零件结构

零件结构设计的基本要求和内容集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）零件结构设计的基本要求摘要：本文介绍零件结构设计的基本要求，限于篇幅，主要介绍零件设计的功能使用要求和为了实现这些要求而采取的一些措施。

关键词：零件结构设计要求措施正文：一、功能使用要求设计机械或零件必须首先满足其功能和使用要求。

机械的功能要求，如运动范围和形式要求、速度大小和载荷传递都是由具体的零件来实现的。

除传动要求外，机械零件还需要有承载、固定、链接等功能；零件结构设计应满足强度、刚度、精度、耐磨性及防腐等使用要求。

1、提高强度和刚度的结构设计为了使机械零件能正常工作，在设计的整个过程中都要保证零件的强度和刚度能满足要求。

对于重要的零件要进行强度和刚度计算。

静强度的计算指危险截面拉压、剪切、弯曲和扭剪应力的计算；静刚度的计算指相对载荷或应力下的变形计算。

两者均与零件的材料、受力和结构尺寸密切相关。

通过合理选择机械的总体方案使零件的受力合理，特别是通过正确的结构设计使它所受的应力和产生的变形较小可以提高零件的强度和刚度，满足其工作能力的要求。

合理的计算有助于选择最佳方案，但同时也要考虑零件在加工、装拆过程中保证足够的强度和刚度要求。

（1）通过结构设计提高静强度和刚度的措施1）改变受力a)改变受力情况，降低零件的最大应力b)载荷分担将一个零件所受的载荷分给几个零件承受，以减少每个零件的受力。

c)载荷均布：通过改变零件的形状，改善零件的受力；采用挠性均载元件；提高加工精度。

d)其他的载荷抵消或转化措施，采取措施使外载荷全部或部分地相互抵消，有化外力为内力、用拉伸代替弯曲等。

2）改变截面a)采用合理的断面形状，在零件材料和受力一定的条件下，只能通过结构设计，如增大截面积，增大抗弯、抗扭截面系数来提高其强度。

b)用肋或隔板，采用加强肋或隔板科提高零件、特别是机架零件的刚度3）利用附加结构措施改变材料内应力状态，通过加强附加结构措施使受力零件产生弹性强化或塑性强化来提高强度。

简述零件的常见工艺结构
零件的常见工艺结构包括以下几种：
1. 铸造结构：铸造是将熔融金属或合金注入到模具中，通过凝固和冷却来制造零件的工艺。

常见的铸造方法包括砂型铸造、金属型铸造、压铸等。

2. 锻造结构：锻造是通过将金属材料加热至一定温度后，在模具的作用下施加压力使其变形，从而制造出所需形状的零件。

常见的锻造方法包括冲击锻造、压力锻造、自由锻造等。

3. 加工结构：加工是通过对原材料进行切削、打磨、车削、铣削、钻孔等机械加工操作来制造零件的工艺。

常见的加工方法包括数控加工、传统加工等。

4. 焊接结构：焊接是将两个或多个零件通过加热熔化焊接材料使其相互连接的工艺。

常见的焊接方法包括电弧焊、气焊、激光焊等。

5. 塑料成型结构：塑料成型是将熔化的塑料注入模具中，经过冷却凝固后制造零件的工艺。

常见的塑料成型方法包括注塑成型、吹塑成型、挤塑成型等。

6. 印刷结构：印刷是通过将油墨或颜料涂刷在材料表面，再通过机械或化学方法将图案或文字转移到零件上的工艺。

常见的印刷方法包括丝网印刷、胶印、凹版印刷等。

这些工艺结构可以根据零件的不同要求和制造流程选择合适的方法，从而制造出具有所需功能和外观的零件。

车床主轴是车床的主要零件，它的头端装有夹具、工件或刀具，工作时要承受扭曲和弯矩，所以要求有足够的刚性、耐磨性和抗振性，并要求很高的回转精度。

所以主轴的加工质量对机床的工作精度和使用寿命有很大的影响。

一、零件材料： 45钢技术要求：1、莫氏锥度及1：12锥面用涂色法检查，接触率为大于等于70% 。

2、莫氏6号锥孔对主轴端面的位移为+2 。

3、用环规紧贴C面，环规端面与D端面的间隙为0.05～0.1 。

4、花键不等分积累误差和键对定心直径中心的偏移为0.02 。

零件数据：（见零件图）根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面：⑴尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5~IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。

