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第八章结构工艺性

第一节结构工艺性概述

机器由许多零件组成，每一零件结构设计的是否合理直接关系到加工制造难易程度及

对使用性能的影响，所以通常工程技术人员在设计整机或零部件时，要从机器的使用、制

造等方面全面考虑。为了评定机器结构的设计质量，通常引用“结构工艺性”概念。

如果所设计的产品（零件）根据一定的生产规模且能保证有较好的使用性能（如寿命

长、效率高、安全可靠性、安装及维修方便等）前提下，能用劳动量小、高效率、材料消

耗少、较低成本的方法制造出来，那我们说此“零件结构工艺性好”，或“具有结构工艺

性”。

另外，如果设计的机器或零件既能保证使用要求，又可用最少的材料制造出来，我们

称其为“节材性”。节材性包括三个要素：1.机器或零件重量轻。2.制造过程中产生废料

少。3.特殊钢材及稀有、贵重金属用量少。

生产一台机器或一个零件的过程，一般都要经过毛坯制造、切削加工、热处理和装配

等过程，所以结构工艺性是个整体概念。在进行结构设计时必须将各生产过程对零件结构

工艺性的要求全面考虑，综合分析，不应顾此失彼，使在不同生产阶段都具有良好的工艺

性。如不能周全的兼顾到各工种时，则应抓住主要矛盾，以求确定出较理想的方案，从而

获得较好的结构工艺性。

零部件的结构工艺性与生产规模密切相关，并随着科学技术发展而变化。生产批量是

影响结构工艺性的首要因素，批量大小不同，制造方法不同，结构工艺性不同。先进制造

工艺与新技术的发展与应用是促进零件结构工艺性变化的又一重要因素。如采用电解、电

火花、激光、超声波等加工工艺可使一些较复杂型面、难加工材料、微孔、窄缝等的加工

变的较为容易，又如精密铸、锻、精密冲压、挤压、轧制等工艺，可使毛坯精度大大提高，

接近于成品。

结构工艺性基本内容包括：

a．机器的系列化、通用化、标准化及合理的技术要求；

b．毛坯结构工艺性；

c．切削加工零件结构工艺性；

d．热处理结构工艺性；

e．机器结构的装配工艺性

第二节机器的“三化”及技术要求合理性

机械行业迅速发展对各种机器的质量及品种多样化提出了更多的要求，但这给设计制

造和维修带来了一定的难度及复杂化。如能使不同行业的机器、结构有一定统一性，主要

零部件有通用性，多设计标准件，就可用最少的零部件品种满足各种需要，减少品种数量

及规格。因此，机器品种规格系列化、零部件通用化、参数标准化可大大缩短机器设计和

制造过程。

品种规格系列化后采用较多通用件、标准件，减少专用件，机器零件品种减少，零部

件制造批量增加；零部件通用化后，不同型号的机器有可能采用相同零部件，既可扩大制

造批量，又有利于组织专门化生产，采用先进设备和工艺，提高产品质量，降低成本。对

易损件通用化、紧固件标准化，使维修配件、零件品种减少，方便了维修。因此，在设计

机器时的基本要求首先要按照“三化”标准系列，对机器及其零部件多采用标准及定型结

构，尽量减少专用件。这是评定一台机器总体结构工艺性好否的重要标志。

零件结构设计中，仅用视图、剖视、剖面及尺寸合理的表达其形状及大小是不够的，

还需有合理的技术要求。如：1.机器性能、化学性能、热处理、无损探伤等；2.尺寸公差、

形位公差及表面粗糙度等；3.零件重量等其它要求。

尺寸公差、形位公差及表面粗糙度是零件图上机械加工中相当重要的内容，必须合理

选择及正确标注。对于基准的选择通常采用基孔制，特殊情况例外。从经济性考虑，只要

能满足使用要求，应尽量选低公差等级，根据生产规模及零件的具体结构确定合适精度，

且形位公差、尺寸公差与表面粗糙度应协调。

在部件或机器装配图上，应根据机器的使用要求规定合适的装配技术要求。

第三节毛坯结构工艺性

毛坯要具结构工艺性，注意选合适的毛坯型式、种类且据该种毛坯工艺的需要设计合

理的结构。设计时要根据具体情况综合考虑，如：零件材料、生产类型、结构形状、尺寸

大小等。

下面讨论铸件、锻件、焊件的结构工艺性。

一、铸件的结构工艺性

铸件结构工艺性常指零件的本身结构应符合铸造生产的要求，便于铸造工艺过程顺利

进行，还能保证产品质量，如能简化铸造生产过程，减少铸造缺陷，节约金属材料，能降

低成本，及提高生产率，