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1、零件設計的工藝性,試制車間工藝科,一、工藝的基本概念,設計好的零件，只有生產出來，裝配在機器上，才能體現(xiàn)其價值。 生產過程： 將原材料轉變?yōu)槌善返挠嘘P勞動的全過程。包括工藝過程和輔助過程。 工藝過程： 改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置、性質，使其成為成品或半成品的過程稱工藝過程。 工藝過程是生產過程中的主要部分。,1。零件設計應考慮的問題：,（1）使用性能： 滿足強度、硬度、耐磨性、使用功能等指標。 （2）加工性能： 能否能制造？ 是否便于制造？ 零件是組成機器的基本單元，不僅要滿足設備的工作性能，而且要考慮能否制造和便于制造。,2。零件設計的工藝性,在機械設計中，不僅要保證所設計的

2、機械設備具有良好的工作性能，而且還要考慮能否制造和便于制造。 這種在機械設計中綜合考慮制造、裝配工藝及維修等方各種技術問題，稱為機械設計工藝性。 機器及其零部件的工藝性體現(xiàn)于結構設計當中，所以又稱為結構設計工藝性。,3。影響零件結構設計工藝性的因素,1) 生產類型： 生產類型是影響結構設計工藝性的首要因素 當產品由單件小批量生產擴大到大批量生 時，必須對其結構工藝性進行審查和修改。 2) 制造條件： 零部件的結構必須與制造廠的生產條件相適應。（機械加工設備和工藝裝備，人員的技術水平。） 3)工藝技術的發(fā)展,4。零件結構設計工藝性的基本要求,1) 從整個機器的工藝性出發(fā)，分析零部件的結

3、構工藝性。 2）在滿足工作性能的前提下，零件造型盡量簡單。盡量采用標準件、通用件和外購件。 3) 零件設計時應考慮加工的可能性、方便性、和經(jīng)濟性。 在滿足零件工作性能的前提下應盡量降低零件的技術要求(即盡量低的加工精度和表面質量) 4）盡量減少零件的機械加工量，力求實現(xiàn)少或無切屑加工，充分利用原材料， 5）合理選擇零件材料,二、與工藝有關的流程,1、零件簽審流程 2、圖紙打印流程,1。零件簽審流程,零件圖設計（零件信息進入PDM系統(tǒng)） 提交校審流程： 設計校對 產品結構工藝性審查 標準化審查 領導審批 生效（PDM系統(tǒng)SAP系統(tǒng)）,PLM圖檔打印流程一般有兩種方式： 1）無需工藝且不涉及清單

4、維護 申請打印結束 (設計確認均為外協(xié)件或為臨時技術文件等，無需工藝維護，只是純粹圖檔打印) 2）涉及工藝及清單更改： 申請工藝打印結束 （需附加工藝的圖檔）,2、圖紙打印流程,3.打印流程提交后的相關工作：,打印流程提交： 工藝卡編制（材料定額，工藝流程，設備，工作中心等基礎數(shù)據(jù)） 工藝簽審流程生效。 開啟打印流程： 圖紙附加工藝 （ 打圖） 啟動ERP維護流程 ERP維護（路線，工作中心，材料等信息進入SAP） 工時維護 采購件價格核算 裝配結構樹維護 標準成本維護 打圖 訂單（計劃員） 生產制造,三、產品結構工藝性審查,1。產品結構工藝性審查任務 2。產品結構工藝性審查

5、的依據(jù) 3。工藝性審查的方式和程序 4。產品圖的工藝性審查,1。產品結構工藝性審查任務,產品結構工藝性審查任務是： 使新設計的產品在滿足使用功能的前提下應符合一定的工藝性指標要求，以便在現(xiàn)有生產條件下能以比較經(jīng)濟、合理的方法進行制造，并便于使用和維修。,評定產品結構工藝性應考慮的主要因素 產品的種類及復雜程度： 產品的產量或生產類型； 現(xiàn)有生產條件。 工藝性的評價形式 定性評價：根據(jù)經(jīng)驗概括地對產品結構工藝性給以評價。 定量評價：根據(jù)工藝性主要指標數(shù)值進行評價。 （ 根據(jù)材料與毛坯、熱處理、結構和標準化等方面進行評價。）,2。產品結構工藝性審查的依據(jù),JB/T 9169.31998 工藝管理

