机械设计禁忌

1、第一章 有关制造毛坯的各种问题由于铸件可以在某种程度上自由选定其形状和壁厚变化，并且具有较高的刚性，所以广泛用于机械和器具主要静止部分形状复杂的零部件。但是，铸造这种制造工艺过程不稳定，铸造过程中容易产生缺陷，而且缺陷是在铸造后才能发现的，因此要特别注意要把铸件设计的容易铸造且不易产生缺陷。1. 在结构上不要设计成壁厚有急剧变化的部分。铸件冷却时，在表面、内部和薄壁部位存在冷却速度差，这种速度差导致铸件产生很大的内应力，是铸件开裂的原因，壁厚变化越剧烈则危险性越大，出现壁厚差较大的地方要尽可能使其平缓过渡2. 在结构上不要设计成有厚度集中的部分。从形状上看，厚度集中部分就是壁厚急剧变化部分，对这种地方尽量避免形成厚壁部分。3. 不要忘记设计拔模斜度。不易起模的铸型在起模时容易损坏，尤其平行部分不易起模，要设计拔模斜度。4. 尽可能避免使用型芯，即便是一个也应精简。能不使用型芯的地方尽量不要使用型芯。5. 不要使型芯有薄的尖锐的部分。型芯在薄壁处和尖锐的部分容易损坏，所以应避免。 6. 不要出现因型芯的稍微移动而造成大的结构改变。型芯一般是放在型腔内部的，所以它的固定很困难，如果设计不好

2、的话，它结构的稍微改变就有可能对形状有很大的影响。要避免这样的结构出现7. 型芯的支撑一定要充分。型芯支撑不充分的话容易产生错位。8. 铸件的结构形状要避免太复杂。铸件形状越复杂越容易产生缺陷，例如铸钢能焊接的部位尽可能在铸造后进行焊接，这样会比较合理。9. 加强肋要设计在压缩的方向上，避免出现在拉伸的方向。若必须出现在拉伸的方向上，那么要在边缘上加凸缘。10. 窗口部位要加强。因为铸造是窗口部位会有所减弱，所以需要加强，但是这样的加强避免以增添型芯为代价。11. 避免在铸件冷却收缩时候出现互相拉伸而不退让的结构。若在冷却收缩时候没有退让的余地就会使相互拉伸的部位产生裂纹，即便没有裂纹产生也会形成很大的内应力，稍微有点撞击就会断裂，所以要避免产生残余应力。12. 宽广的平面不利于空气的排除。若空气没有被排除去就会形成气孔，而降低铸件强度，形成铸造缺陷。应设计成利于空气排除的结构。13. 不要形成型砂中气体不能排除的结构。这样的结构是形成铸造气孔的主要原因。要有确保排气的通路。14. 要设计成容易清砂的形状。在铸造完后，需要清楚铸件内部的型砂，所以留一定的清砂口是必须的，若没有留则很难指

3、望将砂清除净尽。15. 在铸件中容易变形部位设计加强部分和联接部分。在一些铸件中，若有容易变形的部位，则要在容易变形的部位设计加强的部分和连接的部分，因为变形的部分在铸造成型后是不可能进行修形的。16. 铸件的不同部位材料不同时候不要设计成一体的。当铸件中的一些部位需要特殊材料的时候不要把铸件设计成一个整体的形状，这样不仅成本高，而且热处理也很困难，设计成组装的形式比较合理。例如齿轮的设计，在齿部需要特殊的材料，所以应做成组装结构比较合理。17. 对于缩尺和其他尺寸需要留有余量。在铸件中对于一些结构由于需要在铸造前先加工木模，但是一些结构在收缩时候，它的收缩的尺寸可能相对其他部位不同，所以这些部位要在尺寸上留有裕量。18. 铸件的一些内部看不到的部位更要留有足够的尺寸裕量如座面等。因为有些需要加型芯的看不到的部位有时会因一些原因引起错位，这是不可避免的，所以在尺寸上要留有足够的裕量，即便有少许的错位也不会影响使用。19. 留有足够的不被螺纹孔穿透的厚度。在需要加工螺纹孔的部位要特别注意，因为，即便从螺纹孔剖面图上看上去厚度可能足够，但是有多处需要螺纹加工时候可能在某一处可能就会被螺纹孔

