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
零件结构工艺性举例
序号 零件结构
结构工艺性不好 结构工艺性好
1 加工孔离壁太近，与辅具（或主轴）干涉，无法进刀 加大加工孔与壁之间距离，或取消进刀方向的立壁，就可以方便进刀
2 无退刀槽，攻丝无法加工，车螺纹时易打刀 设计退刀槽，可以方便螺纹加工
3 无退刀槽，刀具工作环境恶劣
设计退刀孔槽，可以改善刀具工作环境
4 台阶尺寸太小，加工键槽时，易划伤左端孔表面 加大尺寸h，可以避免划伤左端孔
5 无退刀槽，小齿轮无法加工
设计退刀槽，可以方便小齿轮加工
6 无退刀槽，两端轴颈磨削时无法清根 设计退刀槽，可以方便两端轴颈磨削清根
7 孔口设计成斜面，钻孔加工时，刀具易引偏或折断 孔口设计平台，可以方便钻孔加工时刀具进刀
8 退刀槽尺寸不一，增加刀具种类和换刀次数 统一退刀槽尺寸，可以减少刀具种类和换刀次数
9 螺纹孔尺寸接近但不同，增加刀具种类 螺纹孔尺寸统一，可以减少刀具种类和换刀次数 10 平面太大，增加加工量，平面度也不便保证 减小加工面面积，可以减少加工量，方便保证平面度
11 外圆和内孔无法在一次安装中加工，不便保证外圆和内孔的同轴度 在外圆上设计台阶，可以方便保证外圆和内孔的同轴度
12 孔出口处余量偏置，钻头易引偏或折断 孔出口处设计平坦，孔加工方便
13 加工B面时，A面太小，定位不方便 设计两个工艺凸台，可以方便B面加工时的定位，加工后可以再将凸台去处
14 键槽分布在不同方向，无法一次安装中加工出来 将键槽设计在同一方向，可以一次安装中加工出来
15 孔太深，深孔加工有困难
减小孔深度，可以方便加工
16 锥面需要磨削，锥面和圆柱面交接处无法清根 锥面和圆柱面交接处设计成台肩，可以方便锥面磨削
17 装配面设计在腔体内部不便加工和装配 装配面设计在腔体外部可以方便加工和装配
18 台阶面不等高，加工时需两次安装或两次调刀 台阶面设计成等高，可以减少辅助时间
1.热处理的定义
指将钢在固态下加热、保温、冷却，以改变钢的内部组织结构，从而获得需要的性能的一种工艺。
2.热处理的特点
只通过改变工件的组织来改变性能，不改变其形状。
3.热处理的适用范围
只适用固态下发生相变的材料。
4.热处理原理
描述热处理时钢中组织转变的规律。
5.热处理工艺
根据热处理原理而制定的温度、时间、介质等参数
6.热处理分类
（1）根据加热、冷却方式的不同及钢的组织变化特点的不同，将热处理工艺分类如下：
普通热处理：退火、正火、淬火和回火
表面热处理：表面淬火、化学热处理
其他热处理：真空热处理、形变热处理、激光热处理
（2）根据在零件生产过程中所处的位置和作用不同来分类
预备热处理：清除前道工序的缺陷，改善其工艺性能，确保后续加工顺利进行。
最终热处理：赋予工件所要求的使用性能的热处理。
7.热处理时的过热和过冷现象
由于实际加热或冷却时，又过热或过冷现象，因此，将钢加热时的实际转变温度分别用Ac1、Ac3、Accm来表示，冷却时的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm来表示。
5.2 钢在加热时的转变
加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种在临界点A1以下的加热，不发生组织变化，一种是在临界点A1以上的加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，这一过程称为奥氏体化。
5.2.1 奥氏体的形成过程
钢在加热时奥氏体的形成过程也是一个形核和长大的过程。以共析钢为例，其奥氏体化过程可简单地分为4个步骤，如下图所示。
第一步：奥氏体晶核形成
奥氏体晶核首先在铁素体和渗碳体的界面上形成，因为晶面处的成分和结构对形核有利。
第二步：奥氏体晶核长大
奥氏体晶核形成后，便通过碳原子的扩散向铁素体和渗碳体方向长大。
第三步：残余渗碳体的溶解
铁素体在成分和结构上比渗碳体更接近于奥氏体，因而先于渗碳体消失，而残余渗碳体则随保温时间延长不断溶解直至消失。
第四步：奥氏体均匀化
渗碳体溶解后，其所在部位碳的含量仍比其他部位高，需通过较长时间的保温使奥氏体成分逐渐趋于均匀。
切削加工的工艺性
切削加工是零件获得所需结构形状、尺寸精度和表面质量的主要途径。通常切削加工所耗费的工时和费用是最高的。因此零件的切削加工结构工艺性设计就显得尤为重要。
为了使零件有较好的切削加工结构工艺性，在结构设计时应考虑以下几点原则：
1.应尽量采用标准化参数；
2.零件的结构要素应尽量统一;
3.应考虑到零件的方便装夹;
4.通孔比不通孔好、外表面比内表面好加工、平面比台阶面好、直孔比斜孔好加工、刚性好的好加工；
5.尽可能使需精密加工的面少,使要加工的表面积少;
6.为了方便零件的加工,可以考虑零件的合理拆分和组合;
7.在满足使用要求的基础上,尽量降低零件的加工精度和表面质量
要求;
8.零件的结构应与先进加工方法相适应.
