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切削结构工艺性 零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足要求的前题下，制造的可行性和经济性。良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较低的制造成本。 一、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、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、密封圈等零件，一般由标准件厂生产，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、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、零件结构要便于加工 对于零件机械加工结构工艺性，主要从零件加工的难易性和加工成本两方面考虑。在满足使用要求的前提下，一般对零件的技术要求应尽量降低，同时对零件每一个加工表面的设计，应充分考虑其可加工性和加工的经济性，使其加工工艺路线简单，有利于提高生产效率，并尽可能使用标准刀具和通用工装等，以降低加工成本。此外零件机械加工结构工艺性还要考虑以下要求： 1）设计的结构要有足够的加工空间，以保证刀具能够接近加工部位，留有必要的退刀槽和越程槽等； 2）设计的结构应便于加工，如应尽量避免使钻头在斜面上钻孔； 3）尽量减少加工面积，如对大平面或长孔合理加设空刀等； 4）从提高生产率的角度考虑，在结构设计中应尽量使零件上相似的结构要素（如退刀槽、键槽等）规格相同，并应使类似的加工面（如凸台面、键槽等）位于同一平面上或同一轴截面上，以减少换刀或安装次数及调整时间； 5）零件结构设计应便于加工时的安装与夹紧。 6）零件结构要便于安装，定位准确，加工稳定可靠。 7）尽量减小毛坯余量和选用切削加工性好的材料。 8）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。 9）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。 10）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。 五、设计加工工艺 1、倒角和倒圆 为了去除零件加工表面的毛刺、锐边和便于装配，在轴或孔的端部一般加工与水平方向成45ο、30ο、60ο倒角。45ο倒角注成C×45ο形式，其它角度的倒角应分别注出倒角宽度C和角度。为了避免阶梯轴轴肩的根部因应力集中而产生的裂纹，在轴肩处加工成圆角过渡，称为倒圆。 2、有利于达到所要求的加工质量 ①合理确定零件的加工精度与表面质量 加工精度若定得过高会增加工序，增加制造成本，过低会影响机器的使用性能，故必须根据零件在整个机器中的作用和工作条件合理地确定，尽可能使零件加工方便制造成本低。 ②保证位置精度的可能性 为保证零件的位置精度，最好使零件能在一次安装中加工出所有相关表面，这样就能依靠机床本身的精度来达到所要求的位置精度。如图6-1(a)所示的结构，不能保证φ80㎜与内孔φ60㎜的同轴度。如改成图(b)所示的结构，就能在一次安装中加工出外圆与内孔，保证二者的同轴度。  (a) 错误 (b) 正确 图6-1 有利于保证位置精度的工艺结构 ③.孔的轴线应与进口和出口的端面垂直，避免在曲面或斜壁上钻孔 孔的轴线不垂直于孔的进口或出口的端面，钻头容易产生偏斜或弯曲，甚至折断。应尽量避免在曲面或斜壁上钻孔，提高生产率，保证精度。 ④．尽量减少走刀次数 具有不同高度的凸台面加工时，需逐一将工作台升高或降低。将凸台设计成等高，则能在一次走刀中加工所有凸台面。提高生产率，易保证精度。 3、有利于减少加工劳动量 ①尽量减少不必要的加工面积 减少加工面积不仅可减少机械加工的劳动量，而且还可以减少刀具的损耗，提高装配质量。图 6-2(b)中的轴承座减少了底面的加工面积，降低了修配的工作量，保证配合面的接触。图6-3(b)中减少了精加工的面积，又避免了深孔加工。    (a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确 图6-2 减少轴承座底面加工面积 图6-3 避免深孔加工的方法 ②尽量避免或简化内表面的加工 因为外表面的加工要比内表面加工方便经济，又便于测量。因此，在零件设计时应力求避免在零件内腔进行加工。如图6-4所示箱体，将图(a)的结构改成图(b)所示的结构，这样不仅加工方便而且还有利于装配。再如图6-5所示，将图(a)中件2上的内沟槽a加工，改成图(b)中件1的外沟槽加工，这样加 工与测量就都很方便。   (a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确 图6-4 将内表面转化为外表面加工 图6-5 将内沟槽转化为外沟槽加工4、有利于提高劳动生产率 ①零件的有关尺寸应力求一致，并能用标准刀具加工 如图6-6(b)中改为退刀槽尺寸一致，则减少了刀具的种类，节省了换刀时间。如图6-7(b)采用凸台高度等高，则减少了加工过程中刀具的调整。如图6-8(b)的结构，能采用标准钻头钻孔，从而方便了加工。   (a) 错误 (b) 正确 图6-6 退刀槽尺寸一致    (a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确 图6-7 凸台高度相等 图6-8 便于采用标准钻头 ② 减少零件的安装次数，降低安装误差和减少辅助工时，提高切削效率，保证精度。 零件的加工表面应尽量分布在同一方向，或互相平行或互相 垂直的表面上；次要表面应尽可能与主要表面分布在同一方向上，以便在加工主要表面时，同时将次要表面也加工出来；孔端的加工表面应为圆形凸台或沉孔，以便 在加工孔时同时将凸台或沉孔全锪出来。如：图6-9(b)中的钻孔方向应一致；图6-10(b)中键槽的方位应一致。 (a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确 图6-9 钻孔方向一致 图6-10 键槽方位一致 一次安装可同时加工几个表面。 只需一次安装即可磨削两个表面。 改进后可在一次安装中加工出来 轴上的键槽不在同一方向，铣削时需重复安装和对刀。改进后键槽布置在同一方向上可减少安装、调整次数，也易于保证位置精度 ③零件的结构应便于加工 如图6-11(b)、6-12(b)所示，设有退刀槽、越程槽，减少了刀具(砂轮)的磨损。图6-13(b)的结构，便于引进刀具，从而保证了加工的可能性。 (a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确 图6-11 应留有越程槽 图6-12 应留有退刀槽 (a) 错误 (b) 正确 图6-13 钻头应能接近加工表面 ④避免在斜面上钻孔和钻头单刃切削 如图6-14(b)所示，避免了因钻头两边切削力不等使钻孔轴线倾斜或折断钻头。 (a) 错误 (b) 正确 图6-14 避免在斜面上钻孔和钻头单刃切削 ⑤便于多刀或多件加工 如图6-15(b)所示，为适应多刀加工，阶梯轴各段长度应相似或成整数倍；直径尺寸应沿同一方向递增或递减，以便调整刀具。零件设计的结构要便于多件加工，如图6-16所示，图(b)结构可将毛坯排列成行便于多件连续加工。 (a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确 图6-15 便于多刀加工 图6-16 便于多件连续加工 ⑥.退刀槽、过度圆弧、锥面、键槽等同类要素在同一个阶梯轴上要尽量统一 轴上的退刀槽宽度不一致，车削时需准备、更换不同宽度的车槽刀，增加了换刀和对刀的次数。改进后，减少了刀具种类和换刀次数，节省了辅助时间。 轴上的过度圆角尽量一致，便于加工。 使用同一把刀具可加工所有键槽。 同一端面上的尺寸相近螺纹孔改为同一尺寸螺纹孔，便于加工和装配。 ⑦．批量生产的零件其结构要适应加工的要求 滚齿或插齿的切削行程不仅缩短，且可提高工件的刚性，变断续切削为连续切削，生产率高。 ⑧．合理采用组合结构 零件孔底的内球面，加工困难。采用分解后再组合，则内球面变为外表面加工，使加工方便，且易于保证质量。 ⑨．零件的结构应有利于增加刀具的刚度 零件上的孔径朝一个方向递减，可依次或同时加工同轴线上的多孔；从两边向中间递减，可提高镗刀杆刚性，且可同时从两边镗削，生产率高。 5、便于安装：准确定位、可靠夹紧 零件的结构应便于加工时的定位和夹紧，装夹次数要少。