第七章 零件结构工艺性
第一节 零件结构的切削加工工艺性
零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用
要求的前提下，制造的可行性和经济性。它既是评价零
件结构设计优劣的技术指标之一，又是零件结构设计优
劣所带来的后果。具有良好结构工艺性的零件，能在满
足使用要求的前提下，可以比较经济、高效、合格地被
加工出来。
零件结构的切削加工工艺性，是指所设计的零件在
满足使用性能要求的前提下其切削成形的可行性和经济
性，即切削成形的难易程度。机器中大部分零件的尺寸
精度、表面粗糙度、形状精度和位置精度，最终要靠切
削加工来保证。因此，在设计需要进行切削加工的零件
结构时，还应考虑切削加工工艺的要求。它应遵循以下
原则：
⑴.零件的结构、形状应便于加工、测量，加工
表面应尽量简单；并尽可能布置在同一平面上或
同一轴线上，以利于提高切削效率。
⑵.不需要加工的毛坯面或要求不高的表面，不
要设计成加工面或高精度、低表面粗糙度值要求
的表面。
⑶.零件的结构、形状应能使零件在加工中定位
准确、夹紧可靠；有位置精度要求的表面，最好
能在一次安装中加工。
⑷.零件的结构应有利于使用标准刀具和通用量
具，减少专用刀具、量具的设计与制造。同时应
尽量与高效率机床和先进的工艺方法相适应。
本节通过举例的形式来说明切削加工工艺性
对零件结构的要求。
1.尽量采用标准化参数
2.便于装夹
⑴.锥度心轴的外锥面需要在车床和磨床上加工，必须
要有安装卡箍的部位，如图7-4(b)所示。
⑵.平板上表面要求刨削，如图7-5(a)所示的结构
无法用压板夹紧工件，改为如图7-5(b)所示，装
夹问题可以解决，吊运也很方便。
⑶.电机端盖上标有加工要求的表面，要在一次
装夹中加工完成，如图7-6(a)所示，弧面设计A
无法用三爪卡盘装夹，改为如图7-6(b)所示，在
弧面A上均布三个工艺凸台B用于装夹。
⑷.在车床小滑板上设置工艺凸台，如图7-7(b)所
示，以便加工下部的燕尾槽。加工完毕后，也可
以去掉凸台。
3.便于进退刀
⑴.箱体底板上的小孔距离箱壁太近，如图7-
8(a)所示，钻头向下进给时，钻床主轴会碰到箱
壁，改为如图7-8(b)所示。
⑵.螺纹无法加工到轴肩根部，必须设置螺纹退
刀槽，如图7-9(b)所示，改成如图7-9(c)所示
也可以，但由于螺尾牙形不完整，长度尺寸要
大于实际旋合长度。
⑶.外圆和端面要求磨削，阶梯轴的轴肩处必须
在根部设置砂轮越程槽，如图7-10(b)所示。
⑷.需要刨削的两个相交平面，其根部要有退刀
槽，如图7-11(b)所示。
⑸.插削零件孔内键槽(一段)，插削时刀具要超
越加工面一段距离。应在键槽前端设计一孔或一
环形越程槽，如图7-12(b)、 7-12(c)所示。
4.尽量降低加工难度
⑴.加工内表面一般比加工外表面困难。如图7-
13(a)所示，原设计中的内环形槽较窄，加工起
来比较困难，改为外表面加工，既不影响使用，
又便于加工，如图7-13(b)所示。
⑵.如图7-14(a)所示，原设计的凹槽内表面四个
侧壁之间为直角，侧壁与底面之间为圆角，用铣
削的方法无法实现，改成如图7-14(b)所示后即
可铣削加工。
⑶.如图7-15(a)所示，钻头钻孔时切入表面和切
出表面应与孔的轴线垂直，以便钻头两个切削刃
同时切削，否则钻头易引偏甚至折断，如图7-
15(b)所示。
⑷.如图7-16(a)所示，该设计壁较薄，易因夹紧
力和切削力作用而变形，增设凸缘提高了零件的
刚度，如图7-16(b)所示。
⑸.原结构单薄，刨削上平面时因切削力的作用，
易造成工件变形。如图7-17(b)所示增加肋板提
高刚度，可以采用较大切深和进给量加工，提高
生产效率。
5.尽量减少零件装夹和机床调整的次数
⑴.原设计的两个键槽，需要在轴用虎钳上装夹
两次，改成如图7-18(b)所示后，只需要装夹一
