r 零件结构工艺性——零件结构的装配工艺性
零件结构的装配工艺性
具有良好装配工艺性的零部件结构，就是容易安装、调试简便、使用性能可靠、便于拆卸更换零件，并且劳动量少，装配效率高等。
零件结构的装配工艺性
1）要有正确的装配基面；
2）便于装配；
3）便于拆卸。
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调整工件位置和更换刀具的次数越多，其所占用的辅助时间的比例
就越大，影响效率的提高。
1）要有正确的装配基面
零件结构的装配工艺性
a）改进前
b)改进后
a）改进前
b)改进后
便于装配意味着便于保证装配精度，它能有效提高生产率，如零部件调整方便，易于到达装配位置，具有足够的装配空间等。
2）便于装配
零件结构的装配工艺性
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（a ）改进前（b ）改进1 （c ）改进2
2）便于装配
零件结构的装配工艺性
（a ）改进前（b ）改进后
2）便于装配
零件结构的装配工艺性
改进前在同一方向上有两个配合表面，必须提高相关表面的尺寸精度和配合精度，才能达到使用要求，这在很多场合是没有必要的，改进后，零件
在同一方向上只有一对配合表面，克服了过定位，便于装配。
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（a ）改进前（b ）改进后
2）便于装配
轴和套筒的配合面比较长，这不便于装配，可以改进为在轴上或套上加工空刀槽的结构，便于装配。
零件结构的装配工艺性轴承
套筒
a）改进前b)改进后
便于拆卸可有效缩短维修时间，特别是对易磨损零件的更换，如设置用于拆卸的工艺螺孔，有拆卸工具的着力点和可拆卸的空间等。
3）便于拆卸
零件结构的装配工艺性
a）改进前
b)改进后
零件结构的装配工艺性
3）便于拆卸
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结构工艺性概念 任何零件、部件或整个产品的结构设计都是根据其用途和使用要求来设计的，但是结构方面是否完善合理，很大程度上还是看这种结构能否满足工艺方面的要求。如果所设计的产品结构没有考虑到工艺方面的要求，就会在生产过程中降低生产率、延长生产周期、提高产品成本，使产品在市场上失去竞争能力。因此，产品的结构工艺性的问题在结构设计中是一个十分重要的问题。 结构工艺性的意义：在满足产品使用要求的前提下，所拟定的结构以及所规定的技术要求必须能适应现代制造工艺水平，使生产过程便于实现并能保证其经济性。 所谓产品结构工艺性就是指设计的产品结构在具体生产条件下便于制造，能够采用最有效的工艺方法。也就是说，如果所设计产品结构的工艺性好，则便于应用先进的、生产率高的工艺过程和工艺方法，使产品的制造也是最经济的。此外，产品结构工艺性也可以认为零件（或部件）在加工或装配时的方便程度和经济程度。因此，结构工艺性可分为零件结构的工艺性和装配的工艺性。 产品的结构工艺性与生产批量有关，满足大量生产的结构工艺性，不一定能满足单件和小批量生产。另外，随着科学技术的发展和制造工艺的不断进步，结构工艺性的具体内容也是不断变化的。因此，企图定量地来评定结构工艺性，通过一些技术经济指标的计算来进行判断，虽然可能（比如：使用计算机），但还不是完善的。下面主要是定性地说明评定结构工艺性的一些基本原则，也是工艺人员对结构工艺性进行分析的依据。 对整个来说，结构工艺性需从以下几方面来考虑： 1）零件总数，虽然零件的复杂程度可能差别很大，但一般来说，组成产品的零件总数愈少，特别是不同名称的零件数目愈少则结构的工艺性愈好。另外，在一定零件总数中利用生产上已经掌握的零件和组合件的数目愈多（即设计的产品结构具有继承性），或是标准的、
1机械与结构设计基础知识 第一节机械与结构设计（基础）概述 一、机械与结构设计（基础）在工业设计中的地位 工业设计的核心是产品设计，而产品设计离不开机械设计。 随着专业分工的细化，团队工作（team work）已成为产品开发设计的主要工作方式。工业设计师作为团队的一员，需要与其他成员进行交流，特别是要与机械与结构设计工程师就工业产品的原理、结构、材料、工艺及加工设备等方面进行交流与讨论。 一定的工程技术知识，包括机械设计与结构设计知识是团队合作交流的基础，特别是与工程技术人员的交流。 另外，为了使设计具有工程技术、生产加工的可能性、合理性、经济性，工业设计师需要具备一定的工程技术知识，包括机械设计与结构设计知识。 如，设计某种洗衣机时，工业设计师就要首先了解洗衣机的工作原理、结构、材料工艺与加工设备等，并在设计过程中就这方面的问题频繁地与各种工程师，包括机械与结构设计工程师进行切磋与沟通。 本课程（专业基础课）学习目的： 学习机械与结构设计基本知识，帮助同学提高工程技术素养，提高相关能力，力求实现以下目标： 1、初步具备机械与结构基本常识，有能力与机械或结构工程师就相关问题进行一般的交流沟通； 2、使产品设计方案具有更多的工程技术尤其是结构、机构方面的合理性； 3、为进一步深入学习机械与结构设计与其它工程技术知识打下初步的基础。
二、机械与结构设计（基础）研究对象和任务 （一）、机械、机器、机构、构件、零件的概念 机械--- 机器与机构的总称，如工程机械、包装机械、农业机械、矿山机械、化工机械等。机器--- 一种用来转换或传递能量、物料和信息的、能执行机械运动的装置，具有以下特征： 1、人为的实物（机件）的组合体。 2、各个部分间具有确定的相对运动。 3、能够用来转换能量，完成有用功或处理信息等。如电动工具、车辆、计算机等 机构--- 能实现预期的机械运动的各实物的组合体。常用机构：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。具有以下特征： 1、人为的实物（机件）的组和体。 2、各个部分间具有确定的相对运动。 构件--- 机构中的运动单元或构造单元，由一个或几个零件组成的刚性结构。 零件--- 制造的基本单元。零件又分：通用零件、标准件，专用零件、非标准件等，可以是各种材料制成的。 因此，机械产品(机器)由三个层面构成: 机构、构件、零件 1、内燃机分析示例
