机械设计中工艺性.ppt

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机械设计基础及设计中的结构工艺性山东昌华山东昌华造纸机械有限公司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。

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零零件件图图的的内内容容与与作作用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零零件件图图的的作作用用制造和检验零件的主要依据重要的技术文件零零零零件件件件图图图图的的的的内内内内容容容容1.1.一组表达零件结构、形状的视图一组表达零件结构、形状的视图一组表达零件结构、形状的视图一组表达零件结构、形状的视图三视图、剖视图、轴测图等三视图、剖视图、轴测图等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4.4.零件的技术要求零件的技术要求零件的技术要求零件的技术要求表面粗糙度、尺寸公差、位形公差、热处理、表面处理等表面粗糙度、尺寸公差、位形公差、热处理、表面处理等3.3.标题栏标题栏标题栏标题栏注明零件名称、数量、材料、图样比例及图号等注明零件名称、数量、材料、图样比例及图号等零零件件图图实实例例零零件件的的技技术术要要求求技术要求一、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表表面面粗粗糙糙度度的的概概念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。

一般来说，凡零一般来说，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度参数值要小。

影影响响表表面面粗粗糙糙度度的的因因素素1.加工方法2.加工技术3.加工材料表表面面粗粗糙糙度度的的评评定定参参数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Ra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。

单位：

单位：

m表表面面轮轮廓廓算算术术平平均均偏偏差差RRaa轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差a常作为粗糙度最基本的评定参数。

常作为粗糙度最基本的评定参数。

数学定义：

数学定义：

表表表表面面面面粗粗粗粗糙糙糙糙度度度度的的的的代代代代号号号号、符符符符号号号号及及及及其其其其标标标标注注注注依据标准依据标准GB/T131-1993轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差Ra的代号标注的代号标注标标注注示示例例（11）标注示例（标注示例（22）标标注注示示例例（33）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。

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极极极限限限限与与与与配配配配合合合合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。

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。

配配合合的的概概念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三三种种配配合合的的孔孔、轴轴公公差差带带的的关关系系配配合合制制度度

（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。

（22）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。

极极极极限限限限与与与与配配配配合合合合的的的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。

公公公公差差差差与与与与配配配配合合合合标标标标注注注注示示示示例例例例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/a12|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。

零件设计意思。

零件设计与制造中，需以与制造中，需以一些指定的点、一些指定的点、线或面作为根据，线或面作为根据，来确定其他点、来确定其他点、线或面的位置，线或面的位置，这些作为根据的这些作为根据的点、线或面称为点、线或面称为基准。

基准。

工工件件的的基基准准设计基准设计基准工艺基准工艺基准工艺基准工艺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选择定位基准的选择a.粗基准的选择粗基准的选择）选取不加工的表面为粗基准）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）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）选取便于装夹的表面为粗基准粗基准的选择粗基准的选择b.精基准的选择精基准的选择基准重合原则基准重合原则：

定位基准与设计基准重合，可：

定位基准与设计基准重合，可避免产生定位误差；避免产生定位误差；基准统一原则基准统一原则：

加工零件上某些位置精度要求较：

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。

各加工表面的位置精度。

零零件件的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艺方法的可能性。

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