3.2　零件结构工艺性分析

零件结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。

3.2.1　对各种加工类型零件结构工艺性的要求

（1）对铸造零件结构工艺性的要求

①铸件的壁厚应合适、均匀，不得有突然变化。

②铸造圆角要适当，不得有尖棱、尖角。

③铸件的结构要尽量简化，并要有合理的起模斜度，以减少分型面、芯子，并便于起模。

④加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。

⑤铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。

（2）对锻造零件结构工艺性的要求

①结构力求简单、对称，横截面尺寸不应有突然变化。

②模锻件应有合理的锻造斜度和圆角半径。

③材料应具有良好的可锻性。

（3）对冲压零件结构工艺性的要求

①结构应力求简单、对称。

②外形和内孔应尽量避免尖角。

③圆角半径大小要利于成形。冲裁的圆角半径应大于或等于板厚的1/2，拉伸件的底部圆角半径一般为板厚的3～5倍。

④选材应符合工艺要求。

（4）对焊接零件结构工艺性的要求

①焊接件的材料应具有良好的可焊性。

②焊缝的布置应有利于减小焊接应力及变形。

③焊接接头的形式、位置和尺寸应能满足焊接质量的要求。

④焊接件的技术要求要合理。

（5）对热处理零件结构工艺性的要求

①对热处理件的技术要求要合理，零件的材料应与所要求的物理、力学性能相适应。

②热处理零件应尽量避免尖角、锐边和不通孔。

③截面应尽量均匀、对称。

（6）对装配零件结构工艺性的要求

①应尽量避免装配时采用复杂工艺准备。

②在质量大于20kg的装配单元或其组成部分的结构中，应具有吊装的结构要素。

③在装配时，应避免有关组成部分的中间拆卸和再装配。

④各组成部分的连接方法应尽量保证用最少的工具快速装拆。

⑤各种连接结构形式应便于装配工作的机械化和自动化。

（7）对切削加工零件结构工艺性的要求

①尺寸及其公差、形位公差和表面粗糙度的要求应经济、合理。

②各加工面的几何形状应尽量简单。

③有相互位置精度要求的表面应能尽量在一次装夹中加工。

④零件应有合理的工艺基准，并尽量与设计基准相一致。

⑤零件结构应便于装夹、加工和检查。

⑥零件的结构要素应尽可能统一，并使其能尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。

⑦零件的结构应尽量便于多件同时加工。

3.2.2　对切削加工零件结构工艺性分析

在制订零件的机械加工工艺规程之前，首先应对该零件结构工艺性进行分析。零件结构工艺性分析包括：了解零件的各项技术要求，审查零件结构工艺性，提出必要的改进意见。

零件的结构对其机械加工工艺过程的影响很大。使用性能完全相同而结构不同的两个零件，其加工难易程度和制造成本可能有很大差别。良好的结构工艺性，首先是这种结构便于机械加工，即在同样的生产条件下能够采用简便和经济的方法加工出来，其次是零件结构工艺性应适合生产类型和具体生产条件的要求。对零件结构工艺性进行分析时，应根据3.2.1节中提出的要求进行分析，主要考虑以下几个方面。

（1）零件尺寸要合理

①尺寸规格尽量标准化　在设计零件时，要尽量使结构要素的尺寸标准化，这样可以简化工艺装备，减少工艺准备工作。例如零件上的螺钉孔、定位孔、退刀槽等的尺寸应尽量符合标准，便于采用标准钻头、铰刀、丝锥和量具等。

②尺寸标注要合理　可尽量使设计基准与工艺基准重合，并符合尺寸链最短原则，使零件在被加工过程中，能直接保证各尺寸精度要求，并保证装配时累计误差最小；零件的尺寸标注不应封闭；应避免从一个加工面确定几个非加工表面的位置[图3.1（a）]；不要从轴线、锐边、假想平面或中心线等难于测量的基准标注尺寸[图3.1（b）]。

③尺寸公差、表面粗糙度、形位公差的要求应经济合理　即尺寸公差、表面粗糙度、形位公差应与经济加工精度相适应，一般情况下应避免其中一项指标过高，致使加工中为了满足该项指标要求造成加工成本过高，应结合表面加工方法分析各种表面达到的经济加工精度。

（2）工件便于在机床或夹具上装夹

工件便于在机床或夹具上装夹的结构图例见表3.20。

（3）减少装夹次数

减少装夹次数的图例见表3.21。

（4）减少刀具调整与走刀次数

减少刀具调整与走刀次数的图例见表3.22。

（5）采用标准刀具减少刀具种类

采用标准刀具减少刀具种类的图例见表3.23。

（6）减少切削加工难度

减少切削加工难度的图例见表3.24。

（7）减少加工面积（切削量）

减少加工面积（切削量）的图例见表3.25。

（8）加工时便于加工、进刀、退刀和测量

加工时便于进刀、退刀和测量的图例见表3.26。

（9）保证零件在加工时的刚度

保证零件在加工时的刚度的图例见表3.27。

（10）有利于改善刀具切削条件与提高寿命

有利于改善刀具切削条件与提高寿命的图例见表3.28。

（11）保证装配性能

保证装配性能的图例见表3.29。

3.2.3　根据装配图、零件图的技术要求提出必要的改进意见

分析产品的装配图和零件的工作图，其目的是熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中的位置和作用，进而了解零件上各项技术要求制订的依据，找出主要技术要求和加工关键，以便在拟订工艺规程时采取适当的工艺措施加以保证。在此基础上，还可对图纸的完整性、技术要求的合理性以及材料选择是否恰当等方面问题提出必要的改进意见。

如图3.2（a）所示的是汽车板弹簧和弹簧吊耳的装配图，图3.2（b）所示的是方头销零件图，其方头部分要求淬硬到55～60HRC，销轴上有一个的小孔要求在装配时配作，零件材料为T8A，因小孔是配作，不能预先加工好，若采用T8A材料淬火，由于零件长度仅15mm，淬硬头部时势必全部被淬硬，造成小孔很难加工。若将该零件材料改为20Cr，可局部渗碳，在小孔处镀铜保护，则零件的加工就没有什么困难了。

3.2.4　零件结构工艺性的评定指标

零件结构工艺性涉及面很广，具有综合性，必须全面综合地分析。为满足不同的生产类型和生产条件下，零件结构工艺性更合理，在对零件结构工艺性进行定性分析的基础上，也可采用定量指标进行评价。零件结构工艺性的主要指标项目有以下几个。

①加工精度参数K_ac

②结构继承性系数K_s

③结构标准化系数K_st

④结构要素统一化系数K_e

⑤材料利用系数K_m

对于结构工艺性分析中发现的问题，工艺人员可提出修改意见，并经设计部门同意，通过一定的审批程序后方可修改。

近来，随着并行工程引入设计制造领域，在如何认识设计和制造这对矛盾方面有了新的观点，提出可制造性设计和可装配性设计。可制造性设计和可装配性设计是一种优化产品设计技术，目的是使产品易于制造、装配，以获得最低的制造和装配成本。在市场竞争激烈，要求迅速提供用户不断更新的所需品种，把制造与设计并行，使设计满足制造要求是市场竞争的需要，也是企业的根本利益。