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第七章 零件结构工艺性 第一节 零件结构的切削加工工艺性 零 件 的 结 构 工 艺 性 是 指 所 设 计 的 零 件 在 能 满 足 使 用要 求 的 前 提 下 ， 制 造 的 可 行 性 和 经 济 性 。 它 既 是 评 价 零件 结 构 设 计 优 劣 的 技 术 指 标 之 一 ， 又 是 零 件 结 构 设 计 优劣 所 带 来 的 后 果 。 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 经 济 、 高 效 、 合 格 地 被加 工 出 来 。 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 ： .零 件 的 结 构 、 形 状 应 便 于 加 工 、 测 量 ， 加 工表 面 应 尽 量 简 单 ； 并 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 ； 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 。 本 节 通 过 举 例 的 形 式 来 说 明 切 削 加 工 工 艺 性对 零 件 结 构 的 要 求 。 1.尽量采用标准化参数 2.便于装夹 .锥度心轴的外锥面需要在车床和磨床上加工，必须要有安装卡箍的部位，如图7-4(b)所示。 .平板上表面要求刨削，如图7-5(a)所示的结构无法用压板夹紧工件，改为如图7-5(b)所示，装夹问题可以解决，吊运也很方便。 .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7-6(a)所示，弧面设计A无法用三爪卡盘装夹，改为如图7-6(b)所示，在弧面A上均布三个工艺凸台B用于装夹。 .在车床小滑板上设置工艺凸台，如图7-7(b)所示，以便加工下部的燕尾槽。加工完毕后，也可以去掉凸台。 3.便于进退刀 .箱 体 底 板 上 的 小 孔 距 离 箱 壁 太 近 ， 如 图 7-8(a)所 示 ， 钻 头 向 下 进 给 时 ， 钻 床 主 轴 会 碰 到 箱 壁 ，改 为 如 图 7-8(b)所 示 。 .螺 纹 无 法 加 工 到 轴 肩 根 部 ， 必 须 设 置 螺 纹 退刀 槽 ， 如 图 7-9(b)所 示 ， 改 成 如 图 7-9(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 。 .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 7-10(b)所 示 。 .需 要 刨 削 的 两 个 相 交 平 面 ， 其 根 部 要 有 退 刀槽 ， 如 图 7-11(b)所 示 。 .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 7-12(b)、 7-12(c)所 示 。 4.尽量降低加工难度 .加 工 内 表 面 一 般 比 加 工 外 表 面 困 难 。 如 图 7-13(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 7-13(b)所 示 。 .如 图 7-14(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 7-14(b)所 示 后 即可 铣 削 加 工 。 .如 图 7-15(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 7-15(b)所 示 。 .如 图 7-16(a)所 示 ， 该 设 计 壁 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 7-16(b)所 示 。 .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 7-17(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 。 5.尽量减少零件装夹和机床调整的次数 .原 设 计 的 两 个 键 槽 ， 需 要 在 轴 用 虎 钳 上 装 夹两 次 ， 改 成 如 图 7-18(b)所 示 后 ， 只 需 要 装 夹 一次 。 .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 7-19(b)所 示 。 .如 图 7-20(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 7-20(b)所 示 。 .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 。 .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 。 .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 。 6.减少加工面积 .箱 体 底 面 安 装 在 机 座 上 ， 只 加 工 部 分 底 面 ，如 图 7-24(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 。 .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 7-25(b)所 示 的 结 构 更 有利 于 保 证 配 合 精 度 。 7.便 于 测 量 .零 件 的 尺 寸 标 注 要 便 于 加 工 和 度 量 。 如 图 7-26(a)所 示 的 标 注 尺 寸 是 100 0.1， 不 便 加 工 和测 量 ， 改 成 图 (b)后 ， 由 140 0.05和 40 0.05来保 证 100 0.1， 便 于 加 工 和 测 量 。 8.要 保 证 零 件 热 处 理 后 的 质 量 .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 肩 根 部 应 设 计 成 圆 角 ， 轴 端 及 轴 肩 上 要 有 倒 角 ，如 图 7-27所 示 (b)。 .零 件 壁 厚 不 均 匀 ， 在 热 处 理 时 容 易 产 生 变 形 。如 图 7-28(b)所 示 增 设 一 个 工 艺 孔 ， 以 使 零 件 壁厚 均 匀 。 第二节 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，以便提高装配效率，此外，还要便于拆卸和维修。 1.便 于 装 配 .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 7-29(b)所 示 。 .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 。 .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 7-31(b)所 示 。 .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7-32(b)所 示 。 .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 。 .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 。 2.避 免 箱 体 内 装 配 .如 图 7-35(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 后 再装 入 箱 体 。 3.便 于 拆 卸 .如 图 7-36(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 。 .滚 动 轴 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 7-37(b)所 示 。 .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 2 3个螺 孔 ， 如 图 7-38(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 。 4.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 7-39(b)所 示 的 结 构 ， 靠 止口 定 位 结 构 合 理 。