图所示零件，拟用顶尖和鸡心夹头装夹，但该结构不便于装夹。若改为图b结构，则可以方便地装置夹头。 左图所示的大平板工件在加工中不便装夹，为此，增设夹紧的工艺凸缘或工艺孔，以便用螺钉、压板夹紧，且吊装、搬运方便 刨削较大工件时，往往把工件直接安装在工作台上，为了保证加工时加工面水平、便于安装找正，可以在零件上增加工艺凸台。必要时可在精加工后切除。 工件在三爪卡盘上安装时，工件与卡爪是点接触，不能将工件夹牢。通过增加一段圆柱面，使工件与卡爪的接触面积增大，安装较容易。6．便于加工 零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标准化刀具和量具。同时还注意退刀和进刀，易于保证加工精度要求，减少加工面积及难加工表面等。表2b所示为便于加工的零件结构示例。 表2 零件机械加工工艺性实例
①．槽的底面不应与其它加工面重合 改正后便于加工，也可避免损伤其它加工表面。 ②．凸缘上的孔要留有足够的加工空间 孔与零件立壁相距太近，造成钻夹头与立壁干涉，只能采用非标准加长钻头，刀具刚性差。改进后，可以采用标准刀具，从而可保证加工精度 ③.刀具应有足够的操作空间：退刀槽（车螺纹、滚齿、铣齿）、空刀槽（插齿）、越程槽（刨削、磨削） n加工内螺纹或外螺纹时，螺纹根部应有退刀槽，这样才可以车出完整的螺纹，避免刀具、机床的损伤，使加工安全。 插齿时要留有空刀槽，这样大齿轮可滚齿或插齿，小齿轮可以插齿加工 刨削时，在平面的前端要有让刀的部位。 磨削时，各表面间的过渡部分应设计出越程槽。
7．便于测量 设计零件结构时，还应考虑测量的可能性与方便性。图3-14所示，要求测量孔中心线与基准面A的平行度。如图3 -14a所示的结构，由于底面凸台偏置一侧而平行度难于测量。在图3-14b中增加一对称的工艺凸台，并使凸台位置居中，此时则测量大为方便。 五、机械表面加工结构工艺性 选择表面加工方法时，一般先根据表面的加工精度和表面粗糙度要求，选定最终加工方法，然后再确定精加工前的准备工序的加工方法，即确定加工方案。由于获得同一精度和同一粗糙度的方案有好几种，选择时还要考虑生产率和经济性，考虑零件的结构形状、尺寸大小、材料和热处理要求及工厂的生产条件等。下面分别简要说明表面加工方法选择时主要考虑的几个因素。 1、经济精度与经济粗糙度 任何一种加工方法可以获得的加工精度和表面粗糙度均有一个较大的范围。例如，精细的操作、选择低的切削用量，可以获得较高的精度，但又会降低生产率，提高成本；反之，如增大切削用量提高生产率，虽然成本降低了，但精度也降低了。所以，对一种加工方法，只有在一定的精度范围内才是经济的，这一定范围的精度就是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，合理的加工时间）所能达到的精度，这一定范围内的精度称为经济精度。相应的粗糙度称为经济粗糙度。 表1、表2、表3分别摘录了外圆、内孔和平面等典型加工方法和加工方案能达到的经济精度和经济粗糙度（经济精度以公差等级表示）。表4摘录了各种加工方法加工轴线平行的孔系时的位置精度（用距离误差表示）。 各种加工方法所能达到的经济精度精度和经济粗糙度等级，在机械加工的各种手册中均能查到。 表1 外圆柱面加工方法
表2 孔加工方法 表3 平面加工方法 表4 轴线平行的孔的位置精度（经济精度） （㎜） 2、零件结构形状和尺寸大小 零件的形状和尺寸影响加工方法的选择。如小孔一般用铰削而较大的孔用镗削加工；箱体上的孔一般难于拉削而采用镗削或铰削；对于非圆的通孔，应优先考虑用拉削或批量较少时用插削加工；对于难磨削的小孔，则可采用研磨加工。 3、零件的材料及热处理要求 经淬火后的表面，一般应采用磨削加工；材料未淬硬的精密零件的配合表面，可采用刮研加工；对硬度低而韧性较大金属，如铜、铝、镁铝合金等有色金属，为避免磨削时砂轮的嵌塞，一般不采用磨削加工，而采用高速精车、精镗、精铣等加工方法。 4、生产率和经济性 对于较大的平面，铣削加工生产率较高，而窄长的工件宜用刨削加工；对于大量生产的低精度孔系，宜采用多轴钻；对批量较大的曲面加工，可采用机械靠模加工、数控加工和特种加工等加工方法。
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