【正文】 ,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?定義 —— 零件結構的工藝性是指所設計的零件在滿足要求的前題下，制造的 可行性 和 經濟性 。?功能相同的零件，其結構工藝性可以有很大差異。?良好的結構工藝性是指在現(xiàn)有工藝條件下既能方便制造，又有較低的制造成本。?零件結構工藝性的分析，包括 零件尺寸 和 公差的標注 、 零件的組成要素 和 整體結構 等方面的分析。第二節(jié)第二節(jié) 零件的結構工藝性分析零件的結構工藝性分析?鑄件：便于造型、拔模斜度?璧厚均勻、無尖邊、尖角?鍛件：形狀簡單、無尖邊、尖角、飛刺，便于出模在毛坯制造方面在裝配方面?便于裝配、減少修配量在加工方面 ?合理標注零件的技術要求?便于加工、減少加工?數控加工工藝性分析（見表 91）?減輕零件重量?保證加工的可行性、經濟性?零件尺寸、規(guī)格、結構要素標準化?正確標注圖紙尺寸及加工技術要求。在裝配方面在加工方面?便于分解獨立裝配單元?便于平行、流水作業(yè)?調整方便、減輕裝配勞動?便于達到裝配精度零件結構工藝性零件結構工藝性 n 學習要點： 理解并掌握零件機械加工結構工藝性和零件裝配與維修結構工藝性。n 概述?? 結 構工 藝 性的概念?? 在機械 設計 中，不 僅 要保 證 所 設計 的機械 設備 具有良好的工作性能，而且 還 要考 慮 能否制造、便于制造和盡可能降低制造成本。 這 種在機械 設計 中 綜 合考 慮 制造、裝配工 藝 、 維修及成本等方面的技 術 ，稱 為 機械 設計 工 藝 性。機器及其零部件的工 藝 性主要體 現(xiàn) 于 結 構 設計 當中，所以又稱 為結 構 設計 工 藝 性。零件 結 構 設計 工 藝 性， 簡 稱零件 結 構工 藝 性，是指所 設計 的零件在 滿 足使用要求的條件下制造的可行性和 經濟 性。?? 零件 結 構工 藝 性存在于零部件生 產 和使用的全 過 程，包括：材料 選擇 、毛坯生 產 、機械加工、 熱處 理、機器裝配、機器使用、 維護 ，直至 報廢 、回收和再利用等。n 影響影響 結結 構工構工 藝藝 性的因素性的因素??n 影響 結 構 設計 工 藝 性的因素主要有：生 產類 型、制造條件和工 藝 技 術 的 發(fā) 展三個方面。?? 生生 產類產類 型是影響型是影響 結結 構構 設計設計 工工 藝藝 性的首要因素。性的首要因素。 當 單 件、小批生 產 零件 時 ，大都采用生 產 效率 較 低、通用性 較 強 的 設備 和工 藝 裝 備，采用普通的制造方法，因此，機器和零部件的 結 構 應 與 這類 工 藝 裝 備和工 藝 方法相適 應 。在大批大量生 產時 ，往往采用高效、自 動 化的生 產設備 和工 藝 裝 備 ，以及先 進 的工 藝 方法， 產 品 結 構必 須 適 應 高速、自動 化生 產 的要求。常常同一種 結 構，在 單 件小批生 產 中工 藝 性良好，在大批大量生 產 中未必也好，反之亦然。 ?? 機械零部件的機械零部件的 結結 構必構必 須須 與制造廠的生與制造廠的生 產產 條件相適條件相適 應應 。具體生 產 條件 應 包括：毛坯的生 產 能力及技 術 水平、機械加工 設備 和工 藝 裝備 的 規(guī) 格及性能、 熱處 理 設備 條件與能力、技 術 人 員 和工人的技 術 水平以及 輔 助部 門 的制造能力和技 術 力量等。?? 隨著生 產 不斷 發(fā) 展，新的加工 設備 和工 藝 方法的不斷出 現(xiàn) ，以往 認為 工 藝 性不好的 結 構 設計 ，在采用了先 進 的制造工 藝 后，可能 變 得 簡便、 經濟 。