参考讲义 零件结构的切削加工工艺性

零件结构工艺性（一）零件结构的切削加工工艺性

参考讲义

在进行零件结构的设计时，为了获得较好的技术经济效果，既要保证其使用要求，又要便于制造毛坯、切削加工、测量、装配和维修。

零件结构工艺性的概念

零件结构工艺性就是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。它是评价零件结构优劣的技术经济指标之一。设计人员必须具备一定的工艺知识（包括新工艺和新技术）和了解具体的生产条件，才能设计出结构工艺性好的零部件。

零件结构工艺性的特点

零件的结构工艺性具有综合性、相对性和可变性等特点，因此，要综合考虑这几个方面来设计、分析和评价零件的结构。

（1）零件结构工艺性的综合性。零件的结构工艺性要综合考虑设计和制造整个过程。设计中的零件尺寸、公差及表面粗糙度标注的是否合理，将直接影响零件制造的难易程度。制造过程中的毛坯生产（如铸造、锻造、冲压、焊接等）、切削加工、热处理、装配和包装等各阶段都有自己的结构工艺性要求。因此，在结构设计时，必须从全局出发、统筹兼顾、综合平衡，最后做出决策，使零件在各个加工阶段都具有良好的结构工艺性。当各个阶段的工艺性要求出现矛盾时，应结合实际分清主次，保证主要要求。

（2）零件结构工艺性的相对性。零件结构工艺性好与坏，是相对于一定的生产类型和生产条件（加工设备、工艺装备、加工方法、操作技术水平及其他特殊条件）而言。在单件小批生产时，大都采用生产效率较低、通用性较强的生产设备和工艺装备，以及普通的工艺方法。在大批大量生产时，往往采用高效、自动化的生产设备和工艺装备，以及先进的工艺方法。

（3）零件结构工艺性的可变性。结构工艺性不是一成不变的，而是随着生产技术不断发展，新的加工设备和工艺方法的不断出现，以往认为工艺性不好的结构设计，在采用了先进的制造工艺后，可能变得简便和经济。例如，生产塑料管的螺旋挤出机内主要零件是变螺距的螺杆，它用普通机床很难加工，往往是把它分成几段不同螺距螺杆加工好后，再用焊接或机械方法将它们连接起来，工作量大、成本高且质量难以保证。现在用数控车床加工是很轻松的事，而且容易保证加工质量。再如，异形孔、形状复杂的轮形件和曲面等结构，过去很难加工，但是随着电火花、激光等特种加工方法以及数控线切割机床的出现，则加工变得容易了。

零件结构的切削加工工艺性

在零件的整个制造过程中，切削加工所占工时比例往往最大，切削加工费用约占整个产品成本的50%～60%，所以零件结构的切削加工工艺性就显得特别重要。

切削加工工艺性的好坏，直接影响生产周期的长短、生产率的高低、加工质量的优劣、生产成本的增降，并且这些影响往往是相关联的。因此，在设计零件结构时要综合考虑，使其具有良好的切削加工工艺性。

具有良好切削加工工艺性的零件结构，往往是设计人员与工艺人员共同工作的结果。在设计阶段，设计人员在保证使用性能的前题下，根据生产类型、生产条件和现有工艺水平，确定零件的结构。此阶段主要决定于设计人员工艺知识和实践经验。在生产准备阶段，工艺人员对零件结构进行分析并制定工艺规程，根据具体切削加工工艺的特点提出改进建议，包括增加工艺孔和工艺凸台等，然后与设计人员协商改进零件结构，此阶段主要决定于现有生产条件和生产工艺水平。

为了提高零件结构的切削加工工艺性，在设计零件结构和分析切削加工工艺性时，主要考虑如下几个方面：

1）尽量缩短辅助时间；

2）便于加工；

3）便于提高切削效率；

4）标注尺寸应考虑加工测量方便；

5）尽量采用标准参数。

便于缩短辅助时间的切削加工工艺性

调整工件位置和更换刀具的次数越多，其所占用的辅助时间的比例就越大，影响效率的提高。尽量设置水平面和垂直方向的孔，避免设计水平面与斜面或垂直孔与斜孔的混合结构。对于某些结构不便于装夹或无法装夹的零件，需要采取一定的工艺措施，例如在零件上设置工艺凸台、工艺平面、工艺孔或工艺螺孔等，以达到便于装夹的目的。下面通过举例的形式来说明。

1. 便于装夹

例1 如图1所示，用于划线的大平台上表面要求刨削加工。改进前装夹困难，无法用

压板加紧工件，需逐边依次装夹加工；改进后增加夹紧孔，使零件便于装夹。

（a）改进前（b）改进后

图1 划线平台的结构改进

例2 如图2所示，要加工数控铣床床身上的导轨面A，改进前装夹困难；改进后增加工艺凸台C，先加工B、C两面并保证其等高，然后再以B、C两平面定位，加工导轨面A，精加工后，再把凸台C切除掉，这样可使得零件定位夹紧方便。

图2 数控铣床床身的结构

2.减少装夹次数

例1 如图3所示，要加工轴承盖上的光孔和螺纹孔，改进前螺纹孔设计成倾斜的，需装夹两次分别加工光孔和螺纹底孔，改进后螺纹孔与光孔均垂直于端平面，只需一次装夹。

（a）改进前（b）改进后

图3 端盖上的多孔结构

例2 如图4所示，铣削轴上的两键槽，原设计在轴用虎钳上需装夹两次；改进后只需装夹一次。

（a ）改进前 （b ）改进后

图4 轴上键槽的方位改进结构 例3 如图5所示，套筒内孔加工。原设计要从两端加工，需装配二次；改进后省去一次安装，并有利于保证同轴度。

（a ）改进前 （b ）改进1 （c ）改进1

图5 套筒内孔结构改进

3.尽量减少刀具种类和换刀次数

例1 如图6所示，箱体上螺纹孔的种类应该尽量减少，从而减少加工用的钻头和丝锥的种类。

（a ）改进前 （b ）改进后

图6 多种螺孔的加工 例2 如图7所示，需车削阶梯轴上的过渡圆角，改进前需要2把车刀，增加了换刀和调整刀具的次数，改进后统一圆弧半径，减少了刀具种类，也节省了换刀和调整刀具的时间。

（a ）改进前 （b ）改进后

图7 轴上圆角的加工 例3 如图8所示，改进后轴上的沟槽和键槽宽度分别相同，减少了刀具种类和换刀次数。

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