一、分析研究产品的零件图样和装配图样 在编制零件机械加工工艺规程前，首先应研究零件的工作图样和产品装配图样，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确该零件在产品中的位置和作用；了解并研究各 项技术条件制订的依据，找出其主要技术要求和技术关键，以便在拟订工艺规程时采用适当的措施加以保证。 工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。 如图3-8 所示的汽车钢板弹簧吊耳，使用时，钢板弹簧与吊耳两侧面是不接触的，所以吊耳内侧的粗糙度可由原来的设计要求R a3.2 μm 建议改为R a12.5 μ m. 。这样在铣削时可只用粗铣不用精铣，减少
铣削时间。 再如图3-9 所示的方头销，其头部要求淬火硬度55~60HRC ，所选用的材料为T 8A ，该零件上有一孔φ2H7 要求在装配时配作。由于零件长度只有15mm ，方头部长度仅有4mm ，如用T 8A 材料局部淬火，势必全长均被淬硬，配作时，φ 2H7 孔无法加工。若建议材料改用20Cr 进行渗碳淬火，便能解决问题。 二、结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。下面将从零件的机械加工和装配两个方面，对零件的结构工艺性进行分析。 （一）机械加工对零件结构的要求 1 ．便于装夹零件的结构应便于加工时的定位和夹紧，装夹次数要少。图3 -10a 所示零件，拟用顶尖和鸡心夹头装夹，但该结构不便于装夹。若改为图b 结构，则可以方便地装置夹头。 2 ．便于加工零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标准化刀具和量具。同时还注意退刀和进刀，易于保证加工精度要求，减少加工面积及难加工表面等。表3-8b 所示为便于加工的零件结构示例。
机械制造技术基础 工艺分析及结构工艺性 138.选择精基准时，一般遵循的原则是和。 （基准重合；基准统一） 139.简述工序的含义。 答：在一个工作地点对一个（组）工件所连续完成的那部分工艺过程。 140.夹具上定位元件的作用是：。 （确定工件正确位置） 141.什么是粗基准？ （在加工零件时，若以毛坯上未经过加工的表面来定位，该表面称为粗基准）142.拟订工艺过程的三先三后的原则是什么？ 答：先基准表面，后一般表面 先主要表面，后次要表面 先粗加工，后精加工。 143.机械加工工艺过程中，用粗基准安装是必不可少的。（√）144.粗基准就是粗加工中用的定位基准面。（╳）145.基准统一就是设计基准与工艺基准应尽量统一。（√）146.加工箱体类零件时，通常以箱体的面作为粗基准。（A）A 底 B 侧 C 上 D 轴承孔 147.工艺基准指的是。（ADE）A 定位基准B粗基准C设计基准 D 测量基准 E 安装基准 F 精基准148.调质应该放在半精加工之前。（√）149.粗基准应在粗加工时使用。（╳）150.粗基准只能使用一次（√）151.生产类型是指产品的年产量。（╳）152.在制造业中，生产类型可以分为：。（BDE）A 大批生产 B 单件生产 C 小批生产 D 成批生产 E 大量生产 153.淬火应放在加工之后，加工之前。（B C）A 粗加工B半精加工 C 精加工 D 光整加工 154.工件的装夹包括和两项内容。（定位、夹紧）155.按用途的不同，机床的夹具可以分为、和三大类。 （通用夹具、专用夹具和组合夹具） 156.夹具广泛应用于单件和小批量生产中。（A） A 通用夹具 B 专用夹具 C 组合夹具 157.夹具广泛用于成批和大量生产中（B） A 通用夹具 B 专用夹具 C 组合夹具
机械结构设计的方法和基本要求 摘要：随着现代机械制造业的快速发展，对机械产品质量也提出更高的要求。 从现行大多机械设备设计情况看，更注重以自动化、轻量化、精密型以及高效型 等为设计方向。但也有部分设备运行中在噪声、振动问题上较为严重，不仅影响 设备综合性能的发挥，也容易对操作人员带来一定的伤害。通过实践研究发现， 将动态设计方法引入其中，对提升机械结构设计水平可起到明显作用。 关键词：机械结构设计；方法；要求 引言 机械结构设计是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出 具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或 零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表 面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之 间关系等问题。 1机械零件结构工艺性分析的重要性 日常生产中，在对机器零件进行设计时，要求其结构不仅具体满足使用条件，而且要求结构的工艺性能良好，即具有很强的可行性和经济性。只有满足机械结 构设计的工艺性，才能保障生产地顺利进行，还具有零件装载完整、成本消耗少 等优点，能在市场竞争中处于优势地位。因此机器零件的结构工艺性设计是进行 机械设计的关键，其涉及面广、综合性强，值得深入研究。 