6、導則 產品結構工藝性審查 Q/SY1013-2002 工藝管理導則 產品結構工藝性審查,3。工藝性審查的方式和程序,1。對產品工作圖樣的工藝性審查應由產品主管工藝師和各專業(yè)工藝師分頭進行 。 2。審查者在審查時對發(fā)現(xiàn)的工藝性問題應填寫產品結構工藝性審查記錄。 3。設計者根據(jù)工藝性審查記錄上的意見和建議進行修改設計 。 4。若設計人員與工藝人員意見不一致，由雙方協(xié)商解決。若協(xié)商中仍有較大分歧意見，提交研究院主管技術領導進行協(xié)調或裁決。,4、產品結構工藝性審查內容,方案設計階段的審查 技術設計階段的審查 施工圖設計階段的審查,零件結構工藝性基本要求：,零件結構的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理、切削

7、加工和裝配工藝性 見Q/SY1013-2002 附錄C,5。產品圖的工藝性審查,（一） 零部件屬性 ： 符合：PDM系統(tǒng)中零部件屬性規(guī)范Q/SY 1144-2006 （1）編碼,名稱,圖號 編碼：自動生成 名稱：物料名稱應簡潔、準確、科學，說明物料的主要特性。 圖號：符合層次關系。 幾點建議: 1。建議不要在圖號末尾使用A、B等標記區(qū)分不同的零件。 2。用PROE設計的零件， 名稱要有：編碼+名稱+圖號 例1：零件工藝簽審,（2）零件來源,零件來源：自制，購買，外協(xié) 數(shù)據(jù)類型：枚舉類型，必選項 輸入方法 ：手工選擇 （如果選錯，有可能造成ERP信息錯誤） 需外協(xié)的零件類型： 橡膠件，塑料件,

8、 玻璃鋼制品, 標牌類 特殊規(guī)格的標準件； 多道工序需外協(xié)的零件； 超出公司加工能力的零件。（尺寸，精度，設備）,（3）零部件類型,零部件類型： 原材料、標準件、外購件，設計零件、設計部件 數(shù)據(jù)類型：枚舉類型，必選項 輸入方法 ：手工選擇 注意選對零件、部件； 因CAPP實現(xiàn)集成，區(qū)分零件與部件，且對應不同的表格，如果類型選錯， CAPP讀取信息時提示出錯，而退出CAPP，不能編制工藝。） 2. 部件的明細表行號要正確. 行號不正確時，CAPP讀取信息時提示糾正行號，而退出CAPP，不能編制工藝。）,關于行號糾正,PDM系統(tǒng)的”糾正行號”功能 。 工藝工程師在編制工藝獲取PDM系統(tǒng)BOM

9、清單時，開目CAPP以10為間隔生成行號。 1。圖紙原來行號為1，2，3，4......， 在 PDM系統(tǒng)選擇”糾正行號”功能，點擊“確定”后，行號變?yōu)椋?0，20，30，40...... 2。如果行號全部為空或者其中有一個為空， 則不進行糾正，設計工程師需將為空的行號補齊； 手工調整行號，系統(tǒng)不提供行號糾正功能。,（二）合理選擇零件材料,零件材料的合理選擇關系到產品的生產成本和產品質量。 選材原則： 1、考慮使用性能： 2、兼顧材料工藝性能 3、關注材料的經(jīng)濟性,1。材料的使用性能：,使用時主要考慮的機械性能包括強度、塑性、硬度、沖擊抗力及疲勞強度等。,幾種常用的鋼鐵材料： 碳素結構

