new 第七章 结构工艺性

1、1 第七章 汽车产品设计的工艺性 2第一节 概述第二节 零件的机械加工工艺性第三节 零件设计尺寸及其偏差和表面 粗糙度的合理标注 第四节 产品结构的装配工艺性3 第一节 概 述 在汽车产品设计时，除了应满足产品使用性能要求外，还应满足制造工艺要求，否则将影响产品及零部件制造时的生产率和经济性，甚至无法制造。因此，产品设计时考虑制造工艺要求是非常重要的。 工艺性工艺性：就是所设计的产品，零、部件在满足使 用要求的前提下，制造、维修的可行性 和经济性。 即所设计的零部件在满足使用要求的前提下，能以高生产率、最少的劳动量及材料消耗，以最低的成本制造出来。 4 设计的工艺性是一个广义的概念，包括毛坯制

2、造、热处理、机械加工、装配和修理的结构工艺性等等。 设计的工艺性还具有相对性。随着生产类型和生产条件的不同，以及科学技术水平的发展而变化的。图7-1同轴线多孔的不同结构5 当同轴线各孔的同轴度公差较大： 大批大量生产时，图7-1a的结构工艺性良好； 单件小批生产时，图7-1b的结构工艺性良好。 当同轴度精度要求高时，图7-1b的结构工艺性良好。6 随着新工艺、新技术、新材料的出现，对工艺性的观念也要随之更新。如图7-2所示的滑动齿轮。 图7-2 双联齿轮的两种结构7 第二节 零件的机械加工工艺性零件的机械加工艺性包括： 一是分析零件的结构及材料的工艺性; 二是研究零件尺寸及其偏差标注的工艺性。

3、 这一节着重介绍零件结构及材料的机械加工工艺性。考虑、审查和评价零件结构的工艺性零件结构的工艺性，可以从以下几个主要方面入手。 8一、零件结构要素的标准化 零件结构要素标准化包括:螺纹、花键、齿轮、中心孔、各种空刀槽等的结构和尺寸，它们都应该符合国家标准和行业标准的规定。 零件结构要素标准化了，不仅简化了设计工作，也减少了工艺装备的规格;还由于不需要专用工艺装备而缩短了零件生产准备周期，降低了零件制造成本。9 二、尽量采用标准件和通用件 标准件标准件：是指一个企业按照国家标准、行业标准和 企业标准制造的零件。 通用件通用件：是指在同一类型不同规格的或者不同类型的 产品中，部分零件相同，它们彼此

4、可以互换 通用的零件。 上述两类零件在产品中所占的比重，是评定一个产品标准化程度的一个重要指标。 比例越大，不仅可以简化设计，避免重复的设计工作，而且也减少了产品中的零件种类，扩大了零件制造批量，这就可以采用高效设备和工艺装备，同时也减少了工艺装备数量，有利于降低成本。10 三、提高产品的继承性 四、尽量采用切削加工性好的材料 材料的切削加工性材料的切削加工性：指在一定生产条件下，材料 切削加工的难易程度和经济性。 对材料的切削加工性要求是： 粗加工时应具有较高的生产率; 精加工时有较高的加工精度和较小的表面粗糙度。 材料的切削加工性，一般可根据工件的表面质量、刀具耐磨程度、切削力和切屑的排除

5、难易等方面进行衡量。 11 五、具有可靠定位用的定位基准和夹紧表面 如果零件结构上没有合适的装配基面作为定位基准，就应考虑设置专门为定位用的表面辅助基准。12图7-3汽车零件上设置的辅助基准13六、易于保证零件的加工精度14 七、保证能以高生产率加工 (1) 零件加工表面的形状应尽量简单 尽量采用内、外圆柱表面和平面，以便能以生产率进行加工。 1516 (2) 尽量减少表面面积 图7-6 减少气缸套的加工面积17图7-7 箱体座耳的结构形状18 (3) 减少安装次数 零件在一道工序加工多个表面时，应尽量分布在一个方向上，这样就可以在一次安装中同时加工出来。 图7-8 液压升降机盖孔的方位19

6、(4)减少加工时的工作行程次数图7-9 减少工作行程次数20 (5)复杂的、加工困难的零件能分解加工图7-10 拖拉机转向节的组合结构 I-转向节立轴 2-前轮轴图7-11 后钢板弹簧悬挂支架销的 组合结构 1-销头 2-销21 八、保证刀具能正常工作和改善刀具的工作条件 (1)零件的结构应保证刀具能正常的工作图7-12 保证刀具正常工作的零件结构 图7-13避免钻头在斜面或曲面上工作22 (2) 尽量避免箱体内壁平面的加工图7-14 倒档轴两种结构形式图7-15 需加工内壁平面的结构尺寸23 (3)零件结构应使刀具具有良好的工作条件图7-16 阶梯形深孔的零件结构图7-17 两种润滑连杆小头

7、孔的结构24 加工要求不同的表面及加工面与非加工面都应明显分开，以改善刀具的工作条件。图7-18 不同要求的表面明显分开25 九、零件在加工时应有足够的刚性 零件加工时，它要承受较大的切削力和夹紧力等。刚性低时，可能会发生变形，影响加工精度;也有可能发生振动，既增大了表面粗糙度，也影响生产率。图7-19 增设加强筋提高零件刚性26 第三节 零件设计尺寸及其偏差和表面粗 糙度的合理标注 零件设计尺寸及其偏差的标注，是产品设计中重要工作内容之一，它对产品或部件的使用性能和零件机械加工的难易程度有很大的影响。因此，它是较为复杂而细致的一项工作，产品设计人员要合理的标注设计尺寸及其偏差。 27一、对设