此外，重视对机械零件的结构工艺性进行分析，可以促进机械加工工艺过程 合理化，减少工作量，提高工作效率。具体来讲，应该做好以下几方面工作：1）认真分析机械零件的结构对机械零件（尤其是复杂零件）的结构进行分析时，首 先要通过对图纸的详细分析，弄清各零件在产品中的装配关系和作用，再对该零 件指数（包括形状、尺寸等）和性质（如粗糙度等）进行详细分析；2）认真分 析零件加工工艺性在对机械零件的结构进行了详细、认真分析的基础上，搞清楚 各形状和尺寸的设计基准，分析个表面工艺性，检查各加工面设计基准与定位基 准是否重合，避免基准链换算而增加计算工作量。 2.机械结构设计常见问题分析 2.1机械结构在温度变化较大时，会产生较大的尺寸变化 较长零部件或者机械结构在温度变化较大时，会产生较大的尺寸变化，在设 计时应考虑温度变化产生的自由伸缩空间，如可以采用能够自由移动的支座、自 由胀缩的管道结构等。 2.2滑动轴承采用接触式密封结构 由于滑动轴承比滚动轴承的间隙大，而且滑动轴承发生一些磨损后，轴心产 生相应的移动，因此滑动轴承宜采用接触式密封结构。 2.3同一轴上布置两个键时，根据不同的键类型，选择不同的结构方式 半圆键是靠侧面传力的，由于键槽较深，若在同一个横剖面内采用对称布置 两个半圆键，将严重削弱轴的强度，最好将两个半圆键设计在同一轴向母线上， 平键两侧是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙，工作时靠轴槽、键及毂槽 的侧面受挤压来传递转矩，不能实现轴上零件的轴向固定，靠上下面压紧产生承 受载荷，连接处的偏压也承受载荷。 2.4对于带传动、链传动错误的结构设计 带传动结构设计时，由于紧边下垂较小，而松边下垂较大，应使紧边在下，
绪论 经过几十年的发展和应用，不仅CAD/CAM本身已形成规模庞大的产业，而且为制造业带来了巨大的社会效益和经济效益。目前CAD/CAM技术广泛应用于机械、电子、航空、航天、汽车、船舶、纺织、轻工及建筑等各个领域，它的应用水平已成为衡量一个国家技术发展水平及工业现代化的重要标志，以适应形势的发展和社会的需要。
第一章：CAD CAD（Computer Aided Design）计算机辅助设计 是制造业企业产品设计时非常重要的工具，运用大量的、非常复杂的数学模型进行计算，大大减轻了手工绘图的设计模式时代的工作量，极大地提高了设计效率。 CAE（Computer Aided Engineering）是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。其基本思想是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量（应力、位移、压力和温度等）问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。此时求解的基本方程将是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组，得到的是近似的数值解，求解的近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。 CAPP的英文全称为Computer Aided Process Planning，中文翻译为计算机辅助工艺过程设计。 CAPP是一种将企业产品设计数据转换为产品制造数据的技术，通过这种计算机技术辅助工艺设计人员完成从毛坯到成品的设计。CAPP系统的应用将为企业数据信息的集成打下坚实的基础。
零件的工艺性分析 一、分析研究产品的零件图样和装配图样在编制零件机械加工工艺规程前，首先应研究零件的工作图样和产品装配图样，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确该零件在产品中的位置和作用；了解并研究各项技术条件制订的依据，找出其主要技术要求和技术关键，以便在拟订工艺规程时采用适当的措施加以保证。工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。 如图3-8 所示的汽车钢板弹簧吊耳，使用时，钢板弹簧与吊耳两侧面是不接触的，所以吊耳内侧的粗糙度可由原来的设计要求R a3.2 μ m 建议改为R a12.5 μ m. 。这样在铣削时可只用粗铣不用精铣，减少铣削时间。 再如图3-9 所示的方头销，其头部要求淬火硬度55~60HRC ，所选用的材料为T 8A ，该零件上有一孔φ 2H7 要求在装配时配作。由于零件长度只有15mm ，方头部长度仅有4mm ，如用T 8A 材料局部淬火，势必全长均被淬硬，配作时，φ 2H7 孔无法加工。若建议材料改用20Cr
进行渗碳淬火，便能解决问题。 二、结构工艺性分析零件的结构工艺性是指所设 计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。下面将从零件的机械加工和装配两个方面，对零件的结构工艺性进行分析。（一）机械加工对零件结构的要求 1 ．便于装夹零件的结构应便于加工时的定位和夹紧，装 夹次数要少。图3 -10a 所示零件，拟用顶尖和鸡心夹头装夹，但该结构不便于装夹。若改为图b 结构，则可以方便 地装置夹头。 2 ．便于加工零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标准化刀具和量具。同时还注意退刀和进刀，易于保证加工精度要求，减少加工面积及难加工表面等。表3-8b 所示为便于加工的零件结构示例。 3 ．便于数控机床加工被加工零件的数控工艺性 问题涉及面很广，下面结合编程的可能性与方便性来作工艺性分析。 编程方便与否常常是衡量数控工艺性好坏的一个 指标。例如图3-11 所示某零件经过抽象的尺寸标注方法，若用APT 语言编写该零件的源程序，要用几何定义语句描
