冷加工设计注意事项

注　 意　 事　 项

不　 好　 的　 设　 计

改　 进　 后　 的　 设　 计

一、尽量减少加工量

1.简化整体机构，减少机械运动链中的环节数，并恰当地制定加工精度和表面粗糙度

2.毛坯的形状和尺寸尽可能与成品近似

3.减少加工面数和表面面积

图a'、图b'分别减少了内圆柱或平面加工面积，图c'减少了磨削平面面积

将孔的锪平面改为端面车削，如图d'

将中间部位加大或粗车一些，可减少加工或精车长度如图e'

轴上仅有部分长度直径有严格公差要求时，应采用阶梯轴，减少磨削，如图f'

4.尽量避免在不敞开的内部表面上加工

图a'加上轴套，内端面不再受力，从而取消了加工

图b需在轴上作较复杂的端部车削，改成图b'后即可用简易的镗削方法了

5.应避免采用大直径的锥形孔

(1)降低孔和轴的加工量；

(2)简化刀具结构；

(3)简化尺寸检验工作

6.应避免深长的花键孔

(1)简化加工过程，降低加工量；

(2)简化刀具结构，并减少其轮廓尺寸

7.简化零件的结构形状

图a的细长孔加工费比图a'昂贵

图b的槽形改成图b'后，就可以用钻一比槽宽2mm的孔的加工方法加工，比较经济

图c箱体底部形状复杂：(1)加工凸台需要仿形装置的专用机床，才能制出其圆角；(2)四角半径较小，需用小直径(f12mm)的指形铣刀加工，而箱体高度H又较大，铣刀很难有效地固紧，高速地加工。改成图c'两种结构后，加工就可以大大简化

8.用弹性挡圈，简化设计

用弹性挡圈代替轴肩，如图a'

用弹性挡圈代替法兰、螺母和轴肩，如图b'

9.使用型材，减少加工量

改进前，用实心毛坯必须深孔加工。改用无缝钢管，外缘焊上套环，可减少加工量

10.正确进行零件的分拆和合并

图a表示与轴制成一体的轧钢机上的抛油环，改成图a'所示分开制造时，可以减少加工量和内应力，同时抛油环峰尖可制得更高，使用性能更好

二、便于提高加工精度

1.应在一次装卡中加工出具有相互位置精度要求的工作表面

图a改进后可在一次装夹中同时加工出两个内孔表面，如图a'

图b改进后的齿轮毛坯，可在一次装夹中同时加工出外圆、端面及内孔，如图b'

图c外圆与内孔有同轴度要求，改进后可在一次装夹后同时加工出外圆与内孔，如图c'

2.尽量避免内凹面及内表面加工

图a'既可简化加工，又可提高尺寸精度和降低表面粗糙度数值

加工外圆表面要比内圆表面容易；加工阀杆凹槽要比加工阀套沉割槽方便，且精度易保证，如图b'

3.大直径的孔尽可能不采用螺纹来固紧相连接的零件，也不要采用螺纹来使相连接的零件确定中心，并要避免用多个同径同时定心

如用螺纹定心，由于螺纹加工的偏差，不易保证连接的精度，并不能采用高产加工方法。多径同时定心，也不易保证精度，而且增加了工作量

4.对同轴度要求高的孔，避免换头车孔。轴承座内孔与轴承配合要求同轴度高，为了提高切削效率需一次安装，图a难以满足要求，改为图a'结构，既不需换头车孔，还可研磨

5.较大尺寸的薄壁件，应加肋板，提高工件刚度，以减少加工变形

三、便于提高切削效率

1.提高毛坯的刚度，并使其结构刚性与加工方法相适应

左图如用叠装法加工，便会因振动影响齿面质量，应改成图a，若成对加工可采用图b结构

2.被加工面应敞开

有利于加工，提高生产效率和加工精度

3.加工面应位于同一水平面上

有利于加工，提高效率，并可同时加工几个零件，简化检验工作

4.避免用不通的花键孔和键槽孔

便于采用拉削加工

5.减少装卡次数

设计零件时，尽量避免倾斜加工面，以保证一次装夹后同时加工出各平面，如图a'

图b'改为通孔后，可减少装夹次数，且可保证同轴度

图c'，只需装夹一次即可铣削出两键槽

6.减少调整及走刀

尽量使工件上两锥面的锥度相同，只需作一次调整即能加工出两锥面，如图a'

