機械制造工藝學第一章機械加工工藝規程設計MachiningProcessPlanning1.2零件結構工藝性分析PartStructuralAnalysisofProcess11、結構和工藝的聯系一、結構工藝性1.2零件結構工藝性分析零件結構工藝性具有綜合性。必須對毛坯制造、機械加工到裝配調試的整個工藝過程進行綜合分析比較,全面評價。零件結構工藝性具有相對性。兩使用性能完全相同的零件，因結構稍有不同，其加工方法和制造本錢就有很大的差異。不同生產類型的具體生產條件下，結構相同的零件其加工方法和制造本錢也有很大的差異。結構工藝性是指所設計的產品在能滿足使用要求的前提下，制造的可行性和經濟性。2因齒間的軸向距離很小、因而小齒圈不能用滾齒加工、只能用插齒加工；又因插斜齒需專用螺旋導軌，因而它的結構工藝性不好。假設能采用電子束焊，先分別滾切兩個齒輪，再將它們焊成一體，這樣的制造工藝就較好，且能縮短齒輪間的軸向尺寸。例如雙聯斜齒輪的加工由此可見，結構對工藝有著重要的影響。1.2零件結構工藝性分析3產品的加工量、生產本錢及材料消耗。具體分析比較下述各項特征：

a.機器或零件結構的通用化，標準化程度；

b.老產品零部件的重復利用程度；

c.平均加工精度和外表粗糙度系數;

d.關鍵零件工藝的復雜程度

e.材料利用率

f.采用自動化加工方法的可能性2、結構工藝性衡量的主要依據定量指標P211.2零件結構工藝性分析4二、毛坯結構工藝性

機械零件廣泛采用鑄件，占70%～85%；其次是鍛件、沖壓件、各種型材和焊件。

(1)鑄造毛坯的工藝性主要考慮一下因素:

①鑄件形狀盡量簡單;防止不規那么分型面

②鑄件的垂直壁或筋否應有拔模斜度,內外表斜度大于外外表;

③應防止澆注缺乏,鑄件壁厚過渡不能太大。

④防止撓曲變形，盡量采用對稱截面布置。1.2零件結構工藝性分析5壁厚力求均勻，以免產生縮孔減少大的水平面，便于雜質和氣體排除，減少內應力。鑄件局部凸臺應連成一片鑄造毛坯的工藝性1.2零件結構工藝性分析6分型面應盡量少鑄件結構不應阻礙材料收縮起模方向應有脫模斜度細長件收縮時易產生彎曲，應采用對稱截面或合理布置加強筋鑄造毛坯的工藝性1.2零件結構工藝性分析7適用于各種生產批量和毛坯形狀尺寸的場合。

大批量→模鍛單件小批→自由鍛

鍛造毛坯的工藝性要素：①鍛造毛坯形狀應簡單、對稱、防止主體局部交貫和主要外表上有不規那么凸臺。最大尺寸在分型面。

②鍛造毛坯應有拔模斜度和圓角;

③毛坯形狀不應引起模具側向移動，使上下模錯位;

④零件壁厚差不能太大。(2)鍛造毛坯的工藝性：1.2零件結構工藝性分析8形狀不對稱，上下模易錯位，影響鍛件質量截面形狀變化過大，模具壽命降低最大尺寸應在分型面上，以利于金屬填充毛坯在半模內成型，有利于提高質量，降低本錢鍛造毛坯的工藝性1.2零件結構工藝性分析9零件圖的尺寸和公差、外表粗糙度的標注及技術要求；機械加工對零件局部結構工藝性的要求;機械加工對零件整體結構工藝性的要求;三、零件結構工藝性1、零件圖的尺寸和公差、外表粗糙度的標注及技術要求零件的技術條件一般是指零件的外表形狀精度和位置精度，靜平衡、動平衡要求，熱處理、外表處理，探傷要求和氣密性試驗等。重要技術條件是影響工藝過程制訂的重要因素，通常會影響到基準的選擇和加工順序，還會影響工序的集中與分散。1.2零件結構工藝性分析10圖