4、所穿透。20. 要留有铸件在进行机械加工时的装夹位置。铸件往往需要再进行机械加工，所以必须要留有在机床上装夹的位置，因为不能再焊接装夹固定所需要的部分。21. 要减少需要加工的面。面加工是机械加工中的重点部分，所以要尽可能减少不必要的加工部分，另外单面的的全面加工时发生变形的主要原因。铸件制品的毛坯形状具有能按照需要加以改动的特性，要充分的利用这一点。22. 对于锪孔需要注意的事项。在组合体里，法兰部和壳体存在着壁厚差，因为需要注意以下事项1.厚度过渡要平缓；2.螺栓孔中心线要尽可能靠近壁面；3.螺栓间距要尽量缩小，所以就会产生以下问题：1.锪孔非常深；2.无法拧紧螺栓，因为容易进入异物，从而导致无法拧紧螺栓。注意不要产生这些问题。23. 不要使钻孔倾斜的考虑。1.在倾斜面上钻孔难度很大；2.当钻头受到非轴向的力时就会发生弯曲现象。要使得钻孔出的表面与钻头相互垂直，在钻孔处不要出现单侧缺肉的现象。24. 不要增加机械加工的工序。在设计铸件时候要考虑后面的加工工序的安排，不要使得设计增加了加工的工序。25. 不要设计成看不到贯通心轴的结构。在制作如图所示的机架的时候，看不到贯通轴。这样的

5、机器在装配时安装贯通轴必须要正确，当采用铸件时候，由于没有理由根据工艺需要从后面开孔，所以在设计时候必须要注意。26. 不要形成能积存泄水、灰尘、污垢、空气、蒸气等的地方。内部通过冷却水室的加强肋在形状上形成积存冷却水的水洼或积存空气的气窝是不妥的，要使其不产生这种现象。运转时候气窝和水洼没有冷却效果，排水时，积水处成为寒冷冻结损坏的原因。27. 妨碍冷却水流动或造成分流的加强肋。如图所示的工作缸的冷却水室，由于加强壁的设置，会出现冷却水经近道，而未流过必须需要进行冷却的部位，使得必须冷却的部位冷却水不足的情况。对壁的位置，孔的位置，流路阻力必须充分的考虑。28. 不要考虑重物吊运措施。为了吊运重物，要有能合理安全的吊运重物的部分。特别是铸件，在考虑铸造后不可能根据吊运需要而补加吊运用提升柄，所以在准备毛坯时候要充分考虑如何吊运，以及吊运在何处等的问题。29. 对包铸金属件的考虑。为了形成水、油以及其他通路，或根据需要常要考虑在铸造时候包铸管子等情况，包铸时，金属包铸件有和铁液不相接触的长的中间部分时，在冷却时支撑住金属容易造成填充不良，这样的部分需要断开，可以考虑在铸造后进行焊接等，

6、因此要设置焊接作业时用的窗口。第二章 有关锻造、轧制毛坯的各种问题锻件、轧制件及其热处理件，主要是期望能够获得良好的力学性能而使用的，但是由于锻造比、压缩率不足，或者是锻造、轧制不充分的心部及由质量效应引起的热处理效果等原因，即使原材料没有什么缺陷也达不到预期的力学性能。此外，尤其是特殊钢，存在着由于热处理效果不均匀，由于热处理后的加工及使用中温度的影响等而丧失其热处理效果的情况，或轧制板出现夹层等不良情况。1. 锻材、轧材的心部较弱。不论是锻造还是轧制，心部和表层相比，其加工效果不能充分达到心部。因此接近心部的锻材和轧材其心部的力学效果很差。大量切去外周而只使用心部应力最高的部分，这种使用方法很危险。锻造成尽量接近最终形状的毛坯是必要的。必须避免那种必须切掉外周的设计。2. 切削完了以后金属纤维全部被切断的锻件较弱。这种情况是发生在曲轴上的与前一种情况相同的问题。接近于相当锻造效果不充分的心部是曲轴的最重要的部分。这种情况同样要锻造成尽可能接近最终形状的锻件，至少不要使最薄弱部分处于最重要的位置。3. 切削量过大的毛坯不好。这样做原因不是在于减轻锻造毛坯的重量，而在于从锻造的毛坯上进

