结构设计工艺规范机加工超经典知名企业资深工艺工程师编写Word格式.docx
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1.目的
为提高产品工艺设计过程中统一性、通用性，减少不必要的工艺差异，提高产品工艺性，提高效率和降低制造成本，对机加工产品制定工艺方面的通用规范。
2.适用范围
本规范适用机械加工产品的设计。
3.规范内容
3.1材料
3.1.1公司在制材料的优先选择及标注
目前公司在用的各种材料见附件1，各材料的标注请严格按照表内的示例标注，保证公司所有零件材料标注的统一性。
附件1
3.1.2金属材料规格选用
3.1.2.1圆棒系列
在设计过程中，轴类和盘状类零件直径尽量选取比常用直径系列中的尺寸小2mm左右（2mm为加工余量），可以最大限度提高材料利用率，减少材料成本和加工成本。
见表3.1-1
表3.1-1常用直径系列
常用直径系列
5；
6；
8；
10；
12；
14；
16；
18；
20；
22；
25；
28；
30；
32；
35；
40～100（按5递进）；
100～300（按10递进）
3.1.2.2板材系列
对于平面要求不高的零件，特别是10mm以下的薄板，因为加工变形比较大，装夹困难，尽量选用表3.1-2中的厚度，减少加工成本。
表3.1-2常用板厚系列
常用板材厚度系列
3；
4；
5；
35；
40～100（按5递进）;
100～200（按10递进）
3.1.2.3六角棒系列
一般设计中选用六角形状是为了装配夹紧用的，因此在选用六角对边的时候应该选用适合通用工具系列的尺寸。
为了提高材料规格重用率，并结合我公司产品的现状，在六角棒对边尺寸系列中进行了优选，以减少六角棒的种类。
见表3.1-3
表3.1-3六角棒优选系列
六角棒优选系列
5.5；
7；
13；
17；
19；
24；
27；
36；
41；
46；
3.1.3不锈钢无缝管的优选系列
由于无缝管的特殊性，不得在设计中使用非标管径的无缝管，并在设计中尽量采用国标不锈无缝钢管（GB/T17395-2008），优先选用第1系列，其次选用公司在用的无缝管系列，见附件2-1、附件2-2
附件2-1附件2-2
注：
对于我公司有些罐类零件，要求外表面抛光、内表面绝对不允许杂质的，内外表面可以车至见光，毛坯管料可以根据上表中灵活选择
见附件3
附件3
见附件4
附件4
3.1.5非金属材料规格选用
3.1.5.1棒材及板材系列
附件5是供应商提供的材料及规格_棒料及板材（厚度或直径大于20的一般缝5mm进级，便于采购）
附件5
3.1.5.2管材系列
（1）有机玻璃管，见表3.1-4
表3.1-4有机玻璃管常用规格
有机玻璃管材常用规格
直径
壁厚
备注
￠8
1.5
￠30
2
￠120
5
￠120以上的管材由于使用比较少，会有2米的起定量要求
1
￠150
￠10
￠40
￠180
￠12
￠200
￠15
￠50
￠250
￠16
￠300
￠18
￠60
10
￠20
￠80
￠100
￠25
￠110
（2）UPVC管，见表3.1-5
表3.1-5给水管常用规格
UPVC给水管常用规格
公称外径
公称压力
0.6Mba
0.8Mba
1Mba
1.25Mba
1.6Mba
公称壁厚
15
——
2△
20
25
32
2.4
40
2.0△
3
50
3.7
63
2.5
3.8
4.7
75
2.3
2.9
3.6
4.5
5.6
90
2.8
3.5
4.3
5.4
6.7
110
2.7
3.4
4.2
5.3
6.6
125
3.1
3.9
4.8
6
7.4
140
8.3
160
4
4.9
6.2
7.7
9.5
注：
（1）△为公司在用管
（3）透明UPVC管，见表3.1-6
表3.1-6给水管常用规格
透明UPVC管材规格（国标）
公称壁厚1
公称壁厚2
3.2
≈13
100
透明管请在上述范围选用
PVC材料液压开孔器模具常规尺寸见表3.1-7
表3.1-7液压开孔器模具常规尺寸
第一组：
￠16；
￠20；
￠26；
￠32；
￠39；
￠51
第二组：
￠22；
￠27.5；
￠34；