合理選擇零件精度及外表粗糙度零件精度及粗糙度要求，必須與使用性能相一致。合理規定加工要求，過高精度及外表粗糙度，必然導致增加工序。

應熟練掌握各種機床及加工設備的性能及規格。1.2零件結構工藝性分析11尺寸標注的步驟與方法1查找裝配尺寸鏈2解裝配尺寸鏈3根據設計要求標注主要尺寸及公差4根據工藝要求修改5根據工藝要求標注自由尺寸尺寸標注的三種類型1根據設計要求標注尺寸2根據工藝要求標注尺寸3按設計要求標注按工藝要求修改

1.2零件結構工藝性分析12零件圖上的尺寸不應標注成封閉式，以免產生矛盾；尺寸標注應符合尺寸鏈最短原那么；零件的自由尺寸，應按加工順序盡量從工藝基準注出。零件圖的尺寸的標注1.2零件結構工藝性分析13零件圖上重要尺寸應直接標注，在加工時盡量使工藝標準與設計基準重合；零件圖上標注的尺寸應便于測量，不要從軸線、中心線、假想平面等難以測量的基準標注尺寸；零件所有加工外表與非加工面之間只標注一個聯系尺寸，防止從一個加工外表確定幾個非加工外表的位置。零件圖的尺寸的標注1.2零件結構工藝性分析142、零件整體結構工藝性提高零件整體結構工藝性，應遵循以下原那么：

(1)減輕零件重量

好處：省材、省工時。便于選用加工設備。便于運輸、裝卸和保存。

措施：減小鑄件壁厚。壁厚減小一倍，重量減小2/3倍。采用焊接件，重量下降20～30%、加工量減小30～50%。

大批量生產采用沖壓件焊接結構。1.2零件結構工藝性分析151和2采用沖壓件代替鑄件，可節省材料和工時采用扎制型材，減少直徑，節省材料減輕零件重量1.2零件結構工藝性分析16床身結構剛性差，加工床面時只能用較小切削用量，改后那么可以采用先進的刀具及較大的切削用量加工床面?！?〕提高工件加工時的剛度1.2零件結構工藝性分析17圖4-3圖4-4圖4-5〔3〕工件要便于安裝

如圖4-3a)所示的床身立柱結構加工導軌面時不便于安裝,加上一個工藝凸臺〔圖b〕就好安裝了。

又如圖4-4a)所示，軸承蓋在加工兩端面和外圓時無法裝夾，改成圖b、c所示的結構就容易裝夾了。

如圖4-5a)平臺的結構加工時無法裝夾，改成圖b)或c)所示的結構，鑄出孔即可用螺栓壓板進行裝夾。1.2零件結構工藝性分析18圖4-6圖4-7〔4〕減少工件裝夾次數

有利于提高切削效率，保證加工面之間的位置精度。

圖4-6a)所示的工件由于孔的軸線不平行,需進行兩次安裝，且需要不同的夾具。改成b)由于孔的軸線平行,只需進行一次安裝。

圖4-6c)所示的工件,孔加工需要調頭，兩次安裝，不但降低生產率，而且影響孔的同軸度。改成圖d)就合理了。

圖4-7a)所示的工件兩頭有大孔，需要裝夾兩次才能加工完，改成圖b)所示的結構，只需裝夾一次就可加工完。

圖4-7c)所示的工件,鍵槽加工需要兩次安裝，不但降低生產率，而且會影響鍵槽的位置精度度。改成圖d)就合理了。1.2零件結構工藝性分析19應把不等高的三個凸臺改成等高的凸臺可以一次走刀同時加工三個凸臺?！?〕減少機床安裝調整次數1.2零件結構工藝性分析20尺寸一致：加工尺寸應能采用標準刀具加工。減少刀具規格，防止專門制備工具?！?〕零件尺寸規格標準化工藝性差工藝性好工藝性差工藝性好