7、行大量的切削，这样不仅浪费加工的费用和工时，并且得到锻造效果较差的最终制品，所以切削量过大的毛坯不好。4. 要注意轧制钢板的夹层。沸腾钢，在轧制前材料中即使多少有些缺陷，由于轧制作用而使得轧制缺陷趋向消失。但是，镇静钢，特别是合金刚，轧制前材料中的缺陷部分，由于轧制缺陷容易被压碎而成为夹层。这种材料如果在板厚方向受啦则会破坏。合金钢板在其板厚方向上手拉力的使用方法是危险的。5. 轧制件在其轧制方向与垂直方向上存在强度差。轧制件在轧制方向与强度方向上存在强度差，垂直方向上强度较弱。在选择用于承受拉伸载荷的构件时要注意其轧制方向。6. 重量大或者尺寸大的热处理材料由于质量效应而使强度降低。使用重量或尺寸较大的材料时，要考虑与其尺寸相适应的强度降低的情况进行设计。7. 形状复杂的大的热处理件容易产生内部缺陷。在热处理形状复杂的大型件时，由于热处理的方式不同，部位不同，加热速度和冷却速度（特别是冷却速度影响大）不一样，所以不能得到同样的力学性能。特别是壁厚变化急剧的部分、形状复杂的部分容易成为产生缺陷之起点。特殊合金钢，因为热处理效果的差别大，所以在热处理作业中要充分考虑热处理时候的形状。由于

8、这种情况，常有用强度理应较弱的普通刚制造的零件反而耐用性好。8. 大直径银亮棒钢表面缺陷多。银亮棒钢是将轧制钢机械加工至规定的尺寸后其表面经滚压后抛光的棒钢，所以即使表面有很多缺陷很难发现。一般银亮棒钢是用小钢坯轧制的，所以小直径的没什么问题，而直径较大的（一般在100mm左右以上）由于有的表面潜藏着缺陷，所以要注意。9. 使用时暴露在高温下的热处理材料。经淬火和回火而提高了力学性能的热处理材料在使用中达到回火温度以上时其调质效果消失。为了减小热矫直机电的表面粗糙度，使用了调质材料，可效果一点也不好就是这个缘故。采用热处理而提高了力学性能的材料在使用过程中不宜暴露在高温环境中。10. 经表面喷镀处理等的母材，要注意喷镀处理时及以后的热处理的影响。经表面喷镀处理后使用的零件的母材，不应使用喷镀处理时的温度使喷镀前热处理效果失效的材料。另外，喷镀后热处理引起的母材相变，造成对喷镀表面不好的体积膨胀及其他结果的母材也不宜使用。第三章 有关焊接结构的各种问题由于焊接技术的进步，许多原来用铸造、锻造、铆接等技术手段制造的构件改为焊接结构。由于焊接是使冷料局部达到高温而进行的，所以相应的产生了新的

9、缺点。如果要使这种缺点不至造成缺陷，则对退火后变形、制品的刚性、经济的板材下料等等问题，必须恰如其分的予以考虑。1. 避免相互壁厚差大的部分焊接。焊接是使被焊接金属局部快速加热通过焊条的熔敷金属将两侧金属熔敷在一起的。因此如果焊接部位两侧金属的壁厚差较大，则由于其热容量之差而发生热敷时温度，热敷后冷却速度之差，容易形成熔敷不完全。两者的壁厚差较大时，要尽可能使焊接处的壁厚平缓的相接触。2. 避免焊缝互成十字、会合、集中在一处。因为几条焊缝会合的地方容易发生不完焊接所以，焊缝会合处要尽量设计成T形，对于十字会合着或者多数焊缝聚集的地方，最后考虑使焊接部位相互错开而不至会合在一处的方法。3. 不要使焊接热影响区相互接近。母材上与焊缝接近的部位称为焊接热影响区，焊接热影响区是很薄弱的部分，若热影响区重叠或者很接近将会使得焊接热影响区很薄弱。所以在设计时要注意使得焊接影响区相互错开，加大焊缝之间的距离。4. 全周固定的板的焊接连接困难。由于焊接熔敷区在冷却时会使得母材因收缩而受拉，若两侧或四周都固定的话，在收缩过程中会拉不过来，从而导致焊区裂缝。在必须要采用这种四周固定的焊接方法时，在热敷区冷却过程中要采用锤击或者其他方法使热敷区伸长等方法慎重处理。即便不是板，两边固定的直到构建的焊接也是这样。5. 单面焊接内面的毛刺。单面焊接时容易在内面产生毛刺，对于不能进行内面毛刺处理的焊接要采用在焊接处添加衬板的方法来防止内面产生毛刺。小直径管子对焊只限于在限于焊接部位在离管端很接近的场合（可以从管端通入钻头），为了避免内面产生毛刺只能采用套管焊接或者套筒焊接。6. 错位状态下的对焊。错位状态下的对焊不仅外观不好看，而且熔敷也不均匀。且在焊接区附近产生复杂的应力。因此在焊接时要注意采用定位焊，或者其他不会使其产生错位的方式焊接。7. 焊接在大型构架上的垫板，由于构架的变形在机械加工时候会出现一些垫板过薄的现象。焊接在大型构架上的用于定位或安装

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