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设计的机械产品工艺性评价
设计的机械产品工艺性评价

一.概述
机械产品设计除了应满足产品使用性能外,还应满足制造工艺的要求,否则就有可能影响产品生产效率和产品成本,严重时甚至无法生产。一个结构工艺性低劣的产品,在激烈竞争的市场经济环境中是站不住脚的。一个好的产品设计师要同时是一个好的工艺师。

机械产品设计的工艺性评价实际就是评价所设计的产品在满足使用要求的前提下制造、维修的可行性和经济性。这里所说的经济性是一个含意宽广的术语,它应是材料消耗要少、制造劳动要少、生产效率要高和生产成本要低的综合。

对机械产品设计进行工艺性评价须与具体生产条件相联系,在大批量生产中认为图5-55a所示箱体同轴孔系结构是工艺性好的结构;在单件小批生产中则认为图5-55b所示同轴孔系结构是工艺性好的结构;这是因为在大批大量生产中采用专用双面组合镗床加工,可以从箱体两端向中进给镗孔。采用专用组合镗床,一次性投资虽然很高,但因产量大,分摊到每个零件上的工艺成本并不多,经济上仍是合理的。

机械产品设计的工艺性评价包括毛坯制造工艺性评价、热处理工艺性评价、机械加工工艺性评价和装配工艺性评价,此处只介绍机械加工艺性评价和装配工艺性评价。

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二.机械产品设计的机械加工工艺性评价

评价机械产品设计的机械加工工艺性可以从以下几个方面进行分析评价:

1、零件结构要素要符合标准规定

零件结构要素螺纹、花键、齿轮、中心孔、空刀槽等的结构和尺寸都应符合国家标准规定。零件结构要素标准化了,不仅可以简化设计工作,而且在产品加工过程中可以使用标准的和通用的工艺装备(刀具、量具等),可以缩短零件的生产准备周期,可以降低生产成本,产品上市也快。

2、尽量采用标准件和通用件

设计产品时应尽量选用标准件和通用件,上述两类零件在产品中所占的比例是评定产品设计标准化程度的一个重要指标。标准化程度可用标准化系数A进行评定。

式中该产品采用的标准件总数;该产品采用的通用件总数;该产品零件总数。

采用标准件、通用件,不仅可以简化设计,避免重复的设计工作,而且还可以降低产品制造成本,产品上市也快。

3、在满足产品使用性能的条件下,零件图上标注的尺寸精度等级和表面粗糙度值应取经济值尺寸公差规定过严,表面粗糙度值规定过小,必然会无谓地增加产品制造成本。在对机械产品设计进行机械加工工艺性评价时,要对主要工作表面的尺寸公差、极限偏差逐一加以校核。在没有特殊要求的情况下,表面粗糙度值应与该表面加工精度等级相对应。

4、尽量选用切削加工性好的材料

材料的切削加工性是指在一定生产条件下,该材料切削加工的难易程度。材料切削加工性评价与加工要求有关,粗加工时要求具有较高的切削效率,精加工时则要求被加工表面能获得较高的加工精度和较好的加工表面质量。材料强度高,切削力大,切削温度高,刀具磨损快,切削加工性差;材料强度相同时,塑性较大的材料由于加工变形和硬化程度较大、切屑与前刀面的接触长度大,切削力大,切削温度高,刀具磨损快,表面粗糙度大,切削加工性差;在钢材中适当添加磷、硫等元素,可以降低钢的塑性,对提高钢材的切削加工性有利。

5、零件上有便于装夹的定位基准面和夹紧面

产品设计人员在设计零件图时,须充分考虑零件加工时可能采用的定位基准面和夹紧面,应尽量选用在夹具中能够进行稳定定位的表面作设计基准。如果零件上没有合适的设计基准、装配基准能作定位基准面,应考虑设置辅助基准面。辅助基准面应标注相应的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度值。

6、保证能以较高的生产率加工

(1)被加工表面形状应尽量简单 键槽形状只能用生产率较低的键槽铣刀加工,图5-56b所示结构就能用生产率较高的三面刃铣刀加工。

(2)尽量减少加工面积 两种气缸套零件,图b所示结构比图a所示结构加工面积小,工艺性好。箱体零件耳座结构,结构不但省料而且生产效率高。

(3)尽量减少加工过程的装夹次数零件螺孔,需作两次装夹,先钻、攻螺孔B、C,然后翻过来装夹,再钻、攻螺纹孔A。如果设计允许,宜将螺孔的结构。

(4)尽量减少工作行程次数平面结构只需一次工作行程就可以加工完,工艺性好。平面结构须经3次工作行程才能加工完,工艺性差。

7. 保证刀具能正常工作

结构,孔的入口端和出口端都是斜面或曲面,钻孔时钻头两个刃受力不均,容易引偏,钻头也容易折断,宜改用图5-61b所示结构。图c所示孔结构,入口是平的,但出口都是曲面。

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