次。
⑵.原设计一个螺纹孔、一个凸台上的斜孔。钻
孔时需要装夹两次或扳转一次刀轴，改进后只需
装夹一次，如图7-19(b)所示。
⑶.如图7-20(a)所示零件上的两处螺纹的螺距值
不一致，在车床上加工时，需要调整两次机床。
应尽量使同一零件上的螺距值一致，如图7-
20(b)所示。
⑷.零件同一方向的加工面，高度尺寸如果相差
不大，尽可能等高，以减少机床的调整次数。
⑸.轴上的砂轮越程槽宽度、键槽宽度尽可能分
别一致，以减少刀具种类。
⑹.箱体上的螺纹孔种类要尽量减少，以减少钻
头和丝锥的种类。
6.减少加工面积
⑴.箱体底面安装在机座上，只加工部分底面，
如图7-24(b)所示，既可减少加工工时，又提高
了底面的接触刚度和定位的准确性。
⑵.长径比较大、有配合要求的孔，不应在整个
长度上都精加工。如图7-25(b)所示的结构更有
利于保证配合精度。
7.便于测量
⑴.零件的尺寸标注要便于加工和度量。如图7-
26(a)所示的标注尺寸是100±，不便加工和
测量，改成图(b)后，由140±和40±来
保证100±，便于加工和测量。
8.要保证零件热处理后的质量
⑴.零件的锐边和尖角，在淬火时容易产生应力
集中，造成开裂，因此在淬火前，重型阶梯轴的
轴肩根部应设计成圆角，轴端及轴肩上要有倒角，
如图7-27所示(b)。
⑵.零件壁厚不均匀，在热处理时容易产生变形。
如图7-28(b)所示增设一个工艺孔，以使零件壁
厚均匀。
第二节 零件结构的装配工艺性
零件结构的装配工艺性，是指所设计的零件
在满足使用性能要求的前提下其装配连接的可行
性和经济性，或者说机器装配的难易程度。所有
机器都是由一些零件和部件装配调试而成。装配
工艺性的好坏，对于机器的制造成本、机器的使
用性能以及将来的维修都有很大影响。零部件在
装配过程中，应该便于装配和调试，以便提高装
配效率，此外，还要便于拆卸和维修。
1.便于装配
⑴.有配合要求的零件端部应有倒角，以便装配，
还能使外露部分比较美观，如图7-29(b)所示。
⑵.圆柱销与盲孔配合，要考虑放气措施。图(b)
表示在圆柱销上设置放气孔，图(c)表示在壳体
上设置放气孔。
⑶.与轴承孔配合的轴径不要太长，否则装配较
困难。改进前，轴承右侧有很长一段与轴承配合
的轴径相同的外圆。改进后，轴承右侧的轴径减
小，如图7-31(b)所示。
⑷.互相配合的零件在同一方向上的接触面只能
有一对。否则，必须提高有关表面的尺寸精度和
位置精度，在许多场合，这是没有必要的，如图
7-32(b)所示。
⑸.在大底座上安装机体，采用图(a)的联接形式，
对装配不利，螺栓无法进入装配位置。改进后，
可以采用双头螺柱或螺钉直接拧入底座，进行联
接，如图(b)和图(c)所示。
⑹.采用螺钉联接，要留出安放螺钉的空间。确定
螺栓的位置时，一定要留出扳手的活动空间。
2.避免箱体内装配
⑴.如图7-35(a)所示，由于齿轮直径大于箱体支
承孔直径，须先把齿轮放入箱体内，才能安装在
轴上，然后再装轴承，装配起来很不方便。改成
图(b)后，箱体左侧支承孔直径大于齿轮直径，
可以在箱体外把轴上零件装在轴上形成组件后再
装入箱体。
3.便于拆卸
⑴.如图7-36(a)所示，由于支承孔台肩直径小于
轴承外圈内径，无法拆卸轴承外圈。改成图(b)、
(c)后，使台肩直径大于外圈内径，这样才能将
轴承外圈拆卸下来。
⑵.滚动轴承安装在轴上，其内圈外径应大于轴
肩外径，以便轴承拆卸，如图7-37(b)所示。
⑶.轴承端盖与箱体支承孔有配合要求，在拆卸
轴承端盖时，为便于拆卸在端盖上应设计2～3个
螺孔，如图7-38(b)所示，拆卸时拧入螺钉，螺
钉顶在箱体端面上，把端盖从箱体支承孔内顶出。
4.应有正确的装配基准
⑴.两个有同轴度要求的零件联接时，要有正确
的装配基准面。如图7-39(b)所示的结构，靠止
口定位结构合理。