￠43；
￠49；
￠61
第三组：
￠63；
￠76；
￠80；
￠89；
￠101；
￠114
注明：
选择PVC材料制作焊接箱体时的开孔尺寸，尽量选择表3.1-7中的孔径尺寸。
3.2零部件结构设计工艺性的基本原则
零部件结构设计工艺性主要在保证技术要求的前提下和一定的生产条件下，能采用较经济的方法，保质、保量地制造出来。
结构工艺性对产品结构的基本要求如下：
（1），在满足工作性能的前提下，零件造型应尽量简单;
同时应尽量减少零件的加工表面数量和加工面积;
尽量采用标准件、通用件、外购件;
增加相同形状和相同元素（如直径、圆角半径、配合、螺纹、键、齿轮模数等）的数量
（2）设计零件里应考虑零件加工的可行性、方便性（包括装配）、精确性、经济性。
在能满足精度要求的加工方案中，应符合经济性要求。
这样，在满足零件工作性能的前提下，应尽量降低零件的技术要求（即尽量低的加工精度和表面质量），对提高零件的设计工艺性能。
（3）尽量减少零件的机械加工量、加工装夹次数，应使零件的毛坯形状和尺寸尽量接近零件本身的形状和尺寸，力求实现少或无切削加工，充分利用原材料，降低零件的生产成体。
（4）合理选择零件的材料，要考虑零件的力学性能是否适应零件的工作条件，使零件具有预定的寿命，成本消耗低。
3.2.1常用的结构设计工艺取值
（1）弯管时，弯管R选取，一般选取大于圆管直径比较合适，不会产生皱折。
弯管R取值见表3.2-1
表3.2-1管子最小弯曲半径
（2）为提高加工效率，车加工零件内外拐角尽量使用倒角或清角，不要使用倒圆。
如果采用数控车床加工可以不用考虑倒角，但需考虑设备的利用率。
（3）从加工成本考虑，平板及箱体类零件的外形如果没有特殊要求，尽量减少外圆角，用倒角比较合理。
但零件外观如果需要喷涂，建议设计圆角，因为圆角的附着力相对C角要强些。
对于腔体类零件有内拐角结构的，原则上必须加R角。
对于内外拐角有配合要求的推荐如图3.2-1
图3.2-1内外拐角配合
（4）对于细长轴零件，一般在车加工时会用顶尖顶住中心孔加工。
考虑到加工的要求，如果两端允许有中心孔，最好在技术要求中注明，并注明允许中心孔的大小；
如果图面默认不标，则表示中心孔由加工工艺自行把握；
如果零件中绝对不允许留有中心孔也一定要在图纸中注明。
（5）为防止孔壁破损，一般孔边距不得小于0.5mm。
（6）深台阶面上的孔中心距壁的距离，见表3.2-2
表3.2-2深台阶面上的孔中心距壁的距离
图例
取值（mm）
L的取值：
当30≤H≤100时
L=（H+钻孔深度）/20+0.5
且L＞3
当100≤H≤200时
L=（H+钻孔深度）/30+0.5
且L＞6
（7）对于一些表面有要求的薄板零件，见图3.2-2
图3.2-2薄板
其表面的粗糙度值可标为
，尽量不要用
，因为薄板类零件不利于加工，加工过程易变形，尺寸难控制，对操作人员的技术水平要求较高，还浪费材料。
标为
后，可选用不需要加工大面的薄板，成本将大大降低，如果一定要达到表面粗糙度值，可选用一般薄板（最后工序为抛光机抛光）。
3.2.2切削加工件的结构设计工艺性
切削加工件的结构设计工艺性见表3.2-3
表3.2-3切削加工件的结构设计工艺性
注意事项
说明
改进前
改进后
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
看图方便、清楚、避免加工时出差错
尺寸标注应满足加工时的实际要求
箱体孔不仅要注出孔距测量尺寸，而且要注出加工时所需的坐标尺寸
尺寸标注应考虑检验和测量方便
分别注出不同直径的钻削深度，便于测量
尽可能避免倾斜的加工面
减少装夹和机床调整时间
减少大面积的加工面
把相配的接触面改成环形带
整个支承面改成部分支承面
减少大面积的磨削加工面
增设必要的加强肋
较大面积的薄壁零件，刚性不好，应增设必要的加强肋
尽可能采用标准刀具
尽量不采用接长钻头等非标准刀具
¢
20及以下的孔底应尽量设计成钻头尖形状（尖角180度），如果设计要求是平面，那孔径尽量选择通用的直径如¢
4,¢
5,¢
6,¢
8,¢
10,¢
12,¢
16,¢
主要是从减少刀具，提高加工效率的方面考虑
