機械工藝學習：機械設計結構工藝性實例分析

零件的結構工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下，製造的可行性和經濟性。

機械設計師在設計機械產品時，就要考慮到機械產品的結構工藝性，下面對幾個典型機械結構工藝實例進行分析：

(1)合理確定零件的加工精度與表面質量

①加工精度若定得過高會增加工序，增加製造成本，過低會影響機器的使用性能，故必須根據零件在整個機器中的作用和工作條件合理地確定，儘可能使零件加工方便製造成本低。

②保證位置精度的可能性

為保證零件的位置精度，最好使零件能在一次安裝中加工出所有相關表面，這樣就能依靠機床本身的精度來達到所要求的位置精度。如圖1 (a)所示的結構，不能保證φ80㎜與內孔φ60㎜的同軸度。如改成圖1(b)所示的結構，就能在一次安裝中加工出外圓與內孔，保證二者的同軸度。

(a) (b)

圖1 有利於保證位置精度的工藝結構

(a) 錯誤 (b) 正確

(2) 有利於減少加工勞動量

①儘量減少不必要的加工面積減少加工面積不僅可減少機械加工的勞動量，而且還可以減少刀具的損耗，提高裝配質量。圖 2(b)中的軸承座減少了底面的加工面積，降低了修配的工作量，保證配合面的接觸。圖2(b)中減少了精加工的面積，又避免了深孔加工。

(a) (b)

圖2 減少軸承座底面加工面積

(a) 錯誤 (b) 正確

(a) (b)

圖3 避免深孔加工的方法

(a) 錯誤 (b) 正確

②儘量避免或簡化內表面的加工

(a) (b)

圖4 將內表面轉化為外表面加工

(a) 錯誤 (b) 正確

因為外表面的加工要比內表面加工方便經濟，又便於測量。因此，在零件設計時應力求避免在零件內腔進行加工。如圖4所示箱體，將圖(a)的結構改成圖(b)所示的結構，這樣不僅加工方便而且還有利於裝配。再如圖5所示，將圖(a)中件2上的內溝槽a加工，改成圖(b)中件1的外溝槽加工，這樣加工與測量就都很方便。

(a) (b)

圖5 將內溝槽轉化為外溝槽加工

(a) 錯誤 (b) 正確

(3) 有利於提高勞動生產率

(a) (b)

圖6 退刀槽尺寸一致

(a) 錯誤 (b) 正確

①零件的有關尺寸應力求一致，並能用標準刀具加工。如圖6(b)中改為退刀槽尺寸一致，則減少了刀具的種類，節省了換刀時間。如圖7(b)採用凸臺高度等高，則減少了加工過程中刀具的調整。如圖8(b)的結構，能採用標準鑽頭鑽孔，從而方便了加工。

(a) (b)

圖7 凸臺高度相等

(a) 錯誤 (b) 正確

②減少零件的安裝次數零件的加工表面應儘量分佈在同一方向，或互相平行或互相垂直的表面上；次要表面應儘可能與主要表面分佈在同一方向上，以便在加工主要表面時，

(a) (b)

圖8 便於採用標準鑽頭

(a) 錯誤 (b) 正確

同時將次要表面也加工出來；孔端的加工表面應為圓形凸臺或沉孔，以便在加工孔時同時將凸臺或沉孔全鍃出來。如：圖9(b)中的鑽孔方向應一致；圖10(b)中鍵槽的方位應一致。

(a) (b) (a) (b)

圖9 鑽孔方向一致圖10 鍵槽方位一致

(a) 錯誤 (b) 正確 (a) 錯誤 (b) 正確

③零件的結構應便於加工如圖11(b)、12(b)所示，設有退刀槽、越程槽，減少了刀具(砂輪)的磨損。圖13(b)的結構，便於引進刀具，從而保證了加工的可能性。

(a) (b)

圖11 應留有越程槽

(a) 錯誤 (b) 正確

(a) (b)

圖12 應留有退刀槽

(a) 錯誤 (b) 正確

(a) (b)

13 鑽頭應能接近加工表面

(a) 錯誤 (b) 正確

④避免在斜面上鑽孔和鑽頭單刃切削如圖14(b)所示，避免了因鑽頭兩邊切削力不等使鑽孔軸線傾斜或折斷鑽頭。

(a) (b)

圖14 避免在斜面上鑽孔和鑽頭單刃切削

(a) 錯誤 (b) 正確

⑤便於多刀或多件加工如圖15(b)所示，為適應多刀加工，階梯軸各段長度應相似或成整數倍；直徑尺寸應沿同一方向遞增或遞減，以便調整刀具。零件設計的結構要便於多件加工，如圖16所示，圖(b)結構可將毛坯排列成行便於多件連續加工。

(a) (b)

圖15 便於多刀加工

(a) 錯誤 (b) 正確

(a) (b)

圖16 便於多件連續加工

(a) 錯誤 (b) 正確