面向制造和裝配的產(chǎn)品設(shè)計(jì)-第五部分-機(jī)加工件的設(shè)計(jì)

面向制造和裝配的產(chǎn)品設(shè)計(jì)機(jī)加工件的設(shè)計(jì)?2023ChiShui.目錄通用機(jī)械加工件的設(shè)計(jì)車削件的設(shè)計(jì)鉆削件的設(shè)計(jì)銑削件的設(shè)計(jì)機(jī)械加工DFMA核查表七、通用機(jī)械加工件的設(shè)計(jì)--機(jī)械加工的概念及優(yōu)缺點(diǎn)廣義上：機(jī)械加工是指一種用加工機(jī)械對(duì)工件的外形尺寸或性能進(jìn)行改變的過(guò)程。鍛造、沖壓、焊接等所有制造方法都可以屬于機(jī)械加工。狹義上：是指采用不同的機(jī)床(如車床、銑床、刨床、磨床、鉆床等)對(duì)工件進(jìn)行切削加工。切削加工利用刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從毛坯或型材上切除多余的材料，以便獲得精度和表面粗糙度均符合要求的零件。機(jī)械加工的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)①加工精度高：在不考慮成本的情況下，機(jī)械加工可以達(dá)到的精度遠(yuǎn)高于注射加工等其他加工方式。②表面質(zhì)量高。③不需要額外的模具。④小批量生產(chǎn)時(shí)，具有成本優(yōu)勢(shì)。⑤可加工重量大的金屬件。①機(jī)械加工需要熟練的技術(shù)人員，同時(shí)加工時(shí)間長(zhǎng)、效率低，因此機(jī)械加工成本高。②機(jī)械加工是材料切除的加工，材料浪費(fèi)嚴(yán)重。③有可能影響工件表面和整體的完整性。④生產(chǎn)效率低，不適合大批量生產(chǎn)。⑤適合加工具有簡(jiǎn)單形狀的零件，不能加工復(fù)雜形狀的零件。因此，由機(jī)械加工件組成的產(chǎn)品有可能零部件眾多，裝配復(fù)雜，產(chǎn)品成本高。⑥加工過(guò)程會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲和切削廢料。⑦加工刀具存在磨損。車削銑削鉆削刨削七、通用機(jī)械加工件的設(shè)計(jì)--設(shè)計(jì)指南盡量避免使用機(jī)械加工：成本高、加工效率低、不能加工復(fù)雜形狀零件，用其他加工方式來(lái)替代機(jī)械加工，如：注射加工、沖壓加工、壓鑄加工等；毛坯的選擇：鑄件、鍛件、型材、焊接件功能性：保證使用功能要求毛坯形狀和尺寸應(yīng)盡量接近零件的形狀和尺寸：精化毛坯，形狀和尺寸與零件接近，減少切削加工，降低材料和加工成本盡量采用標(biāo)準(zhǔn)型材：性能好，可減少切削加工工時(shí)、節(jié)省材料考慮批量和生產(chǎn)周期：?jiǎn)渭∨?-常用材料、通用設(shè)備和工具、低精度、低產(chǎn)率毛坯生產(chǎn)發(fā)；大批量--專用設(shè)備和工具、高產(chǎn)量生產(chǎn)法，如精密鑄件、精密模鍛件考慮將多個(gè)零件的毛坯合并成一個(gè)整體毛坯：確保加工質(zhì)量、便于裝夾、提高機(jī)械加工效率毛坯形狀需要考慮到工件在機(jī)械加工時(shí)裝夾穩(wěn)定：鑄出工藝凸臺(tái)，以保證在機(jī)械加工時(shí)裝夾穩(wěn)定，工藝凸臺(tái)在零件加工完成后再切除。車床開(kāi)合螺母，毛坯加工到一定程度后再分割七、通用機(jī)械加工件的設(shè)計(jì)--設(shè)計(jì)指南寬松的零件公差：隨著零件的精度要求的增加，則需要更精密的加工工序，同時(shí)伴隨著加工效率的降低，因此加工成本大幅上升。1)從產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)入手：通過(guò)設(shè)計(jì)合理間隙、簡(jiǎn)化產(chǎn)品裝配關(guān)系、使用定位特征、使用點(diǎn)或線與平面配合代替平面與平面配合等方法，來(lái)避免零件嚴(yán)格的尺寸公差要求。