机械设计中工艺性.ppt

机械设计基础及设计中的结构工艺性山山东东昌昌华华造造纸纸机械有限公司机械有限公司1.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.2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z计划阶段z方案设计阶段z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z技术文件编制阶段3对机器的主要要求|使用功能要求|经济性要求z优化设计参数，保证可靠性，加快设计进度，降低设计成本z最大限度地采用标准化、系列化及通用化的零、部件z尽可能采用新技术、新工艺、新结构和新材料z力求改善零件的结构工艺性，使其用料少、易加工、易装配4对机器的主要要求|劳动保护要求|可靠性要求z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。5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z强度z刚度z寿命|结构性工艺要求z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z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z采用轻型零件结构，降低材料消耗z简化零件结构，以减少加工工时z采用廉价和供应充足的材料代替贵重金属z采用标准化的零部件代替特殊加工的零部件|质量小的要求|可靠性要求 6机械零件的设计方法|理论设计z如轴的设计，齿轮的设计，压臂设计，悬臂梁的设计|经验设计z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z造纸机中主要的设计方法|模型经验设计z用于特别重要的设计，一些新发明往往采用7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z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z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8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z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z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9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101112零件图的作用零件零件图图的内容与作用的内容与作用生生产产中加工和中加工和检验检验每一个零件所依据的每一个零件所依据的图样图样称称为为零件零件图图13技术交流中重 要的技术资料 零件零件图图的作用的作用制造和检验零件的主要依据 重要的技术文件 14零零零零件件件件图图图图的的的的内内内内容容容容1.1.一一一一组组组组表达零件表达零件表达零件表达零件结结结结构、形状的构、形状的构、形状的构、形状的视图视图视图视图三三视图视图、剖、剖视图视图、轴测图轴测图等等2.2.制造零件所需的全部尺寸制造零件所需的全部尺寸制造零件所需的全部尺寸制造零件所需的全部尺寸定形尺寸、定位尺寸定形尺寸、定位尺寸4.4.零件的技零件的技零件的技零件的技术术术术要求要求要求要求表面粗糙度、尺寸公差、位形公差、表面粗糙度、尺寸公差、位形公差、热处热处理、表面理、表面处处理等理等3.3.标题栏标题栏标题栏标题栏注明零件名称、数量、材料、注明零件名称、数量、材料、图样图样比例及比例及图图号等号等15零件零件图实图实例例16零件的技零件的技术术要求要求技术要求一、表面粗糙度一、表面粗糙度三、位形公差三、位形公差二、尺寸公差二、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 17表面粗糙度的概念表面粗糙度的概念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 18表表面面粗粗糙糙度度的的意意义义零件表面粗糙度是也是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。一般来一般来说说，凡零，凡零件上有配合要求或有相件上有配合要求或有相对对运运动动的表面，表面粗糙的表面，表面粗糙度参数度参数值值要小要小。19影响表面粗糙度的因素影响表面粗糙度的因素1.加工方法2.加工技术3.加工材料20表面粗糙度的表面粗糙度的评评定参数定参数表面粗糙度文字描述文字描述糙面数字描述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Ra21含含义义：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。单单位：位：m表面表面轮轮廓算廓算术术平均偏差平均偏差RaRa轮轮廓算廓算术术平均偏差平均偏差a常作常作为为粗糙度最基本的粗糙度最基本的评评定参数。定参数。数学定数学定义义：22表面粗糙度的代号、符号及其表面粗糙度的代号、符号及其表面粗糙度的代号、符号及其表面粗糙度的代号、符号及其标标标标注注注注依据依据标标准准 GB/T 131-1993轮轮廓算廓算术术平均偏差平均偏差Ra 的代号的代号标标注注23标标注示例（注示例（1 1）24标标注示例（注示例（2 2）25标标注示例（注示例（3 3）26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密封性、防腐性要求高的表面，粗糙度小。27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Ra3.26.328表面粗糙度值的选用 29表面粗糙度值的选用 30表面粗糙度值的选用 31极限与配合极限与配合极限与配合极限与配合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，这种性质称为互互换换性性。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。