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一文了解切削件结构设计准则

导读: 便于退刀准则就是应使切削刀具在完成了一加工面的加工任务后能方便地离开该处,以免刀具和工件碰撞或损坏已加工面,保证加工全程顺利进行。方便地退刀可节省加工时间,从而达到降低加工成本的目的。

切削件结构设计准则:

切削加工是机械工业中最常见的加工方式,它包括车、铣、镗、刨、磨、锪、钻等。

切削件的结构设计要充分地考虑加工工艺的特性。

1)便于进刀和退刀准则:

便于退刀准则就是应使切削刀具在完成了一加工面的加工任务后能方便地离开该处,以免刀具和工件碰撞或损坏已加工面,保证加工全程顺利进行。方便地退刀可节省加工时间,从而达到降低加工成本的目的。

工程应用实例:

(1)外圆、内圆和平面磨削时,各表面间的过渡部位,应设计出越程槽,保证砂轮自由退出和留出加工空间。(磨削加工,在砂轮行程终点若无退刀可能,则行程终点受磨时间长、发热多,这样可能形成二次淬火,产生磨削裂纹,退刀槽是最常见的方便退刀的结构设计措施。)

(2)阶梯轴研磨时,在轴的台阶处需设置砂轮越程槽;

(3)锥面结构设计时,需考虑方便退刀。

(4)加工外螺纹时要留出退刀槽;加工盲孔内螺纹时,在其终点也要留有足够的退刀槽。

(5)铣,刨削加工同样也要保证退刀的可能,否则,不能保证加工全程顺利进行。例如:钻孔时,应留有较大的钻出空间,以保证快速钻削。

2)减少加工量准则:

减少加工量意味着减少加工时间,也可节省原材料,从而降低构件制造成本。

减少切削量的常用方法:

(1)选择合适的毛坯,使毛坯的形状尽量地接近构件的形状。

在设计要求有较大内外直径的切削构件时,在保证其功能要求的前提下,应使其结构设计得可直接采用管材;

(2)采用组合部件。当构件的切削量过大时,可将整体结构改为由多个单件组合的组合结构。

(3)平缓过渡,除非功能的要求,否则应避免突然的截面突变。

(4)减少行程。需铣削加工凹槽,为减少铣刀的行程,应将凹槽数设计为奇数。

3)减少加工表面数量和缩小加工表面面积。

(1)用车削加工端面代替锪孔端面;

(2)内圆孔中间部位直径加大,减少精车表面长度;

(3)将轴承座的底面做成台阶支撑面,减少加工面;

(4)将面积较大的底座加工平面,改为镂空面以减少磨削加工面;

(5)若仅要求一小段长度较短且精度要求较高的轴外圆表面时,应采用阶梯轴。

4)可靠夹紧准则:避免夹紧面过小。

工程应用实例:

(1)在零件的锥形部分作出部分圆柱形装夹工艺面;

(2)改进零件结构,增大卡爪与被加工零件的接触面,使装夹可靠;

(3)为了便于加工立柱导轨面,在曲面上作出工艺凸台,便于装夹。在完成加工后铣去工艺凸台;

(4)尽量使待加工结构的多个面处在同一平面内。

5)同一夹紧工序准则:

同一构件上的两切削加工面若不是在同一夹紧工序下被加工完成,则它们之间的位置公差精度难以提高,此外,多次拆装也加长了加工时间,提高了制造成本,所以应尽量使构件在同一夹持条件下被加工完成,即为一次成形准则。

为保证一次成形,应使切削件结构的尺寸单向变化,而且,应尽量使轴径依次变大,孔径依次变小,这在大批量生产时更显优势。

工程应用实例:

(1)加顶针孔或加另外的夹紧面,保证两加工面可在同一夹紧条件下被加工。

(2)两轴承座孔的中间凸台,在条件允许的情况下可将中间凸台去掉,改用挡圈代替,保证两个轴承孔能一次被加工出来。

(3)

(4)零件外圆与内孔有同轴度要求时,应将零件结构改为可在一次装夹后同时加工出外圆和内孔。(增设夹紧凸台)

6)便利切削准则:

便利切削常用措施:

(1)使用简单形状。一般而言,球面、锥面结构应尽量避免,而优先使用柱面结构。

(2)内外有别。外表面的圆弧形状很难加工,应该为倒棱(倒圆改为倒棱)。内角设计成圆弧形状则容易加工。

(3)应尽量避免在结构内部加工键槽或高精度配合(避免内凹面及内表面加工)。尽量避免将加工面设置在低凹处;箱体类零件的外表面比内表面容易加工,零件的安装配合表面,应尽量为外表面;加工外圆表面比内圆表面容易;加工阀杆凹槽要比加工发套沉割槽方便,且精度易保证。

7)减少缺口效应准则:

由于结构功能的要求,很多车削加工的轴上设计有凸台、挡肩、环形槽、径向穿孔等结构。这些结构通常由缺口效应,是疲劳裂纹的起源地,也是轴疲劳损坏的重要原因。因此,应设法避免至少是减低这类缺口效应,通常的结构方法有三种及其组合:

(1)不同截面之间平缓过渡;

(2)减低缺口周围的刚度;

(3)避免尖锐棱边。

8)避免斜面开孔准则:

在倾斜面,尖角部位上钻孔难定位。刀具出口孔端若是斜面则可能因周围约束条件不均匀使孔弯曲。

9)贯通孔优先准则:

贯通孔通常比盲孔易加工,加工质量易提高。

10)孔周边条件相近准则:

孔周边的约束条件由材料的弹性、构件的形状和支承情况决定。如果在周边约束条件相差很大的地方钻孔,则钻头将退让到加工抗力小的一侧,从而钻出弯孔。

工程实例:

(1)钻眼镜孔时,已加工好的孔要装入同样材质的镶块,使全周约束条件重新一样后再加工第二个孔。

11)应尽量减少工件的装夹次数:

12)应尽量采用标准刀具,减少刀具种类:

(1)轴上的沉割槽或键槽的形式与宽度应尽量一致,以减少刀具种类;

(2)箱体上的各螺孔尺寸和规格应尽量一致;

(3)尽量避免使用加长钻头等非标准刀具的结构;

(4)工件圆角半径应与标准刀具(铣刀)规格尺寸相一致。

来源:非标机械设计学习分享

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