機械零件的結(jié)構(gòu)工藝性課件

第8章機械零件的結(jié)構(gòu)工藝性主要內(nèi)容：零件結(jié)構(gòu)對加工方法和制造成本的影響；影響零件結(jié)構(gòu)工藝性的主要因素；零件的結(jié)構(gòu)設計的實際應用。重點和難點：零件的結(jié)構(gòu)設計對實際生產(chǎn)過程的意義。1第8章機械零件的結(jié)構(gòu)工藝性主要內(nèi)容：1零件本身的結(jié)構(gòu)，對加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益有著重要影響。為了獲得較好的經(jīng)濟效益，在設計零件結(jié)構(gòu)時，不僅要考慮滿足使用要求，還應當考慮是否能夠制造和便于制造，也就是要考慮零件結(jié)構(gòu)的工藝性。一、概述1、零件的結(jié)構(gòu)工藝性概念零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前題下，制造的可行性和經(jīng)濟性，即難易程度。其內(nèi)容包括零件機械加工結(jié)構(gòu)工藝性和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)裝配工藝性。良好的結(jié)構(gòu)工藝性是指在現(xiàn)有工藝條件下既能方便制造，又有較低的制造成本。2零件本身的結(jié)構(gòu)，對加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益有著重要影響。產(chǎn)品及零件的制造，包括毛坯生產(chǎn)、切削加工、熱處理和裝配等許多階段。結(jié)構(gòu)設計時必須全面考慮，使各個生產(chǎn)階段都具有良好的工藝性。由于一般悄況下切削加工的勞動耗費最多，因而切削加工工藝性更為重要。3產(chǎn)品及零件的制造，包括毛坯生產(chǎn)、切削加工、熱處理和裝配等許多2、結(jié)構(gòu)工藝性內(nèi)容(1)在毛坯制造方面鑄件：璧厚均勻、便于造型。鍛件：形狀簡單、便于出模。(2)在加工方面合理標注零件的技術要求。便于安裝、加工。有利于提高加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率。(3)在裝配方面便于裝配。減少修配量。42、結(jié)構(gòu)工藝性內(nèi)容43、結(jié)構(gòu)工藝性原則(1)合理確定零件的技術要求①不需要加工的表面，不要設計成加工面；②要求不高的表面，不應設計為高精度和表面粗糙度Ra值低的表面，否則會使成本提高。(2)遵循零件結(jié)構(gòu)設計的標準化①盡量采用標準化參數(shù)零件的孔徑、錐度、螺紋孔徑和螺距、齒輪模數(shù)和壓力角、圓弧半徑、溝槽等參數(shù)盡量選用有關標準推薦的數(shù)值，這樣可使用標準的刀、夾、量具，減少專用工裝的設計、制造周期和費用。53、結(jié)構(gòu)工藝性原則5②盡量采用標準件諸如螺釘、螺母、軸承、墊圈、彈簧、密封圈等零件，一般由標準件廠生產(chǎn)，根據(jù)需要選用即可，不僅可縮短設計制造周期，使用維修方便，而且較經(jīng)濟。③盡量采用標準型材只要能滿足使用要求，零件毛坯盡量采用標準型材，不僅可減少毛坯制造的工作量，而且由于型材的性能好，可減少切削加工的工時及節(jié)省材料。(3)合理標注尺寸①按加工順序標注尺寸，盡量減少尺寸換算，并能方便準確地進行測量。②從實際存在的和易測量的表面標注尺寸，且在加工時應盡量使工藝基準與設計基準重合。