机械设计中工艺性.ppt

1、机械设计基础及设计中的结构工艺性,山东昌华 造纸机械有限公司,简 介,机械设计概要 机械制图有关标准 结构工艺性概述,一方面复习有关机械设计的基本知识,另一方面重点讨论设计中应注意的有关设计工艺性的问题.,机械设计概要,设计机器的一般程序 机器的设计阶段是决定机器好坏的关键 计划阶段 方案设计阶段 技术设计阶段 机器的运动学设计 机器的动力学设计 零件的工作能力设计 部装图及总装图的设计 主要零件校校核 技术文件编制阶段,对机器的主要要求,使用功能要求 经济性要求 优化设计参数，保证可靠性，加快设计进度，降低设计成本 最大限度地采用标准化、系列化及通用化的零、部件 尽可能采用新技术、新工艺、新

2、结构和新材料 力求改善零件的结构工艺性，使其用料少、易加工、易装配,对机器的主要要求,劳动保护要求 可靠性要求 机器的可靠度是指在规定的使用时间（寿命）内和预定的环境条件下机器能够正常工作的概率。,机械零件设计的基本要求,避免在预定寿命期内失效的要求 强度 刚度 寿命 结构性工艺要求 好的结构工艺性，指在既定的生产条件下，能够方便而经济地生产出来，并便于装配成机器这一特性 零件结构工艺性，应从毛坯制造、机械加工过程及装配等几个生产环节综合考虑 经济性要求 采用轻型零件结构，降低材料消耗 简化零件结构，以减少加工工时 采用廉价和供应充足的材料代替贵重金属 采用标准化的零部件代替特殊加工的零部件

3、质量小的要求 可靠性要求,机械零件的设计方法,理论设计 如轴的设计，齿轮的设计，压臂设计，悬臂梁的设计 经验设计 根据对某类零件已有的设计与使用实践而归纳出的经验关系式，或根据本人工作经验用类比方法所进行的设计 造纸机中主要的设计方法 模型经验设计 用于特别重要的设计，一些新发明往往采用,机械零部件图纸的设计,根据设计计算或类比确定零件的基本尺寸，设计零件的工作图 充分考虑零件的加工和装配工艺性、零件在加工过程中和加工完成后的检验方法和实施方法等，尤其对于新结构的零件 按最后定型的零件工作图上的结构及尺寸，重新绘制部件装配图及总装配图,机械零部件图纸的设计,根据设计计算或类比确定零件的基本尺寸

4、，设计零件的工作图 充分考虑零件的加工和装配工艺性、零件在加工过程中和加工完成后的检验方法和实施方法等，尤其对于新结构的零件 按最后定型的零件工作图上的结构及尺寸，重新绘制部件装配图及总装配图,有关制图标准,图纸幅面及格式 比例、字体、图线 装配图中零部件序号及编排方法 尺寸公差与配合注法 螺纹及螺纹紧固件表示法 中心孔表示法 焊缝符号表示法 标题栏、明细栏、图样画法、齿轮、弹簧等画法,零件图的作用,零件图的内容与作用,生产中加工和检验每一个零件所依据的图样称为零件图,技术交流中重 要的技术资料,零件图的作用,制造和检验零 件的主要依据,重要的技术文件,零件图的内容,1. 一组表达零件结构、形

5、状的视图三视图、剖视图、轴测图等,2. 制造零件所需的全部尺寸定形尺寸、定位尺寸,4. 零件的技术要求表面粗糙度、尺寸公差、位形公差、热处理、表面处理等,3. 标题栏注明零件名称、数量、材料、图样比例及图号等,零件图实例,零件的技术要求,技术要求,一、表面粗糙度,三、位形公差,二、尺寸公差,四、热处理,五、表面处理,六、其他技术要求,极限与配合公差,表面粗糙度的概念,表面粗糙度的概念 表面粗糙度指表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。这主要是在加工零件时，由于刀具在零件表面上留下的刀痕及切削分裂时表面金属的塑性变形所形成的。,表面粗糙度测定仪,表面粗糙度的意义,零件表面粗糙度是也是