10、鋼 優(yōu)質碳素結構鋼： 低合金高強度結構鋼： 合金結構鋼,A,碳素結構鋼（普通碳素鋼）,碳素結構鋼產量大，成本低，雜質較多。具有一定的力學性能，一般在熱軋狀態(tài)下供應。 Q195 有良好的韌性，較高的伸長率。焊接性良好， 公司采購薄板、用于受力不大的焊接件，沖壓件。 Q235A 強度和塑性都較好，焊接性能也很好，用于不重要的零件及焊接件。 Q235B 相當于15-20號鋼，可制作比較重要的機械構件。,B，優(yōu)質碳素結構鋼,優(yōu)質碳素結構鋼所含有害雜質磷、硫)及非金屬夾雜物較少，塑性及韌性較高，并可通過熱處理強化。多用于較為重要的零件。 20鋼 強度較低，焊接性能及冷加工性都很好，切削性能不好。 35

11、鋼 強度、硬度較高，有較好的塑性，焊接性中等。切削性能好。一般在正火或調質狀態(tài)下使用，用于截面較小，受力較大的機械零件。一般不做焊接件。,45鋼 強度、硬度較高，塑性及韌性尚好，切削性能優(yōu)良。 焊接性能不好。 淬透性較低，水淬易產生裂紋，調質處理可得到較好的綜合機械性能。直徑較大（60-80）時，調質狀態(tài)與正火狀態(tài)力學性能相近。大截面零件常以正火為最終熱處理。 主要用途： 一般正火或調質，或高頻表面淬火狀態(tài)下使用。一般用于軸、銷類零件。 一般不做焊接件。如需焊接，則焊前需預熱，焊后要進行除應力退火。,C、低合金高強度結構鋼,普通低合金鋼是含少量合金元素的普通合金鋼，它強度較高，加工和焊

12、接工藝性較好，并具有較好的耐磨、耐蝕、耐低溫性能，生產成本和碳素鋼相近。 一般在熱軋退火或正火狀態(tài)下使用。且不需熱處理。 Q345A 強度級別：343MPa, 與Q235相比，強度提高50%。 在熱軋或正火狀態(tài)下使用。 綜合力學性能、焊接性能、低溫韌性、切削性能均好。 用于承受動載荷的各種焊接結構。,D、合金結構鋼,合金結構鋼是在碳素結構鋼的基礎上加人適量的一種或幾種合金元素，它比碳素結構鋼的綜合性能要好。 40Cr 是一種常用的合金調質結構鋼，用于制造承受中等負荷和中等速度工作條件下的零件。其油淬臨界直徑小于30一40mm。也可調質并高頻表面淬火制造具有高的表面硬度及耐磨性而無很大沖擊的

13、零件。又適用制造進行碳氮共滲處理的各種傳動零件。 42 CrMo 是一種綜合機械性能好，強度高，淬火性能好的中碳合金鋼，在機械制造行業(yè)常用于制造齒輪、連桿、高強度螺栓等重要零部件。,2。材料工藝性能,1）機械加工性能: 機械加工性能一般是用切削抗力的大小，加工表面所達到的粗糙度和加工時切屑排除的難易程度以及刀具刃部磨損大小來衡量的。材料的硬度值在160HBW230HBW范圍內時,切削性能較好。 2）焊接性能: 焊接性能的優(yōu)劣用焊縫形成冷裂的傾向、脆性、氣孔或其它缺陷的傾向來衡量; 一般低碳鋼及低合金鋼有較好的焊接性,中碳以上鋼的焊性較差; 3）熱處理工藝性能: 包括淬硬性、淬透性、變形

14、開裂傾向、過熱敏感性、回火脆性傾向、氧化脫碳傾向及冷脆性等。,3。材料的經(jīng)濟性,1) 材料的價值。 2) 材料的加工費用。 3) 盡量減少材料的品種和規(guī)格。 （路機已對材料品種和規(guī)格進行了整合，形成了路機鋼鐵材料選用標準）,材料選用建議：,1。表面盡可能不加工或少加工。 例如：墊、套類零件選用鋼管 2。材料選用與加工方法相適應。 例如：直徑50以下的墊片宜選用圓鋼加工。 直徑80以上的墊片類零件宜選用鋼板。 3。選用的材料與熱處理要求要相適應。 需熱處理的零件：按材料成分選相應的熱處理用鋼。 不需熱處理的零件：按強度選用； Q345A，屈服點S 345MPa抗拉強度b 47

