机械零件设计如何考虑结构工艺性

机械设计与制造之间紧密相连，二者相辅相成，设计环节的周全考虑对于确保制造过程的顺利进行至关重要。如果在设计之初未能全面考量各种因素，往往会给后续的制造环节带来不必要的困扰和挑战。今天，分享几个在机械零件设计中应当着重考虑的结构因素，以确保设计既符合功能性需求，又便于实际制造。

图源：Pexels

用铸造的方法制造零件毛坯时，为了便于在砂型中取出模样，一般沿模样拔模方向作成约1：20的斜度，叫做拔模斜度。因此在铸件上也有相应的拔模斜度，如下图a所示。这种斜度在图上可以不予标注，也不一定画出，如下图b所示；必要时，可以在技术要求中用文字说明。

铸造圆角

在铸件毛坯各表面的相交处，都有铸造圆角（下图），这样既能方便起模，又能防止浇铸铁水时将砂型转角处冲坏，还可以避免铸件在冷却时产生裂缝或缩孔。铸造圆角在图上一般不予标注，常常集中注写在技术要求中。下图所示的铸件毛坯的底面（作为安装底面），需要经过切削加工。这时，铸造圆角被削平。

铸件壁厚

在浇铸零件时，为了避免各部分冷却速度的不同而产生缩孔或裂缝，铸件壁厚应保持大致用等或逐渐变化，如下图所示。

零件加工面的工艺结构

倒角和倒圆

如下图所示，为了去除零件的毛刺、锐边和便于装配，在轴或孔的端部，一般都加工成倒角；为了避免因应力集中而产生裂纹，在轴肩处往往加工成圆角的过渡形式，称为倒圆。

螺纹退刀槽和砂轮越程槽

在切削加工中，特别是在车螺纹和磨削时，为了便于退出刀具或使砂轮可以稍稍越过加工面，常常在零件的待加工面的未端，先车出螺纹退刀槽或砂轮越程槽，如下图所示。

螺纹退刀槽和砂轮越程槽的结构尺寸系列，可查表。

钻孔结构

用钻头钻出的盲孔，在底部有一个120°的锥角，钻孔深度指的是圆柱部分的深度，不包括锥坑，如下图a所示。在阶梯形钻孔的过渡处，也存在锥角120°的圆台，其画法及尺寸注法，如下图b所示。

用钻头钻孔时，要求钻头轴线尽量垂直于被钻孔的端面，以保证钻孔准确和避免钻头折断。下图表示了三种钻孔端面的正确结构。

凸台和凹坑

零件上与其它零件的接触面，一般都要加工，为了减少加工面积，并保证零件表面之间有良好的接触，常常在铸件上设计出凸台、凹坑。下图a、b是螺栓连接的支承面做成凸台或凹坑的形式；下图c、d是为了减少加工面积，而做成凹槽或凹腔的结构。

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