产品结构工艺规范

1、产品结构工艺规范1概述结构工艺性的概念在机械设计中，不仅要保证所设计的机械设备具有良好的工作性能，而且还要考虑能否制造、便于制 造和尽可能降低制造成本。这种在机械设计中综合考虑制造、装配工艺、维修及成本等方面的技术，称为 机械设计工艺性。机器及其零部件的工艺性主要体现于结构设计当中，所以又称为结构设计工艺性。零件 结构工艺性，是指所设计的零件在满足使用要求的条件下制造的可行性和经济性。零件结构工艺性存在于零部件生产和使用的全过程，包括：材料选择、毛坯生产、机械加工、热处理、机器装配、机器使用、维护，直至报废、回收和再利用等。影响结构工艺性的因素影响结构设计工艺性的因素主要有：生产类型、制造条件

2、和工艺技术的发展三个方面。生产类型是影响结构设计工艺性的首要因素。当单件、小批生产零件时，大都采用生产效率较低、通 用性较强的设备和工艺装备，采用普通的制造方法，因此，机器和零部件的结构应与这类工艺装备和工艺 方法相适应。在大批大量生产时，往往采用高效、自动化的生产设备和工艺装备，以及先进的工艺方法， 产品结构必须适应高速、自动化生产的要求。常常同一种结构，在单件小批生产中工艺性良好，在大批大 量生产中未必也好，反之亦然。机械零部件的结构必须与制造厂的生产条件相适应。具体生产条件应包括：毛坯的生产能力及技术水 平、机械加工设备和工艺装备的规格及性能、热处理设备条件与能力、技术人员和工人的技术水

3、平以及辅 助部门的制造能力和技术力量等。随着生产不断发展，新的加工设备和工艺方法的不断出现，以往认为工艺性不好的结构设计，在采用 了先进的制造工艺后，可能变得简便、经济。例如电火花、电解、激光、电子束、超声波加工等特种加工 技术的发展，使诸如陶瓷等难加工材料、复杂形面、精密微孔等加工变得容易；精密铸造、轧制成形、粉 末冶金等先进工艺的不断采用，使毛坯制造精度大大提高；真空技术、离子氮化、镀渗技术使零件表面质 量有了很大的改善。零件结构工艺性的基本要求1）机器零部件是为整机工作性能服务的，零部件结构工艺性应服从整机的工艺性。2）在满足工作性能的前提下，零件造型应尽量简单，同时应尽量减少零件的加工

4、表面数量和加工面 积；尽量采用标准件、通用件和外购件；增加相同形状和相同元素（如直径、圆角半径、配合、螺纹、键、 齿轮模数等）的数量。3）零件设计时在保证零件使用功能和充分考虑加工可能性、方便性、精确性的前提下应符合经济性 要求，即应尽量降低零件的技术要求（加工精度和表面质量），以使零件便于制造。4）尽量减少零件的机械加工余量，力求实现少或无切屑加工，以降低零件的生产成本。5）合理选择零件材料，使其机械性能适应零件的工作条件，且成本较低。6）符合环境保护要求，使零件制造和使用过程中无污染、省能源，便于报废、回收和再利用。一、铸造零件的结构设计铸件结构设计：保证其工作性能和力学性能要求、考虑铸造

5、工艺和合金铸造性能对铸件结构的要求, 铸件结构设计合理与否，对铸件的质量、生产率及其成本有很大的影响。（一）砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求造型工艺对铸件结构设计的要求，见表1-1。表1-1 造型工艺对铸件结构设计的要求对铸件结构的要求不好的铸件结构较好的铸件结构1.铸件的外形必须力求简单、造型方便铸件应具有最少的分型卸，从附 避免多箱造型和不必要的型芯I 团I 1 lif1我 w铸件加强筋的布置应有利丁取 模十H铸件侧圆的凹槽、凸台的设计应4有利于取模，尽量避免不必要的 型芯和活块-C 4T ；卜二1T 7K V. 鬻国LJ h 阑脸 由铸件设计应注意避免不必要的 曲线和圆角结构，否则会使制

6、 模、造型等工序复杂化hiil凡沿着起模方向的不加工表面， 应给出结构斜度，其设计参数见 表1-2*2.铸件的内腔必须力求简单、尽量少用型芯表1-2铸件的结构斜度r:斜度（a： h）角度（B ）使用范围1 ： 511° 30'h<25 mm铸钢和铸铁件1 ： 105° 30'h = 25500 mm铸钢和铸铁件1 : 203°h = 25500 mm铸钢和铸铁件1 : 501°h>500 mm铸钢和铸铁件zT >1 ： 10030'非铁合金铸件（二）合金铸造性能对铸件结构设计的要求缩孔、变形、裂纹、气孔和浇不足等

