第七章 零件結(jié)構(gòu)工藝性 第一節(jié) 零件結(jié)構(gòu)的切削加工工藝性 零 件 的 結(jié) 構(gòu) 工 藝 性 是 指 所 設(shè) 計 的 零 件 在 能 滿 足 使 用要 求 的 前 提 下 ， 制 造 的 可 行 性 和 經(jīng) 濟(jì) 性 。 它 既 是 評 價 零件 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 優(yōu) 劣 的 技 術(shù) 指 標(biāo) 之 一 ， 又 是 零 件 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 優(yōu)劣 所 帶 來 的 后 果 。 具 有 良 好 結(jié) 構(gòu) 工 藝 性 的 零 件 ， 能 在 滿足 使 用 要 求 的 前 提 下 ， 可 以 比 較 經(jīng) 濟(jì) 、 高 效 、 合 格 地 被加 工 出 來 。 零 件 結(jié) 構(gòu) 的 切 削 加 工 工 藝 性 ， 是 指 所 設(shè) 計 的 零 件 在滿 足 使 用 性 能 要 求 的 前 提 下 其 切 削 成 形 的 可 行 性 和 經(jīng) 濟(jì)性 ， 即 切 削 成 形 的 難 易 程 度 。 機(jī) 器 中 大 部 分 零 件 的 尺 寸精 度 、 表 面 粗 糙 度 、 形 狀 精 度 和 位 置 精 度 ， 最 終 要 靠 切削 加 工 來 保 證 。 因 此 ， 在 設(shè) 計 需 要 進(jìn) 行 切 削 加 工 的 零 件結(jié) 構(gòu) 時 ， 還 應(yīng) 考 慮 切 削 加 工 工 藝 的 要 求 。 它 應(yīng) 遵 循 以 下原 則 ： .零 件 的 結(jié) 構(gòu) 、 形 狀 應(yīng) 便 于 加 工 、 測 量 ， 加 工表 面 應(yīng) 盡 量 簡 單 ； 并 盡 可 能 布 置 在 同 一 平 面 上 或同 一 軸 線 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 設(shè) 計 成 加 工 面 或 高 精 度 、 低 表 面 粗 糙 度 值 要 求的 表 面 。 .零 件 的 結(jié) 構(gòu) 、 形 狀 應(yīng) 能 使 零 件 在 加 工 中 定 位準(zhǔn) 確 、 夾 緊 可 靠 ； 有 位 置 精 度 要 求 的 表 面 ， 最 好能 在 一 次 安 裝 中 加 工 。 .零 件 的 結(jié) 構(gòu) 應(yīng) 有 利 于 使 用 標(biāo) 準(zhǔn) 刀 具 和 通 用 量具 ， 減 少 專 用 刀 具 、 量 具 的 設(shè) 計 與 制 造 。 同 時 應(yīng)盡 量 與 高 效 率 機(jī) 床 和 先 進(jìn) 的 工 藝 方 法 相 適 應(yīng) 。 本 節(jié) 通 過 舉 例 的 形 式 來 說 明 切 削 加 工 工 藝 性對 零 件 結(jié) 構(gòu) 的 要 求 。 1.盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù) 2.便于裝夾 .錐度心軸的外錐面需要在車床和磨床上加工，必須要有安裝卡箍的部位，如圖7-4(b)所示。 .平板上表面要求刨削，如圖7-5(a)所示的結(jié)構(gòu)無法用壓板夾緊工件，改為如圖7-5(b)所示，裝夾問題可以解決，吊運(yùn)也很方便。 .電機(jī)端蓋上標(biāo)有加工要求的表面，要在一次裝夾中加工完成，如圖7-6(a)所示，弧面設(shè)計A無法用三爪卡盤裝夾，改為如圖7-6(b)所示，在弧面A上均布三個工藝凸臺B用于裝夾。 .在車床小滑板上設(shè)置工藝凸臺，如圖7-7(b)所示，以便加工下部的燕尾槽。加工完畢后，也可以去掉凸臺。 3.便于進(jìn)退刀 .箱 體 底 板 上 的 小 孔 距 離 箱 壁 太 近 ， 如 圖 7-8(a)所 示 ， 鉆 頭 向 下 進(jìn) 給 時 ， 鉆 床 主 軸 會 碰 到 箱 壁 ，改 為 如 圖 7-8(b)所 示 。 .螺 紋 無 法 加 工 到 軸 肩 根 部 ， 必 須 設(shè) 置 螺 紋 退刀 槽 ， 如 圖 7-9(b)所 示 ， 改 成 如 圖 7-9(c)所 示也 可 以 ， 但 由 于 螺 尾 牙 形 不 完 整 ， 長 度 尺 寸 要大 于 實 際 旋 合 長 度 。 .外 圓 和 端 面 要 求 磨 削 ， 階 梯 軸 的 軸 肩 處 必 須在 根 部 設(shè) 置 砂 輪 越 程 槽 ， 如 圖 7-10(b)所 示 。 .需 要 刨 削 的 兩 個 相 交 平 面 ， 其 根 部 要 有 退 刀槽 ， 如 圖 7-11(b)所 示 。 .插 削 零 件 孔 內(nèi) 鍵 槽 (一 段 )， 插 削 時 刀 具 要 超越 加 工 面 一 段 距 離 。 應(yīng) 在 鍵 槽 前 端 設(shè) 計 一 孔 或 一環(huán) 形 越 程 槽 ， 如 圖 7-12(b)、 7-12(c)所 示 。 4.盡量降低加工難度 .加 工 內(nèi) 表 面 一 般 比 加 工 外 表 面 困 難 。 如 圖 7-13(a)所 示 ， 原 設(shè) 計 中 的 內(nèi) 環(huán) 形 槽 較 窄 ， 加 工 起來 比 較 困 難 ， 改 為 外 表 面 加 工 ， 既 不 影 響 使 用 ，又 便 于 加 工 ， 如 圖 7-13(b)所 示 。 .如 圖 7-14(a)所 示 ， 原 設(shè) 計 的 凹 槽 內(nèi) 表 面 四 個側(cè) 壁 之 間 為 直 角 ， 側(cè) 壁 與 底 面 之 間 為 圓 角 ， 用 銑削 的 方 法 無 法 實 現(xiàn) ， 改 成 如 圖 7-14(b)所 示 后 即可 銑 削 加 工 。 .如 圖 7-15(a)所 示 ， 鉆 頭 鉆 孔 時 切 入 表 面 和 切出 表 面 應(yīng) 與 孔 的 軸 線 垂 直 ， 以 便 鉆 頭 兩 個 切 削 刃同 時 切 削 ， 否 則 鉆 頭 易 引 偏 甚 至 折 斷 ， 如 圖 7-15(b)所 示 。 .如 圖 7-16(a)所 示 ， 該 設(shè) 計 壁 較 薄 ， 易 因 夾 緊力 和 切 削 力 作 用 而 變 形 ， 增 設(shè) 凸 緣 提 高 了 零 件 的剛 度 ， 如 圖 7-16(b)所 示 。 .原 結(jié) 構(gòu) 單 薄 ， 刨 削 上 平 面 時 因 切 削 力 的 作 用 ，易 造 成 工 件 變 形 。 如 圖 7-17(b)所 示 增 加 肋 板 提高 剛 度 ， 可 以 采 用 較 大 切 深 和 進(jìn) 給 量 加 工 ， 提 高生 產(chǎn) 效 率 。 5.盡量減少零件裝夾和機(jī)床調(diào)整的次數(shù) .