15、0-630MPa 45 正火 350 600,（三）關于下料,,1。下料車間組織結構,2。公司現(xiàn)有下料方法 A。鋸：機床：帶鋸，用于型材下料。 B。剪：機床：剪板機，用于20mm以下鋼板。 C。熱切割。,熱切割的分類:1.按照物理現(xiàn)象分類,1.1 燃燒切割 燃燒切割是把材料在切口處加熱至燃燒狀態(tài)時，把切口處產生的氧化物用切割氧流吹出而形成切口的熱切割方法。 1.2 熔化切割 熔化切割是把材料在切口處加熱熔化，使熔化產物被高速及高溫氣體射流吹出而形成切口的熱切割方法。 1.3 升華切割 升華切割是把材料切口處加熱氣化，使氣化產物通過膨脹或被一種氣體射流吹出而形成

16、切口的熱切割方法。,熱切割的分類:2.按照加工方法分類,2.1 手工切割 全部切割過程均用手工操作完成。 2.2 半機械化切割 整個切割操作過程中部分采用機械化方式實施。 2.3 機械化切割 整個切割操作過程都采用機械化方式進行機械化切割 2.4 自動化切割 整個切割操作過程，包括一切輔助作業(yè)（如更換工件），都能自動地完成。,熱切割的分類:3.按照能源分類,3.1 氣割 采用氣體火焰的熱能將工件切口處預熱到燃燒溫度后，噴出高速切割氧流，使其燃燒并放出熱量實施切割的方法。用高速切割氧流的動量將熔渣排除。形成割縫。,用于切割低碳鋼、低合金鋼。,熱切割：等離子弧切割,2.等離子弧切割。 用

17、等離子弧的高溫使金屬局部熔化，借用高速等離子流將熔化的金屬從割口吹走，形成連續(xù)割縫。 適合切割低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼。鋁及鋁合金。,熱切割：激光切割,利用激光束照射切割區(qū)，使被切割材料迅速升華和熔化。高度蒸發(fā)的材料或熔化的材料受氣體射流及膨脹作用被驅出，在割炬移動或工件進給時產生切口。,切割品質好:切口寬度窄(一般為0. 1 mm0. 5 mm)、 精度高(一般孔中心距誤差0. 1 mm0. 4 mm,輪廓尺寸誤差0. 1mm0. 5mm)、 切口表面粗糙度好(一般Ra為12. 5m25m), 激光切割的對象十分廣泛,包括各種金屬、非金屬,碳鋼的切割方法比較,碳鋼的切割方法有氣割、等離子切割

18、、激光切割等。 選擇切割方法的出發(fā)點是切割板厚、切割速度、切割質量要求和切割成本。,,下料件對圖紙的要求： 1。下料件尺寸偏差應符合公司標準下料件尺寸偏差規(guī)定。 （例1） 2。合理標注粗糙度。 切割件質量指標根據(jù)切割面平面度、割紋深度 、缺口的最小間距，切口角四項進行分級。,切割件質量指標：熱切割質量和尺寸偏差,切割成本：,切割薄板用激光切割或等離子切割。 等離子切割成本總是低于激光切割成本。 切割厚板用氣割。 （交點1，15-20 2。30-50 ）,,切割費用包括更換部費用、氣體費、電費、人工費。切割成本即單位件長度切割費用。,（四）關于圖紙尺寸標注的工藝性要求,零件設計尺寸，作為標

19、注在零件設計圖上的基本要素，不但要保證設計上的要求，而且還應滿足工藝上的要求。 零件設計尺寸的工藝性的好壞，將直接影響到產品的質量和成本 是衡量設計人員設計水平和工藝水平的重要標志。,一、尺寸標注要符合制圖標準GB/T 4458.4-2003,1。圖樣上所標往的尺寸，為該圖樣所示機件的最后完工尺寸，否則應另加說明。（零件圖上的尺寸是該零件交付裝配時的尺寸。） 2。合理配置。（方便看圖） 2.1 對機件的工作性能、裝配精度及互換性起重要作用的功能尺寸應直接標出。 2.2 尺寸應盡量標注在表示形體特征最明顯的視圖上。 2.3 同一結構要素的尺寸應盡可能集中標注，如孔的直徑和深度;槽的寬度和深度等.

