工件材料被切削加工的难易程度 [切削加工工件结构的合理设计]

时间：2019-01-30 03:31:24　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：切削加工工件结构的合理设计，直接影响加工的质量、效率和经济效益，所以，结构设计十分重要。在结构设计过程中应该重点考虑三个方面的因素：提高零件加工效率、便于加工、减少切削加工量。
　　关键词：切削；加工件；结构设计
　　机械加工零件结构设计不合理，不仅影响零件的加工质量、加工效率及经济性，而且会造成零件难加工，甚至无法加工，所以设计零件结构时，应掌握零件结构设计的基本方法，尽量避免出现不符合机械加工工艺的设计结构。
　　本文着重通过一些实例来探讨在机械加工过程中，零件结构的合理设计，为设计者提供一些借鉴，从而在设计中尽可能获得较优方案，以得到较好的经济效果。
　　一、从提高零件加工效率方面考虑结构设计
　　在零件设计时，若考虑不周、结构不合理往往会增加加工复杂性，使加工次数、装夹次数及换刀次数增多，工件难装夹，从而影响了加工效率。
　　 1.减少刀具的调整次数
　　需要加工两凸台面，若设计两凸台面高度不相等，加工时需要两次进给才能加工完成，若设计零件两凸台面高度相等，加工时只需一次进给便可完成加工。
　　 2.减少工件装夹次数
　　需在不同轴段上铣两个键槽，若设计成两个键槽布置在错开成90°的位置，铣完一个后需转90°。装夹，再铣另一个，即两次装夹才能加工完成，若改为两个键槽布置在圆柱同一母线方向上，一次装夹即可完成加工。
　　 3.减少刀具规格和换刀次数
　　在阶梯轴上加工两退刀槽，如果两退刀槽尺寸不等，需用规格不同的刀进行加工，增加了换刀的次数和换刀时间，如果两退槽尺寸相同，只需用一把刀便可完成加工。
　　 4.工件装夹方便
　　机械零件加工时（如车削），必须夹持在机床上，因此设计零件结构时，零件上必须有方便夹持部位，并且保持有较好稳固性，以保证在切削力作用下零件不会晃动，从而保证加工效率和加工质量，如图1零件，需加工左段锥面，若设计成图1（a）结构，在车床上夹持右端加工左端时，由于右端仍为一锥面，这时装夹困难，定位不准确，验证保证加工质量，若设计成图1（b）结构，右段设计为一段圆柱面，既方便装夹，又能较好保证加工精度。
　　
　　二、从便于加工方面考虑结构设计
　　在零件设计中，设计者有时会对零件使用性能方面多考虑一些，而疏忽了零件加工的可能性，从而会造成有的零件按图不能顺利加工，增加了制造零件的难度。
　　 1.有加工空间，防止碰伤
　　对于用刨刀和圆盘形刀具（如铣刀、砂轮等）加工零件时，被加工表面与邻近部分应留有一定刀具运行空间，以使刀具运行不至于碰伤邻近表面。
　　 2.应能加工
　　机械加工所用的刀具、机床都有一定结构和尺寸，加工部位周围有长壁或上下有凸台都可能妨碍刀具运动。在设计中应考虑使刀具能够接近被加工表面，避免发生干涉。
　　 3.要能退刀
　　要考虑刀具能退出已加工表面，应有便于退刀结构。
　　 4.改善刀具工作条件，延长刀具寿命，提高加工精度
　　如图2所示钻孔位置，若设计成图2（a）结构，孔中心线与端面不垂直，即在斜面上钻孔，这样不但钻孔位置不准确，还易使钻头产生偏斜损伤刀具，若设计成图2（b）结构，孔中心线与孔端垂直，钻头受力均匀，切削平稳，能获得较高精度。
　　
　　三、从减少切削加工量方面考虑结构设计
　　在零件的加工过程中，零件的加工表面越少，加工部位越方便，加工的精度要求越低，则零件的生产效率越高，经济性越好，所以设计零件结构时应考虑减少加工量来达到较好的经济效果。
　　 1.考虑减少加工面
　　在一个大表面上，如有一小部分要加工，则该部分应凸出在不加工表面之上，以减少加工工作量。
　　 2.减少钻孔深度
　　钻削加工属半封闭加工，排屑困难，散热较慢，若进行深孔钻削，钻头发热较快，温度较高，容易使钻头磨损，所以进行孔结构设计时，应尽量避免深孔加工。
　　 3.减少不必要的精加工段
　　图3所示零件，在生产实践中很常见，而合理的设计应该是图3（b），而不采用图3（a），使内孔中间部分采用扩孔粗加工，以减少加工表面，磨削内孔时，只需磨两端内孔即可。
　　
　　在进行加工件结构设计中，若能对以上因素都进行综合考虑，你的设计方案将会更合理，按图加工会更顺利。
　　（作者单位江苏省沭阳中等专业学校）
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