机器机构构件零件的区别 与联系 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
机械、机器、机构、构件、零件的区分与联系 机械是机构和机器的总称。 机器是执行机械有运动的装置，用来完成有用的机械功或转换机械能。 机构是能实现预期的机械运动的各构件的基本组合体。 构件是由各类零件装配而成的各个运动单元。 零件是由各种材料做成的制造单元。 1.机器必须具有以下3个特征: A、它们是人工的物体组合； B、它们各个部分之间具有确定的相对运动； C、它们用来代替或者减轻人类的劳动去完成有用的（如起重机、洗衣机和等）或者转换机械能（如内燃机、发电机等）。 2、机构仅具有机器的前2个特征。例如内燃机中活塞、连杆、曲轴和组成的，车床中使齿轮能在上的一套（拔叉、连接轴、销、手柄等）操纵机构等。 3、机械:若撇开机器的做功和转换能量方面所起的作用，仅从结构和运动观点来看，则机器与机构之间并无区别，因此说：机械是机器和机构的总称。 4、构件组成机构的各个实体称为构件。构件是由零件组合而成的，凡彼此之间没有相对运动，而与其他零件之间可以有相对运动的零件组合体称为构件。构件可以是单一的整体，也可以是几个零件组成的刚性联接。例如内燃机中的连杆就是由连杆体、连杆盖、、螺栓和螺母等几个零件组成，这些零件形成一个整体而进行运动，所以称为一个构件。构件是运动的最小单元。 5、零件零件是构件的组成部分。机构运动时，属于同一构件中的零件，相互之间没有相对运动，例如曲柄连杆中的连杆体、连杆盖、、螺栓和螺母等都称为零件。零件是制造的单元。在机械制造中，通常把零件分为2大类：一类为通用零件，它在各种机械中都能经常遇到，如螺钉、键、、等，通用零件一般按国家标准做成一定的规格和尺寸，所以又称。另外一类称为专用零件，它只能出现于某些机械中，如中的叶片、内燃机中的活塞等。
目录 一、零件结构工艺性分析2 1. 零件的技术要求2 2.确定堵头结合件的生产类型3 二、毛坯的选择4 1．选择毛坯4 2．确定毛坯的尺寸公差4 三、定位基准的选择6 1．精基准的选择6 2．粗基准的选择6 四、工艺路线的拟定7 1．各表面加工方法的选择7 2．加工阶段的划分8 3．加工顺序的安排8 4．具体技术方案的确定9 五、工序内容的拟定10 1.工序的尺寸和公差的确定10 2.机床、刀具、夹具及量具的选择12 3.切削用量的选择及工序时间计算12 六、设计心得35 七、参考文献36
一、零件结构工艺性分析 1.零件的技术要求 1.堵头结合件由喂入辊轴和堵头焊接在一起。其中喂入辊 轴：材料为45钢。堵头：材料为Q235-A。且焊缝不得有夹渣、气孔及裂纹等缺陷。 2.零件的技术要求表：
2. 确定堵头结合件的生产类型 根据设计题目年产量为10万件，因此该左堵头结合件的生产类型为大批量生产。
二、毛坯的选择 1．选择毛坯 由于该堵头结合件在工作过程中要承受冲击载荷，为增强其的强度和冲击韧度，堵头选用锻件，材料为Q235-A，因其为大批大量生产，故采用模锻。喂入辊轴由于尺寸落差不大选用棒料，材料为45钢。 2．确定毛坯的尺寸公差 喂入辊轴： 根据轴类零件采用精轧圆棒料时毛坯直径选择可通过零件的长度和最大半径之比查的毛坯直径 206 L8.24 == R25 查表得毛坯直径为：φ55 根据其长度和直径查得端面加工余量为2。故其长度为206+2+2=210mm
堵头: 1．公差等级： 由于堵头结合件用一般模锻工艺能够达到技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 2．重量： 锻件重量的估算按下列程序进行: 零件图基本尺寸-估计机械加工余量-绘制锻件图-估算锻件重量。并按此重量查表确定公差和机械加工余量 据粗略估计锻件质量： 11.6f Kg M = 3．形状复杂系数： 锻件外廓包容体重量按公式：2N d h 4 M π ρ= g g 计算 293 186.5101104 7.851021.65Kg N M π -= ?????= 形状复杂系数： f 11.6 0.5421.6M S M N === 故形状复杂系数为S2（一般）级。 4．锻件材质系数： 由于该堵头材料为Q235-A 所含碳元素的质量分数分别为C=0.14%—0.22%,小于0.65% 所含合金元素的质量分数分别为Si 0.3%≤、S 0.05%≤、P 0.045%≤故合金元素总的质量分数为0.3%0.05%0.045%0.395%3%++≤<%。故该锻件的材质系数为M1级。 5．锻件尺寸公差 根据锻件材质系数和形状复杂系数查得锻件尺寸公差为 （ 2.41.2+-） 。 6．锻件分模线形状： 根据该堵头的形装特点，选择零件轴向方向的对称平面为分模面，属于平直分模线。
