结构件设计的工艺性要求(培训)

结构件设计的工艺性要求中交西安筑路机械有限公司工艺研究所李国柱什么是工艺性？国家标准GB/T24737.3-2009“工艺管理导则第3部分：产品结构工艺性审查”中对结构工艺性定义如下：结构工艺性是指其制造的可行性、难易程度与经济性，其使用工艺性指产品的易操作性及其在使用过程中维修和保养的可行性、验证易程度与经济性。

工艺性要求：设计上的先进性和必要性，工艺上的经济性和可能性。使产品在满足质量和用户要求的前提下符合工艺性要求，在现有生产条件下能用比较经济、合理的方法城关镇其制造出来，并降低制造过程中对环境的负面影响，提高资源利用率，改善劳动条件，减少对操作者的危害，且便于使用和维护。结构方案的工艺性1.产品制造劳动量产品制造劳动量指标=报告期合格品产量╳单位产品定额工时制造劳动量是一个统计数值，或者是一个平均值，它与劳动者的个人技能水平、生产效率、劳动环境、原材料特性、生产设备等有直接关系，制造劳动量大，则表示工件制作困难或者工序复杂，制造成本高。劳动量指标与合格品量及单位产品定额工时有关，所以，有效降低劳动量指标的方法就是提高产品合格率，降低单位产品定额工时。结构方案的工艺性2.单位产品材料用量

单位产品材料用量是指该产品中所使用材料的总量，包括金属材料、非金属材料等，它是购成产品成本的主要因素，也是产品最直接的成本，所占比例最大，所以，设计中应以降低材料用量、减少必要的重量，合理选材、配置合理成本。

减重、采用合适的工艺布置节省原材料用量。

结构方案的工艺性3.材料利用系数

材料利用系数，希望尽量接近1，材料的利用率则较好，那材料的实际用量则很少，产生工艺消耗的主要有：机加工件切削用量、异形板件、环形零件、因卷圆或卷弧所需工艺长度等，在设计过程中，应注意进行优化。结构方案的工艺性4.产品结构装配性系数

各独立部件中的零件数之和，就是指各小部件中的零件之和，实际装配中，希望产品由多个部件组成，而部件由更小的部件组成，而小部件则由零件组成，这样形成一个系统的结构，所以，关西系统希望接近1，设计时，应尽可能的将各零件归属于某个部件，而不是在总装配图中显示出所有的零件，这样造成装配表达不清，零件偏多、甚至装配困难等；结构方案的工艺性5.产品工艺成本

就是将原材料或者半成品按照工艺的要求加工成产品所发生的成本，工艺是方法，产品制造过程需要那些费用，全部由工艺确定，那为工艺成本。

设计中充分考虑工艺过程，工艺过程是个多变的过程，受到人、机、料、法、环等多方面因素影响，利用现在的加工设备及手段更快捷更节省成本的完成加工过程是最佳的目标。结构方案的工艺性6.产品的维修劳动量

产品的维修劳动量，主要是指产品在使用后需要维修时所产生的劳动量或者费用，设计中如果没有充分考虑维修，则后期在维修时会带来很多的问题，比如维修时会拆掉大部分部件才能找到损坏部件，甚至只有破坏性拆除后才能找到损坏部件，而其它部件则需要重新加工装配的。结构方案的工艺性7.加工精度系数

以满足产品的功能需求为目的，尽可能的降低加工精度系数，减少或取消不必要的加工表面、带公差尺寸，加工精度系数的降低也是加工成本的直接降低，或者所需加工设备精度的降低。结构方案的工艺性8.产品表面粗糙度系数

不是所有的加工表面都需要高精度，以满足设备使用需求即可，能用车床粗加工则不必安排精加工，能精加工的则不必使用磨床加工等，能直接下料成型满足公差及粗糙度要求的，则不必提高加工粗糙度而使用设备二次加工。结构方案的工艺性9.结构继承性系数