7、铸件缺陷的产生，有时是由于铸件结构设计不够合理，未能充分考虑合金铸造性能的要求所致。合金铸造性能与铸件结构之间的关系见表1-3。表1-3合金铸造性能与铸件结构之间的关系对铸件结构的要求/、好的铸件结构较好的铸件结构铸件的壁厚应尽可能均匀，否则易在 厚壁处产生缩孔、缩松、内应力和裂 纹铸件内表面及外表面转角的连接处应 为圆角，以免产生裂纹、缩孔、粘砂 和掉砂缺陷。铸件内圆角半径 R的尺 寸见表1-4铸件上部大的水平面（按浇注位置） 最好设计成倾斜面，以免产生气孔、 夹砂和积聚非金属夹杂物为了防止裂纹，应尽可能采用能够自 由收缩或减缓收缩受阻的结构，如轮 辐设计成弯曲形状在铸件的连接或转弯处，应尽

8、量避免 金属的积聚和内应力的产生，厚壁与 薄壁相连接要逐步过渡，并不能采用 锐角连接，以防止出现缩孔、缩松和 裂纹。几种壁厚的过渡形式及尺寸见表1-5对细长件或大而薄的平板件，为防止 弯曲变形，应采用对称或加筋的结构 灰铸铁件壁及筋厚参考值见表 1-6表1-4 铸件的内圆角半径 R值（mn）11(a+b) /2< 88 121216162020272735354545601R值铸铁466810121620A铸钢6681012162025表1-5几种壁厚的过渡形式及尺寸图例尺寸一b<2a铸铁R> (1/61/3)(a+b)/2铸钢R= (a+b)/4|Qb>2a铸铁L &

9、gt; 4(b-a)铸钢L > 5(b-a)b>2aR> (1/61/3)(a+b)/2; R > R+(a+b)/2C= 3(b-a) : h> (45) C表1-6灰铸铁件壁及筋厚参考值铸件质量 kg铸件最大尺寸mm外壁厚度mm内壁厚度mm筋的厚度mm零件举例5300765盍、拨叉、轴套、端盍6-10500875挡板、支架、箱体、闷盖11607501086箱体、电动机支架、溜板箱、托架61100125012108箱体、液压缸体、溜板箱101500170014128油盘、带轮、链模架5018002500161410箱体、床身、盖、滑座80112003000181

10、612小立柱、床身、箱体、油盘(三)砂型铸造铸件最小壁厚的设计最小壁厚：每种铸造合金都有其适宜的壁厚，不同铸造合金所能浇注出铸件的“最小壁厚”也不相同,主要取决于合金的种类和铸件的大小，见表1-7。表1-7 砂型铸造铸件最小壁厚的设计mm铸件尺寸铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铝合金铜合金< 200X2005835463533.535200 X 200500X5001012410812684668>500X500152010151220一一一以上介绍的只是砂型铸造铸件结构设计的特点，在特种铸造方法中，应根据每种不同的铸造方法及其 特点进行相应的铸件结构设计。二、熔摸铸造铸件的结构工艺性熔

11、摸铸造铸件的结构，除应满足一般铸造工艺的要求外，还具有其特殊性：1 .铸孔不能太小和太深：否则涂料和砂粒很难进入腊模的空洞内，只有采用陶瓷芯或石英玻璃管芯，工艺复杂，清理困难。一般铸孔应大于2mm。2 .铸件壁厚不可太薄：一般为28mm3 .铸件的壁厚应尽量均匀：熔摸铸造工艺一般不用冷铁，少用冒口，多用直浇口直接补缩，故不能 有分散的热节。三、金属型铸件的结构工艺性(1)铸件结构一定要保证能顺利出型，铸件结构斜度应较砂型铸件为大。(2)铸件壁厚要均匀，壁厚不能过薄( Al-Si合金24mm Al-Mg合金为35mm。(3)铸孔的孔径不能过小、过深，以便于金属型芯的按放和抽出。四、压铸件的结构工

12、艺性1 .压铸件上应消除内侧凹，以保证压铸件从压型中顺利取出。2 .压力铸造可铸出细小的螺纹、孔、齿和文字等，但有一定的限制。3 .应尽可能采用薄壁并保证壁厚均匀。由于压铸工艺的特点，金属浇注和冷却速度都很快，厚壁处不易得到补缩而形成缩孔、 缩松。压铸件适宜的壁厚：锌合金为14mm铝合金为1.55mm,铜合金为25mm4 .对于复杂而无法取芯的铸件或局部有特殊性能(如耐磨、导电、导磁和绝缘等)要求的铸件，可采用嵌铸法，把镶嵌件先放在压型内，然后和压铸件铸合在一起。、壁厚压铸件的壁厚对铸件质量有很大的影响。以铝合金为例，薄壁比厚壁具有更高的强度和良好的致密性。因此，在保证铸件有足够的强度和刚性的

13、条件下，应尽可能减少其壁厚，并保持壁厚均匀一致。铸件壁太薄时，使金属熔接不好，影响铸件的强度，同时给成型带来困难；壁厚过大或严重不均匀则易产生缩瘪及裂纹。随着壁厚的增加，铸件内部气孔、缩松等缺陷也随之增多，同样降低铸件的强度。压铸件的壁厚一般以 2.54mm宜，壁厚超过 6mm勺零件不宜采用压铸。推荐采用的最小壁厚和正常壁厚见表1-8。表1-8压铸件的最小壁厚和正常壁厚壁厚处的圆枳 ax b（cm2）锌合金铝合金镁合金铜合金壁厚h(mm)最小正常最小正常最小正常最小正常<250.51.50.82.00.82.00.81.5>25 1001.01.81.22.51.22.51.52.