例如 電 火花、 電 解、激光、 電 子束、超聲波加工等特種加工技 術 的 發(fā) 展，使 諸 如陶瓷等 難 加工材料、復 雜 形面、精密微孔等加工 變得容易；精密 鑄 造、 軋 制成形、粉末冶金等先 進 工 藝 的不斷采用，使毛坯制造精度大大提高；真空技 術 、離子氮化、 鍍 滲技 術 使零件表面 質 量有了很大的改善。 n 零件零件 結結 構工構工 藝藝 性的基本要求性的基本要求n ?? 1）機器零部件是 為 整機工作性能服 務 的，零部件 結構工 藝 性 應 服從整機的工 藝 性。?? 2）在 滿 足工作性能的前提下，零件造型 應 盡量 簡單，同 時應 盡量減少零件的加工表面數量和加工面 積 ；盡量采用 標 準件、通用件和外 購 件；增加相同形狀和相同元素（如直徑、 圓 角半徑、配合、螺 紋 、 鍵 、 齒輪 模數等）的數量。?? 3）零件 設計時 在保 證 零件使用功能和充分考 慮 加工可能性、方便性、精確性的前提下 應 符合 經濟 性要求，即 應 盡量降低零件的技 術 要求（加工精度和表面 質 量），以使零件便于制造。 ?? 4）盡量減少零件的機械加工余量，力求 實現(xiàn) 少或無切屑加工，以降低零件的生 產 成本。 ?? 5）合理 選擇 零件材料，使其機械性能適 應 零件的工作條件，且成本 較 低。?? 6）符合 環(huán) 境保 護 要求，使零件制造和使用 過 程中無污 染、省能源，便于 報廢 、回收和再利用。n 對 于零件機械加工 結 構工 藝 性，主要從零件加工的 難 易性和加工成本兩方面考 慮 。在 滿 足使用要求的前提下，一般 對 零件的技 術 要求 應 盡量降低，同 時對 零件每一個加工表面的 設計 ，應 充分考 慮 其可加工性和加工的 經濟 性，使其加工工 藝 路 線簡單 ，有利于提高生 產 效率，并盡可能使用 標 準刀具和通用工裝等，以降低加工成本。此外零件機械加工 結 構工 藝 性 還 要考慮 以下要求：1） 設計 的 結 構要有足 夠 的加工空 間 ，以保 證 刀具能 夠 接近加工部位，留有必要的退刀槽和越程槽等；2） 設計 的 結 構 應 便于加工，如 應 盡量避免使 鉆頭 在斜面上 鉆孔； 3）盡量減少加工面 積 ，如 對 大平面或 長 孔合理加 設 空刀等；4）從提高生 產 率的角度考 慮 ，在 結 構 設計 中 應 盡量使零件上相似的 結 構要素（如退刀槽、 鍵 槽等） 規(guī) 格相同，并 應 使 類 似的加工面（如凸臺面、 鍵 槽等）位于同一平面上或同一 軸 截面上，以減少 換 刀或安裝次數及 調 整 時間 ；5）零件 結 構 設計應 便于加工 時 的安裝與 夾緊 。n 下 圖給 出了部分零件切削加工 結 構工 藝 性改 進 前后的示例。 n 零件裝配和維修結構工藝性零件裝配和維修結構工藝性n ?? 零件裝配和維修結構工藝性對于產品的整個生產過程有很大影響。它是評定機器設計好壞的標志之一。裝配過程的難易、成本的高低、以及機器使用質量是否良好，在很大程度上取決于它本身的結構。?? 機器的裝配工藝性要求機器結構在裝配過程中，使相互聯(lián)接的零部件不用或少用修配和機械加工，就能按要求順利地、花比較少的勞動量裝配起來并達到規(guī)定的裝配精度。?? 裝配對零部件結構工藝性的要求，主要是使裝配周期最短、勞動量最少、而且操作方便容易達到裝配精度要求。為此，應考慮以下幾個方面?? （ 1）將結構分拆成若干個獨立的裝配單元?? 為了多快好省地裝配機器，必須最大限度縮短裝配周期，而把機器分成若干個裝配單元是縮短裝配周期的基本措施。