2)從零件入手：尺寸精度要求和表面質(zhì)量要求不高的表面，不應(yīng)設(shè)計(jì)為高精度和高表面粗糙度要求的表面；另外，不需要加工的表面，不要設(shè)計(jì)成加工面。簡(jiǎn)化產(chǎn)品和零件結(jié)構(gòu)：從產(chǎn)品整體和全局的角度，綜合考慮各個(gè)零件機(jī)械加工的可行性、加工效率和加工成本等，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行合理的拆分和組合，簡(jiǎn)化產(chǎn)品和零件結(jié)構(gòu)，使得產(chǎn)品整體易于機(jī)械加工、加工質(zhì)量高、加工成本低。七、通用機(jī)械加工件的設(shè)計(jì)--設(shè)計(jì)指南降低加工難度：合理設(shè)計(jì)，降低加工難度保證位置精度：有相互位置精度要求的表面，最好能在一次裝夾中加工，減少裝夾次數(shù)，保證加工表面間的位置精度內(nèi)表面加工比外表面加工難度大兩次裝夾調(diào)整為一次裝夾，確保同軸度七、通用機(jī)械加工件的設(shè)計(jì)--設(shè)計(jì)指南尺寸標(biāo)注便于側(cè)量：合理選擇標(biāo)注基準(zhǔn)保證零件熱處理后的質(zhì)量：零件鋒利的邊和尖角，在淬火時(shí)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成開(kāi)裂。因此在淬火前重型階梯軸的軸肩根部應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角，軸端及軸肩上要有倒角；以B面為基準(zhǔn)優(yōu)于以A面做基準(zhǔn)增加倒角，減小熱處理應(yīng)力均勻壁厚，減輕熱處理變形七、通用機(jī)械加工件的設(shè)計(jì)--設(shè)計(jì)指南零件結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度：零件結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度，以減小其在夾緊力或切削力作用下的變形，保證加工精度和加工質(zhì)量；采用標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)：采用標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)，同類參數(shù)盡量一致。零件的孔徑、錐度、螺紋孔徑和螺距、齒輪模數(shù)和壓力角、圓弧半徑、溝槽等參數(shù)盡量選用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)推薦的數(shù)值，這樣可使用標(biāo)準(zhǔn)的刀、夾、量具，減少專用工裝的設(shè)計(jì)、制造周期和制造費(fèi)用。增加凸臺(tái)提高剛度增加肋條提高剛度改用標(biāo)準(zhǔn)螺紋退刀槽寬度一致圓角一致鍵槽一致螺紋孔一致七、通用機(jī)械加工件的設(shè)計(jì)--設(shè)計(jì)指南零件便于裝夾：準(zhǔn)確定位、可靠夾緊，簡(jiǎn)化裝夾時(shí)間、提高加工效率、確保加工質(zhì)量減少裝夾次數(shù)：降低裝夾誤差，減少輔助工時(shí)，提高切削效率，保證精度A面加裝過(guò)大，B面加裝不可靠，C、D面加裝方便穩(wěn)固增加夾緊工藝凸緣/孔點(diǎn)/線接觸優(yōu)化為面接觸增加凸臺(tái)，準(zhǔn)確裝夾傾斜面改為水平面，減少裝夾次數(shù)一次裝夾切削多個(gè)面鍵槽同一方向加工面高度一致，一次加工一次加工兩個(gè)內(nèi)表面七、通用機(jī)械加工件的設(shè)計(jì)--設(shè)計(jì)指南減小機(jī)械加工面積：減少加工工時(shí)，降低機(jī)械加工成本。減少走刀次數(shù)：不同要求的表面明顯分開(kāi)：用以改善刀具的工作條件。