1.1 标准化的重要性
标准化是现代化大生产的必要条件。现代化大生产是以技术和生产高度社会化为特征的,分工越来越细,企业间的联系与协作协调越来越广泛和密切。标准化是企业间联系与协作协调的工具与手段。它能使企业建立最佳秩序,提供共同语言,能让各企业看到共同的目标与利益;它能对各企业有无偏见的、规范的、权威的约束;它能给各企业带来成功,也能给社会带来巨大效益。标准件一般是指螺钉螺帽、垫圈、弹簧、轴承等等,从广义来说电视机、电机、减速机、电器机柜、电脑、自行车、摩托车等也是标准件产品。标准化的作用正是通过标准件和标准化体系实现的。
1.2 选用标准件的意义
选用标准件可以节省大量设计时间;选用标准件可以节省大量原材料;选用标准件可以节省大量生产工时;选用标准件方便装配和出厂维修;专业化厂家大批量生产的标准件质量更胜一筹。 总之,选用的标准件比例越多节约的资金越多,企业可以把更多的精力用在产品的功能和品质上。
1.3 标准件的分类
1. 从标准件使用材料分:
a.黑金属 – 碳钢合金钢不锈钢
b.有色金属 – 铜合金铝合金鎂合金钛合金
c. 非金属 – 塑料尼龙橡胶岩棉陶瓷
2.从标准件使用功能分:
a.各种螺钉、螺帽、垫圈、销钉、铆钉、键
b.各种弹簧及弹性元件
c.各种密封圈及密封元件
d.各种轴承、丝杠丝母、直线导轨、五金件
e.各种操作件、润滑件
f.各种型材、法兰、管接头
g.各种电脑、减速机、减速器
h.各种刀量卡模具及各种工艺装备
建立《优选器件清单》,制定清单中增加物料的控制流程,通过流程控制物料种类和规格。
1.5 标准件种类最少准则
标准件种类不超过__5_种
单一种类中规格不超过_3__种
1.6 非标件慎用准则
自行设计和非标螺钉慎用;
若不可避免,考虑系列产品公用的设计
1.7 相同装配相同标准件准则
相同装配要求用相同的标准件。
1.8 腐蚀环境材料同质准则
在腐蚀性环境下工作的设备,标准件材料与构件材质须相同,如不同,标准件加套管等隔离防护措施,避免腐蚀。
1.9 外部螺钉特征一致准则
外部螺钉型号、颜色一致
1.10 防呆准则
用到的标准件,要么有明显差异,要么完全相同。有明显差异是为了防止装错,完全相同是为了维修过程的互换性。
检查:维修过程重装时,应没有螺钉装错依然能够装上的情况,并分析螺钉装错不会造成事故。
第二章:薄板件设计准则
2.1 薄板翻边准则
薄板(≤0.8mm)的零件,安装螺钉的孔位应有折边。大的薄板件四周都有折边,如汽车覆盖件、设备外观件、金属门板。
2.2 薄板零件禁攻丝准则
薄板(≤0.8mm)的零件禁止翻边攻丝,可采用压铆螺母或拉铆螺母。
2.3 薄板件判定标准
确认是否有薄板件,判定标准:板厚和其长度相比小得多的钢板,特点是横向抗弯能力差。包括三个加工工艺:
2.5 节省材料准则
明确了解所选用材料的原材料形状。形状设计考虑加工时的排样,减少下脚料,尤其是批量大时。
2.7 避免粘刀准则
需要冲裁切割部分作如下处理:1留有一定坡度;2切割面连通。
2.8 弯曲棱边垂直切割面准则
切割后的薄板如果需要进行弯曲,弯曲棱需垂直于切割面;不能保证时,应在切割面和弯曲棱边交汇处设计一个r>2倍板厚的圆角。否则会有裂纹的危险。
2.9 平缓弯曲准则
2.10 避免小圆形卷边准则
2.11 槽孔边不弯曲准则
2.12 复杂结构组合制造准则
2.13 避免直线贯通准则
第三章:防腐蚀设计准则