⑵几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。

其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。

⑶相互位置精度包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。

⑷表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。

支承轴颈常为0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3.2μm。

⑸其他热处理及外观修饰等要求。

二、零件的结构特点图1所示零件是车床的主轴，它属于台阶型轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、退刀槽和键槽等组成。

轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置；键槽是便于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。

从图1所示的车床主轴零件的支撑轴颈A、B是装配基准，故对A、B两段轴颈的加工提出了很高的要求。

主轴的支撑轴颈、配合轴颈、锥孔、前端圆锥面及端面、锁紧螺纹等表面是轴的主要加工表面。

其中支撑轴颈本身的尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度和表面粗糙度尤为重要。

（二）主要部件的构造1. 主轴部件及送夹料机构（1）主轴部件双列向心短园柱，滚子轴承D级，间隙用螺母调，向心推力球轴承E级如图挂图P46，第三十一主轴为空心，中部为送料管，前部有送料夹头，夹料弹簧夹头；主轴用卸荷式皮带轮；后端定位，热伸长向前，加工精度↓，一般加工轴向尺寸短的零件，影响小。

（2）送、夹料机构挂图P46，第三十一主轴孔内装有送夹料头，送料管等机构A. 送料机构作用：当一个工件加工完后，将棒料从主轴孔中推出至一个工件加工所需的长度，作为下一个工件的毛坯。

结构、原理：送料头20前径向开有两条槽，孔径大于棒料，但在夹紧后热处理，故前端成扁形，比棒料直径小，靠由此产生的摩擦力送料。

送料头大小可更换。

它与送料管螺纹联接（孔径大于棒料）。

过程：送料时，分配轴上的时间轮→辅助轴的定转离合器→齿轮付→凸轮7转一转→杠杆8→滑座10往复一次，完成一次送料。

当弹簧夹头2松开时，送料夹头，送料管带棒料右移，靠夹头与棒料间的摩擦力，使棒料送进。

当弹簧夹头2夹紧棒料时，送料夹头与棒料间的摩擦力（弹簧夹头夹紧力）送料夹头沿棒料左移，准备下一次送料，棒料不动。

调整送料长度：图左下方，可转动螺杆11改变滑块9的位置，改变杠杆8的杠杆比，而改变滑座的行程。

B. 夹料机构：结构原理：弹簧夹斗（弹簧钢）热处理精加工制成。

内孔与棒料直径同。

径向开有三条槽，夹头前部硬而耐磨，中部较薄，有较大弹性，当外园锥面被锥套了压紧时，内径缩小，棒料被夹紧。

过程：分配轴上的时间轮→辅助轴上定转离合器→齿轮付→凸轮4转一转→杠杆5→滑套17往科长一次。

当滑套17左移（靠内锥面使）杠杆18绕支点转一角度→推动推管19锥套3右移→夹紧弹簧夹头2。

滑套17的内锥面在夹紧杠杆左端后即过渡到内园柱面，使夹头保持恒定夹紧力。

当滑套17右移→杠杆19左端放松→弹簧22使锥套3，推管左移（同时夹头2一直有张开趋势锥面也产生向左轴向力）→锥套3放开夹头2，棒料松开。

1.轴套类零件这类零件一般有轴、衬套等零件，在视图表达时，只要画出一个基本视图再加上适当的断面图和尺寸标注，就可以把它的主要形状特征以及局部结构表达出来了。

为了便于加工时看图，轴线一般按水平放置进行投影，最好选择轴线为侧垂线的位置。

在标注轴套类零件的尺寸时，常以它的轴线作为径向尺寸基准。

由此注出图中所示的Ф14 、Ф11（见A-A断面）等。

这样就把设计上的要求和加工时的工艺基准（轴类零件在车床上加工时，两端用顶针顶住轴的中心孔）统一起来了。

而长度方向的基准常选用重要的端面、接触面（轴肩）或加工面等。

如图中所示的表面粗糙度为Ra6.3的右轴肩，被选为长度方向的主要尺寸基准，由此注出13、28、1.5和26.5等尺寸；再以右轴端为长度方向的辅助基，从而标注出轴的总长96。

