机械零件的优化结构工艺性设计

在一定的生产条件和生产规模下，花费最少的劳动量和最低的生产成本，把零部件制造和装配出来，这样的零部件就被认为具有良好的结构工艺性。因此，零件的结构形状除了要满足功能上的要求外，还应该有利于零件在强度、刚度、加工、装配、调试、维护等方面的要求。零件的结构工艺性贯穿于生产过程的各个阶段之中，涉及面很广，包括材料选择、毛坯制作、热处理、切削加工、机器装配及维修等。应该注意，生产规模的不同将对结构工艺性好坏的评定方法产生很大的影响。在单件、小批量生产中被认为工艺性好的结构，在大量生产中却往往显得不好；反之亦然。如外形复杂、尺寸较大的零件，单件或少量生产时，宜采用焊接毛坯，可节省费用；大批量生产时，应该采用铸造毛坯，可提高生产率。同样，不同的生产条件（生产设备、工艺装配、技术力量等）也会对结构工艺性产生较大影响，一般应根据具体的生产条件研究零件的结构工艺性问题。

设计零件的结构时，要使零件的结构形状与生产规模、生产条件、材料、毛坯制作、工艺技术等相适应，一般可从以下几个方面加以考虑。

1）零件形状简单合理

一般来讲，零件的结构和形状越复杂，制造、装配和维修将越困难，成本也越高。所以在满足使用要求的情况下，零件的结构形状应尽量简单，应尽可能采用平面和圆柱面及其组合，各面之间应尽量相互平行或垂直，避免倾斜、突变等不利于制造的形状。

2）合理选用毛坯类型

例如，根据尺寸大小、生产批量的多少和结构的复杂程度来确定齿轮的毛坯类型。尺寸小、结构简单、批量大时采用模锻件；结构复杂、批量大时，采用铸件；单件或少量生产时，采用焊接件。

3）铸件的结构工艺性

铸造毛坯的采用较为广泛，设计其结构时首先应使铸件的最小壁厚满足液态金属的流动性要求，要注意壁厚均匀、过渡平缓，以防产生缩孔和裂纹，保证铸造质量；要有适当的结构斜度及拔模斜度，以便于起模；铸件各个面的交界处要采用圆角过渡；为了加强刚度，应设置必要的加强筋。(www.xing528.com)

4）零件的切削加工工艺性

对于切削加工的零件要考虑加工的可能性，尽可能减小加工难度。在机床上加工零件时，要有合适的基准面，要便于定位与夹紧，要尽量减少工件的装夹次数。在满足使用要求的条件下，应减少加工面的数量和减小加工面积；加工面要尽量布置在同一个平面或同一条母线上；应尽量采用相同的形状和元素，如相同的齿轮模数、螺纹、键、圆角半径、退刀槽等；结构尺寸应便于测量和检查；应选择适当的精度公差等级和表面粗糙度，过高的精度和过低的表面粗糙度要求将极大地增加加工成本和装配难度。

5）零部件的装配工艺性

装配工艺性是指零件组装成部件或机器时，相互连接的零件不需要再加工或只需要少量加工就能顺利地装上或拆卸，并达到技术要求。结构设计时要注意以下几点：①要有正确的装配基准面，保证零件间相对位置的固定；②配合面大小要合适；③定位销位置要合理，不致产生错装；④装配端面要有倒角或引导锥面；⑤绝对不允许出现装不上或拆不下的现象。

6）零部件的维修工艺性

良好的维修工艺性体现在以下几个方面：①可达性，是指容易接近维修处，并易于观察到维修的部位；②易于装拆；③便于更换，为此应尽量采用标准件或模块化设计；④便于修理，即对损坏部分容易修配或更换。