹)处理。手板外观表面一般打磨后喷油(喷漆)处理。以及丝印字符、logo

8、处理。(一)常用的三种落料和冲孔方法的特点对比(一)常用的三种落料和冲孔方法的特点对比 注:以下数据为冷轧钢板的数据。 (二)冲裁件排布的工艺性设计(二)冲裁件排布的工艺性设计 大批量及中批量生产,零件的材料费用占较大的比重,对材料的充分和有效利用,是钣金生产的一项重要经济指标。所以在不影响使用要求的条件下,结构设计人员设计时,争取采用无废料或少废料的排布方法。(三)冲裁件的圆角(三)冲裁件的圆角 对于数控冲床加工外圆角,需要专用的外圆刀具,为了减少外圆刀具:1) 90 度直角外圆角系列半径为 r2.0,r3.0、r5.0,r10, 2) 135 度的斜角的外圆角半径一般为 R5.0,: 冲孔

9、优先选用圆形孔,圆孔应按照钣金模具手册中规定的系列圆孔选取,这样可以减少圆孔刀具的数量,减少数控冲床换刀时间。(四)冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离不应过小(四)冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离不应过小(五)折弯半径(五)折弯半径 钣金折弯时,在折弯处需有折弯半径,折弯半径不宜过大或过小,应适当选择。折半径太小容易造成折弯处开裂,折弯半径太大又使折弯易反弹。(六)孔、长圆孔离折弯边最小距离(六)孔、长圆孔离折弯边最小距离 折弯处孔边离折线太近,折弯时料无法带起,产生孔形状变形;因此,孔边与折弯线要求大于最小孔边距 Xt+R。(七)折弯边最小高度(七)折弯边最小高度 折弯件的直边高度

10、不宜过小,否则不易形成足够的弯矩,很难得到形状准确的零件。 其直边高度值hR+2t,且3方可。(八)弯曲件的工艺孔、工艺槽和工艺缺口(八)弯曲件的工艺孔、工艺槽和工艺缺口 在设计弯曲件时,如果弯曲件须将弯边弯曲到毛坯内边时,一般应事先在落料后加冲工艺孔、工艺槽或工艺缺口。(一)(一)壁厚壁厚的选择的选择 压铸件的壁厚对铸件质量有很大的影响。以铝合金为例,薄壁比厚壁具有更高的强度和良好的致密性。因此,在保证铸件有足够的强度和刚性的条件下,应尽可能减少其壁厚,并保持壁厚均匀一致。 铸件壁太薄时,使金属熔接不好,影响铸件的强度,同时给成型带来困难;壁厚过大或严重不均匀则易产生缩瘪及裂纹。随着壁厚的增

11、加,铸件内部气孔、缩松等缺陷也随之增多,同样降低铸件的强度。 压铸件的壁厚一般以1.54mm为宜,壁厚超过6mm的零件不宜采用压铸。 (二)(二)铸造圆角铸造圆角 压铸件各部分相交应有圆角(分型面处除外),使金属填充时流动平稳,气体容易排出,并可避免因锐角而产生裂纹。对于需要进行电镀和涂饰的压铸件,圆角可以均匀镀层,防止尖角处涂料堆积。 压铸件的圆角半径R一般不宜小于1mm,最小圆角半径为0.5mm。(三)脱模斜度(三)脱模斜度 设计压铸件时,就应在结构上留有结构斜度,无结构斜度时,在需要之处,必须有脱模的工艺斜度。斜度的方向,必须与铸件的脱模方向一致.(四)(四)加强筋加强筋的设计的设计加强

12、筋的设置可以增加零件的强度和刚性,同时改善了压铸的工艺性。 分布要均匀对称; 与铸件连接的根部要有圆角; 避免多筋交叉; 筋宽不应超过其相连的壁的厚度。当壁厚小于 1.5mm时,不宜采用加强筋; 加强筋的脱模斜度应大于铸件内腔所允许的铸造斜度。 筋的作用是壁厚改薄后,用以提高零件的强度和刚性,防止减少铸件收缩变形,以及避免工件从模具内顶出时发生变形,填充时用以作用辅助回路(金属流动的通路),压铸件筋的厚度应小于所在壁的厚度,一般取该处的厚度的一般取该处的厚度的2/33/4。(五)(五)铸孔和孔到边缘的最小距离铸孔和孔到边缘的最小距离 压铸件可压铸出的孔的最小尺寸和深度,受到形成孔的型芯在型腔中的分布位置的制约。细型芯在抽出时易弯曲或折断,因此孔的最小尺寸和深度受到一定限制。其深度应带有一定斜度,以便于抽芯。 为了保证铸件有良好的成型条件,铸孔到铸件边缘应保持一定的壁厚,见图2。 b(1/41/3)t ,当t4.5时,b1.5mm16

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