14、0>100 5001.52.21.83.01.83.02.02.5>5002.02.52.54.02.54.02.53.0、铸造圆角和脱模斜度1）铸造圆角压铸件各部分相交应有圆角（分型面处除外），使金属填充时流动平稳，气体容易排出，并可避免因 锐角而产生裂纹。对于需要进行电镀和涂饰的压铸件，圆角可以均匀镀层，防止尖角处涂料堆积。压铸件的圆角半径 R一般不宜小于1mm最小圆角半径为0.5mm,见表1-9。铸造圆角半径的计算见表1-10。表1-9压铸件的最小圆角半径（mm压铸合金圆角半径R压铸合金圆角半径R锌合金0.5铝、镁合金1.0铝锡合金0.5铜合金1.5表1-10铸造圆角半径的计

15、算（mm相连接两壁的厚度图例圆角半径相等壁厚Rhrmin=Kh rmax=Kh R=r+hr rh p不等壁厚Rr1'=h二r >(h+h1)/3R= r+(h +h1)/2说明：、对锌合金铸件，K=1/4;对铝、镁、合金铸件，K=1/2。、计算后的最小圆角应符合表2的要求。2）脱模斜度设计压铸件时，就应在结构上留有结构斜度，无结构斜度时，在需要之处，必须有脱模的工艺斜度。 斜度的方向，必须与铸件的脱模方向一致。推荐的脱模斜度见表1-11。表1-11 脱模斜度H_ a f y' i3i iiiidriri1h合金配合面的最小脱模斜度非配合面的最小脱模斜度外表面a内表面B外

16、表面a内表面B锌合金0° 10'0° 15'0° 15'0° 45'铝、镁合金0° 15'0° 30'0° 30'1°铜合金0 ° 30'0° 45'1°1° 30'说明：、由此斜度而引起的铸件尺寸偏差，不计入尺寸公差值内。、表中数值仅适用型腔深度或型芯高度w50mm表面粗糙度在 Ra0.1 ,大端与小端尺寸的单面差的最小值为 0.03mm=当深度或高度50mm或表面粗糙 度超过Ra0.1时，则脱

17、模斜度可适当增加。、加强筋加强筋的设置可以增加零件的强度和刚性，同时改善了压铸的工艺性。 但须注意：分布要均匀对称； 与铸件连接的根部要有圆角；避免多筋交叉； 筋宽不应超过其相连的壁的厚度。当壁厚小于1.5mm时，不宜采用加强筋; 加强筋的脱模斜度应大于铸件内腔所允许的铸造斜度。1选取:一般采用的加强筋的尺寸按图t1=2t/3 t ; t2=3t/4 t ;Rt> t/2 t ;hw 5t ； r w 0.5mm68mm。(t压铸件壁厚，最大不超过t1t2、铸孔和孔到边缘的最小距离1)铸孔压铸件的孔径和孔深，对要求不高的孔可以直接压出，按表 1-12。表1-12 最小孔径和最大孔深X孔径

18、合金类别最小孔径d (mrm最大孔深(mm孔的最小斜度一般的w术上可能 的盲孔通孔d>5d<5d>5d< 5“合金1.50.86d4d12d8d0-0.3%H合金2.52.04d3d8d6d0.5 % -1%M合金2.01.55d4d10d8d0-0.3%“合金4.02.53d2d5d3d2 % 4%说明：、表内深度系指固定型芯而言，对于活动的单个型芯其深度还可以适当增加。、对于较大的孔径，精度要求不高时，孔的深度亦可超出上述范围。对于压铸件自攻螺钉用的底孔，推荐采用的底孔直径见表1-13。表1-13自攻螺钉用底孔直径(mmd4螺纹规格dM2.5M3M3.5M4M5M6

19、M8d2Ld22.30 2.402.75 2.853.18 3.303.63 3.754.70 4.855.58 5.707.457.60td3d42.20 2.302.60 2.703.08 3.203.48 3.604.38 4.505.38 5.507.157.30>4.2>5.0>5.8>6.7>8.3> 10> 13.3< X / X /id3旋入7度tt >1.5d2)铸孔到边缘的最小距离2。为了保证铸件有良好的成型条件，铸孔到铸件边缘应保持一定的壁厚，见图b>(1/4 1/3)t当 t <4.5 时，b> 1

20、.5mm、压铸件上的长方形孔和槽压铸件上的长方形孔和才t的设计推荐按表1-14采用。说明：宽度b在具有铸造斜度时，表内值为小端部位值。（六）、压铸件内的嵌件压铸件内采用嵌件的目的：改善和提高铸件上局部的工艺性能，如强度、硬度、耐磨性等；铸件的某些部分过于复杂，如孔深、内侧凹等无法脱出型芯而采用嵌件；可以将几个部件铸成一体。设计带嵌件的压铸件的注意事项：嵌件与压铸件的连接必须牢固，要求在嵌件上开槽、凸起、滚花等；嵌件必须避免有尖角，以利 安放并防止铸件应力集中；必须考虑嵌件在模具上定位的稳固性，满足模具内配合要求；外包嵌件的 金属层不应小于1.52mm铸件上的嵌件数量不宜太多；铸件和嵌件之间如有