图b工件底部为圆弧形，只能单件垂直进刀加工；图b'底部改为平面后，可多件同时加工

在使用条件允许情况下，使零件加工面尽量与刀具外形相同，以减少走刀量，如图c'

凹窝的转角半径应具有与凹窝宽度相适应的一致的尺寸

(1)能用一把刀具加工；(2)减少行程次数和加工量

7.凹槽底部应避免用圆角，倒棱应适应标准刀具的要求

(1)能采用标准刀具；(2)提高刀具寿命，建议在凹窝底部采用的倒棱，如右表

尺寸

铣刀直径/mm

3～12

14～20

22～35

40～50

6～80

≥100

C

0.3～0.4

0.5

0.8

1.0

1.5

2

不应有封闭的凹窝和不穿透的槽

8.设计在镗床上加工的箱体时

(1)要使镗杆能穿透要镗的孔和箱体，以便镗杆两端均能得到支承，从而增加镗杆的刚度。图a须采用特制夹具A来支承镗杆的一端。图b须加辅助轴套B，随加工顺序，从1移到2，以支持镗杆。改成图c结构后，镗杆可以伸出箱体进行支承

(2)要镗的孔不可太小，如图d的3。孔太小会影响镗杆刚度和孔的加工精度。通常孔径不小于f 70mm，以便采用f 50mm左右的镗杆

(3)箱体内部要镗的孔应小于外部的孔或相等，并尽量使同心孔的直径从一边向另一边递减排列(图e和f)

(4)在大的箱体上加工精度较高的孔内沟槽，大孔内螺纹和具有锥度的孔比较困难，如图g所示。应改成图h结构

四、改善刀具工作条件

1.避免使钻头沿斜的铸造硬皮或只是单边进行工作

在斜边上钻孔时，存在水平分力，单边工作受力不均，均容易损坏刀具，钻孔精度也不易保证，并影响钻孔效率

2.孔的轴线尽量避免设在倾斜方向

3.避免钻深孔，因其冷却、排屑困难，孔易偏斜，钻头易折断，可改成图a'

4.孔的安排应使具有标准长度的刀具可能工作

一般。当时，应使用特殊的加长钻头

5.钻眼镜状孔时，可加工完一个后，镶嵌相同材料，再钻另一孔，以免钻头单边受力

6.设计出工艺孔，便于钻孔和攻螺纹

7.加工面应尽可能具有均匀的宽度

这样可以均匀并无冲击地切削，以便提高切削速度，改善刀具工作条件

8.花键孔应是连续而不中断的，拉削孔的两端均须倒角

中断的花键孔加工时，刀具受到冲击，容易损坏，而且切屑难于排除

9.两偏贯孔的加工位置要正确选定

图a钻孔距离太小，易产生钻头偏滑或折断，改为图a'，加大距离，可先钻一小孔d，然后用带有导向头的深孔钻打大孔，可防止钻头偏滑

10.槽和棱面的深度应和标准刀具的尺寸相适应

能采用标准刀具，提高刀具使用寿命

d

3

4

5

6

8

10

12

14

16

l≤

9

9

12

14

18

18

23

30

33

d

18

20

22

25

28

32

36

40

45、50

l≤

37

41

41

47

47

51

56

61

66

五、便于加工

1.使刀具便于进入、退出并达到加工面

图a加工必须用端铣从侧边进刀，一个一个加工，效率低，而且结构也没有必要这样设计，改成图a'后则可以同时加工许多件，图b带轮的油孔不便于加工，如在使用允许情况下，将其改成图b'结构，则可简化加工

图c加工时，刀具会切削到非加工部位，改成图c'刀具就便于进退了

2.必须留退刀槽或孔

退刀槽的宽度应符合相应加工方法的标准退刀宽度，并可结合工厂的实际情况、结构需要，适当调整

采用标准宽度可以避免损坏刀具和刀具的过早磨损

3.在套筒上插削键槽时，宜在键槽前端设置一孔，以便让刀

4.留有较大的空间，以保证快速钻削的正常进行

5.图a铸件应在法兰上铸出一半圆槽(如图a')，以避免铣槽刀具损坏

6.减少配合面数

图a同时保证轴、孔之间的轴向配合尺寸很难，盲孔应改为通孔，如图a'

图b圆锥面和轴肩同时起轴向定位作用，难以保证，宜只靠锥面定位，如图b'