机械设计的结构要素 一、机械结构件的结构要素与设计方法 1、1 结构件的几何要素 机械结构的功能主要就是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成,一个零件通常有多个表面,在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触,把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。 零件的功能表面就是决定机械功能的重要因素,功能表面的设计就是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计,可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 1、2 结构件之间的联接 在机器或机械中,任何零件都不就是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能与其它特征外,还必须研究零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关与间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的,成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关与运动相关两类。位置相关就是指两零件在相互位置上有要求,如减速器中两相邻的传动轴,其中心距必须保证一定的精度,两轴线必须平行,以保证齿轮的正常啮合。运动相关就是指一零件的运动轨迹与另一零件有关,如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线,这就是靠床身导轨与主轴轴线相平行来保证的,所以,主轴与导轨之间位置相关;而刀架与主轴之间为运动相关。 多数零件都有两个或更多的直接相关零件,故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它 零件有关。在进行结构设计时,两零件直接相关部位必须同时考虑,以便合理地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件,如进行尺寸链与精度计算等。一般来说,若某零件直接相关零件愈多,其结构就愈复杂;零件的间接相关零件愈多,其精度要求愈高。 1、3 结构设计据结构件的材料 机械设计中可以选择的材料众多,不同的材料具有不同的性质,不同的材料对应不同的加工工艺, 结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当的材料,又要根据材料的种类确定适当的加工工艺,并根据加工工艺的要求确定适当的结构,只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分的发挥优势。 设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。
《机械制造工艺学》习题参考答案 常同立、杨家武、佟志忠编著清华大学出版社 第一章机械制造工艺预备 1-1 参考答案要点：现代机械产品的开发与改进是极其复杂的持续的动态过程，大致可以用图1.1描述。机械产品开发与改进系统可以描述为一个负反馈系统，它描述了机械产品依据用户需求反馈信息，不断改进和不断发展的动态过程。 机械产品开发与改进系统中包含产品决策、产品设计、工艺编制、产品制造、市场检验等环节。上述环节之中任何一个环节的断裂，都会导致系统的崩溃。因此上述环节都具有与系统同等的重要性，每个组成环节都具有无可替代的重要性。因此学习机械制造工艺学很重要，很有意义。 图1.1 机械产品开发与改进系统 1-2 参考答案要点：按照专业教学指导委员会制定大纲，机械制造工艺学研究内容主要包含两个部分，即机械加工工艺学和机器装配工艺学。它们分别以机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程为研究对象。其中机械加工工艺过程指冷加工工艺过程。 机械制造的工艺过程特指零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程。 此外，机械制造工艺学还包括非常规加工方法概述，随着技术发展进步，非常规制造方法越来越多在工程实际中获得应有，并取得效果。 1-3 参考答案要点：生产过程是指机械产品从原材料开始到成品之间各相互关联的劳动过程的总和。 工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。 工艺规程参看第二章机械制造工艺规程。 工艺规程在生产中的作用参看第二章机械制造工艺规程作用。 1-4 参考答案要点：人们按照产品的生产纲领、投入生产的批量，可将生产分为：单件生产、批量生产和大量生产三种类型。各种生产类型的工艺特征如下表：工艺 特点单件或小批量生 产 中批量生产大批或大量生产 毛坯的制造方法铸件用木模手工 造型；锻件用自 由锻部分铸件用金属 模造型；部分锻 件用模锻 铸件广泛用金属 模机器造型，锻 件广泛用模锻 《机械制造工艺学》习题参考答案常同立、杨家武、佟志忠编著清华大学出版社 第二章机械加工工艺规程制定 2-1 参考答案要点： 机械工艺规程在指导生产上发挥重要作用，主要体现在如下几个方面：
机械设计习题及答案 第一篇总论 第一章绪论 一．分析与思考题 1-1 机器的基本组成要素是什么? 1-2 什么是零件?什么是构件?什么是部件?试各举三个实例。 1-3 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。 第二章机械设计总论 一．选择题 2-1 机械设计课程研究的内容只限于_______。 (1) 专用零件的部件 (2) 在高速，高压，环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件 (3) 在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件 (4) 标准化的零件和部件 2-2 下列8种机械零件：涡轮的叶片，飞机的螺旋桨，往复式内燃机的曲轴，拖拉机发动机的气门弹簧，起重机的起重吊钩，火车车轮，自行车的链条，纺织机的纱锭。其中有_____是专用零件。 (1) 3种 (2) 4种 (3) 5种 (4) 6种 2-3变应力特性可用σmax,σmin,σm, σa, r 等五个参数中的任意_____来描述。 (1) 一个 (2) 两个 (3) 三个 (4) 四个 2-4 零件的工作安全系数为____。 (1) 零件的极限应力比许用应力 (2) 零件的极限应力比零件的工作应力 (3) 零件的工作应力比许用应力 (4) 零件的工作应力比零件的极限应力 2-5 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的____。 (1) 屈服点 (2) 疲劳极限 (3) 强度极限 (4) 弹性极限 二．分析与思考题 2-1 一台完整2-3 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些? 2-2 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些? 2-3 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度? 2-4 什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚度的措施有哪些? 2-5 机械零件设计中选择材料的原则是什么? 2-6 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450，2-7 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别? 第三章机械零件的强度 一．选择题 3-1 零件的截面形状一定，如绝对尺寸(横截面尺寸)增大，疲劳强度将随之_____。 (1) 增高 (2) 不变 (3) 降低 3-2 零件的形状，尺寸，结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度______。 (1) 较高 (2) 较低 (3) 相同
毕业设计(论文) 零件的结构工艺性分析 学 院 工业制造与管理学院 年 级 专 业 学 号 2 学生姓名 指导老师 刘俊蓉 2013 年 3 月
毕业论文(设计)诚信承诺书
四川科技职业学院毕业设计（论文）评审表（指导教师用）
说明：在“A、B、C、D、E”对应的栏目下划“√”四川科技职业学院毕业设计(论文)任务书
摘要 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，它是继传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通讯技术和光电技术一体的现代制造业的基础技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。数控装备则是以数控技术为代表的新技术对传统制造业和新兴制造业的渗透而形成的机电一体化的产品。数控技术制造自动化的基础，是现在制造装备的灵魂核心，是国家工业和国防工业现代化的重要手段，关系到国家的战略地位，体现国家的综合水平，其水平高低和数控装备的多少是衡量一个国家工业现代化的标志。 零件的结构工艺性是指在满足使用性能的前提下，是否能以较高的生产率和最低的成本方便地加工出来的特性。为了多快好省地把所设计的零件加工出来，就必须对零件的结构工艺性进行详细的分析。机械零部件的工艺性不足是现代工业生产中提高效益、确保产品质量的关键。零部件的结构应满足在制造、维修全过程中符合科学性、可行性和经济性的要求。工艺性具有整体性、相对性和灵活性的特点。本论文就数控加工对典型的轴类零件进行的零件结构工艺性分析，主要是对零件图的分析、毛胚的选择、零件的热处理、工艺路线的制定、数控加工工艺文件的填写、数控加工过程的编写。设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点，以及对零件的加工工艺进行分析。 关键词：零件；结构；工艺性；数控加工
零件结构的工艺性 一、零件结构工艺性概念 机械加工零件的结构工艺性 由于一般情况下切削加工的劳动耗费最多.因而零件结构的切削加工工艺性更为重要。下面将就单件小批生产中对它考虑的一般原则及实例进行简要分析。 ①尽量减少不必要的加工面积 减少加工面积不仅可减少机械加工的劳动量，而且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，降低了修配的工作量，保证配合面的接触。图3(b)中减少了精加工的面积，又避免了深孔加工。 (a) (b) 图2 减少轴承座底面加工面积 设计零件 设计结构 选择材料 确定尺寸 使用性能：能用、好用、耐用 工艺要求：好做、好装、好修
(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 因为外表面的加工要比内表面加工方便经济，又便于测量。因此，在零件设计时应力求避免在零件内腔进行加工。如图4所示，将图(a)中件2上的内沟槽a加工，改成图(b)中件1的外沟槽加工，这样加工与测量就都很方便。 3、有利于提高劳动生产率 (a) (b) 图5 退刀槽尺寸一致 (a) 错误(b) 正确 ①零件的有关尺寸应力求一致，并能用标准刀具加工。如图5(b)中改为退刀槽尺寸一致，则减少了刀具的种类，节省了换刀时间。如图6(b)采用凸台高度等高，则减少了加工过程中刀具的调整。如图7(b)
