1、第4章 零件结构工艺性4.1 4.1 概述概述4.24.2零件结构的切削加工工艺性零件结构的切削加工工艺性4.3 4.3 零件结构的装配工艺性零件结构的装配工艺性4.1 4.1 结构工艺性概述结构工艺性概述零件的结构工艺性是指零件制造的难易程度。即零件的结构是否便于制造，装配和拆卸。它是评价零件结构设计优劣的重要指标之一。具有良好结构工艺性的零件，能在满足使用要求的前提下，可以比较高效率、低消耗、低成本的加工出来。零件结构工艺性的优劣是相对的，不是一成不变的。它与生产批量、生产条件、加工方法、工艺过程和技术水平等因素密切相关，它将随着科学技术的发展和新工艺方法的不断出现而变化。设计零件结构一般
2、应考虑以下几方面内容：设计零件结构一般应考虑以下几方面内容：1.所设计的结构应满足使用要求。2.零件的结构工艺性必须综合考虑 毛坯制造毛坯制造切削加工切削加工 尽可能均具有良好工艺性，当矛尽可能均具有良好工艺性，当矛热热 处处 理理 盾时，保证主要的，照顾次要的盾时，保证主要的，照顾次要的钳工装配钳工装配 3.要根据生产的条件考虑零件的结构工艺性 结构工艺性随生产条件不同而异，生产条件主要指设备、批量等。4.零件结构工艺性好坏是相对的 随着科学技术的发展以及新的工艺方法的出现，原来认为不易加工的某些结构会变得容易加工。学习本章的目的学习本章的目的1.1.了解零件结构工艺性对加工影晌很大了解零件
3、结构工艺性对加工影晌很大 设计零件结构时要充分予以考虑。设计零件结构时要充分予以考虑。2 2碰到结构工艺性不好时会做一般处理：碰到结构工艺性不好时会做一般处理：与设计者协商修改原设计与设计者协商修改原设计 不能修改时会在工艺上想办法不能修改时会在工艺上想办法3 3结构工艺性随科技发展而变化结构工艺性随科技发展而变化要经常学习国内外新技术新工艺要经常学习国内外新技术新工艺设计零件设计零件设计结构设计结构选择材料选择材料确定尺寸确定尺寸使用性能：能用、好用、耐用使用性能：能用、好用、耐用 工艺要求：好做、好装、好修工艺要求：好做、好装、好修4.24.2零件结构的切削加工工艺性零件结构的切削加工工艺
4、性 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：1 1、零件结构设计应遵循原则：、零件结构设计应遵循原则：零件的结构、形状应便于加工、测量，加工表面应尽量简单；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。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。零件的结构、形状应能使零件在加工中定位准确，夹紧可靠
5、；有位置精度要求的表面，最好能在一次安装中加工。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。2 2、应用举例、应用举例（1 1）尽量采用标准化参数）尽量采用标准化参数 孔径的公称尺寸及公差都要取标准值图4-1 公称尺寸和公差选用标准值锥孔锥度值和尺寸都要取标准值锥孔锥度值和尺寸都要取标准值图4-2 锥度锥度选用标准值螺纹的公称直径和螺距要取标准值螺纹的公称直径和螺距要取标准值图图4-3 螺纹直径和螺距选用标准值螺纹直径和螺距选用标准值 （2 2）便于装夹）便于装夹 1）锥度心轴的外锥面需要在车床和磨床上加工。必须要有安
6、装卡箍的部位。图图4-4 4-4 锥度心轴的结构锥度心轴的结构 2）平板上表面要求刨削，如图(a)所示的结构无法用压板夹紧工件。改为如图(b)所示，装夹问题可以解决，吊运也很方便。图图4-4-5 增加装夹工艺孔增加装夹工艺孔 3）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(a)所示，弧面设计A无法用三爪卡盘装夹。改为图(b)所示，在弧面A上均布三个工艺凸台B用于装夹。图图4-4-6端盖类零件的结构端盖类零件的结构 4）车床小滑板下部加工燕尾槽，如图(a)所示的设计无法稳定装夹工件。改为如图(b)所示，在车床小滑板上设置工艺凸台，以便加工下部的燕尾槽。加工完毕后，可以去掉凸台。图
7、图4-4-7 增加工艺凸台增加工艺凸台 （3 3）便于进退刀）便于进退刀 1）箱体底板上的小孔距离箱壁太近，如图(a)所示。钻头向下进给时，钻床主轴会碰到箱壁。改为如图(b)所示后。图图4-8 4-8 孔距箱壁尺寸的结构孔距箱壁尺寸的结构 2）螺纹无法加工到轴肩根部，必须设置螺纹退刀槽如图(b)所示。改成如图(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。图图4-9 4-9 螺纹尾部的结构螺纹尾部的结构 3）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(b)所示。图图4-10 4-10 磨削越程槽磨削越程槽 4）需要刨削的两个相交平面，其根部要有退刀槽如图
8、(b)所示。图图4-11 4-11 刨削退刀槽刨削退刀槽 5）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(b)所示。图图4-124-12插削越程槽插削越程槽 （4 4）尽量降低加工难度）尽量降低加工难度 1）加工内表面一般比加工外表面困难。如图(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(b)所示。图图4-13 4-13 改内表面为外表面加工改内表面为外表面加工 2）如图(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(b)所示后
9、即可铣削加工。图图4-14 4-14 铣削凹槽内表面的结构铣削凹槽内表面的结构 3）如图(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(b)所示。图图4-15 4-15 钻头进出表面的结构钻头进出表面的结构 4）如图(a)所示，该设计壁厚较薄，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(b)所示。图图4-16 4-16 薄壁套的结构薄壁套的结构 5）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(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。图图4-17 4-17 零件要