20、 2.4 尺寸應盡量標注在視圖的外部，以保持圖形的清晰; 2.5 尺寸線與尺寸界線，尺寸線、尺寸界線與輪廓線應盡量避免相交.,二、標注的尺寸要考慮方便加工、檢驗。避免加工時進行復雜計算。,1。盡量直接標出零件的總體尺寸。（圖1） 2。盡量直接標出零件實長。（圖2） 3。少采用角度標注，盡量按坐標標出尺寸。（圖3） 4。零件圖的尺寸，公差、表面粗糙度、技術要求等，盡可能特征按集中標注。,1 設計尺寸應標準化、系列化。 1.180mm以下的孔采用標準直徑。按相應的標準規(guī)定標注尺寸及其偏差。在加工時可用標準鉆頭、鉸刀。 1.2 腰形槽寬度用標準尺寸，以便選用標準銑刀。 1.3 沉孔直徑尺寸按標準選取

21、。減少刀具種類。 （下面為普通直柄立銑刀的尺寸，右邊為莫氏錐柄立銑刀尺寸）,三、尺寸標注要考慮加工工藝性,2。要正確選擇基準,零件尺寸設計基準是尺寸標注的起點。要正確選擇。 2.1 盡可能選擇不加工面上作粗基準。 2.2 基準選擇應考慮加工順序。避免從待加工面標注工序尺寸（圖1。圖2） 2.3 基準應量選擇在實體上，應便于測量。 (圖3 2孔為改進后的標注）,3。標注尺寸應便于加工與測量,3.1 不同工種加工的尺寸應盡量分開。 （如焊接圖的組裝尺寸與加工尺寸）,本圖鍵槽與車加工尺寸分開,3。標注尺寸應便于加工與測量,3.2 按加工順序標注尺寸。 （折彎件的孔距標注考慮加工和使用性能，（圖2

22、） 3.3 標注尺寸應便于加工與測量 （圖3）,（五）壓彎件結構工藝性 (JB/T 5109),壓彎件的圓角半徑應大于最小彎曲半徑，以防彎裂。通常情況下，一般彎曲半徑應rt(板厚)，但也不宜過大，過大時材料回彈也大。特殊情況下，需要較小的彎曲半徑時就得考慮材料所允許的最小彎曲半徑。 壓彎件的直邊長度，板件壓彎直段要大于板料厚度的2倍， 孔的位置不應在彎曲變形區(qū)內以免孔發(fā)生變形，避免不了時，就得考慮先彎曲后鉆孔. 材料的邊緣局部彎曲時，為避免轉角處撕裂，應在轉角處鉆孔或切槽。,1.壓彎半徑,1.1 壓彎半徑的標注: 壓彎件尺寸標注時，應給出內圓角半徑。 1.2 最小壓彎半徑,1.3 壓彎半徑系列

23、,2。彎出條件,2.1 最小彎邊高度,2.2 最小孔邊距,3.局部壓彎邊緣,在局部壓彎時，為了防止在交接處產生撕裂，可預先切槽,4. 壓彎件展開長度計算,展開長度按中性層計算。 中性層位移系數(shù)，見下表,（六）零件機加工結構工藝性,1 零件結構設計要考慮公司現(xiàn)有設備條件。 （考慮設備規(guī)格，精度等，盡可能避免大件的端面加工） 2 零件結構設計要考慮表面可加工性。,3 應考慮刀具進退條件,（六）零件機加工結構工藝性,4 零件結構設計要考慮方便可加工。,5 減少大面積的加工面。 （大平面，高精度長孔，軸等）,盡可能避免在斜面上鉆孔和鉆不完整孔，以防止刀具損壞,盡量不采用接長鉆頭等非標準刀具,(七)熱處