6②盡量采用標準件6③零件各非加工面的位置尺寸應直接標注，而非加工面與加工面之間只能有一個聯(lián)系尺寸。(4)零件結(jié)構(gòu)要便于加工①零件結(jié)構(gòu)要便于安裝，定位準確，加工穩(wěn)定可靠。②盡量減小毛坯余量和選用切削加工性好的材料。③各要素的形狀應盡量簡單，加工面積要盡量小，規(guī)格應盡量統(tǒng)一。④盡量采用標準刀具進行加工，且刀具易進入、退出和順利通過加工表面。⑤加工面和加工面之間、加工面和不加工面之間均應明顯分開，加工時應使刀具有良好的切削條件，以減少刀具磨損和保證加工質(zhì)量。7③零件各非加工面的位置尺寸應直接標注，而非加工面與加工面之間二、原則應用實例1、應能采用標準化刀具加工零件的大面積沉凹結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角應留有一定的轉(zhuǎn)角半徑，而且轉(zhuǎn)角半徑應與標準銑刀直徑一致。a)改進前b)改進后8二、原則應用實例a)改進前2、盡量采用標準化參數(shù)，同類參數(shù)盡量一致(1)圖a所示的軸上砂輪越程槽寬度、鍵槽寬度設計成不同尺寸，則需采用不同尺寸的刀具加工。圖b將這些槽的寬度改成相同尺寸，用一把刀具完成所有槽的加工。a)改進前b)改進后92、盡量采用標準化參數(shù)，同類參數(shù)盡量一致(2)軸上的過渡圓角盡量一致，便于加工。(3)使用同一把刀具可加工所有鍵槽。a)改進前b)改進后10(2)軸上的過渡圓角盡量一致，便于加工。(3)使用同一把(4)同一端面上的尺寸相近螺紋孔改為同一尺寸螺紋孔，便于加工和裝配。a)改進前b)改進后11(4)同一端面上的尺寸相近螺紋孔改為同一尺寸螺紋孔，便于加(4)下圖所示螺紋設計時，要采用標準參數(shù)，這樣才能使用標準絲錐和板牙加工。12(4)下圖所示螺紋設計時，要采用標準參數(shù)，這樣才能使用標準3、零件加工部位的結(jié)構(gòu)應便于刀具正確地切人及切出。(1)圖a的孔與零件立壁相距太近，造成鉆夾頭與立壁干涉，只能采用非標準加長鉆頭，刀具剛性差。改進后，可以采用標準刀具，從而可保證加工精度。a)改進前b)改進后133、零件加工部位的結(jié)構(gòu)應便于刀具正確地切人及切出。(2)插齒時要留有空刀槽，這樣大齒輪可滾齒或插齒，小齒輪可以插齒加工。a)改進前b)改進后14(2)插齒時要留有空刀槽，這樣大齒輪可滾齒或插齒，小齒輪可(3)刨削時，在平面的前端要有讓刀的部位，讓刀槽。a)改進前b)改進后15(3)刨削時，在平面的前端要有讓刀的部位，讓刀槽。(4)磨削時，各表面間的過渡部分應設計出越程槽。a)改進前b)改進后16(4)磨削時，各表面間的過渡部分應設計出越程槽。4、應盡量減少加工面積圖a所示支座零件的底面加工面積較大，改為圖b的結(jié)構(gòu)后，減少了加工面積，從而減少機械加工量和刀具消耗。a)改進前b)改進后174、應盡量減少加工面積a)改進前5、盡量減少安裝次數(shù)，降低安裝誤差和減少輔助工時，提高切削效率，保證精度(1)改進前的傾斜加工表面會增加裝夾次數(shù)，改進后一次安裝可同時加工幾個表面。a)改進前b)改進后185、盡量減少安裝次數(shù)，降低安裝誤差和減少輔助工時，提高切削效(2)改進前需裝夾兩次，改進后只需一次裝夾即可磨削兩個表面。a)改進前b)改進后19(2)改進前需裝夾兩次，改進后只需一次裝夾即可磨削兩個表面(3)軸上的鍵槽不在同一方向，銑削時需重復安裝和對刀。改進后鍵槽布置在同一方向上可減少安裝、調(diào)整次數(shù)，也易于保證位置精度。改進前改進后20(3)軸上的鍵槽不在同一方向，銑削時需重復安裝和對刀。