零件切削结构工艺性设计

零件切削结构工艺性设计

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序号工艺性不好的结构A工艺性好的结构B说明1结构B键槽的尺寸、方位相同，则可在一次装夹中加工出全部键槽，以提高生产率2结构A的加工不便引进刀具3结构B的底面接触面积小，加工量小，稳定性好4结构B友退刀槽保证了加工的可能性，

减少刀具（砂轮）的磨损5加工结构A上的孔钻头容易引偏或折断6结构B避免了深孔加工，节约了零件材料，紧固连接稳定可靠7结构B凹槽尺寸相同，可减少刀具种类，减少换刀时间