【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 a)b)圖554 貫通孔結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)7. 其它有關(guān)切削件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的其它要求舉例說明如下：便于切削（見圖555a）、孔周邊條件相近（見圖555b）等。a)b)圖555 便于切削的結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)（四）鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則鍛件是指靠擠壓成型的零件。鍛造可以改善材料性能，材質(zhì)分布更趨均勻，使得鍛件有較好的抗動(dòng)載荷的能力。一般鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要遵循以下原則。1. 分界面合理原則鍛模的分界面的選定要便于在鍛造過程中材料的流動(dòng)，而且還要便于模具的制造。如圖556所示，b圖的結(jié)構(gòu)比a圖的結(jié)構(gòu)有利于材料的流動(dòng)。如圖557所示，a圖所示的模膛結(jié)構(gòu)加工較困難必須用銑和磨的方法才能加工出來，而b圖的模膛結(jié)構(gòu)只需用車削的方法就可加工出來。a)b)圖556 便于材料流動(dòng)的結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)a)b)圖557 便于模具制造的結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)2. 避免尖銳棱角原則鍛件尖銳棱角處變形量很大，需很大的擠壓力，成型困難（見圖558）。 a) b)圖558 避免尖銳棱角的結(jié)構(gòu)3. 方便鍛造原則對(duì)稱結(jié)構(gòu)方便制造，非對(duì)稱結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免（見圖559a）；鍛件內(nèi)外臺(tái)階大小應(yīng)向一個(gè)方向變化，盡量避免多個(gè)臺(tái)階（見圖559b）；盡量避免使用肋板（見圖559c）。 a)b) c)圖559 方便鍛造的結(jié)構(gòu)4. 便于后繼加工原則待加工表面應(yīng)凸出于其它鍛造表面（見圖560a）；應(yīng)留有夾緊支撐點(diǎn)，以便于切削加工（見圖560b）。 a) b)圖560 便于后繼加工的結(jié)構(gòu)（五）薄板件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則薄板指板厚相對(duì)其長(zhǎng)寬小得多的鋼板。充分考慮薄板的加工工藝的要求和特點(diǎn)，一般薄板件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要遵循以下原則。1. 簡(jiǎn)單形狀原則切割面幾何形狀簡(jiǎn)單，則切割下料方便，切割的線路短，切割量小。如圖561所示，直線比曲線簡(jiǎn)單。a)b)圖561 直線與曲線結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)2. 節(jié)省材料原則在薄板零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要盡量減少下腳料，這樣可以減少制造成本。如圖562所示，b圖結(jié)構(gòu)的效果就要好得多。a)b)圖562 節(jié)省材料的結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)3. 避免過窄結(jié)構(gòu)原則如圖563所示，兩孔之間的距離太小，加工時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生裂紋。細(xì)長(zhǎng)的板條剛度低，在裁剪時(shí)易出現(xiàn)裂紋，此外過窄結(jié)構(gòu)在加工過程中還將嚴(yán)重磨損刀具。a)b)圖563 避免過窄的結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)4. 彎曲棱邊垂直切割面原則薄板在切削加工后，進(jìn)行彎曲成型加工，彎曲棱邊應(yīng)垂直與切割面或者交匯處設(shè)計(jì)一個(gè)圓角，否則交匯處易出現(xiàn)裂紋（見圖564）。a)b)圖564 彎曲棱邊垂直切割面結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)5. 平緩彎曲原則陡峭的彎曲需特殊的工具，成本高。另外，曲率半徑過小易產(chǎn)生裂紋，在內(nèi)側(cè)面上還會(huì)出現(xiàn)皺折（見圖565）。a)b)圖565 平緩彎曲結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)6. 槽邊不彎曲原則彎曲區(qū)域受力狀態(tài)復(fù)雜，強(qiáng)度低，槽孔應(yīng)遠(yuǎn)離彎曲區(qū)域或橫跨彎曲區(qū)域（見圖566）。a)b)圖566 槽邊不彎曲結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)7. 