6、评定零件表面质量的一项技术指标，它对零件的配合性质、工作精度、耐磨性、抗腐蚀性、密封性、外观等都有影响。 在保证机器性能的前提下，为获得相应的零件表面粗糙度，应根据零件的作用，选用恰当的加工方法，尽量降低生产成本。一般来说，凡零件上有配合要求或有相对运动的表面，表面粗糙度参数值要小。,影响表面粗糙度的因素,加工方法 2. 加工技术 3. 加工材料,表面粗糙度的评定参数,表面粗糙度,文字描述,糙面,数字描述,光面,雾面,镜面,轮廓最大高度Rz,表面轮廓算术 平均偏差Ra,含义：以取样长度L内表面曲线之中心线为X轴，取中心线之垂直线为Y轴，以中心线为基准将下方曲线反折。然后计算中心线上方经反折后之

7、全部曲线所涵盖面积，再除以L，即为该加工面测量长度范围内之Ra值。,单位：m,表面轮廓算术平均偏差Ra,轮廓算术平均偏差a常作为粗糙度最基本的评定参数。,数学定义：,表面粗糙度的代号、符号及其标注,依据标准 GB/T 131-1993,轮廓算术平均偏差Ra 的代号标注,标注示例（1）,标注示例（2）,标注示例（3）,评定参数值的选用多用类比法，根据类比法初步确定表面粗糙度，同时还应考虑下列因素： 1 同一零件上工作表面比非工作表面粗糙度小。 2 摩擦表面比非摩擦表面，滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度值小。 3 运动速度高、单位面积压力大、受交变载荷作用和易产生应力集中的部位，粗糙度值小。 4

8、 密封性、防腐性要求高的表面，粗糙度小。,表面粗糙度值的选用,表面粗糙度值的应用范围 常用零件表面的粗糙度值 各种加工方法能达到的粗糙度值 机架、横梁、立柱等关键零件的结合面采用Ra6.3。 不重要的位置采用Ra12.5。 转动零件安装轴承处采用Ra1.63.2，安装齿轮处Ra3.2 键槽工作面Ra6.3 热装配合Ra3.26.3,表面粗糙度值的选用,表面粗糙度值的选用,表面粗糙度值的选用,极限与配合,1.零件的互换性概念,按零件图要求加工出来的零件，装配时不需要经过任何选择或修配，就能达到规定的技术要求，这种性质称为互换性。 零件具有互换性，便于装配和维修，有利于组织生产协作，提高生产率。

9、建立公差与配合制度是保证零件具有互换性的必要条件。,2. 尺寸公差的概念,对零件的尺寸规定的一个允许的变动量称为尺寸公差，简称公差。,配合的概念,基本尺寸相同的互相结合的孔和轴公差带之间的关系，称为配合。 孔和轴配合时，由它们的实际尺寸不同，将产生“过盈”或“间隙”。 孔的尺寸减去相配合的尺寸差值为正时，是间隙。 孔的尺寸减去相配合的尺寸差值为负时，是过盈。,1.间隙配合：只能具有间隙（包括最小间隙为）的配合。 2.过盈配合：只能具有过盈（包括最小过盈为零）的配合。 3.过渡配合：可能具有间隙，也可能具有过盈的配合。,三种配合形式,三种配合的孔、轴公差带的关系,配合制度,（1）基孔制,基本偏差

10、为一定的孔的公差带，写不同基本偏差的轴的公差带形式的各种配合制度。,（2）基轴制,基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成的配合制度。,极限与配合的标注,1)公差带代号,孔、轴公差带代号由基本偏差代号和公差等级代号组成。基本偏差代号用拉丁字母表示，大写表示孔，小写表示轴，公差等级代号用阿拉伯数字表示，如H8、K7、H9等为孔的公差带代号，s7、h6、f9等为轴的公差带代号。,2）配合代号,配合代号由组成配合的孔、轴公差带代号表示，写成分数形式，分子表示孔的公差带代号，分母表示轴的公差带代号，如H8/s7，K7/h6等。,公差与配合标注示例,标准公差及配合的选用,各种加工方法能

11、达到的标准公差等级 常用加工方法所能达到的标准公差等级和加工成本的关系 轴的各种基本偏差的应用 优先配合、常用配合的特征及选用,常用配合的选用,机架、横梁、立柱等关键零件上下面应加公差，IT7-9级。 轴安装轴承处采用k6，轴承壳H7 过盈配合K7/h6或H7/p6（烘缸） 热装配合H7/u6 齿轮配合H7/k6（小齿轮）或H7/m6（大齿轮）,常用配合的选用,常用配合的选用,压臂转轴处的配合 压臂孔与轴套配合采用过渡配合H8/n7 轴套与销轴之间采用间隙配合D9/h9 压臂及轴套端面与支座两侧面之间采用H11/c11或H12/a12,工件的基准,工件基准的概念：基准就是根据的意思。零件设计与