的结构，能采用标准钻头钻孔，从而方便了加工。 (a) (b) 图6 凸台高度相等 (a) 错误(b) 正确 (a) (b) 图7 便于采用标准钻头 (a) 错误(b) 正确 ②减少零件的安装次数：零件的加工表面应尽量分布在同一方向，或互相平行或互相垂直的表面上；次要表面应尽可能与主要表面分布在同一方向上，以便在加工主要表面时，同时将次要表面也加工出来；孔端的加工表面应为圆形凸台或沉孔，以便在加工孔时同时将凸台或沉孔全锪出来。如：图8(b)中的钻孔方向应一致；图9(b)中键槽的方位应一致。
（c ） 第二章 机械结构和机械零件 2.1 机械机构 一、机构的定义 1）机构是有确定相对运动的构件组合体； 2）机构是机械系统的组成单元。 二、机构的分类 机构能传递、转换运动或实现某种特定的运动，不同的机构间有不同的相对运动，形成不同的变换功能。常用的机构有：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、带传动机构、链传动机构、螺旋机构、步进机构等。 (一)连杆机构 连杆是联接两个及两个以上运动副（转动或移动副）的构件。用运动副按顺序把几个构件联接起来则组成连杆机构（connecting rod gear ）。其作用是传递动力和完成一定规律的运动。连杆机构可分为平面连杆机构和空间连杆机构。 1、平面连杆机构 平面连杆机构（planar linkage ）是由若干个互相作平面运动的刚性构件用运动副联接起来的机构。其运 动副多为面接触的低副，所以 又称平面低副机构。最常用的 平面连杆机构是四杆机构，其 分类如见图2.1-1所示。 （1）曲柄摇杆机构 在图 2.1-1（a ）所示机构中，主动件杆a 可作整周旋转称为曲柄。杆c 不作整周运动，图2.1-1 铰链四杆机构的类型 （a ）曲柄摇杆机构；（b ）双曲柄机构；（c ）双摇杆机构； （d ）曲柄滑块机构；（e ）双滑块机构
只按某一角度往复转动称为摇杆。设a、b、c、d既是各杆的符 号，又代表各杆 的长度。当满足 最短杆和最长杆之和小于或等于其他两杆长度之和时，若将最短杆或其邻杆固定其一，则另一杆即为曲柄。这就是四杆机构有曲柄的条件。在满足曲柄存在的条件下，铰接四杆取不同的构件为机架（固定件），即可得到不同特性的机构。 （2）双曲柄机构如图2.1-1（b）中，取a为机架，则b和d均为曲柄，成为双曲柄机构。如其中两曲柄长度相等，连杆与机架长度也相等，则成为平行四边形机构。它在机器中应用很广，如机车车轮的联动机构等。 （3）双摇杆机构在图2.1-1（c）中，取c为机架，若不满足曲柄存在的条件，则两连架杆b、d均为摇杆，故称双摇杆机构。它应用也很广泛，如鹤式起重机、飞机起落架等。在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，则成为等腰梯形机构，在汽车、轮式拖拉机中常用这种机构操纵前轮的转向。 （4）曲柄滑块机构如图2.1-1（d）中，将曲柄摇杆机构的摇杆长度增加至无穷大、则转动副 O转化为移动副，便成为曲柄滑块机构。这种机构广泛应 B 用在内燃机、蒸汽机、空气压缩机和冲床等机械中。 （5）双滑块机构如图2.1-1（e）为有两个移动副的四杆机构，应用这种机构的有欧氏联轴节等。 在实际机器中，往往根据需要来改变某些杆件的形状和杆件的相对长度，改 变某些运动副的尺寸或选择 不同杆件作为机架。 2、空间连杆机构
零件的结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指在满足使用性能的前提下，是否能以较高的生产率和最低的成本方便地加工出来的特性。为了多快好省地把所设计的零件加工出来，就必须对零件的结构工艺性进行详细的分析。主要考虑如下几方面。 (1) 有利于达到所要求的加工质量 ①合理确定零件的加工精度与表面质量 加工精度若定得过高会增加工序，增加制造成本，过低会影响机器的使用性能，故必须根据零件在整个机器中的作用和工作条件合理地确定，尽可能使零件加工方 便制造成本低。 ②保证位置精度的可能性 为保证零件的位置精度，最好使零件能在一次安装中加工 出所有相关表面，这样就能依靠机床本身的精度来达到所要求 的位置精度。如图4-6(a)所示的结构，不能保证φ80㎜与内孔φ 60㎜的同轴度。如改成图(b)所示的结构，就能在一次安装中加 工出外圆与内孔，保证二者的同轴度。 (2) 有利于减少加工劳动量 ①尽量减少不必要的加工面积(a) (b) 减少加工面积不仅可减少机械加工的劳动量，图4-6 有利于保证位置精度的工艺结构 而且还可以减少刀具的损耗，提高装配质量。图(a) 错误(b) 正确 4-7(b)中的轴承座减少了底面的加工面积，降低了修配的工作量，保证配合面的接触。图4-8(b)中减少了精加工的面积，又避免了深孔加工。 (a) (b) (a) (b) 图4-7 减少轴承座底面加工面积图4-8 避免深孔加工的方法 (a) 错误(b) 正确(a) 错误(b) 正确 ②尽量避免或简化内表面的加工 因为外表面的加工要比内表面加工方便经济，又便于测量。因此，在零件设计时应力求避免在零件内腔进行加工。如图4-9所示箱体，将图(a)的结构改成图(b)所示的结构，这样不仅加工方便而且还有利于装配。再如图4-10所示，将图(a)中件2上的内沟槽a加工，改成图(b)中件1的外沟槽加工，这样加工与测量就都很方便。 (3) 有利于提高劳动生产率 ①零件的有关尺寸应力求一致，并能用标准刀具加工。如图4-11(b)中改为退刀槽尺寸一致，则减少了刀具的种类，节省了换刀时间。如图4-12(b)采用凸台高度等高，则减少了加工过程中刀具的调整。如图4-13(b)的结构，能采用标准钻头钻孔，从而方便了加工。 ②减少零件的安装次数零件的加工表面应尽量分布在同一方向，或互相平行或互相垂直的表面上；次要表面应尽可能与主要表面分布在同一方向上，以便在加工主要表面时，
零件结构的工艺性
