设计-结构教学课件作者车建明第4章.ppt

图4-14 返回 图4-15 返回 图4-16 返回 图4-17 返回 图4-18 返回 图4-19 返回 图4-20 返回 图4-21 返回 图4-22 返回 图4-23 返回 图4-24 返回 图4-25 返回 图4-26 返回 图4-27 返回 图4-28 返回 图4-29 返回 图4-30 返回 图4-31 返回 图4-32 返回 图4-33 返回 表4－1 返回 图4-34 返回 表4－2 返回 图4-35 返回 图4-36 返回 图4-37 返回 第4章 方便制造与操作的结构设计 4.1 铸造件的结构设计 4.2 模压件的结构设计 4.3 注塑件的结构设计 4.4 机加工件的结构设计 4.5 装配输送的结构设计 4.6 结构简化设计 4.7 宜人结构设计 在设计铸造结构时，应重点结合铸造生产的工艺特点，考虑相关的工艺性。在此，结合一些典型设计实例进行有关的讨论。 尽量减少凹凸部分，简化制造工艺，如图4-1所示。 考虑出模工艺，应在结构上设计拔模斜度，包括内腔结构，如图4-2所示。为便于取模，尽量避免造成出模困难的死尾和内凹。 对于砂型铸造，尽量减少活块部分，多块连成一片，简化制造工艺，如图4-3所示；在凸台距离分型面较近时，为避免使用活块，可将凸台延长，延长至分型面，或考虑加工方便，取消凸台，采用锪平加工措施，如图4-4所示。 对于砂型铸造，铸件结构上应考虑使砂型牢固，必要时需修改一些局部结构，以保证砂型牢固。如图4-5所示，将上法兰改为内法兰，下法兰厚度加大，以增加砂型强度；如图4-6 、图4-7、图4-8所示，均是通过修改不合理的凸台结构，达到保护砂型进而保证铸件质量的目的。 4.1 铸造件的结构设计 下一页 返回 使用型芯会增加砂型的复杂性和工艺难度，在可能的情况下，应通过修改结构避免使用型芯或减少型芯数量。如图4-9所示，通过将内腔改为开式，铸造时可以不用型芯；如图4-10所示，在结构允许的条件下，采用对称结构，可减少制模、制芯的工作量。 铸造件在冷凝时会产生收缩，如各部分冷却速度不一致，厚冷凝的部分易产生缩孔、缩松的缺陷。铸件厚度较大的局部，冷却速度慢，因此在结构设计上，应尽可能使铸件各处厚度接近。 4.1 铸造件的结构设计 上一页 返回 在设计冲压壳体结构时，需综合考虑产品结构需要、零件结构强度、材料特性与成型能力、冲压模具复杂性及冲压工艺等因素。 对于优质低碳钢、铝合金薄板等成型能力强的材料，可设计成较大的拉深深度及复杂的结构形状。如图4-11所示的铝合金壳体，在拉深成型的同时，在底面上压制出浅浮雕装饰图案、冲出几个小孔，对模具结构和冲压工艺复杂性和难度增加并不太大。 冲压壳体设计上，往往会关注结构造型和功能而忽视生产加工工艺，使得模具结构复杂、生产成本大，特别是对于结构上需弯曲和拉深成型部分。 板料弯曲时，内侧金属受切向压应力，产生压缩变形；外层金属受切向拉应力，产生伸长变形，如图4-12所示。当拉应力超过材料的抗拉强度时，即会造成金属破裂。坯料厚度越大、弯曲半径越小，材料所受的内应力就越大，越容易弯裂。必须控制最小弯曲半径，通常取为板厚的0.25～1.00倍以上，材料塑性好时取下限。 4.2 模压件的结构设计 下一页 返回 弯曲时还应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向垂直，如图4-13所示，亦即使材料所受的拉应力与纤维方向一致，避免产生破裂。在双向弯曲时，应使弯曲线与纤维方向呈45°角。 设计弯曲件时应加强其变形部位的刚性，如在弯曲部位设置加强筋等，如图4-14所示。 在设计拉伸壳体时，应注意拉伸变形的影响。如图4-15所示，在凸模作用下板料被拉入凸模和凹模的间隙中，凸模和凸模圆角部位变形最大。凸模部分在圆周切线万向受压应力，压应力过大时，会发生折皱，坯料厚度越小，拉深深度越大，越容易产生折皱。凸模四尾部位承受筒壁传递的拉应力，材料变薄，容易在此处拉裂。 拉伸部位在形状上应尽可能简单、对称，带有法兰边时，四周法兰边宽度应尽可能一致，否则，可能增加加工难度，浪费材料。 4.2 模压件的结构设计 上一页 返回 注塑件的结构设计应综合考虑产品要求、外观造型、注塑材料、各功能局部、生产加工条件及成本等因素。 在设计注塑件的有关几何参数时，如壁厚、加强筋、塑件上的孔的孔径和孔深及孔距等，壳体的外形尺寸、选择的材料等都需要考虑。可参考有关设计手册或类似的设计产品、设计经验确定。 注塑件也存在定型收缩的问题，因此，在设计注塑壳体时也要考虑脱模斜度。通常，注塑壳体内表面拔模斜度取为 15′，外表面取为30′，孔的斜度与内表面相同，加强筋的斜度为2°～5°。 壁厚设计尽可能均匀，过厚的部分容易在内部产生气孔、收缩变形等缺陷，如图4-16所示。在壳体转弯连接处，应避免使用锐角连接，而采用圆角过渡，否则，易造成应力