产品中借用件是指某个部件中的零件或者小部件借用了其它部件的零件或者部件，通用件是指某种部件可以在多个产品是使用的，比如。。。。。。。。

借用件及通用件的增多，则表示该件的继承性很好，在生产制造过程中可以借用已经完成的借用件或者通用件，这样即可减少投产储存量，降低生产库存成本。结构方案的工艺性10.结构标准化系数

结构中所使用的标准件数量越多，则表示该件的加工量越少，加工成本越少，所需设备的加工周期越短，从多个方面可以降低成本，如果一个产品的所有部件均是自行生产加工的，那制造成本会很高，周期将会很长。零件设计工艺性1.零件结构的铸造工艺性铸件的壁厚应合适、均匀，在满足零件要求情况下，尽量避免大的壁厚差，以降低制造难度；不合理合理零件设计工艺性1.零件结构的铸造工艺性铸件内部的肋、壁等散热条件差，冷却速度慢，故内壁厚度应比外壁薄，以使整个铸件均匀冷却，从而减少内应力和防止裂纹产生。a）不合理结构b）合理结构零件设计工艺性1.零件结构的铸造工艺性铸造圆角要合理，并不得有尖角；零件设计工艺性1.零件结构的铸造工艺性加强筯的厚度和分布要合理，以避免冷却时铸件变形或产生裂纹；零件设计工艺性1.零件结构的铸造工艺性铸造的结构尽量简化，并要有合理的拔模斜度，便于起模；铸件选材要合理；零件设计工艺性2.零件结构的锻造工艺性尽量避免锥体或者斜面结构；零件设计工艺性2.零件结构的锻造工艺性尽量避免圆柱面与圆柱面相交；零件设计工艺性2.零件结构的锻造工艺性自由锻应尽量避免筋及凸台；零件设计工艺性2.零件结构的锻造工艺性其它要求：结构应力要求简单对称；模锻件应有合理的锻造斜度和圆角半径；材料和结构应有可锻性；零件设计工艺性3.零件结构的焊接工艺性焊接件材料应具有可焊性；

可焊性是指金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，实现优质焊接接头的难易程度。

金属材料的可焊性不是一成不变的，同一种金属材料，采用不同的焊接方法和焊接材料，其可焊性可能有很大差别。如铸铁用普通焊条不容易保证质量，但用镍基焊条则质量较好。随着焊接技术的发展，过去某些很难焊接的金属材料，现在可以用一定的方法进行焊接。例如钛的化学活泼性极强，要焊接极其困难，认为钛的可焊性很不好，但氩弧焊的出现，使钛及其合金的焊接结构已在工业中广泛采用。由于开发新能源，等离子焊、电子束焊、激光焊等新的焊接方法相继出现，使高熔点的金属(钨、钼、钽、铌和锆等)及其合金的焊接成为可能零件设计工艺性3.零件结构的焊接工艺性焊接件材料应具有可焊性；通常以碳当量CE及冷裂缝敏感系数来评价可焊性可焊性好：钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，可焊性好。一般不会产生裂缝；可焊性一般：钢材塑性下降，强度增加，淬硬倾向明显，可焊性较差。工

件应采取焊前预热，焊后缓冷等工艺防止裂缝；可焊性差：钢材塑性较低，强度较高，淬硬倾向很强，可焊性不好。工件焊前经预热到较高温度，焊接时采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后还应进行热处理，确保焊接接头质量零件设计工艺性3.零件结构的焊接工艺性焊缝的布置应有利于减小焊接应力和变形，并使能量和焊材消耗较少；减少焊缝数量，采用型材、管材、冲压件、锻件、铸件等，以期减少变形;零件设计工艺性3.零件结构的焊接工艺性焊缝的布置应有利于减小焊接应力和变形，并使能量和焊材消耗较少；合理分布焊缝，减小变形零件设计工艺性3.零件结构的焊接工艺性焊缝的布置应有利于减小焊接应力和变形，并使能量和焊材消耗较少；对称分布焊缝，使各焊接变形相互抵销，可减小焊接变形；零件设计工艺性3.零件结构的焊接工艺性焊缝应尽量避开机械加工面，一般情况下，焊接工序应在机械加工工序这前完成，以防止焊接损坏机械加工表面，或者焊接变形及残余应力影响加工精度；如果确需机加工完成后进行焊接的，应将焊缝布置远离加工面。零件设计工艺性3.零件结构的焊接工艺性焊接接头的形式、位置和尺寸应满足焊接质量的要求；