如下：溝槽底面不與其他加工面重合，便于加工，避免損傷其他面等高平臺(tái)七、通用機(jī)械加工件的設(shè)計(jì)--設(shè)計(jì)指南零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于刀具工作：加工部位的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于刀具正確地切入及退出。刨削退讓刀為刀具留出足夠空間插齒退刀槽磨削越程刀七、車削件的設(shè)計(jì)車削件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：車削怕細(xì)長(zhǎng)，應(yīng)避免細(xì)長(zhǎng)件(長(zhǎng)徑比≤8)使用卡盤固定的毛坯圓柱形表面應(yīng)當(dāng)沒(méi)有分型線，否則飛邊會(huì)帶來(lái)夾緊不穩(wěn)和加工精度問(wèn)題避免車削零件的焊接、分型線和飛邊區(qū)域，以提高刀具壽命避免車削加工處尖角：盲孔底部增加預(yù)制鉆孔：避免細(xì)長(zhǎng)設(shè)計(jì)細(xì)長(zhǎng)型的零件在車削時(shí)需要使用尾架支撐。如果沒(méi)有支撐，零件可能會(huì)變彎，在夾具中偏離正確位置。另外，這會(huì)造成零件在三爪卡盤中松動(dòng)，造成傷害或事故。車削件應(yīng)當(dāng)避免細(xì)長(zhǎng)形的設(shè)計(jì)，車削件應(yīng)當(dāng)短而粗，零件長(zhǎng)度與最小直徑比應(yīng)不大于8圓角越大越好，零件加工處的圓角應(yīng)與刀具的圓角一致，圓角越大，刀具越不容易折斷，壽命越高如果孔很大的情況下，就需要使用小的鉆頭鉆個(gè)孔做個(gè)引導(dǎo)，也是為了減小大鉆頭的阻力；若是精度要求嚴(yán)，也需要先用鉆頭鉆個(gè)小孔，然后再銑刀進(jìn)去干；預(yù)制鉆孔會(huì)簡(jiǎn)化后續(xù)工序，例如鏜孔、鉸孔和研磨，降低成本。七、鉆削件的設(shè)計(jì)鉆削件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：轉(zhuǎn)削成本太高，可以考慮一級(jí)工藝直接成形對(duì)于大孔，可預(yù)鑄孔鉆削孔應(yīng)當(dāng)是標(biāo)準(zhǔn)孔減少零件中各種孔的種類通孔比不通孔好孔的直徑應(yīng)大于3mm小而深的孔應(yīng)當(dāng)避免：長(zhǎng)徑比≤3，或使用階梯孔減少零件中孔的方向避免孔與型腔交叉零件圖標(biāo)注時(shí)，平面上的多個(gè)孔應(yīng)該有共同的基準(zhǔn)零件邊緣鉆孔，確保零件75%的孔在零件邊緣內(nèi)避免彎曲的孔：彎曲的孔無(wú)法加工?？椎妮S線應(yīng)與進(jìn)口和出口的端面垂直：孔的軸線不垂直于孔的進(jìn)口或出口的端面時(shí)，鉆頭容易產(chǎn)生偏斜或彎曲，甚至折斷，應(yīng)盡量避免在曲面或斜壁上鉆孔，提高生產(chǎn)率，保證精度。避免小而深的孔避免孔與型腔交叉確保零件75%的孔在零件邊緣內(nèi)避免彎曲的孔孔的軸線應(yīng)與斷面垂直七、銑削件的設(shè)計(jì)銑削件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：銑削的加工區(qū)域不宜過(guò)深，深寬比不應(yīng)過(guò)3:1，否則銑刀較長(zhǎng)容易折斷銑削沉凹結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角應(yīng)留有最小的轉(zhuǎn)角半徑：應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)銑刀直徑一致優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，提高銑刀壽命七、銑削件的設(shè)計(jì)銑削件設(shè)計(jì)準(zhǔn)