只用两个限制平面即可，如图c'

7.铣削表面要便于对刀

图a结构如采用半径为b/2的成形铣刀加工，易产生偏移，改为图a'，使铣刀半径＞b/2，即使有偏移，在零件上也不会留下偏移残迹

8.防止损伤已加工的表面

图a已车好的平面在铣方时易受损，如改为图a'，轴肩和四方柱之间设一台阶，可防止损伤已车好的端面

9.长度较大的工件，没有特殊要求，一般以采用外螺纹为宜，采用内螺纹工件不易装卡

10.拉削时，夹持平面必须与拉削轮廓保持垂直，图a中两夹持平面均与拉削轮廓倾斜是不行的，图a'则无这一缺点

11.设计非标准滚珠轴承时，滚珠的滚道设计要考虑加工的工艺性，图a结构左右滚道中心不易对中，改成图a'结构后加工就比较方便，质量也易保证

12.考虑测量检验的方便

右图是一精密端盖，由于f280台阶只有5mm，千分尺无法测量，而卡尺测量精度又不够，又由于单件生产制造专用卡规很不经济，所以虽然加工不困难，但无法测量，必须加高台阶

六、尽量缩短辅助时间

1.便于在机床上装卡

图a是一大型高炉鼓风机进风室铸件，应考虑便于在立车上装卡，但如将吊装用的凸块A形状稍加改变，制出一个小平面，并将K处加工，问题就解决了

图b是电动机端盖，增设三个加工搭子便于装卡，所有加工面，可以在一次装卡后全部加工完

图c没有加工搭子无法装卡，应改成图c'结构

2.减少装卡次数

图a无论找正还是用心轴加工都不方便，改成图a'后，增加一个C台阶，以C作精加工基准面，这样装卡C面，可在一次装卡中完成A、B面的加工而且A对B的同心度也容易保证

图b和图c加工两端的孔，必须装卡两次，并须调头，不但辅助时间增加，而且不容易保证同心，因此最好设计成穿通的，如图b'及图c'，则只须装卡一次，而且容易使左右孔严格同心

3.采用标准和通用的刀具和夹具

零件的各结构单元，如沟槽宽度、齿轮模数、孔径和孔距等，尽可能采用较少的统一数值，并使这些数值标准化和通用化，以便采用标准刀具和高效机床。如图a'统一了孔距后，就可采用四轴钻床，图b'统一了沟槽宽、键槽、模数后，刀具就能通用了

阶梯轴各段传递的力矩是相等的，大直径处圆周速度亦较大，受力反而小些，故键槽反可小些，可将两键改成一个规格，使铣刀通用化

4.尽量减少辅助工序的加工

图a所示螺套，由于端处切槽，使螺孔表面产生毛刺，需加工修理，改为图a'在切槽处与螺孔之间用一内圆柱孔隔开，则可避免在铣槽后留下毛刺

七、标注尺寸应考虑加工方便

1.加工的尺寸，尽可能避免计算，应由图直接读出

图a标注加工时须计算尺寸确定凸肩位置，以调整滑板挡块，此外工件运转时很难测量其尺寸；图a'标注则不必计算，可直接确定滑板挡块，而且运转中也能测量凸肩长度

图b二锥度相交尺寸须计算才能知道，按图b'标注A、D和小锥度开始尺寸就知道了，节省加工的辅助时间，也避免计算误差

图c需要操作者计算确定角度或试切，时间长，废品多；按图c'标注可直接加工

图d'板厚可以直接从图读出

2.尺寸标注应符合工艺过程

图a标注不符合加工顺序，改为图a'标注，既有利简化工艺装置，又有利于提高生产效率

图b所示成形扩孔钻加工阶梯孔，由于零件尺寸与扩孔钻上相应尺寸的标注基准不同，不能获得所需精度。改为图b'标注，则可达到精度要求

图c、图d所示尺寸标注不便加工，而图c'、图d'则是便于机加工的标注

3.便于测量

图a中被测尺寸，需要很多换算时间，而图a'则便于测量

为了测量方便，应多用实际的表面作为测量基准，不要或少用隐蔽基准(虚基准)作为测量基准

图c中尺寸L₄不便测量，改为图c'注法则便于测量

对于弯曲或拉伸而成的零件如图d，也应从实际表面或轮廓素线标注尺寸，不要从零件轴线注尺寸，图d'标注是正确的