24、理零件結構設計工藝性,1。零件熱處理方法的選擇： 根據(jù)零件的使用性能、技術要求、材料的成分、形狀和尺寸等因素合理地選擇熱處理方法 熱處理工藝方法歸納為如下六類: 1）退火及正火; 2) 淬火; 3) 回火及時效; 4) 表面淬火; 5）化學熱處理; 6）形變熱處理。,2.熱處理工序的安排,A 預備熱處理： 預備熱處理安排在粗加工前后，目的是：消除應力，細化晶粒，均勻組織。 預備熱處理方法有正火、退火、調質 B 消除應力熱處理： 毛坯在制造和加工過程中產生的內應力會使工件產生變形和開裂。為了穩(wěn)定尺寸，要安排去應力處理。 消除應力安排在毛坯制造或粗加工之后。一般有時效和深冷處理。 C 最終熱處理

25、最終熱處理目的：提高零件的強度、硬度和耐磨性。 最終熱處理法有：淬火，表面淬火，滲碳，滲氮，碳氮共滲等。 最終熱處理安排在精加工之前。,3. 設計熱處理零件的注意事項,1。選擇零件材料時注意材料的熱處理性能，保證零件較容易達到預定的熱處理要求。 淬硬性：與鋼的含碳量有關 淬透性：鋼的合金成分，冷卻速度、冷卻劑以及工件尺寸 2。零件的幾何形狀和剛度 要考慮在熱處理過程中零件形狀便于運輸、吊掛和裝夾 3。防止熱處理零件開裂 避免尖角、棱角， 防止螺紋脆裂。,1 所有入庫零件都要經(jīng)過表面防護處理。 2 表面防護的方法： 2.1電鍍、化學鍍及熱浸鍍方法 1）電鍍。電鍍是將金屬工件作為陰極浸入

26、欲鍍金屬的鹽溶液中，然后通以直流電，在直流電場作用下，金屬鹽溶液中的陽離了在工件表面上沉積成為牢固的鍍層。 鍍層的應用： 防護性鍍層，主要是防止金屬在大氣及其他環(huán)境中的腐蝕，如鋼鐵工件鍍鋅、鍍鉻、鍍鋅鎳等; 耐磨鍍層(硬鉻鍍層) 裝飾性鍍層 2）化學鍍：最常用的是化學鍍鎳和化學鍍銅 3）熱浸鍍：是將金屬短時間浸人熔融的金屬液體槽中,取出冷卻.,(七) 關于零件的表面防護處理,2.2 化學轉化膜：,2.2 化學轉化膜： 1）氧化處理： 鋼鐵氧化處理：就是將鋼鐵工件放人特定的氧化性溶液中并適當加熱，使其表面形成一層致密的氧化膜，以改善工件的耐蝕性及外觀的工藝方法 2）磷化。 磷化處理是將鋼鐵工件浸

27、人磷酸鹽溶液中，使工件表面獲得一層不溶于水的磷酸鹽薄膜的工藝方法。 磷化膜,呈灰白或灰黑色，膜與基體金屬結合十分牢固，抗蝕能力相對氧化膜提高210倍,2.3涂料涂裝法,1）涂涂料。 將涂料涂覆在金屬表面，隔開周圍介質與金屬的接觸，達到防止腐蝕的目的。 2）涂塑料。 采用浸涂、噴涂或刷涂等方法，使被保護金屬表面裹上一層塑料薄膜，被保護金屬表面裹上一層塑料薄膜，隔開周圍介質與金屬的接觸，也可達到防止腐蝕的目的。 3）涂防銹油。 用于儲存、加工和運輸過程中的防腐方法，當耐蝕期較短時,可涂礦物油。當耐蝕期較長時,應涂凡士林、石蠟等混合物。,2.4 表面處理,表面處理的目的 改變基材表面狀態(tài)、化學成分、組織結構或形成特殊覆層，以提高基體表面與涂層的附著力。 表面處理的方法： 目前采用的表面處理方法主要有：噴丸、砂紙打磨、酸洗、磷化。 公司目前主要表面處理方法應用： 板厚3mm以下：電泳。 板厚4mm5mm 磷化 或噴丸。 板厚6mm以上：噴丸 油管：酸洗。,（完）,祝：大家工作順利， 事事順心。,謝謝！,