21、严重的电化腐蚀作用， 则嵌件表面需要镀层保护；有嵌件的铸件应避免热处理，以免因两种金属的相变而引起体积变化，使嵌 件松动。出、压铸件的加工余量压铸件由于尺寸精度或形位公差达不到产品图纸要求时，应首先考虑采用精整加工方法，如校正、拉 光、挤压、整形等。必须采用机加工时应考虑选用较小的加工余量，并尽量以不受分型面及活动成型影响 的表面为毛坯基准面。推荐采用的机加工余量及其偏差值见表1-15。钱孔余量见表1-16。表1-15推荐机加工余量及其偏差（ mm基本尺寸< 100>100250> 250400> 400630> 6301000每面余量0.5+0.4-0.10.7

22、5+0.5-0.21.0+0.5-0.31.5+0.6-0.42.0+1-0.4表1-16推荐钱孔加工余量（mrm公称孔径D< 6>6-10> 10 18>18 30>30 50>50 60钱孔余量0.050.10.150.20.250.3五、自由锻件的结构工艺性自由锻件的设计原则是：在满足使用性能的前提下，锻件的形状应尽量简单，易于锻造。1 .尽量避免锥体或斜面结构锻造具有锥体或斜面结构的锻件，需制造专用工具，锻件成形也比较困难，从而使工艺过程复杂，不 便于操作，影响设备使用效率，应尽量避免，如图 2-1所示。a）工艺性差的结构b） 工艺性好的结构图2-1

23、 轴类锻件结构2 .避免几何体的交接处形成空间曲线如图2-2a所示的圆柱面与圆柱面相交，锻件成形十分困难。改成如图2-2b所示的平面相交，消除了空间曲线，使锻造成形容易。-日 0Ia）工艺性差的结构b）工艺性好的结构图2-2 杆类锻件结构3 .避免加强筋、凸台，工字形、椭圆形或其它非规则截面及外形若采用特殊工具或特殊工艺来生产，会降低生如图2-3a所示的锻件结构，难以用自由锻方法获得,产率，增加产品成本。改进后的结构如图2-3b所示。a）工艺性差的结构图2-3盘类锻件结构4 .合理采用组合结构2-4所示。锻件的横截面积有急剧变化或形状较复杂时，可设计成由数个简单件构成的组合体，如图 每个简单件

24、锻造成形后，再用焊接或机械联接方式构成整体零件。工艺性好的结构a）工艺性差的结构图2-4b）复杂件结构六、锤上模锻件的结构工艺性设计模锻零件时，应根据模锻特点和工艺要求，使其结构符合下列原则：1 .模锻零件应具有合理的分模面，以使金属易于充满模膛，模锻件易于从锻模中取出，且敷料最少， 锻模容易制造。2 .模锻零件上，除与其它零件配合的表面外，均应设计为非加工表面。模锻件的非加工表面之间形 成的角应设计模锻圆角，与分模面垂直的非加工表面，应设计出模锻斜度。3 .零件的外形应力求简单、平直、对称，避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、等不良结构。一般说来，零件的最小截面与最大截面之比不要小于0

25、.5,零件的凸缘太薄、太高，中间下凹太深，金属不易充型。零件过于扁薄，薄壁部分金属模锻时容易冷却，不易锻出，对保护设备和锻模也不利。零 件有一个高而薄的凸缘，使锻模的制造和锻件的取出都很困难。4.在零件结构允许的条件下， 应尽量避免有深孔或多孔结构。孔径小于30mm孔深大于直径两倍时，锻造困难。5,对复杂锻件，为减少敷料，简化模锻工艺，在可能条件下，应采用锻造一焊接或锻造一机械联接 组合工艺。七、冲压件结构工艺性冲压件的设计不仅应保证具有良好的使用性能，而且也应具有良好的工艺性能，以减少材料的消耗、 延长模具寿命、提高生产率、降低成本及保证冲压件质量等。影响冲压件工艺性的主要因素有：冲压件的形

26、状、尺寸、精度及材料等。.冲裁件结构工艺性指冲裁件结构、形状、尺寸对冲裁工艺的适应性。主要包括以下几方面：(1)冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于排样时合理利用材料，尽可能提高材料的利用率。(2)冲裁件转角处应尽量避免尖角，以圆角过渡。一般在转角处应有半径R> 0.25 t (t为板厚)的圆角，以减小角部模具的磨损。(3)冲裁件应避免长槽和细长悬臂结构，对孔的最小尺寸及孔距间的最小距离等，也都有一定限制。对冲裁件的有关尺寸要求如图2-5所示。图2-5 冲裁件的有关尺寸(4)冲裁件的尺寸精度要求应与冲压工艺相适应，其合理经济精度为IT9IT12 ,较高精度冲裁件可达到IT8IT10 。采