好處：結構要素標準化，節約工具，減少工藝裝備的工作，簡化工藝裝備。1.2零件結構工藝性分析213、零件局部結構工藝性

要素：必須考慮加工時的對刀、測量和提高切削效率。減小加工外表積；盡量減少刀具種類，保證刀具能自由地進刀和退刀及正常工作加工面之間，加工面之間與非加工面之間應明顯分開。底座有凸臺，加工面積↓、加工量↓、平面不平度誤差↓、接觸精度↑。減少深螺紋孔的加工，使用更為方便1.2零件結構工藝性分析22進、排氣〔油〕孔設在外圓上，加工相對容易，且易保證槽間距減少配合外表的長度應使零件槽的圓角半徑一致，這樣可用同一把銑刀進行加工，由于減少換刀可節省輔助時間及簡化生產準備工作

1.2零件結構工藝性分析23圖4-8

圖a0中退刀槽有3種尺寸就需要三把不同的切槽刀,改成圖a1的尺寸就只需要一把。

圖b0需兩把不同規格的鍵槽銑刀。圖c0需兩把不同圓弧半徑的車刀，而b1、c1都只需一把同規格的刀具。

圖d0中，d0用鉆頭鉆完孔后，還要用鏜刀加工才能制成平底孔，而d1只需鉆孔。1.2零件結構工藝性分析24圖4-9圖4-10圖4-11便于進刀和退刀

在車螺紋、刨平面、插齒形、磨削等工序加工時必須設計空刀槽，以方便進刀和退刀。1.2零件結構工藝性分析25鏜孔時，孔底應設置鏜刀的退刀槽，以保證刀具的正常工作。磨削內外錐面時，更應設置結構上的空刀槽。磨削小軸的大小外圓及端面需有砂輪的退刀槽，否那么磨削時易碰壞砂輪并且出現圓角，將影響和其它零件的配合。1.2零件結構工藝性分析26套筒中沒有空刀的鍵槽，易使插刀損壞，應改成有讓刀孔的結構為便于進刀和退刀，外表接合處還需進行修正性加工。螺紋結構應有退刀槽，否那么易碰壞車刀，且在根部將出現半牙高的螺紋，并使螺帽擰不到底。1.2零件結構工藝性分析27圖4-12鉆孔外表應與孔的軸線垂直，如果兩邊不垂直,就會使兩邊切削力不等,導致鉆孔軸線歪斜，甚至使鉆頭折斷。圖4-12中a)皆為不合理的結構，b)為合理的結構1.2零件結構工藝性分析28加工面積應盡量小減少加工量、材料消耗和工具磨損防止鉆孔入端和出端是斜面防止刀具磨損、提高鉆孔精度和加工效率防止斜孔簡化夾具結構、使多個平行孔同時加工、減少孔的加工余量零件結構要素的工藝性實例1.2零件結構工藝性分析29孔的位置距離壁太近封閉平面應有與刀具尺寸和刀具形狀相適應的過渡面槽與溝的外表不應與其它加工外表重合1.2零件結構工藝性分析30好處：

a.以便于組織平行的流水裝配作業，縮短裝配期。

b.組件和具有獨立功能的部件可單獨進行檢驗和試車調整，更好地保證總裝質量并減少裝配時間和裝配的勞動強度。1、結構應能分解成獨立裝配單元；四、裝配結構的工藝性改善機器裝配結構的工藝性，應遵循以下原那么：1.2零件結構工藝性分析31傳動軸的裝配工藝性1.2零件結構工藝性分析322、應使裝配操作和調整方便，減輕裝配勞動；措施：