焊接坡口形式需参考国家标准：GB/T985.1-2008气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口GB/T985.2-2008埋弧焊的推荐坡口零件设计工艺性3.零件结构的焊接工艺性焊接件的技术要求合理；通用要求：焊缝的外观，光滑，无夹杂等；

焊缝类型，连续或者分段焊；

焊缝形式及大小，角焊缝、5mm，等；

（焊缝大小通常不大于其焊接母材较薄件的厚度0.8）特殊要求：焊缝的密封性检测；（如水压试、气压试、渗油试）

无损探伤及方法；（X射线、超声波）

焊丝材料、焊接预热、焊接参数等；

焊后校正规则或方法；

零件设计工艺性3.零件结构的焊接工艺性零件结构应有利于焊接操作；焊缝应尽量布置为平焊缝，焊位好，这样焊缝的焊接成型及焊接质量均容易保证平焊缝横焊缝竖焊缝仰焊缝零件设计工艺性3.零件结构的焊接工艺性零件结构应有利于焊接操作；焊接空间是否够用，足够的焊接空间才能实现好的焊接质量零件设计工艺性3.零件结构的焊接工艺性零件结构应有利于焊接操作；零件设计工艺性4.零件结构的热处理技术要求要合理对硬度的标注，调质类零件为布氏硬度HB，淬火类、渗碳淬火类、感应淬火类零件标注为洛氏硬度HRC，氮化类零件标注为维氏硬度HV；热处理硬度不般标注为某一范围；局部热处理的零件，技术要求中应注明“局部热处理”，图中指明具体部位；如图形复杂或与其它工艺相混，可单独附页作为热处理技术要求；…………….零件设计工艺性5.零件结构的机加工工艺性尺寸公差、几何公差和表面结构的要求应经济、合理；选择标准化的尺寸参数零件设计工艺性5.零件结构的机加工工艺性尺寸、公差、表面结构的要求应经济、合理；选择标准化的螺纹参数零件设计工艺性5.零件结构的机加工工艺性尺寸、公差、表面结构的要求应经济、合理；结构的经济合理性不仅使加工面减小，成本降低，还提高了接触刚度及稳定性。（常见电机底座、减速机底座均如此）零件设计工艺性5.零件结构的机加工工艺性尺寸、公差、表面结构的要求应经济、合理；结构的经济合理性不仅使加工面减小，成本降低，还提高了安装的稳定性。（常见电机底座、减速机底座均如此）零件设计工艺性5.零件结构的机加工工艺性尺寸、公差、表面结构的要求应经济、合理；有配合精度的孔，不必在整个孔径上全部进行精加工，后者的结构更易保证装配精度；零件设计工艺性5.零件结构的机加工工艺性尺寸、公差、表面结构的要求应经济、合理；轴承座迷宫密封槽的尺寸公差并未按公差带进行选用，而是根据实际需求结合加工难易程度确定，公差标准经济。零件设计工艺性5.零件结构的机加工工艺性表面加工时，通过两侧耳板实现夹紧；零件设计工艺性5.零件结构的机加工工艺性零件的尺寸标注要便于加工和度量；左侧所示的标注尺寸100±0.1不便加工和测量，改成右图后，由140±0.05和40±0.05来保证100±0.1，便于加工和测量零件设计工艺性5.零件结构的机加工工艺性尽量避免在非垂表面方向钻孔加工，钻头进出表面应合理；零件设计工艺性5.零件结构的机加工工艺性难以加工的孔是否留有合理的工艺孔位置；零件设计工艺性5.零件结构的机加工工艺性加工表面应尽量在一次装夹中加工；零件上的两处螺纹的螺距值不一致，在车床上加工时，需要调整两次机床。应尽量使同一零件上的螺距值一致零件设计工艺性5.零件结构的机加工工艺性加工表面面应尽量在一次装夹中加工；零件设计工艺性5.