27、用整修或精密冲裁等工艺，可使冲裁件精度达到IT6IT7，但成本也相应提高。.弯曲件的结构工艺性(1)弯曲件的弯曲半径不应小于最小弯曲半径，如果弯曲半径 小于min时，可采用减薄弯曲区厚度 的方法，以加大rmin/t,；但弯曲半径不应、也不宜过大，否则会造成回弹量过大，使弯曲件精度不易保证。(2)弯曲件应尽量对称，以防止在弯曲时发生工件偏移。直边过短不易弯曲成形，应使弯曲件的直边高H>2t;弯曲已冲孔的工件时，孔的位置应在变形区以外，孔与弯曲变形区的距离L>(12)t。(3)应尽可能沿材料纤维方向弯曲，多向弯曲时，为避免角部畸变，应先冲工艺孔或切槽。图2-6 弯曲件结构工艺性.拉深件

28、的结构工艺性拉深件的有关尺寸要求如图2-7所示，设计时主要考虑以下几个方面:图2-7拉深件的尺寸要求(1)拉深件的形状应力求简单、对称。拉深件的形状有回转体形、非回转体对称形和非对称空间形 三类。其中以回转体形，尤其是直径不变的杯形件最易拉深，模具制造也方便。(2)尽量避免直径小而深度大，否则不仅需要多副模具进行多次拉深，而且容易出现废品。(3)拉深件的底部与侧壁，凸缘与侧壁应有足够的圆角，一般应满足R>rd, rd>2t, R> (24) t,方形件r>3t。拉深件底部或凸缘上的孔边到倒!壁的距离，应满足B> rd+0.5t或B>R+0.5t (t为板厚)

29、。另外，带凸缘拉深件的凸缘尺寸要合理，不宜过大或过小，否则会造成拉深困难或导致压边圈失去作用。(4)不要对拉深件提出过高的精度或表面质量要求。拉深件直径方向的经济精度一般为IT9IT10 ,经整形后精度可达到IT6IT7 ,拉深件的表面质量一般不超过原材料的表面质量。此外，变形工序还有翻边、胀形、缩口等，如图2-8所示。这些工序是通过局部变形来实现工件成形的。翻边：将工件上的孔或边缘翻出竖立或有一定角度的直边。胀形：利用模具使空心件或管状件由内向外扩张的成形方法。缩口：利用模具使空心件或管状件的口部直径缩小的局部成形工艺。a)翻边 b )胀形c)缩口图2-8 其它成形工序八、冷挤压工艺设计、冷

30、挤件的形状应尽量有利于金属变形均匀，在挤出方向上流速一致1 .对称性冷挤压件的形状最好是轴对称旋转体，其次是对称的非旋转体，如方形、矩形、正多边形, 齿形等。冷挤压件为非对称形时，模具受侧向力，易损坏。2 . 断面积差零件不同断面上，特别是相邻断面上的断面积差设计得愈小愈有利。断面积差较大的冷挤压件，可以通过改变成形方法，增加变形工序而获得。3 断面过渡及圆角过渡冷挤压件断面有差别时，通常应设计从一个断面缓慢地过渡到另一个断面，避免急剧变化，可用锥形面或中间台阶来逐步过渡，且过渡处要有足够大的圆角。4 断面形状1 ）锥形 锥形件冷挤压会产生一个有害的水平分力，故冷挤时应先冷挤加工成圆筒形；然后

31、单独镦出外部锥体或切削加工出内锥体。2 ）阶梯形阶梯形件适宜于的正挤压或减径挤压。但差异很小的阶梯冷挤压则不经济；空心阶梯形件，其阶梯之间的尺寸相差很小，最好挤成大阶梯形或简单空心件，然后切削出来。3 ）避免细小深孔冷挤压直径过小的孔或槽是很困难的，也是不经济的，应尽量避免。5. 挤压压余厚度挤压的压余厚度不宜过小，否则会使单位挤压力急剧增大，并且会产生缺陷（如缩孔）。、冷挤压工艺方案的制定对于任何一种冷挤压件，从不同的角度和设计观点出发，会有多个工艺方案。在制定工艺方案时，既要考虑到技术上的可能性和先进性，又要注重经济效益。应核拟定两个或更多个工艺方案，然后进行经济技术分析，以便得出合理的工

32、艺方案。1 冷挤压件图的制订：冷挤压件图根据零件图制订，以 1 ： 1 比例绘制。其内容包括：l ）确定冷挤压压和进一步加工的工艺基准。2）对于不经机械加工的部位，不加余量，应按零件图的技术要求直接给出公差，而对于需进行机械加工的部位，应按冷挤压可以达到的尺寸精度给出公差。3）确定挤压压完成后多余材料的排除方式。4）按照零件的技术要求及冷挤压可能达到的精度，确定表面粗糙度等级和形位公差值。2 制定冷挤压工艺方案的技术经济指标：为了确保冷挤压工艺方案在技术经济上的合理性和可行性，通常采用下述几个指标来衡量：1 ）挤压件的尺寸越大，所需设备吨位随之增大，采用冷挤压加工的困难性增加。2）挤压件的形状