原 設(shè) 計 的 兩 個 鍵 槽 ， 需 要 在 軸 用 虎 鉗 上 裝 夾兩 次 ， 改 成 如 圖 7-18(b)所 示 后 ， 只 需 要 裝 夾 一次 。 .原 設(shè) 計 一 個 螺 紋 孔 、 一 個 凸 臺 上 的 斜 孔 。 鉆孔 時 需 要 裝 夾 兩 次 或 扳 轉(zhuǎn) 一 次 刀 軸 ， 改 進(jìn) 后 只 需裝 夾 一 次 ， 如 圖 7-19(b)所 示 。 .如 圖 7-20(a)所 示 零 件 上 的 兩 處 螺 紋 的 螺 距 值不 一 致 ， 在 車 床 上 加 工 時 ， 需 要 調(diào) 整 兩 次 機(jī) 床 。應(yīng) 盡 量 使 同 一 零 件 上 的 螺 距 值 一 致 ， 如 圖 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 ， 盡 可 能 等 高 ， 以 減 少 機(jī) 床 的 調(diào) 整 次 數(shù) 。 .軸 上 的 砂 輪 越 程 槽 寬 度 、 鍵 槽 寬 度 盡 可 能 分別 一 致 ， 以 減 少 刀 具 種 類 。 .箱 體 上 的 螺 紋 孔 種 類 要 盡 量 減 少 ， 以 減 少 鉆頭 和 絲 錐 的 種 類 。 6.減少加工面積 .箱 體 底 面 安 裝 在 機(jī) 座 上 ， 只 加 工 部 分 底 面 ，如 圖 7-24(b)所 示 ， 既 可 減 少 加 工 工 時 ， 又 提 高了 底 面 的 接 觸 剛 度 和 定 位 的 準(zhǔn) 確 性 。 .長 徑 比 較 大 、 有 配 合 要 求 的 孔 ， 不 應(yīng) 在 整 個長 度 上 都 精 加 工 。 如 圖 7-25(b)所 示 的 結(jié) 構(gòu) 更 有利 于 保 證 配 合 精 度 。 7.便 于 測 量 .零 件 的 尺 寸 標(biāo) 注 要 便 于 加 工 和 度 量 。 如 圖 7-26(a)所 示 的 標(biāo) 注 尺 寸 是 100 0.1， 不 便 加 工 和測 量 ， 改 成 圖 (b)后 ， 由 140 0.05和 40 0.05來保 證 100 0.1， 便 于 加 工 和 測 量 。 8.要 保 證 零 件 熱 處 理 后 的 質(zhì) 量 .零 件 的 銳 邊 和 尖 角 ， 在 淬 火 時 容 易 產(chǎn) 生 應(yīng) 力集 中 ， 造 成 開 裂 ， 因 此 在 淬 火 前 ， 重 型 階 梯 軸 的軸 肩 根 部 應(yīng) 設(shè) 計 成 圓 角 ， 軸 端 及 軸 肩 上 要 有 倒 角 ，如 圖 7-27所 示 (b)。 .零 件 壁 厚 不 均 勻 ， 在 熱 處 理 時 容 易 產(chǎn) 生 變 形 。如 圖 7-28(b)所 示 增 設(shè) 一 個 工 藝 孔 ， 以 使 零 件 壁厚 均 勻 。 第二節(jié) 零件結(jié)構(gòu)的裝配工藝性 零件結(jié)構(gòu)的裝配工藝性，是指所設(shè)計的零件在滿足使用性能要求的前提下其裝配連接的可行性和經(jīng)濟(jì)性，或者說機(jī)器裝配的難易程度。所有機(jī)器都是由一些零件和部件裝配調(diào)試而成。裝配工藝性的好壞，對于機(jī)器的制造成本、機(jī)器的使用性能以及將來的維修都有很大影響。零部件在裝配過程中，應(yīng)該便于裝配和調(diào)試，以便提高裝配效率，此外，還要便于拆卸和維修。 1.便 于 裝 配 .