3.3产品配合公差设计原则
一般情况下，在满足产品设计要求的前提下，应尽可能降低公差等级，从而提高加工工艺性，常用公差数据见表3.3-1
表3.3-1常用公差数据
常用公差数据
基本尺寸
公差等级（mm）
IT5
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
>
3~6
0.005
0.008
0.012
0.018
0.03
0.048
0.075
6~10
0.006
0.009
0.015
0.022
0.036
0.058
0.09
10~18
0.011
0.027
0.043
0.07
0.11
18~30
0.013
0.021
0.033
0.052
0.084
0.13
30~50
0.016
0.025
0.039
0.062
0.1
0.16
50~80
0.019
0.046
0.074
0.12
0.19
80~120
0.035
0.054
0.087
0.14
0.22
120~180
0.04
0.063
0.25
对于有一定配合要求的尺寸，推荐公差等级IT9，为基本公差等级，用于机构中的一般连接或配合，配合要求有高度互换性；
装配为中等精度。
在此基础上，根据产品性能要求，进行精度等级的提高或降低。
从加工工艺和测量角度来说，轴的尺寸较孔尺寸容易保证，因此对于精度有一定要求的配合，一般孔的精度较轴的精度低一级，并以基孔制为主，以提高加工工艺性。
一般外形或连接尺寸，尽量不标注公差，按自由公差精度要求。
非金属材料公差建议降低要求，公差选用见附件6
附件6
3.3.1公司现有器件装配尺寸
目前与光机有关的器件主要有透镜、光纤，结合目前设计、加工及装配实际，在满足产品性能的前提下，对相应的光机件进行配合尺寸的规范。
透镜规格较多，对应的透镜安装座配合尺寸根据透镜规格进行选取，结合孔的加工经济性以及目前透镜使用情况，按基轴配合设计，推荐透镜安装孔精度要求为G10。
光纤插头及插头过渡件目前为一种规格：
φ3.175（光纤插头）和φ6.5（插头过渡件），通过使用验证，对其配合尺寸进行固化,见表3.3-2
表3.3-2公司现有器件装配尺寸
轴直径规格（公差）
孔直径尺寸公差
d=3.175（光纤）
0/+0.025（光纤孔）
d=6.5（-0.01/-0.025）（光纤座）
0/+0.036（光纤座孔）
d=1/16管
1.7（40度内锥面下端的孔）
d=1/8管
3.3（40度内锥面下端的孔）
d=1/4管
6.5（40度内锥面下端的孔）
￠3.175光纤孔备有专用通止规检验，￠6.5插头过渡件孔待配备检具
3.3.2未注公差选用
根据公司产品特性，未注线性尺寸公差等级推荐按GB/T1804-m级选取，未注形位公差等级推荐按GB/T1184-k级选取，在机加工产品图纸右下角必须明示。
3.3.2.1未注公差的线性和角度尺寸的公差国家标准（GB/T1804-2000）
未注公差分精密f、中等m、粗糙c、最粗v四个公差等级
（1）线性尺寸的极限偏差数值（表3.3-3）
表3.3-3线性尺寸的极限偏差数值
公差等级
基本尺寸分段（mm）
0.5~3
6~30
30~120
120~400
400~1000
1000~2000
2000~4000
f
±
0.05
0.15
0.2
0.3
0.5
m
0.8
1.2
c
v
8
（2）倒圆半径和倒角高度尺寸的极限偏差数值（表3.3-4）
表3.3-4倒圆半径和倒角高度尺寸的极限偏差数值
30
0.4
（3）角度尺寸的极限偏差数值（表3.3-5）
表3.3-5角度尺寸的极限偏差数值
长度分段mm（按角度短边长度确定，对圆锥角按圆锥索线长度确定）
10~50
50~120
400
1º
30´
20´
10´
5´
15´
3º
2º
3.3.2.2未注形状和位置公差值国家标准（GB/T1184-1997）
未注公差分H、K、L三个公差等级
（1）直线度和平面度未注公差值（表3.3-6）
表3.3-6直线度和平面度未注公差值
直线度和平面度基本长度的范围（mm）
~10
10~30
30~100
100~300
300~1000
1000~3000