8、计尺寸标注的要求 除应符合相关国家标准外，还应满足以下两点:(1)结构设计要求 。 根据零件在产品装配单元中的功能及零件间的相互位置关系，零件设计尺寸及其偏差应满足产品或部件(总成)的装配精度要求;(2)工艺要求。 应使零件机械加工时便于装夹、调整和测量等。 28 二、零件设计尺寸的分类 根据对装配精度的影响，可将其分为两类: (1)主要尺寸主要尺寸 它们是决定零件在产品装配单元中位置的尺寸，是参加某一装配尺寸链的组成环，因此它们都注有尺寸极限偏差。主要尺寸亦称为功能尺寸功能尺寸或结合尺结合尺寸寸。 (2)自由尺寸自由尺寸 它们是不参加任何装配尺寸链和零件尺寸链的尺寸。这类尺寸除有特殊要求(如

9、表面作为定位基准)外，都不需标注极限偏差。自由尺寸亦称为非功能非功能尺寸尺寸和未注公差尺寸未注公差尺寸。29 三、主要尺寸标注的方法 合理标注设计尺寸，首先要选择设计基准。零件图样上设计尺寸的标注方法，主要有两种: (l)根据设计要求标注设计尺寸 零件图上的主要尺寸，从该零件的装配基准标注。这些设计尺寸是以装配精度为封闭环，按尺寸链最短原则形成装配尺寸链的组成环。 这些设计尺寸都还没有考虑到工艺上的要求。 30 从装配基准标注设计尺寸的特点是: 1) 由于设计尺寸都是按尺寸链最短原则标注的， 设计尺寸的公差较大。 2) 便于对零件尺寸和装配精度进行计算或校核。 3) 由于没有考虑制造工艺上的要

10、求，有些尺寸可 能不便于调整刀具或测量等。 31 (2)根据设计和工艺要求标注设计尺寸 如果其中有的尺寸不能满足工艺要求，则应按制造工艺要求进行改注，例如改注成从加工时确定零件位置的定位基准，或测量基准标注。改注时需用零件尺寸链进行尺寸换算。因此，改注后的设计尺寸既能满足设计要求，也能满足工艺要求。 自由尺寸一般是按制造工艺要求标注的。32 四、尺寸标注的一般步骤和方法 1.零件主要尺寸的标注 (1)根据尺寸链最短原则建立装配尺寸链 (2)确定装配方法并解算装配尺寸链 (3)根据制造工艺，修改和最后确定主要尺寸及其 极限偏差 2.零件自由尺寸的标注 自由尺寸都是按制造工艺要求标注的，即从定位基

11、准或测量基准标注的。自由尺寸的极限偏差一般不需标注在零件图样上。33五、尺寸标注时应考虑的一些工艺问题1.尺寸的标准化及尺寸的统一 可减少刀具和量具种类，简化工艺过程，因此能降低零件制造成本。图7-21 零件结构要素尺寸的统一34 2.考虑加工顺序标注尺寸 3.由定位基准或调整基准标注尺寸 4.从实际存在的和易测量的表面标注尺寸图7-22 按照加工顺序标注尺寸实例35图7-23 从实际存在的几何要素标注尺寸36图7-24 从便于测量的实际表面标注尺寸375.箱体及壳体类零件尺寸的标注 对于如水泵壳体、差速器壳体和减速器壳体一类的回转型壳体零件，一般采用加工精度要求较高的主要孔轴线为尺寸标注基准

12、。 对于变速器壳体、气缸体一类的箱体零件，由于在外形表面上没有合适的定位基准。一般采用辅助基准工艺孔或工艺凸台作为尺寸标注基准。38 6.对称表面尺寸的标注 如图7-25所示的某支架图，若两边缘孔d的中心距为200mm，极限偏差为0.2 mm，对中间孔D的对称度公差为0.2mm，其对称度可有两种标注方案。图7-25 对称表面的几种尺寸标注方案39 7.用组合刀具加工多表面的尺寸标注 零件有关表面间的尺寸标注应与刀具尺寸相同，并且用零件上的一个加工表面与其定位基准或调整(工序)基准建立尺寸联系，以便调整刀具加工终止位置。 8.非加工表面与加工表面之间的尺寸标注图7-26 非加工表面与加工表面之间

13、的尺寸标注实例40 六、表面粗糙度的合理标注 标注原则： 1)对于相对运动的摩擦表面，运动速度高，单位面 积压力大的，应该选择较小的表面粗糙度。 2)对于承受循环交变载荷及易引起应力集中的表 面，应该选择较小的表面粗糙度。 3)对有配合要求的表面，间隙配合中间隙值小 的，过盈配合中要求可靠性高及承受重载的， 应该选择较小的表面粗糙度。 4)在满足表面使用功能要求的前提下，应该尽量选 择较大的表面粗糙度。41 第四节 产品结构的装配工艺性 设计人员在产品设计时，必须充分地考虑其装配工艺性。产品装配时，不仅要保证装配精度要求，还要便于装配,减少装配工作量，缩短装配周期，降低装配成本等。 为此，在考虑、审查装配结构工艺性时，可以从以下几方面入手。42一、产品能分成若干个独立装配的装配单元 从装配工艺的角度来说，汽车产品是由若干装配单元组成的。一个产品的装配单元可划分为五级，即零件、合件、组件、部件和产品。如图7-27所示。 合件亦称为结合件：它是由两个或两个以上零件 的永久性连接，结合成的不 可拆卸的整体件;