33、越复杂、变形程度越大，所需的冷挤压工序数目就越多。3）挤压件可达精度和表面粗糙度：它有一定限度。增加修整工序可提高挤压件精度。4）挤压件的材料：料影响挤压难度、许用变形程度。5）挤压件费用：般包含材料费、备料费、工具及模具制造费、冷挤压加工费及后续工序加工费等。这是一项综合指标，往往是决定工艺方案是否合理、可行的关键因素。6）挤压件的批量：批量大时可以使总的成本降低。对于上述几个指标进行全面分析、平衡之后，就可以选择一个最佳的工艺方案。最佳的工艺方案的具体标志是：采用尽可能少的挤压工序和中间退火次数，以最低的材料消耗、最高的模具寿命和生产效率，冷挤出符合技术要求的挤压件。冷挤压加工全过程应包含

34、下料工序、预成形工序、辅助工序、冷挤压工序以及后续加工工序等。其中冷挤压工序的设计是制定冷挤压工艺方案的核心工作。、冷挤压工艺分析的典型实例冷挤压时，每一变形工序力求用最大的变形程度，最好能通过一次变形就达到冷挤压件图的要求。但由于冷挤压时每一道工序的变形量不能超过许用变形程度，有时也因受到模具结构的限制，使许多零件在冷挤压时需用多道工序才能完成。在挤压黑色金属时，因材料的强度高，对变形程度过大的零件常需通过多道变形工序才能完成。而在挤压有色金属时，因材料的强度低、塑性好。通常能用一次挤压完成变形程度大而形状复杂的零件。下面对几种典型形状零件的冷挤压工艺及设计要点进行介绍。1 .轴类零件当轴类

35、零件不超过材料的许用变形程度时，一般用一次正挤压成形完成。2 .具有阶梯内孔零件零件的成形基本分为两道反挤压：第一次反挤大孔，第二次再反挤小孔。反挤大孔时的变形程度应取 小于许用的合理变形程度。一次反挤压孔的相对深度H受凸模长径比的限制，（黑色金属HK 2 3 ,有色金属HW 3 6）反挤压阶梯孔深也不能太大，一般 H < 1。3 .深孔薄壁零件壁厚s很薄，s>2.5 3。因此要用一道工序成形是不可能的。通常第一道工序反挤成杯形件，再进 行第二道与第三道正挤压，使外径逐渐变小。这类零件还可以采用挤压与变薄拉深相结合的方法成形。零 件与深孔薄壁件的挤压成形基本相似，只是多一道反挤压杯

36、形后冲底工序。深孔件的另一种挤压方法是用 双向挤。对于双向挤压，其可达（56）。4 .“山”形件该类零件可用反挤压成形。通过调整中间圆柱四周的角部形状，可以达到调整挤出的中间圆柱高度。但若圆柱高度太大，中心圆柱应在中间工序里先挤压出来一段。5 .花键轴挤压随着汽车、摩托车工业的发展，越来越多的花键生产厂家采用冷挤压成形工艺代替传统的切削加工工 艺，由于花键工件大多数为长轴类件，通常采用开式（无约束）正挤压工艺。实现该工艺的前提条件是挤 压力不能达到传力段的屈服应力，即相对挤压应力<1.0。九、金属焊接件的结构工艺性焊接件的结构工艺性应考虑到各条焊缝的可焊到性、焊缝质量的保证，焊接工作量、

37、焊接变形的控制、材料的合理应用、焊后热处理等因素，具体主要表现在焊缝的布置、焊接接头和坡口形式等几个方面。、焊缝布置焊缝位置对焊接接头的质量、焊接应力和变形以及焊接生产率均有较大影响，因此在布置焊缝时，应 考虑以下几个方面。1 .焊缝位置应便于施焊，有利于保证焊缝质量焊缝可分为平焊缝、横焊缝、立焊缝和仰焊缝四种型式，如图 3-1所示。其中施焊操作最方便、焊接 质量最容易保证的是平焊缝，因此在布置焊缝时应尽量使焊缝能在水平位置进行焊接。a)平焊 b)图3-1焊缝的空间位置除焊缝空间位置外，还应考虑各种焊接方法所需要的施焊操作空间。图 3-2所示为考虑手工电弧焊施焊空间时，对焊缝的布置要求；图3-

38、3所示为考虑点焊或缝焊施焊空间（电极位置）时的焊缝布置要求。a）合理b）不合理图3-2手工电弧焊对操作空间的要求）不合理图3-3电阻点焊和缝焊时的焊缝布置另外，还应注意焊接过程中对熔化金属的保护情况。气体保护焊时，要考虑气体的保护作用， 如图3-4所示。埋弧焊时，要考虑接头处有利于熔渣形成封闭空间，如图3-5所示。aM）不合理）合理 b ）不合理 图3-5埋弧焊时的焊缝布置图3-4气体保护电弧焊时的焊缝布置2.焊缝布置应有利于减少焊接应力和变形通过合理布置焊缝来减小焊接应力和变形主要有以下途径：（1）尽量减少焊缝数量：采用型材、管材、冲压件、锻件和铸钢件等作为被焊材料。这样不仅能减小焊接应力和