改進(4)圖a所示A、B面的加工需要分別調(diào)整機床；若如圖b所示將A、B面的高度改成一致，則可在機床的一次調(diào)整中完成A、B面的加工。a)改進前b)改進后21(4)圖a所示A、B面的加工需要分別調(diào)整機床；若如圖b所示(5)改進前需從兩端分別進刀，需裝夾兩次，改進后可省去一次安裝。b)改進后a)改進前22(5)改進前需從兩端分別進刀，需裝夾兩次，改進后可省去一次6、零件應便于安裝，即準確定位、可靠夾緊。(1)圖a所示的大平板工件在加工中不便裝夾，為此，增設夾緊的工藝凸緣或工藝孔(圖b)，以便用螺釘、壓板夾緊，且吊裝、搬運方便。236、零件應便于安裝，即準確定位、可靠夾緊。23(2)刨削較大工件時，往往把工件直接安裝在工作臺上，為了保證加工時加工面水平、便于安裝找正，可在零件上增加工藝凸臺(圖b)。必要時可在精加工后切除。a)改進前b)改進后24(2)刨削較大工件時，往往把工件直接安裝在工作臺上，為了保(3)工件在三爪卡盤上安裝時，工件與卡爪是點接觸(圖a)，不能將工件夾牢。通過增加一段圓柱面(圖b)，使工件與卡爪的接觸面積增大，安裝較容易。a)改進前b)改進后25(3)工件在三爪卡盤上安裝時，工件與卡爪是點接觸(圖a)，(4)圖a所示的軸承蓋，要加工外圓及端面，如果夾在A處，一般卡爪的長度不夠，B面又不便裝夾。若改為圖b所示結(jié)構(gòu)，便可在C面方便地裝夾，或者改成圖c所示結(jié)構(gòu)，增加一工藝圓柱面D用于裝夾。26(4)圖a所示的軸承蓋，要加工外圓及端面，如果夾在A處，一7、孔的軸線應與進口和出口的端面垂直，避免在曲面或斜壁上鉆孔孔的軸線不垂直于孔的進口或出口的端面，鉆頭容易產(chǎn)生偏斜或彎曲，甚至折斷。應盡量避免在曲面或斜壁上鉆孔，提高生產(chǎn)率，保證精度。a)改進前b)改進后277、孔的軸線應與進口和出口的端面垂直，避免在曲面或斜壁上鉆孔8、零件結(jié)構(gòu)要有足夠的剛性(1)零件結(jié)構(gòu)要有足夠的剛性，以減小其在夾緊力或切削力作用下的變形，保證加工精度。圖a所示管件的壁厚較薄，易因夾緊力和切削力而變形，增設凸緣后(圖b)，提高了零件的剛度。a)改進前b)改進后288、零件結(jié)構(gòu)要有足夠的剛性a)(2)圖a所示箱體結(jié)構(gòu)剛度較差，刨削上平面時易因切削力造成工件變形。增加肋板后(圖b)，提高了剛度，可以采用較大的切深和進給量加工，易于保證加工工件的質(zhì)量并提高了生產(chǎn)率。a)改進前b)改進后29(2)圖a所示箱體結(jié)構(gòu)剛度較差，刨削上平面時易因切削力造成9、有利于保證位置精度。有相互位置精度要求的表面，最好能在一次安裝中加工，這樣有利于保證加工表面間的位置精度、減少安裝次數(shù)。圖a所示結(jié)構(gòu)需要通過兩次裝夾來分別加工外圓面和內(nèi)孔，難以滿足同軸度精度的要求。改為圖b所示凸臺結(jié)構(gòu)，可在一次裝夾中加工出內(nèi)、外圓表面，容易滿足同軸度要求。309、有利于保證位置精度。3010、便于測量。如圖a所示，標注尺寸測量基準為A面，不便測量，改為圖b后，尺寸測量基準為B面，便于測量。a)改進前b)改進后3110、便于測量。a)改進前設計原則圖例說明改進前改進后零件機械加工結(jié)構(gòu)工藝性示例32設計原則圖例說明改進前改進后零件機械加工結(jié)設計原則圖例說明改進前改進后33圖例改進前改進后33設計原則圖例說明改進前改進后34設計原則圖例說明改進前改進后34設計原則圖例說明改進前改進后35圖例說明改進前改進后35設計原則圖例說明改進前改進后36設計原則圖例說明改進前改進后36設計原則圖例說明改進前改進后37設計原則圖例說明改進前改進后