復(fù)雜結(jié)構(gòu)組合制造原則對(duì)于復(fù)雜的薄板零件可采用組合零件形式，即將薄板零件用焊接、螺栓聯(lián)接等方式組合在一起（見圖567）。a)b)圖567 組合結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)8. 穩(wěn)定性原則薄板結(jié)構(gòu)橫向彎曲剛度較差，一般用平面壓槽或空間壓槽來提高剛度（見圖568）。a)b)圖568 穩(wěn)定性好的結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)9. 避免直線貫通原則平面壓槽排列應(yīng)避免無壓槽區(qū)域直線貫通。如圖569a所示的結(jié)構(gòu)，無壓槽區(qū)域形成多個(gè)貫通的窄條軸，相對(duì)這些軸，彎曲剛度沒有任何改進(jìn)，但b圖就不存在這些問題，效果要好得多。a)b)圖569 避免直線貫通的結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)10. 壓槽連通排列原則壓槽的端點(diǎn)是薄弱環(huán)節(jié)，疲勞強(qiáng)度低。緩解或消除這些影響的方法就是盡量將壓槽連通。如圖570所示的結(jié)構(gòu)，是卡車上的電瓶箱體，受動(dòng)載荷作用，a圖結(jié)構(gòu)在壓槽端點(diǎn)處易產(chǎn)生疲勞失效，b圖為壓槽連通之后的結(jié)構(gòu)圖，效果就要好些。a)b)圖570 壓槽連通排列結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)（六）其它有關(guān)改善制造工藝性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，還有鉚焊件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工程塑料零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及機(jī)械零件修配的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。這里不再闡述，有興趣可查閱相關(guān)資料。三、提高裝配質(zhì)量的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則零部件裝配成機(jī)器，裝配質(zhì)量直接影響著機(jī)器的運(yùn)行性能質(zhì)量，裝配質(zhì)量即為零部件相互聯(lián)系界面上的質(zhì)量。符合裝配要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上保證裝配的可能，采用的結(jié)構(gòu)應(yīng)方便裝配，減少裝配工作量，提高裝配質(zhì)量。（一）便于運(yùn)送原則自動(dòng)化制造系統(tǒng)中，將零部件從庫(kù)存運(yùn)送到裝配現(xiàn)場(chǎng)是裝配過程中常見的工序，常采用的輸送設(shè)備是輸送帶。對(duì)此工序的要求就是避免零部件套勾、連結(jié)在一起，使機(jī)器人無法分離；避免結(jié)構(gòu)的重心偏高，不便于自動(dòng)輸送。如圖571a所示的結(jié)構(gòu)也難以自動(dòng)輸送，因?yàn)樗鼈兊闹本€滾動(dòng)西性能差，b圖所示結(jié)構(gòu)就便于運(yùn)送。a)b)圖571 便于運(yùn)送的結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)（二）便于方位識(shí)別原則在自動(dòng)化制造系統(tǒng)中，應(yīng)盡量提高機(jī)器人的方位識(shí)別能力，方法之一就是在設(shè)計(jì)零部件結(jié)構(gòu)時(shí)，留有識(shí)別特征。采取對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因彼此無差別，故不用識(shí)別（見圖572 a）。識(shí)別特征以幾何特征最易被識(shí)別，應(yīng)盡量將物理特征轉(zhuǎn)換成幾何特征（見圖572 b）。內(nèi)部特征難以觀察，應(yīng)外部化（見圖572 c）。對(duì)于近似結(jié)構(gòu)，應(yīng)擴(kuò)大其不對(duì)稱性，以便于特征識(shí)別（見圖572 d）。較差結(jié)構(gòu)改進(jìn)結(jié)構(gòu) a)b)c)d)圖572 便于方位識(shí)別的結(jié)構(gòu)（三）方便抓取原則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮：留有抓舉面，保證能抓牢，不損傷工作面。如圖573所示的結(jié)構(gòu)難以抓牢，因?yàn)閵A持面是斜面。a)b)圖573 便于抓取的結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)（四）方便定位原則一邊測(cè)量，一邊定位是不可靠的，自動(dòng)定位最為理想。如圖574a所示，結(jié)構(gòu)的方孔高度有一定的精度要求。此時(shí)，主要起聯(lián)接作用的螺栓是不能保證該精度要求的?？稍黾右粋€(gè)微調(diào)螺栓結(jié)構(gòu)，即可調(diào)整方孔高度精度。如圖574b所示是一種自動(dòng)定位的結(jié)構(gòu)。