39、变形，还能减少焊接材料消耗，提高生产率。如图3-6所示箱体构件，如采用型材或冲压件（图3-6b）焊接，可较板材（图3-6a）减少两条焊缝。图3-6减少焊缝数量（2）尽可能分散布置焊缝 如图3-7所示。焊缝集中分布容易使接头过热，材料的力学性能降低。两 条焊缝的间距一般要求大于三倍或五倍的板厚。a）不合理b）合理）合理图3-7分散布置焊缝（3）尽可能对称分布焊缝如图3-8所示。焊缝的对称布置可以使各条焊缝的焊接变形相抵销，对减小梁柱结构的焊接变形有明显的效果。a）不合理b图3-8对称分布焊缝3.焊缝应尽量避开最大应力和应力集中部位如图3-9所示。以防止焊接应力与外加应力相互叠加,造成过大的应力而

40、开裂。不可避免时，应附加刚性支承，以减小焊缝承受的应力。）合理a）不合理图3-9焊缝避开最大应力集中部位4.焊缝应尽量避开机械加工面一般情况下，焊接工序应在机械加工工序之前完成，以防止焊接损坏3-10）合理机械加工表面。此时焊缝的布置也应尽量避开需要加工的表面，因为焊缝的机械加工性能不好，且焊接残 余应力会影响加工精度。如果焊接结构上某一部位的加工精度要求较高，又必须在机械加工完成之后进行 焊接工序时，应将焊缝布置在远离加工面处，以避免焊接应力和变形对已加工表面精度的影响，如图 所示。a）不合理b图3-10焊缝远离机械加工表面、焊接接头型式和坡口型式的选择1 .焊接接头型式的选择接头型式：根据

41、GB/T3375-94规定，手工电弧焊焊接碳钢和低合金钢的基本焊接接头型式有对接接头、 角接接头、搭接接头和 T形接头四种，如图 3-11所示。其中对接接头是焊接结构中使用最多的一种形式, 接头上应力分布比较均匀，焊接质量容易保证，但对焊前准备和装配质量要求相对较高。角接接头便于组 装，能获得美观的外形，但其承载能力较差，通常只起连接作用，不能用来传递工作载荷。搭接接头便于 组装，常用于对焊前准备和装配要求简单的结构，但焊缝受剪切力作用，应力分布不均，承载能力较低，且结构重量大，不经济。T形接头也是一种应用非常广泛的接头型式，在船体结构中约有70%勺焊缝采用T 形接头，在机床焊接结构中的应用也

42、十分广泛。在结构设计时，设计者应综合考虑结构形状、使用要求、焊件厚度、变形大小、焊接材料的消耗量、 坡口加工的难易程度等因素，以确定接头型式和总体结构型式。不开展uK无照II单边以U形最II单边Y影魅”a）对接接头b）角接接头c） 丁字接头图3-11手弧焊接头及坡口型式2 .焊接坡口型式的选择为保证厚度较大的焊件能够焊透，常将焊件接头边缘加工成一定形状的坡口。坡口除保证焊透外，还能起到调节母材金属和填充金属比例的作用，由此可以调整焊缝的性能。坡口型式的选择主要根据板厚和采用的焊接方法确定，同时兼顾焊接工作量大小、焊接材料消耗、坡口加工成本和焊接施工条件等，以提高生产率和降低成本。焊条电弧焊常采

43、用的坡口形式有不开坡口（I形坡口）、 Y形坡口、双 Y形坡口、U形坡口等，如图3-12所示。图3- 12不同厚度钢板的对接手工电弧焊板厚6mm上对接时，一般要开设坡口，对于重要结构，板厚超过3mnB要开设坡口。厚度相同的工件常有几种坡口型式可供选择，Y型和U型坡口只需一面焊，可焊到性较好，但焊后角变形大，焊条消耗量也大些。双 Y型和双面U型坡口两面施焊，受热均匀，变形较小，焊条消耗量较小，在板厚相 同的情况下，双 Y形坡口比Y形坡口节省焊接材料 1/2左右，但必须两面都可焊到，所以有时受到结构形 状限制。U型和双面U型坡口根部较宽，容易焊透，且焊条消耗量也较小，但坡口制备成本较高，一般只 在重

44、要的受动载的厚板结构中采用。厚薄接头：如果采用两块厚度相差较大的金属材料进行焊接，则接头处会造成应力集中，而且接头两边受热不匀医产生焊不透等缺陷。国家标准中规定，对于不同厚度钢板对接的承载接头，当两板厚度差（8-Si）不超过表3-1的规定时，焊接接头的基本形式和尺寸按厚度较大的板确定，反之则应在厚板上作出 单面或双面斜度，有斜度部分的长度L>3 （ 8 - 8 1）。表3-1不同厚度钢板对接时允许的厚度差较薄板的厚度S 1/mm>2-5>5-9>9-12>12允许厚度差（S - S 1）/mm1234十、粉末冶金制品的结构工艺性在设计采用压制方法生产的粉末冶金制品