有 配 合 要 求 的 零 件 端 部 應(yīng) 有 倒 角 ， 以 便 裝 配 ，還 能 使 外 露 部 分 比 較 美 觀 ， 如 圖 7-29(b)所 示 。 .圓 柱 銷 與 盲 孔 配 合 ， 要 考 慮 放 氣 措 施 。 圖 (b)表 示 在 圓 柱 銷 上 設(shè) 置 放 氣 孔 ， 圖 (c)表 示 在 殼 體上 設(shè) 置 放 氣 孔 。 .與 軸 承 孔 配 合 的 軸 徑 不 要 太 長 ， 否 則 裝 配 較困 難 。 改 進(jìn) 前 ， 軸 承 右 側(cè) 有 很 長 一 段 與 軸 承 配 合的 軸 徑 相 同 的 外 圓 。 改 進(jìn) 后 ， 軸 承 右 側(cè) 的 軸 徑 減小 ， 如 圖 7-31(b)所 示 。 .互 相 配 合 的 零 件 在 同 一 方 向 上 的 接 觸 面 只 能有 一 對 。 否 則 ， 必 須 提 高 有 關(guān) 表 面 的 尺 寸 精 度 和位 置 精 度 ， 在 許 多 場 合 ， 這 是 沒 有 必 要 的 ， 如 圖7-32(b)所 示 。 .在 大 底 座 上 安 裝 機(jī) 體 ， 采 用 圖 (a)的 聯(lián) 接 形 式 ，對 裝 配 不 利 ， 螺 栓 無 法 進(jìn) 入 裝 配 位 置 。 改 進(jìn) 后 ，可 以 采 用 雙 頭 螺 柱 或 螺 釘 直 接 擰 入 底 座 ， 進(jìn) 行 聯(lián)接 ， 如 圖 (b)和 圖 (c)所 示 。 .采 用 螺 釘 聯(lián) 接 ， 要 留 出 安 放 螺 釘 的 空 間 。 確 定螺 栓 的 位 置 時 ， 一 定 要 留 出 扳 手 的 活 動 空 間 。 2.避 免 箱 體 內(nèi) 裝 配 .如 圖 7-35(a)所 示 ， 由 于 齒 輪 直 徑 大 于 箱 體 支承 孔 直 徑 ， 須 先 把 齒 輪 放 入 箱 體 內(nèi) ， 才 能 安 裝 在軸 上 ， 然 后 再 裝 軸 承 ， 裝 配 起 來 很 不 方 便 。 改 成圖 (b)后 ， 箱 體 左 側(cè) 支 承 孔 直 徑 大 于 齒 輪 直 徑 ，可 以 在 箱 體 外 把 軸 上 零 件 裝 在 軸 上 形 成 組 件 后 再裝 入 箱 體 。 3.便 于 拆 卸 .如 圖 7-36(a)所 示 ， 由 于 支 承 孔 臺 肩 直 徑 小 于軸 承 外 圈 內(nèi) 徑 ， 無 法 拆 卸 軸 承 外 圈 。 改 成 圖 (b)、(c)后 ， 使 臺 肩 直 徑 大 于 外 圈 內(nèi) 徑 ， 這 樣 才 能 將軸 承 外 圈 拆 卸 下 來 。 .滾 動 軸 承 安 裝 在 軸 上 ， 其 內(nèi) 圈 外 徑 應(yīng) 大 于 軸肩 外 徑 ， 以 便 軸 承 拆 卸 ， 如 圖 7-37(b)所 示 。 .軸 承 端 蓋 與 箱 體 支 承 孔 有 配 合 要 求 ， 在 拆 卸軸 承 端 蓋 時 ， 為 便 于 拆 卸 在 端 蓋 上 應(yīng) 設(shè) 計 2 3個螺 孔 ， 如 圖 7-38(b)所 示 ， 拆 卸 時 擰 入 螺 釘 ， 螺釘 頂 在 箱 體 端 面 上 ， 把 端 蓋 從 箱 體 支 承 孔 內(nèi) 頂 出 。 4.應(yīng) 有 正 確 的 裝 配 基 準(zhǔn) .兩 個 有 同 軸 度 要 求 的 零 件 聯(lián) 接 時 ， 要 有 正 確的 裝 配 基 準(zhǔn) 面 。 如 圖 7-39(b)所 示 的 結(jié) 構(gòu) ， 靠 止口 定 位 結(jié) 構(gòu) 合 理 。