因為機器分拆成若干個裝配單元后，可以在裝配工作上組織平行裝配作業(yè)，擴大裝配工作面，而且能使裝配按流水線組織生產。同時，各裝配單元能預先調整試驗。各部分能以較完善的狀態(tài)送去總裝，有利于保證機器的最終質量。?? 以機床生產實踐為例，一般機床都是由若干個部件組成，如普通車床由床頭箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架和床身等部件組成。在裝配時可以對各部件（裝配單元）平行進行裝配，而互不干擾。這些獨立的部件，裝配好之后，便可到專門的試驗臺上試車和試驗，合格后送去進行總裝配。將機器分拆成若干獨立裝配單元，除上述優(yōu)點外，還有：??1）便于部件規(guī)格化、系列化和標準化，并可減少勞動量，提高裝配生產率和降低成本。2）有利于機器質量不斷的改進和提高。這對重型機器尤為重要，因為它們壽命周期較長，不會輕易報廢。隨著科學技術進步和要求的不斷提高，經常在使用過程中需加以改進。若機器具有獨立裝配單元，則改進起來很方便。3）便于協(xié)作生產。可由各專業(yè)工廠分別生產獨立單元，然后再集中進行裝配。4）給重型機械包裝運輸帶來很大方便。5）裝配工作中，可在組織平行裝配作業(yè)基礎上安排流水作業(yè)生產。6）各獨立裝配單元可預先進行調整實驗，各部分以比較完善狀態(tài)進入總裝，有利于保證產品質量和總裝順利進行。 （ 2）盡量減少裝配時的修配和機械加工?? 裝配時的修配工作，不僅要求技術高，而且多半是手工操作，既費工又難以確定工作量。因此，在結構設計中就應考慮到如何將裝配時的修配工作減少到最低限度。（ 3）盡量使裝配和拆卸方便設計機器結構時，必須考慮裝配工作簡單方便。很重要的一點是套件的幾個表面不應該是同時地裝入基準零件（如箱體零件）的配合孔中，而應該按先后次序，依次裝入。 ?? 綜上所述，一般裝配和維修對零件結構工藝性的要求主要包括：能夠組成單獨的部件或裝配單元、應具有合適的裝配基面、考慮裝配和拆卸的方便性、考慮設備維護的方便性、選擇合理的調整或補償環(huán)以及盡量減少修配工作量等。下表給出了部分裝配和維修結構工藝性正誤示例。定位基準的選擇定位基準的選擇Selection of Location Datum學習要點學習要點 ： 掌握基準的概念，深刻理解設計基準、工藝基準（包括工序基準、定位基準、裝配基準和測量基準）的含義及其相互之間的關系； 基準的概念?? 工件是個幾何形體，它由一些幾何元素（如點、線、面）所構成。工件上任何一個點、線、面的位置總是要用它與另外一些點、線、面的相互關系（如尺寸距離、平行度、垂直度、同軸度等）來確定。將 用來確定加工對象上幾何要素間的幾何關系所依據的那些點、線、面稱為基準 。按照其作用的不同，基準可分為設計基準和工藝基準兩大類。設計基準?? 在設計圖樣上所采用的基準稱為設計基準在設計圖樣上所采用的基準稱為設計基準 。如圖 218所示的箱體零件，頂面 B的設計基準為底面 A（尺寸 H）；孔 I的設計基準為底面 A與角尺面 C（尺寸 X Y1）；孔 Ⅱ 的設計基準為底面 A孔 I的中心（尺寸 Y R1）；孔 Ⅲ 的設計基準為孔 I與孔 Ⅱ 的中心（尺寸 R R3）。?? 設計人員是從零件的工作性能要求出發(fā)而確定設計基準的。圖 218中孔 I與孔 Ⅱ 、孔 Ⅲ 之間，孔 Ⅱ 與孔 Ⅲ 之間均有齒輪嚙合傳動關系。為保證齒側嚙合間隙量，孔 Ⅱ 采用了孔 I中心作設計基準，孔 Ⅲ 采用了孔 I與孔 Ⅱ 的中心作為的設計基準。 