45、时，应该在满足使用要求的前提下，尽量符合模具压制成形 的要求，以便高效、高质量地制作出符合使用要求的粉末冶金制品。对于用户提出的粉末冶金制品零件的 形状，有些可不经修改就可以适应压制工艺。但在有些情况下，制品按照液态成形或切削加工成形并不困 难，而改用粉末冶金压制工艺后却不能满足成形要求时，则需要对粉末冶金制品的形状结构进行适当改动,改动后若不能达到使用要求，再在烧结之后进行机械加工。1 .避免模具出现脆弱的尖角见表4-1。表4-1避免模具出现脆弱尖角不当设计修改事项推荐形状说明r_倒角CX 45°处加 一平台，宽度约 0.10.2mmMI/ ZB*避免上、下模冲出现 脆弱的尖角遭

46、,三I:壁L1圆角R处加一平 台，宽度约0.10.2mmDh尖角改为圆角，R > 0.5mm尖角改为圆角，R> 0.5mmri l避免压坯出现薄弱 尖边，并增强阴模和 模冲减轻模具应力集中， 并利于粉末移动，减 少裂纹4 1*0411卜尖角改倒角CX45° （或圆角，R>0.5mn）, C=13mmF产坦1或口 回避免组合模冲出现 脆弱的尖角避免相切利用模冲加工和提 高其强度2.避免模具和压坯出现局部薄壁壁厚应不小于1.5mm,见表4-2。表4-2避免模具和压坯出现局部薄壁不当设计修改事项推荐形状说明h0增大最小 壁厚每领小不看设肉肉早喷翼冷利于装粉和压 坯密度均匀

47、， 增强模冲及压 坯避免局部 薄壁利于装粉均 匀，增强压坯，_u烧结收布均匀增厚薄板 处1:利于压坯密度 均匀，减小烧 结变形1 : 12；G键槽改为 凸键>键槽改为 平面结构3.锥面和斜面需有一小段平直带见表4-3。A 聿里:4 . 而攵'需要有脱模锥角或圆角不当设计修改事项推荐形状说明圆柱改为圆锥，斜角5° ,或改为圆角，R=HIR5*一简化模 冲结构表4-4见表4-5 。5 .避免垂直于压制方向的侧凹4-6 。6 .适应压制方向的需要，见表表4-6 适应压制方向的需要不当设计修改事项圆柱面改成 带一段平直 部分推荐形状说明利于成形和 脱模7.压制工艺对结构设计的要

48、求，见表 4-7。表4-7压制工艺对结构设计的要求需加工部位不当设计修改后形状螺纹1倒锥111十一、塑料制品的结构工艺性结构设计包括：塑料件的尺寸精度、表面粗糙度、脱模斜度、塑件的壁厚、局部结构（如圆角、加强 筋、孔、螺纹、嵌件等）和分型面的确定等。结构设计特点：应当满足使用性能和成形工艺的要求，力求做到结构合理，造型美观，便于制造。、尺寸精度影响塑料制件尺寸精度的因素：主要有塑料的收缩率波动的影响，模具的制造精度及使用过程中的磨 损、成形工艺条件、零件的形状和尺寸大小等。资料表明，模具制造误差和由收缩率波动引起的误差各占 制品尺寸误差的1/3。对于小尺寸的塑料制品，模具的制造误差是影响塑料制

49、品尺寸精度的主要因素，而 对大尺寸塑料件，收缩率波动引起的误差则是影响尺寸精度的主要因素。塑料制品的尺寸精度一般是根据使用要求，同时要考虑塑料的性能及成形工艺条件确定的。目前，我国对塑料制品的尺寸公差见表 5-1。该标准将塑料制品的精度分为 8个等级，由于1、2级精度要求高，目 前极少采用。对于无尺寸公差要求的自由尺寸，可采用8级精度等级。孔类尺寸的公差取（ +）号，轴类尺寸取（-）号，中心距尺寸取表中数值之半，再冠以（土）号。表5-1塑料制品的尺寸公差数值表（mm公称尺 寸精度等级12345678公差数值030.040.060.080.120.160.240.320.48360.050.07

50、0.080.140.180.280.360.566100.060.080.100.160.200.320.400.6110140.070.090.120.180.220.360.440.7214180.080.100.120.200.240.400.480.8018240.090.110.140.220.280.440.560.8824300.100.120.160.240.320.480.640.9630400.110.130.180.260.360.520.721.0440500.120.140.200.280.400.560.801.2050650.130.160.220.320.460

51、.640.921.4065800.140.190.260.380.520.761.041.60801000.160.220.300.440.600.881.201.801001200.180.250.340.500.681.001.362.001201400.280.380.560.761.121.522.201401600.310.420.620.841.241.682.401601800.340.460.680.921.361.842.701802000.370.500.741.001.502.003.002002250.410.560.821.101.642.203.302252500.450.620.901.201.802.403.602502800.500.681.001.302.002.604.002803150.550.741.101.402.202.804.403153550.600.821.201.602.403.204.803554000