机械产品设计实例 100件机械创意产品设计

零件的结构可制造性是指在满足使用要求的前提下,制造设计零件的可行性和经济性。

机械设计师在设计机械产品时,要考虑机械产品的结构可制造性。以下是机械结构过程的一些典型示例:

(1)合理确定零件的加工精度和表面质量。

①加工精度设定过高,会增加工序和制造成本;太低的话会影响机器的性能,所以一定要根据零件在整机中的作用和工作条件合理确定,尽量使零件方便,制造成本低。

(2)确保位置精度的可能性

为了保证零件的位置精度,最好使零件在一次安装中加工完所有相关的表面,这样就可以依靠机床本身的精度达到要求的位置精度。图1 (a)所示的结构不能保证内孔φ80㎜和φ60㎜的同轴度。如果改变图1(b)所示的结构,可以一次安装加工外圆和内孔,保证两者的同轴度。

机械产品设计实例 100件机械创意产品设计

(a) (b)

图1有利于保证位置精度的工艺结构

(a)错误(b)正确

(2)有利于减少加工劳动。

(1)尽量减少不必要的加工面积。减少加工面积不仅可以减少机械加工的劳动力,还可以减少刀具的损耗,提高装配质量。图2(b)中的轴承座减少了底面的加工面积,减少了修复工作量,保证了配合面的接触。在图2(b)中,精加工的面积减小,并且避免了深孔加工。

(a) (b)

图2减少轴承座底面的加工面积

(a)错误(b)正确

(a) (b)

图3避免深孔加工的方法

(a)错误(b)正确

②尽量避免或简化内表面的加工。

(a) (b)

图4用于将内表面转换成外表面的处理

(a)错误(b)正确

因为外表面的加工比内表面的加工更方便经济,而且也方便测量。因此,在设计零件时,应尽量避免在零件内腔进行加工。如图4所示,将图(a)的结构改为图(b)的结构,不仅加工方便,而且有利于装配。如图5所示,将图(A)中零件2上内槽A的加工改为图(b)中零件1外槽的加工,这样加工和测量都很方便。

(a) (b)

图5将内槽转换成外槽的过程

(a)错误(b)正确

(3)有利于提高劳动生产率。

(a) (b)

图6卸荷槽的尺寸是一致的。

(a)错误(b)正确

(1)零件的相关尺寸应一致,可用标准工具加工。如图6(b)所示,如果退刀槽的尺寸相同,则减少了刀具的种类,节省了换刀时间。如图7(b)所示,如果凸台的高度相等,加工过程中刀具的调整量就会减少。如图8(b)所示,可以使用标准钻头钻孔,从而便于加工。

(a) (b)

图7凸台高度相等。

(a)错误(b)正确

(2)减少零件的安装次数,零件的加工面应尽可能分布在同一方向,或在相互平行或垂直的面上;次表面应尽可能分布在与主表面相同的方向上,以便在加工主表面时,

(a) (b)

图8便于使用标准钻头。

(a)错误(b)正确

同时,对二次表面也进行了处理;孔端的加工表面应该是圆形凸台或沉孔,以便在加工孔时凸台或沉孔可以完全沉孔。例如,图9(b)中的钻孔方向应该是一致的;图10(b)中键槽的方向应该一致。

(a) (b) (a) (b)

图9显示了相同的钻孔方向,图10显示了相同的键槽方向。

(a)错(b)正确(a)错(b)正确

(3)零件的结构应便于加工,如图11(b)和图12(b)所示,并设有出刀槽和超程槽,减少刀具(砂轮)的磨损。图13(b)的结构便于引入切削工具,从而确保了加工的可能性。

(a) (b)

图11应该有一个超程槽。

(a)错误(b)正确

(a) (b)

图12应该有一个工具退出槽。

(a)错误(b)正确

(a) (b)

13钻头应靠近加工面。

(a)错误(b)正确

(4)避免在如图14(b)所示的斜面上钻孔和钻头单边切削,避免因钻头两侧切削力不相等而使钻轴倾斜或折断钻头。

(a) (b)

图14避免斜面钻孔和用钻头单边切削。

(a)错误(b)正确

⑤便于多刀或多件加工,如图15(b)所示。为适应多刀具加工,阶梯轴各段长度应相近或为整数倍;直径大小应同方向增减,以便调整工具。零件的结构应设计成便于多件加工,如图16所示,图(b)中的结构可以成排布置毛坯,便于多件连续加工。

(a) (b)

图15便于多工具加工。

(a)错误(b)正确

(a) (b)

图16有助于多个工件的连续加工。

(a)错误(b)正确

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