H
0.02
K
0.6
L
（2）垂直度未注公差值（表3.3-7）
表3.3-7垂直度未注公差值
垂直度公差短边基本长度的范围（mm）
<
1000>
3000
（3）对称度未注公差值（表3.3-8）
表3.3-8对称度未注公差值
对称公差基本长度的范围（mm）
（4）圆跳动未注公差值（表3.3-9）
表3.3-9圆跳动未注公差值
圆跳动公差值（mm）
3.4粗糙度设计原则
表面粗糙度既要满足产品功能要求，又要考虑工艺经济性。
因此，在满足零件功能要求的前提下，尽量选用数值大的粗糙度。
表面粗糙度选择与加工精度关系密切，选用依据见表3.4-1。
（1）对于外观表面粗糙度高、尺寸精度不高的毛坯产品，尽量采用机械加工或机械抛光处理来达到粗糙度要求，并根据零件外形、材质及使用场合标注粗糙度公差。
对于要求不高的一般机加工件，表面粗糙度建议Ra6.3um
（2）对于类似取样法兰等长轴类零件，如果内孔只是用于通气，没有配合要求和抗吸附要求，尽量选用标准管件，内孔标注为非加工面粗糙度，以降低加工成本。
（3）由于轴向密封圈槽的加工比较困难，粗糙度设计尽量选用3.2，该要求可以满足密封性能。
但如果是在真空环境下使用，根据《真空工程技术》内的要求，至少要1.6。
（4）一般内孔的键槽的加工方式有插床、线切割及拉床，因此粗糙度也尽量选用3.2。
（5）如果设计要求必须使用内外抛光管，则抛光管内孔及外圆请标注
表3.4-1常用加工工艺经济精度
外圆柱面加工方法
序号
加工方法
经济精度
（公差等级表示）
经济粗糙度
Ra/um
适用范围
粗车
IT11～13
12.5～50
适用于淬火钢以外的各种金属
粗车-半精车
IT8～10
3.2～6.3
粗车-半精车-精车
IT7～8
0.8～1.6
粗车-半精车-精车-滚压（或抛光）
0.025～0.2
粗车-半精车-磨削
0.4～0.8
主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属
粗车-半精车-粗磨-精磨
IT6～7
0.1～0.4
7
粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工
0.12～0.1
粗车-半精车-精车-精细车（金刚石车）
0.025～0.4
主要用于要求较高的有色金属加工
9
粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨（或镜面磨）
IT5以上
0.006～0.025
极高精度的外圆加工
粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨
0.006～0.1
孔加工方法
钻
12.5
加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于有色金属加工，孔径大
钻-铰
1.6～6.3
钻-粗铰-精铰
钻-扩
IT10～11
6.3～12.5
加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属，孔径大于15～20mm
钻-扩-铰
IT8～9
1.6～3.2
钻-扩-粗铰-精铰
钻-扩-机铰-手铰
0.2～0.4
钻-扩-拉
IT7～9
0.1～1.6
大批大量生产（精度由拉刀的精度而定）
粗镗（或扩孔）
除淬火刚外的各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔
粗镗（粗扩）-半精镗（精扩）
IT9～10
11
粗镗（粗扩）-半精镗（精扩）-精镗（铰）
12
粗镗（粗扩）-半精镗（精扩）-精镗-浮动镗刀精镗
13
粗镗（扩）-半精镗-磨孔
0.2～0.8
主要用于淬火刚，也可用于未淬火刚，但不宜用于有色金属
14
粗镗（扩）-半精镗-粗磨-精磨
0.1～0.2
粗镗-半精镗-精镗-精细镗（金刚镗）
0.05～0.4
主要用于精度要求高的有色金属加工
16
钻-（扩）-粗铰-精铰-衍磨
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