如圖574c所示為具有導(dǎo)向功能的結(jié)構(gòu)。較差結(jié)構(gòu)改進(jìn)結(jié)構(gòu) a)b)c)圖574 便于定位的結(jié)構(gòu)（五）簡(jiǎn)化裝配操作原則如圖575a所示的結(jié)構(gòu)中，將彈簧直接掛在開口槽上比扣在封閉孔內(nèi)要簡(jiǎn)單，機(jī)器人操作時(shí)差別更顯著。如圖575b所示的封蓋結(jié)構(gòu)是螺紋聯(lián)接，上面的結(jié)構(gòu)要旋轉(zhuǎn)若干圈，而下面結(jié)構(gòu)靠摩擦力聯(lián)接，插入即可，在無內(nèi)壓的情況下下圖結(jié)構(gòu)有優(yōu)越性。如圖575c所示的軸承的安裝，上圖軸承要經(jīng)過很長(zhǎng)的軸段才能到達(dá)預(yù)定位置，要方便安裝，則要在非軸支座的地方，取較小的軸徑。如圖578所示為一組可快速裝配的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。較差結(jié)構(gòu) 改進(jìn)結(jié)構(gòu) a)b) c)圖575 便于定位的結(jié)構(gòu)a)b)c)d)e)圖578 快速裝配聯(lián)接結(jié)構(gòu)（六）可裝配原則裝配至少要求工具能方便地到達(dá)裝配位置，且要有足夠的操作的空間。人工裝配時(shí)，還要求視線可及。如圖579所示即是如此。較差結(jié)構(gòu)改進(jìn)結(jié)構(gòu) a)b)c)圖579 可裝配結(jié)構(gòu)（七）各裝配面依次裝配原則多個(gè)裝配面同時(shí)裝配，裝配狀態(tài)往往是一種過約束狀態(tài)，裝配比較困難，故應(yīng)盡量避免多個(gè)裝配面同時(shí)裝配。如圖580所示即是如此。a)b)圖580 依次裝配的結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)（八）簡(jiǎn)單聯(lián)接件原則采用簡(jiǎn)單的聯(lián)接件可以減小裝配工作量。如圖581所示，因螺栓聯(lián)接方式的裝配工作量大，用卡夾代替螺栓，則結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作。a)b)圖581 簡(jiǎn)單聯(lián)接結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)（九）便于拆卸原則符合裝配要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也應(yīng)便于拆卸。如圖582所示為一聯(lián)接鍵，在鍵一端的底部留有坡度，拆卸時(shí)用力一擊便可將鍵拆卸下來。還有起蓋結(jié)構(gòu)、軸承拆卸結(jié)構(gòu)等等。a)b)圖582 便于拆卸的結(jié)構(gòu)a)較差結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)結(jié)構(gòu)四、提高精度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須服從現(xiàn)代機(jī)器、儀器的高精度原則，改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以減小由于加工、裝配、調(diào)整產(chǎn)生的誤差和使用中的磨損、彈性變形、熱變形等產(chǎn)生的誤差，及減小系統(tǒng)對(duì)各項(xiàng)誤差的敏感程度，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。（一）阿貝（Abbe）原則阿貝原則是阿貝于1890年對(duì)于量?jī)x設(shè)計(jì)而提出的：“若使量?jī)x給出正確的測(cè)量結(jié)果，必須將儀器的讀數(shù)線尺安放在被測(cè)尺寸的延長(zhǎng)線上”。如圖583c所示，當(dāng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不符合阿貝原則時(shí)，導(dǎo)軌不直度引起的傾角f所產(chǎn)生的誤差為：d≈af其中a為被測(cè)尺寸線與讀數(shù)線尺之間的距離，導(dǎo)軌傾角f的單位是弧度。當(dāng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)符合阿貝原則時(shí)，導(dǎo)軌傾角f所產(chǎn)生的誤差為：d≈Cf2其中C為基準(zhǔn)尺讀數(shù)頭到工件測(cè)量讀數(shù)頭之間的距離，導(dǎo)軌傾角f的單位是弧度。通常f是微量，f2則是二階微量，可見遵從了阿貝原則就可以消除儀器導(dǎo)軌不直度引起的誤差，顯著地提高測(cè)量精度。為了減小阿貝誤差，在設(shè)計(jì)和工藝上應(yīng)提高導(dǎo)軌精度，減小導(dǎo)軌不直度所產(chǎn)生的傾角f，在結(jié)構(gòu)布局上要盡量減小讀數(shù)線與被測(cè)尺寸線之間的距離a。如圖583a所示的游標(biāo)卡尺不符合阿貝原則，因而這種測(cè)量工具不容易得到較高的測(cè)量精度；如圖583b所示千分尺能達(dá)到較高的精度，但是因?yàn)榭潭瘸吲c工件安排在一條直線上所以量具的尺寸較大。 a) b) c)圖583 阿貝原則a)游標(biāo)卡尺 b)千分尺 c)誤差分析簡(jiǎn)