設計圖上用來標定其它點、線、面位置的點、線、面設計基準1． 基準的概念試 指出 圖 219所示零件的 設計 基準工藝基準 是指在工藝過程中所采用的基準。又可分為：工序基準、定位基準、測量基準與裝配基準。1） 工序基準 ?? 工序基準是在工序圖上用來確定本道工序所加工的表面加工后位置尺寸和位置關系的基準。工序基準的選擇應主要考慮如下兩個方面的問題：?? ① 盡可能用設計基準作工序基準。當采用設計基準為工序基準有困難時，可另選工序基準，但必須可靠地保證零件的設計尺寸和技術要求。?? ② 所選工序基準應盡可能用于工件的定位和工序尺寸的檢查。2）定位基準?? 定位基準是加工中用作定位的基準。定位基準可進一步分為粗基準、精基準和附加基準。 ?? ① 粗基準 使用未經機械加工的表面作定位基準，稱為粗基準。?? ② 精基準 使用已經機械加工的表面作定位基準，稱為精基準。?? ③ 附加基準 僅僅是為了機械加工工藝需要設計的定位基準，稱為附加基準。例如，軸類零件常用的頂尖孔，某些箱體零件加工所用的工藝孔，支架類零件用到的工藝凸臺（圖 220）等都屬于附加基準。 3） 測量基準 ?? 零件測量時所采用的基準，稱為測量基準。 4）裝配基準 裝配時用來確定零件或部件在機器中的相對位置所采用的基準，稱為裝配基準。裝配基準一般與零件的主要設計基準相一致。 工序基準工序圖上用來確定本工序加工表面的尺寸和位置時所依據的基準 。A為加工面，本工序要求為 A對 B的尺寸H和 A對 B的平行度 (當沒有特殊標注時，平行度要求包括在 H的尺寸公差范圍內 )，因此外圓下母線 B為工序基準。鍵槽的工序基準包括凸肩面 A和外圓下母線 B，還有外圓表面的軸向對稱面 D。一、基準的選擇1． 基準的概念加工表面為孔，要求其中心線與 A面垂直，并與 B、 C面有尺寸要求，因此表面 A、 B、 C均為本工序的工序基準。工序基準工序圖上用來確定本工序加工表面的尺寸和位置時所依據的基準。1． 基準的概念右圖為根據不同工序要求測量已加工平面位置時所使用的兩個不同的測量基準。右上圖為小圓的上母線，右下圖為大圓的下母線。測量基準測量基準測量基準在測量工件已加工表面的尺寸和位置時所依據的基準。測量基準定位基準 粗基準精基準采用毛坯上未經加工的表面作為定位基準 。采用經過加工的表面作為定位基準 。定位基準的選擇定位基準的選擇Selection of Location Datum一、精基準一、精基準基準重合原則重點考慮：?減少定位誤差?保證加工精度（ 1）設計基準與定位基準不重合誤差只發(fā)生在用調整法獲得加工尺寸的情況（ 2）基準不重合誤差值等于設計基準與定位基準之間尺寸的變化量。（ 3）基準不重合一般發(fā)生在下列情況：① 用設計基準定位不可能或不方便；② 在選擇精基準時優(yōu)先考慮了基準統(tǒng)一原則。（ 4）設計基準與測量基準不重合也會產生基準不重合誤差。（ 5）基準不重合誤差不僅指尺寸誤差，而且對位置誤差也要考慮。舉例應盡量選擇加工表面的設計基準作為精基準，即謂 基準重合 原則。這樣可避免由于基準不重合而產生的定位誤差。在對加工面位置尺寸和位置關系有決定性影響的工序中，特別是當位置公差要求較嚴時，一般不應違反這一原則。否則，將由于存在基準不重合誤差，而增大加工難度。圖示活塞零件，設計要求活塞銷孔與頂面距離 C1，公差一般為 ～。若加 .工銷孔時以止口面（一大平面加一短圓柱面）定位，直接保證的尺寸是 C2。此時，為了使尺寸 C1達到規(guī)定的精度，必須同時嚴格控制尺寸 C和 C2（尺寸 C C2和 C構成一個尺寸鏈，其中 C1是封閉環(huán)，尺寸 C和 C2