10、有足够的刚度零件要有足够的刚度 （5 5）尽量减少零件装夹和机床调整次数）尽量减少零件装夹和机床调整次数 1）原设计的两个键槽，需要在轴用虎钳上装夹两次，改成如图(b)所示后只需要装夹一次。图图4-18 4-18 轴上多键槽的布局轴上多键槽的布局 2）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(b)所示。图图4-19 4-19 轴承盖多孔的结构轴承盖多孔的结构 3）如图(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(b)所示。图图4-20 4-20 轴上内外螺纹的结构轴上内外螺纹
11、的结构 4）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。图图4-21 4-21 加工平面的等高性加工平面的等高性 5）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。图图4-22 4-22 同类要素的统一性同类要素的统一性 6）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。图图4-23 4-23 同类要素的规格一致性同类要素的规格一致性 （6 6）减少加工面积）减少加工面积 1）箱体底面安装在机座上，只加工部分底面如图(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。图图4-24 4-24 箱体类零件底面加工的结构箱体类
12、零件底面加工的结构 2）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(b)所示的结构更有利于保证配合精度。图图4-25 4-25 套类零件内表面加工的结构套类零件内表面加工的结构 （7 7）便于测量）便于测量 零件的尺寸标注要便于加工和度量。如图(a)所示的标注尺寸1000.1不便加工和测量，改成图(b)后，由1400.05和400.05来保证1000.1，便于加工和测量。图图4-26 4-26 便于尺寸测量的结构便于尺寸测量的结构 （8 8）要保证零件热处理后的质量）要保证零件热处理后的质量 1）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
13、肩根部应没计成圆角，轴端及轴肩上要有倒角，如图所示(b)。图图4-27 4-27 便于热处理的轴肩结构便于热处理的轴肩结构 2）零件壁厚不均匀，在热处理时容易产生变形。如图(b)所示增设一个工艺孔，以使零件壁厚均匀。图图4-28 4-28 便于热处理的套类结构便于热处理的套类结构4.3 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
14、率。此外，还要便于拆卸和维修。本节举例说明考虑零件结构装配工艺性应注意的问题。1.1.便于装配便于装配 1）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(b)所示。图图4-29 4-29 轴、套配合的端部结构轴、套配合的端部结构 2）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。图图4-30 4-30 圆柱销与盲孔配合的结构圆柱销与盲孔配合的结构 3）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(b)所示。图图4-31 4-31 缩
15、短轴承与轴的配合长度缩短轴承与轴的配合长度 4）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(b)所示。图图4-32 互相配合零件的接触面的数量互相配合零件的接触面的数量 5）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。图图4-33 4-33 便于螺栓安装的结构便于螺栓安装的结构 6）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。图图4-34 4-34 留出合理的板手空间
16、留出合理的板手空间 2.2.避免箱体内装配避免箱体内装配 如图(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再装入箱体。图图4-35 4-35 便于组成独立装配单元的结构便于组成独立装配单元的结构 3.3.便于拆卸便于拆卸 1）如图(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。图图4-36 4-36 便于拆卸的台肩结构便于拆卸的台肩结构 2）滚动轴
17、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(b)所示。图图4-37 4-37 便于拆卸的轴肩结构便于拆卸的轴肩结构 3）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23个螺孔，如图(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。图图4-384-38增加工艺螺钉增加工艺螺钉 4.4.应有正确的装配基准应有正确的装配基准 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(b)所示的结构；靠止口定位结构合理。图图4-39 4-39 要有正确的装配基准要有正确的装配基准 作业：作业：P P1081083.3.从零件的切削加工和装配的结构工艺性考虑，从零件的切削加工和装配的结构工艺性考虑，试改进如图所示的零件结构。试改进如图所示的零件结构。