12、制造中，需以一些指定的点、线或面作为根据，来确定其他点、线或面的位置，这些作为根据的点、线或面称为基准。,工件的基准,设计基准,工艺基准,工艺基准,定位基准,度量基准,装配基准,定位基准的选择,a.粗基准的选择,）选取不加工的表面为粗基准,）选取要求余量均匀的表面为粗基准,3）选取便于装夹的表面为粗基准,粗基准的选择,b.精基准的选择,基准重合原则：定位基准与设计基准重合，可避免产生定位误差；,基准统一原则：加工零件上某些位置精度要求较高的表面时，应尽可能选同一定位基准，以保证各加工表面的位置精度。,零件的结构工艺性,零件、部件或整个产品的结构，是根据用途和使用性能设计的，但结构是否完善合理在

13、很大程度上还要看这种结构能否符合工艺方面的要求。 在满足使用要求的前提下，设计的结构和规定的技术要求必须能适应相应制造工艺的水平，是生产过程便于实现并能保证在其经济性。结构工艺性是指设计的结构在具体的生产条件下便于制造，可采用最有效的工艺方法的可能性。,结构设计工艺性,铸件结构工艺性 锻件结构工艺性 冲压件结构工艺性 热处理零件结构工艺性 焊接件结构工艺性 金属切削件结构工艺性 零部件的装配和维修工艺性,金属切削件结构工艺性,金属材料的切削加工性 金属切削加工件的一般标准 中心孔 零件园角与倒角 砂轮、刨切、插越程槽 退刀槽 切削加工件的结构工艺性,切削加工件的结构工艺性,零件工作图的尺寸标注

14、 零件安装和加紧的基面 减少装夹和走刀次数 减少加工面积，简化零件形状（车体） 尽可能减少内凹表面和内表面的加工保证零件加工时必要的刚性 零件结构要适应刀具尺寸要求，并尽可能采用标准刀具,零件图的尺寸标注,1 加工面与毛坯面的关联尺寸原则上在一个坐标方向，只应当标注一个； 毛坯面本身尺寸误差大，一个加工面难以同时满足几个毛坯面的尺寸关系,2 零件图上的尺寸、公差、表面粗糙度、技术要求等，尽可能集中标注,3 尺寸标注应考虑检验和测量方便,零件图的尺寸标注,4 选择合理的尺寸封闭环（需留尺寸封闭环，封闭环应 留在非主要尺寸上）,5 孔的位置尺寸一般应以加工面或零件中心线为基准,零件图的尺寸标注,6

15、 对形状和位置有要求时应当标注形位公差,零件图的尺寸标注,为避免误解，切割边一般标注Ra50，周边需加工的应标注其余Ra25或周边Ra25,不要标注“切割边Ra25”。,需要焊接前加工的必须画出分号图，如压臂圆钢，搅拌轴,减少加工面积，简化零件形状,1 整个支撑面，改成部分支撑面,2 减少轴类零件的阶梯差,减少加工面积，简化零件形状,3 圆钢下料改为焊接结构，节省材料和加工量,4 铣销内端面改为镗孔刮面,结构应考虑减轻应力集中,结构应考虑减轻应力集中,尽量避免装配时过定位,零件结构要适应刀具尺寸,1 应考虑刀具退出时所需的退刀槽,零件结构要适应刀具尺寸,减少加工,同类结构参数尽量统一,零件结构要适应刀具尺寸,零件结构要适应刀具尺寸,零件结构要适应刀具尺寸,不能采用与刀具形状不适合的零件结构形状,避免内凹面的加工,保证零件加工时必要的刚性,1,2,折弯件要适应生产条件,1 板件的最小弯曲园角半径应符合标准,2 折弯件结构应符合要求,3 包不锈钢板件应尽量避免圆弧形状,零部件的装配和维修工艺性,组成单独的部件或装配单元 应具有合适的装配单元 结合工艺特点，考虑结构的合理性 考虑装配的方便性 考虑拆卸的方便性 考虑修配的方便性 选择合理的调整补偿环,考虑装配的方便性,对于双轴承，应考虑容易装配。,考虑装配的方便性,1 零件安装部位应该有必要的倒角,考虑零部件的吊