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，简称公差公差。32配合的概念配合的概念 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形式三种配合形式三种配合形式33三种配合的孔、三种配合的孔、轴轴公差公差带带的关系的关系 34配合制度配合制度（1）基孔制基本偏差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。35（2 2）基）基轴轴制制 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36极限与配合的极限与配合的极限与配合的极限与配合的标标标标注注注注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。37公差与配合公差与配合公差与配合公差与配合标标标标注示例注示例注示例注示例38标准公差及配合的选用|各种加工方法能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39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）40常用配合的选用 41常用配合的选用|压臂转轴处的配合z压臂孔与轴套配合采用过渡配合H8/n7z轴套与销轴之间采用间隙配合D9/h9z压臂及轴套端面与支座两侧面之间采用H11/c11或H12/a1242|工件的基准工件的基准工件基准的概念：工件基准的概念：基准就是根据的基准就是根据的意思。零件意思。零件设计设计与制造中，需以与制造中，需以一些指定的点、一些指定的点、线线或面作或面作为为根据，根据，来确定其他点、来确定其他点、线线或面的位置，或面的位置，这这些作些作为为根据的根据的点、点、线线或面称或面称为为基准。基准。工工件件的的基基准准设计设计基准基准工工艺艺基准基准43工工艺艺基准基准定位基准定位基准度量基准度量基准装配基准装配基准定位基准的定位基准的选择选择a.粗基准的粗基准的选择选择）选选取不加工的表面取不加工的表面为为粗基准粗基准）选选取要求余量均匀的表面取要求余量均匀的表面为为粗基准粗基准 3）选选取便于装取便于装夹夹的表面的表面为为粗基准粗基准44粗基准的粗基准的选择选择45b.精基准的精基准的选择选择基准重合原基准重合原则则：定位基准与：定位基准与设计设计基准重合，可基准重合，可避免避免产产生定位生定位误误差；差；基准基准统统一原一原则则：加工零件上某些位置精度要求：加工零件上某些位置精度要求较较高的表面高的表面时时，应应尽可能尽可能选选同一定位基准，以保同一定位基准，以保证证各加工表面的位置精度。各加工表面的位置精度。46 零零件的件的结结构构工工艺艺性性 零零件件、部部件件或或整整个个产产品品的的结结构构，是是根根据据用用途途和和使使用用性性能能设设计计的的，但但结结构构是是否否完完善善合合理理在在很很大大程程度度上上还还要要看看这这种种结结构构能能否否符符合合工工艺艺方方面面的的要求。要求。在在满满足足使使用用要要求求的的前前提提下下，设设计计的的结结构构和和规规定定的的技技术术要要求求必必须须能能适适应应相相应应制制造造工工艺艺的的水水平平，是是生生产产过过程程便便于于实实现现并并能能保保证证在在其其经经济济性性。结结构构工工艺艺性性是是指指设设计计的的结结构构在在具具体体的的生生产产条条件件下下便便于于制制造造，可可采采用用最最有效的工有效的工艺艺方法的可能性。方法的可能性。47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48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z中心孔z零件园角与倒角z砂轮、刨切、插越程槽z退刀槽|切削加工件的结构工艺性49切削加工件的结构工艺性|零件工作图的尺寸标注|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50零件图的尺寸标注 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51零件图的尺寸标注 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52零件图的尺寸标注6对形状和位置有要求时应当标注形位公差53零件图的尺寸标注|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54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55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56结构应考虑减轻应力集中57结构应考虑减轻应力集中58尽量避免装配时过定位59零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60零件结构要适应刀具尺寸减少加工减少加工同同类结类结构构参数尽量参数尽量统统一一61零件结构要适应刀具尺寸62零件结构要适应刀具尺寸63零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64避免内凹面的加工65保证零件加工时必要的刚性1266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6768697071零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72考虑装配的方便性对于双轴承，应考虑容易装配。73考虑装配的方便性1零件安装部位应该有必要的倒角74考虑零部件的吊装1考虑零件的吊装2考虑部件的吊装75考虑拆卸的方便性1在轴、法兰、压盖、堵头及其它零件的端面，应有必要的工艺螺孔76尽量减少不必要的配合面配合面过多，零件尺寸公差要求严格，不易制造，并增加装配时修配工作量77避免非圆形零件的止口配合为使相配零件定位准确，除用螺钉定位外，设计有止口配合，此配合孔宜用圆形，不宜用矩形、正方形、椭圆形等其它形状78选择合理的调整补偿环在零件的相对位置需要调整的部位，应设置调整补偿环，以补偿尺寸链误差，简化装配工作79谢谢 谢谢THE END2008.2.2680