a.使裝配和拆卸方便。

b.相配合零件有正確基面，防止找正。

c.對有嚴格相對位置要求的裝配結構，應設置防裝錯裝置。

d.應使裝配過程中的修配工作最少，所以，手工修配費時費力。

如：柴油機汽缸孔壓缸套后再精鏜和珩磨。1.2零件結構工藝性分析33旁開工藝孔，便于裝配采用雙頭螺柱開辟裝配空間，方便拆卸1.2零件結構工藝性分析34螺釘長度大于架體裝配座凹人的高度、螺釘無法裝入孔中，應使架體凹入高度加大足夠的操作空間因空間限制無法使用螺絲刀，可改成用六角螺帽聯接，用扳手能方便地裝配。1.2零件結構工藝性分析35由于箱體的臺肩(或軸肩)與軸承外環(或內環)的接觸尺寸過大，造成外環(或內環)不易拆卸，故臺肩(或軸肩)應按規定尺寸進行設計。銷孔應改成鉆通的結構，以便直接將銷子打出。拆卸方便1.2零件結構工藝性分析36相配合零件有正確基面，防止找正裝配軸承架在斜面上調整時；難于同時保證A及B兩尺寸的要求。為滿足裝配要求可進行修改，用調整角鐵支架3的垂直位置以保證裝配尺寸B的要求。用調整軸承架2的水平位置以保證裝配尺寸A的要求。此外，改進后體殼l的加工工藝性也改善了。1.2零件結構工藝性分析37圖4-13防止內外表的加工防止內外表的加工，減少裝配過程中的修配工作量，有利于到達和提高裝配質量

由于內外表加工時，對刀、測量都比較困難，刀具的形狀和尺寸也受到限制，在裝配時其修配工作也會增加，因此應盡量減少內外表的加工。

如圖4-13a)所示，由于齒輪端面與箱體內外表會產生摩擦，所以箱體內凸臺外表必須加工。改成圖b)雖然増加了兩個軸套，但好加工。

又如圖4-13c)所示，在套內加工三個槽，比較困難。改成圖d)變成在軸上加工槽，尺寸就好控制了。1.2零件結構工藝性分析384、要有利于到達和提高裝配質量。3、為簡化結構并使裝配容易，裝配結構中，必要的零件數目和規格應減至最少。方法：a.應用成組技術。b.盡量減少標準件的規格。

如:木工機床采用同一種螺栓連接，減少扳手，效率增大。1.2零件結構工藝性分析39機械制造工藝學第一章機械加工工藝規程設計MachiningProcessPlanning1.3毛坯的確定BlankDetermination40確定毛坯的依據

1.零件的材料及力學性能要求

2.零件的結構形狀和尺寸

3.生產綱領的大小

4.現有生產條件

5.充分考慮利用新技術、新工藝、新材料的可能性確定毛坯的主要內容

1.確定毛坯的類型；

2.確定毛坯的精度；

3.畫毛坯圖1.3毛坯確實定41確定毛坯的主要內容確定毛坯的類型；確定毛坯的精度；畫毛坯圖1.3毛坯確實定1、確定毛坯的類型毛坯的種類常用的毛坯種類有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件、型材等，其特點及應用見下表。42各類毛坯的特點及適用范圍

毛坯種類制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形狀機械性能適用生產類型型材型材焊接件砂型鑄造自由鍛造普通模鍛鋼模鑄造精密鍛造壓力鑄造熔模鑄造沖壓件粉末冶金件

工程塑料件

13級以下13級以下11～1510～128～118～117～108～107～9

9～11大一般大大一般較小較小小很小小很小

較小各種材料鋼

材鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼材為主鋼,鍛鋁,銅等鑄鋁為主鋼材,鍛鋁等鑄鐵,鑄鋼,青銅鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼鐵,銅,鋁基材料工程塑料小型大、中型各種尺寸各種尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型為主各種尺寸中、小尺寸