2.盘盖类零件这类零件的基本形状是扁平的盘状，一般有端盖、阀盖、齿轮等零件，它们的主要结构大体上有回转体，通常还带有各种形状的凸缘、均布的圆孔和肋等局部结构。

在视图选择时，一般选择过对称面或回转轴线的剖视图作主视图，同时还需增加适当的其它视图（如左视图、右视图或俯视图）把零件的外形和均布结构表达出来。

如图中所示就增加了一个左视图，以表达带圆角的方形凸缘和四个均布的通孔。

在标注盘盖类零件的尺寸时，通常选用通过轴孔的轴线作为径向尺寸基准，长度方向的主要尺寸基准常选用重要的端面。

3.叉架类零件这类零件一般有拨叉、连杆、支座等零件。

由于它们的加工位置多变，在选择主视图时，主要考虑工作位置和形状特征。

对其它视图的选择，常常需要两个或两个以上的基本视图，并且还要用适当的局部视图、断面图等表达方法来表达零件的局部结构。

踏脚座零件图中所示视图选择表达方案精练、清晰对于表达轴承和肋的宽度来说，右视图是没有必要的，而对于T字形肋，采用剖面比较合适。

在标注叉架类零件的尺寸时，通常选用安装基面或零件的对称面作为尺寸基准。

尺寸标注方法参见图。

4.箱体类零件一般来说，这类零件的形状、结构比前面三类零件复杂，而且加工位置的变化更多。

第五节零件的工艺结构零件的结构形状是根据它在机器（或部件）中的作用、位置及加工是否合理而确定的，加工的合理与方便是从制造工艺方面考虑的。

零件上一些为满足工艺需要而设计的结构形状称之为零件的工艺结构。

一、铸造工艺结构1、铸造壁厚铸件壁厚设计得是否合理，对铸件质量有很大的影响。

铸件壁越厚，冷却得越慢，就越容易产生缩孔；壁厚变化不均匀，在突变处易产生裂纹，如图1所示。

同一铸件壁厚相差一般不得超过2—2.５倍。

在图２中，图a、c结构合理，图b、d结构不合理，即铸件厚要均匀，避免突然变厚和局部肥大。

２、起模斜度铸造生产中，为便于从砂型中顺利取出木模，常沿模型的起模方向做成３－６的斜度，这个斜度称为起模斜度。

韦模斜度在图样上可以不必画出，不加标注，由木模直接做出，如图形３a所示。

３、铸造圆角为便于分型和防止夹角落砂，以避免铸件尖角处产生裂纹和缩孔，在铸件表面转角处做成圆角，称为铸造圆角。

一般铸造圆角为Ｒ３－Ｒ５（如图３b）二、机械加工工艺结构１、倒角和倒圆为了除去零件在机械加工年的锐边和手刺，常在轴孔的端部加工成45或30倒角；在轴肩处为避免应力集中，常采用圆角过渡，称为倒圆，如图４所示。

当倒乐、倒圆尺寸很小时，在图样上可不画出，但必须注明尺寸或在“技术要求”中加以说明。

２、退刀槽和砂轮越程槽零件在车削或磨削时，为保证加工质量，便于车刀的进入或退出，以及砂轮的越程需要，常在轴肩处、孔的台肩处预先车削出退刀槽或砂轮越程槽，如图４所示。

具体尺寸与构造可查阅有关标准和设计手册。

图５给出了退刀槽和越程槽的三种常见的尺寸标注方法。

３、凸台和凹坑两零件的接触面一般都要进行加工，为减少加工面积，并保证接触良好，常在零件的接触部位设置凸台或凹坑，如图６所示。

４、钻孔结构钻孔时，为保证钻孔质量，钻头的轴线应与被加工表面垂直。

否则，会使钻头折弯，甚至折断。

当被加工面倾斜时，可设置凸台和凹坑；钻头钻透时的结构，要考虑到不使钻头单边受力，如图７所示。