零件结构的机加工工艺性提高薄壁件的加工工艺性；增加装夹部位的壁厚，以提高其加工装夹工艺性零件设计工艺性5.零件结构的机加工工艺性尺寸公差、几何公差和表面结构的要求应经济、合理；各加工表面几何开关应尽量在一次装夹中加工；零件应有合理的工艺基准并尽量与设计基准一致；零件的结构要素宜统一，并使其能尽量使用普通设备和标准刀具进行加工；零件的结构应便于多件同时加工；零件的结构应便于装夹、加工和检查；……………零件设计工艺性6.零件结构的装配工艺性轴、孔设计倒角以便实现装配，提高装配工艺性；零件设计工艺性6.零件结构的装配工艺性避免圆柱销与盲孔配合，增加排气孔，提高工艺性；零件设计工艺性6.零件结构的装配工艺性轴承安装轴不宜太长，否则造成安装困难；零件设计工艺性7.零件结构的装配工艺性轴承安装轴不宜太长，否则造成安装困难；零件设计工艺性6.零件结构的装配工艺性互相配合的零件在同一方向上的接触面只能有一对零件设计工艺性6.零件结构的装配工艺性合理的选择螺栓联接、螺柱联接或者螺钉连接结构零件设计工艺性6.零件结构的装配工艺性合理的选择螺栓联接、螺柱联接或者螺钉连接结构机械结构装配工艺性1.机械结构装配的可行性装配空间是否足够？机械结构装配工艺性1.机械结构装配的可行性装配空间是否足够？机械结构装配工艺性1.机械结构装配的可行性装配空间是否足够？机械结构装配工艺性1.机械结构装配的可行性装配空间是否足够？机械结构装配工艺性1.机械结构装配的可行性装配空间是否足够？扳手操作空间是否够用？结构内部的螺纹连接采用螺纹孔连接?部件安装空间是否够用？（因长度原因无法安装）需安装部件是否能放入安装空间，有无吊装空间等？……..机械结构装配工艺性1.机械结构装配的可行性有无吊装点，是否合理？机械结构装配工艺性1.机械结构装配的可行性有无吊装点，是否合理？机械结构装配工艺性1.机械结构装配的可行性有无吊装点，是否合理？机械结构装配工艺性1.机械结构装配的可行性有无吊装点，是否合理？机械结构装配工艺性1.机械结构装配的可行性有无吊装点，是否合理？吊装点能否吊装水平或接近安装状态？吊装点吊装时是否会挤压设备变形？吊装点是否影响运输或运输状态？是否可拆卸？吊装点同时考虑运输和安装两种状态？吊环起吊时是否吊装灵活不卡死？………….机械结构装配工艺性1.机械结构装配的可行性箱体类部件装配可行性轮与轴装配好后再装入剖分式箱体内机械结构装配工艺性1.机械结构装配的可行性箱体类部件装配可行性轴装入箱体后再安装翻板机械结构装配工艺性1.机械结构装配的可行性箱体类部件装配可行性箱体内部件安装可能性或使得性？轴是否可以通过箱体侧壁孔？剖分式结构是否影响结构稳定性？轴承的安装顺序？其它部件…………机械结构装配工艺性2.机械结构拆卸的可行性拆卸空间是否足够？搅拌器单件安装完齿轮护罩后，再安装在框架内，如没有考虑拆卸工艺性，则齿轮箱无法拆卸，齿轮无法更换机械结构装配工艺性2.机械结构拆卸的可行性拆卸空间是否足够？拆装空间未考虑部件本身尺寸？部件组装好后装入设备中，其内部小部件无法拆卸？在装配时应避免有关组成部分的中间拆卸和再装配？其它……..机械结构装配工艺性2.机械结构拆卸的可行性拆卸动作是否可行？机械结构装配工艺性2.机械结构拆卸的可行性拆卸动作是否可行？机械结构装配工艺性3.机械结构装配精度的合理性对于小批量生产过程而言，装配的方法包括分组装配法、修配装配法、调整装配法等。分组装配法或称为选配法，就是将公差合格内的零件进行分组，选择易装配易拆卸的零件进行组装