中、小尺寸簡單較復雜復雜較簡單一般較復雜較復雜復雜復雜復雜較復雜復雜較好有內應力差好好較好較好較好較好好一般

一般各種類型單件單件小批單件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量

中、大批量1.3毛坯確實定43常用毛坯種類和特點1.3毛坯確實定44常用毛坯種類和特點1.3毛坯確實定45毛坯的選擇1〕.根據生產綱領來選擇毛坯大批大量生產:用高生產率和高精度的毛坯制造方法，如金屬型鑄造件，模鍛件和冷軋與冷拉等型材；單件小批生產:采用生產費用少的毛坯制造方法,如砂型鑄造出的鑄件、自由鍛件和熱軋型材等。2〕.根據零件的結構和外形來選擇毛坯形狀復雜的毛坯常采用鑄造方法制造。3〕.根據零件的尺寸大小選毛坯尺寸很大的毛坯采用鑄造方法和自由鍛和焊接方法來制造；尺寸很小的零件采用模鍛和型材作毛坯。4〕.根據零件的機械性能選毛坯當機械性能要求高時，采用鍛件毛坯；否那么，采用鑄鋼或型材作毛坯。對于復雜的箱件、床身等零件那么采用鑄造毛坯。1.3毛坯確實定465〕.根據零件的材料選毛坯假設圖樣上注明材料是鑄鐵、鑄鋼、鑄銅、鑄鋁，或注明相應牌號，如ZG310-570(鑄鋼)、HT200(灰鑄鐵)、ZAlSi7Mg(鑄鋁)、ZCuZn16Si4(鑄黃銅)等，采用鑄件為毛坯。假設圖樣上注明為非鑄造的鋼、有色金屬及其合金的牌號，如45、16Mn、40Cr、Q235、T8、LY1(硬鋁)、H62(加工黃銅)、QSn4-3(加工青銅)等，其毛坯類型那么為軋制型材或鍛件、焊接件。6〕.根據本廠設備與技術條件選擇毛坯。7〕.充分利用新工藝、新技術、新材料，從而提高毛坯質量。例如精密鑄造、精密鍛造、粉未冶金和工程塑料都在迅速開展，應予以重視。1.3毛坯確實定472、確定毛坯的形狀與尺寸毛坯尺寸和零件圖上的設計尺寸之差稱為總加工余量，又叫毛坯余量。毛坯尺寸的公差稱為毛坯公差。毛坯尺寸的公差、毛坯余量的大小同毛坯的制造方法有關。毛坯余量確定后，將毛坯余量附加在零件相應的加工外表上，即可大致確定毛坯的形狀和尺寸，此外還要考慮毛坯制造、機械加工及熱處理等許多工藝因素。1.3毛坯確實定48確定毛坯余量查毛坯余量表(參見有關手冊)，確定各加工外表的總余量，毛坯的尺寸及公差.余量修正將查得的毛坯總余量與零件分析中得到的加工總余量比照，假設毛坯總余量比加工總余量小，那么需調整毛坯余量，以保證有足夠的加工余量；假設毛坯總余量比加工總余量大，怎考慮增加走刀次數，或是減小毛坯總余量.1.3毛坯確實定49選擇原那么：毛坯的形狀和尺寸應盡量接近零件的形狀和尺寸，以減少機械加工。對毛坯的要求是:(1)保證毛坯在機械加工時有最均勻合理的粗加工余量：(2)保證非加工面與加工面有最準確的位置及尺寸。1.3毛坯確實定50在確定毛坯形狀和尺寸時應注意的問題。1.為了工件加工時裝夾方便，有些毛坯需要鑄出工藝搭子1.3毛坯確實定512.為了保證加工質量，同時也為了加工方便，通常將如象磨床主軸部件中的三塊瓦軸承、平衡砂輪用的平衡塊、車床中的開合螺母、柴油機連桿大端之類的別離零件的毛坯先做成一個整體毛坯，加工到一定階段后再切割別離。1.3毛坯確實定523．為了提高機械加工生產率，對于許多短小的軸套、鍵、墊圈和螺母等零件，在選擇棒料、鋼管及六角鋼等為毛坯時，可以將假設干個零件的毛坯合制成一件較長的毛坯，待加工到一定階段后再切割成單個零件。顯然，在確定毛坯的長度時，應考慮切斷刀的寬度和切割的零件數。1.3毛坯確實定53鑄件毛坯應合理確定其分型面及澆冒口的位置，以便在粗基準選擇及確定定位和夾緊點時有所依據。起模斜度1.3毛坯確實定生產批量最小鑄出孔直徑灰口鑄鐵件鑄鋼件大量生產成批生產單件、小批生產12～1515～3030～5030～505054鑄造方法鑄件尺寸（mm）合金種類鑄鋼灰口鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵鋁合金銅合金砂型鑄造<200×20085～66533～5200×200~500×50010～126～1012846～8>500×50015～20