零件结构的工艺性 一、零件结构工艺性概念 机械加工零件的结构工艺性 由于一般情况下切削加工的劳动耗费最多.因而零件结构的切削加工工艺性更为重要。下面将就单件小批生产中对它考虑的一般原则及实例进行简要分析。 ①尽量减少不必要的加工面积 减少加工面积不仅可减少机械加工的劳动量，而且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，降低了修配的工作量，保证配合面的接触。图3(b)中减少了精加工的面积，又避免了深孔加工。 (a) (b) 图2 减少轴承座底面加工面积 设计零件 设计结构 选择材料 确定尺寸 使用性能：能用、好用、耐用 工艺要求：好做、好装、好修
(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 因为外表面的加工要比内表面加工方便经济，又便于测量。因此，在零件设计时应力求避免在零件内腔进行加工。如图4所示，将图(a)中件2上的内沟槽a加工，改成图(b)中件1的外沟槽加工，这样加工与测量就都很方便。 3、有利于提高劳动生产率 (a) (b) 图5 退刀槽尺寸一致 (a) 错误 (b) 正确 ①零件的有关尺寸应力求一致，并能用标准刀具加工。如图5(b)中改为退刀槽尺寸一致，则减少了刀具的种类，节省了换刀时间。如
图6(b)采用凸台高度等高，则减少了加工过程中刀具的调整。如图7(b)的结构，能采用标准钻头钻孔，从而方便了加工。 (a) (b) 图6 凸台高度相等 (a) 错误 (b) 正确 (a) (b) 图7 便于采用标准钻头 (a) 错误 (b) 正确 ②减少零件的安装次数：零件的加工表面应尽量分布在同一方向，或互相平行或互相垂直的表面上；次要表面应尽可能与主要表面分布在同一方向上，以便在加工主要表面时，同时将次要表面也加工出来；孔端的加工表面应为圆形凸台或沉孔，以便在加工孔时同时将凸台或沉孔全锪出来。如：图8(b)中的钻孔方向应一致；图9(b)中键槽的方位应一致。
机械零件的结构工艺性和“三化” 设计机械零作时，不仅应使其摘足使用要求.即具备所要求的工作能力.同时还 应当满足生产要求.使所设计的零件具有良好的结构工艺性. 所谓机械零件的结构工艺性是指零件的结构在满足使用要求的前提下.能用生 产率高、劳动最小、材料消耗少和成本低的方法制造出来.凡符合卜述要求的零件结构被认为具有良好的工艺性。 机械制造包括毛坯生产、切创加工和装民等生产过程。设计时.必须使零件的结构在各个生产过程中都具有良好的工艺性.对工艺性的要求如下. (1)合理选择毛坯零件毛坯可直接利用型材、铸造、般造、冲压和焊接等方法 获得。毛坯的选择与生产的批最、生产的技术条件及材料的性能等有关。 (2)结构简单合理机械零件的结构形状，最好采用最简单的表面，即平面、桂 面及其组合面.尽童减少加工面数和加工面积。 (3)合理确定剐造梢度及表面粗桩度零件的加工费用随精度的提高而增加。 尤其是在对于要求精度较高的情况下，更为显著.因此，在设计零件时不要一味地迫求高精度.要从需要、生产条件和降低制造成本出发，合理地选择零件的精度及相应的表面粗糙度。 下面列举-共常见的工艺结构.供设计时多考。 1.铸造，件的工艺结构 I )拔模抖度 用铸造的方法制造零件毛坯时，为了便于在砂2中取出模样，一般沿模样起模方向作成约1:20的斜度.称为起模斜度。因此.铸件上要有相应的起模斜度。这种斜 度在图上可以不T标往，也不一定舀出，如图0-7所示.必要时.可以在技术要求中用 2)铸造阅角 当零件的毛坯为铸件时.因铸造工艺的要求，铸件各表面相交的转角处都应做成阅角(见图0-8).铸造目角可防止浇注时在转角处产生冲砂现象及避免铸件冷却时 产生编孔和裂纹。铸造阅角的大小一般取R=3-5 mm.可在技术要求中统一注明。 3)岭件序度 当铸件的壁厚不均匀一致时。铸件在浇注后.因各处金属冷却速度不同，将产生裂纹和编孔现象。因此.铸件的壁厚应尽里均匀.当必须采用不同壁厚连接时.应采 用逐渐过渡的方式(见图0-9).
5.1.1机械结构设计的任务 机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的语言，综合技术的具体化是结构设计的基本内容。 5.1.2机械结构设计特点 机械结构设计的主要特点有：（1）它是集思考、绘图、计算（有时进行必要的实验）于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。（3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行。为此，在进行机械结构设计时，必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求 机械结构件的结构要素和设计方法 5.2.1结构件的几何要素 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成，
一个零件通常有多个表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。 零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 5.2.2结构件之间的联接 在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必须保证一定的精度，两轴线必须平行，以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。 多数零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理地选择材料的热处理方式、