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設計的機械產品工藝性評價
設計的機械產品工藝性評價

一.概述
機械產品設計除了應滿足產品使用性能外,還應滿足制造工藝的要求,否則就有可能影響產品生產效率和產品成本,嚴重時甚至無法生產。一個結構工藝性低劣的產品,在激烈競爭的市場經濟環境中是站不住腳的。一個好的產品設計師要同時是一個好的工藝師。

機械產品設計的工藝性評價實際就是評價所設計的產品在滿足使用要求的前提下制造、維修的可行性和經濟性。這里所說的經濟性是一個含意寬廣的術語,它應是材料消耗要少、制造勞動要少、生產效率要高和生產成本要低的綜合。

對機械產品設計進行工藝性評價須與具體生產條件相聯系,在大批量生產中認為圖5-55a所示箱體同軸孔系結構是工藝性好的結構;在單件小批生產中則認為圖5-55b所示同軸孔系結構是工藝性好的結構;這是因為在大批大量生產中采用專用雙面組合鏜床加工,可以從箱體兩端向中進給鏜孔。采用專用組合鏜床,一次性投資雖然很高,但因產量大,分攤到每個零件上的工藝成本并不多,經濟上仍是合理的。

機械產品設計的工藝性評價包括毛坯制造工藝性評價、熱處理工藝性評價、機械加工工藝性評價和裝配工藝性評價,此處只介紹機械加工藝性評價和裝配工藝性評價。

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二.機械產品設計的機械加工工藝性評價

評價機械產品設計的機械加工工藝性可以從以下幾個方面進行分析評價:

1、零件結構要素要符合標準規定

零件結構要素螺紋、花鍵、齒輪、中心孔、空刀槽等的結構和尺寸都應符合國家標準規定。零件結構要素標準化了,不僅可以簡化設計工作,而且在產品加工過程中可以使用標準的和通用的工藝裝備(刀具、量具等),可以縮短零件的生產準備周期,可以降低生產成本,產品上市也快。

2、盡量采用標準件和通用件

設計產品時應盡量選用標準件和通用件,上述兩類零件在產品中所占的比例是評定產品設計標準化程度的一個重要指標。標準化程度可用標準化系數A進行評定。

式中該產品采用的標準件總數;該產品采用的通用件總數;該產品零件總數。

采用標準件、通用件,不僅可以簡化設計,避免重復的設計工作,而且還可以降低產品制造成本,產品上市也快。

3、在滿足產品使用性能的條件下,零件圖上標注的尺寸精度等級和表面粗糙度值應取經濟值尺寸公差規定過嚴,表面粗糙度值規定過小,必然會無謂地增加產品制造成本。在對機械產品設計進行機械加工工藝性評價時,要對主要工作表面的尺寸公差、極限偏差逐一加以校核。在沒有特殊要求的情況下,表面粗糙度值應與該表面加工精度等級相對應。

4、盡量選用切削加工性好的材料

材料的切削加工性是指在一定生產條件下,該材料切削加工的難易程度。材料切削加工性評價與加工要求有關,粗加工時要求具有較高的切削效率,精加工時則要求被加工表面能獲得較高的加工精度和較好的加工表面質量。材料強度高,切削力大,切削溫度高,刀具磨損快,切削加工性差;材料強度相同時,塑性較大的材料由于加工變形和硬化程度較大、切屑與前刀面的接觸長度大,切削力大,切削溫度高,刀具磨損快,表面粗糙度大,切削加工性差;在鋼材中適當添加磷、硫等元素,可以降低鋼的塑性,對提高鋼材的切削加工性有利。

5、零件上有便于裝夾的定位基準面和夾緊面

產品設計人員在設計零件圖時,須充分考慮零件加工時可能采用的定位基準面和夾緊面,應盡量選用在夾具中能夠進行穩定定位的表面作設計基準。如果零件上沒有合適的設計基準、裝配基準能作定位基準面,應考慮設置輔助基準面。輔助基準面應標注相應的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度值。

6、保證能以較高的生產率加工

(1)被加工表面形狀應盡量簡單 鍵槽形狀只能用生產率較低的鍵槽銑刀加工,圖5-56b所示結構就能用生產率較高的三面刃銑刀加工。

(2)盡量減少加工面積 兩種氣缸套零件,圖b所示結構比圖a所示結構加工面積小,工藝性好。箱體零件耳座結構,結構不但省料而且生產效率高。

(3)盡量減少加工過程的裝夾次數零件螺孔,需作兩次裝夾,先鉆、攻螺孔B、C,然后翻過來裝夾,再鉆、攻螺紋孔A。如果設計允許,宜將螺孔的結構。

(4)盡量減少工作行程次數平面結構只需一次工作行程就可以加工完,工藝性好。平面結構須經3次工作行程才能加工完,工藝性差。

7. 保證刀具能正常工作

結構,孔的入口端和出口端都是斜面或曲面,鉆孔時鉆頭兩個刃受力不均,容易引偏,鉆頭也容易折斷,宜改用圖5-61b所示結構。圖c所示孔結構,入口是平的,但出口都是曲面。

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