3.1 避免大面积叠焊准则
是否存在大面积的叠焊、缝隙中的残留物可能导致零件生锈。确认腐蚀环境条件:两个不同电化学位势的电极分别是什么?两个电极通过何方式实现电接触?浸泡两电极的电解质是什么?如何形成的?确定是面腐蚀还是点腐蚀如果是面腐蚀,选择增加板的厚度,按照预期设计寿命留出板厚余量。选择其中一种防护层工艺方法:电镀、喷涂、浸渍上漆、渗透、滚压、化学转换等。
3.2 避免间隙腐蚀准则
金属浓度不同,间隙内腐蚀产物经水解化作用酸化,氧气扩散困难,发生间隙腐蚀的可能性大得多,例如支承结构、钢架结构、点焊、单侧焊、容器衬板中。
3.3 避免局部微观腐蚀环境准则
5、金属是否被电解质包围。
3.4 防止流体通道淤积原则
结构上保证停车期间,管道中的介质能空干,否则温度下降,残留介质在器壁上浓缩结壳,再启动后壁受热,粘结在器壁上的结壳成为应力裂纹腐蚀源。
3.5 避免大温度和浓度梯度差准则
3.6 防止高速流体准则
3.7 腐蚀裕度准则
对腐蚀速率较慢、均匀的面腐蚀适用。
腐蚀速率和设备的设计寿命确定壁厚。
3.8 最小比表面积准则
在容积相等的前提下,使受腐蚀的表面最小,比表面积=表面积/体积六面体>正方体>圆柱体>椭圆体>球体
3.9 便利后继措施准则
不能通过结构措施消除的腐蚀损坏,可设计上为后续更换腐蚀部件或加防护措施提供便利。
1、易于观察腐蚀损坏。
2、易于更换腐蚀严重的构件。
3、易于上涂层,易于电镀。
3.10 良好力学状态准则
第四章:公差设计准则
4.1 关键配合尺寸的加工要求明确准则
关键配合尺寸的加工是否有。
粗糙度或形位公差的要求。
4.2 同一道工序准则
1、对有平行、同轴、对中等要求的加工面,设计上尽量使这些有位置精度要求的元素在同一道工序中加工。
2、平行、同轴、对中等要求的加工面,只用一道工序解决。
4.3 减少刚体转动位移准则
4.4 避免双重配合准则
4.5最小公称尺寸准则
4.6 避免累积误差准则
要尽量避免串联尺寸链上的标注方法,非功能性的尺寸可以不标。
4.7 形状简单准则
4.10 采用调节元件准则
螺母或弹性垫片实现。
第五章:焊接件设计准则
5.1 几何连续性原则
几何连续性原则,避免在几何突变处设置焊缝,这里容易产生应力集中。如果实在不能避免,则要通过设计过渡结构来解决。焊缝连接的两侧,板厚不一致,不能保证几何形状的连续性,则需要设计过渡结构。封口是曲率突变区
5.2 避免焊缝重叠
5.3 焊缝根部优先受压
焊缝根部优先受压,焊缝根部有裂纹,易产生缺口作用。
承受拉载荷能力 < 承受压载荷能力
5.4 避免铆接式结构
焊接式结构通常用衬板搭接形式,焊缝多,费材料,造价高,且导致力流转折,提高了焊缝处的应力水平。
5.5 避免尖角
避免尖角(锐角),焊接处尖角定位困难,且尖角热容体太小,尖角易被熔化。如下图所示。
5.6 便于焊接前后的处理操作和检测准则
5.7对接焊缝强度大及动载荷设计准则
对接焊缝强度较大,尤其动载荷时优先采用。
5.8焊接区柔性准则
焊接时的热变形在冷却后不能完全消除。产生残余变形,引起热应力。
解决措施:
5.9 最少的焊接
最好的焊接是最少的焊接,减少焊缝的数量,减少焊缝的长度。焊接的强度总会低于母材焊接过程的热应力总会对材料特性有影响。
5.10 材料的可焊性,碳钢中的碳含量
材料的可焊性,碳钢中的碳含量<0.22%。
5.11 焊缝受载形式利于焊接工艺准则
焊缝受载形式利于焊接工艺的进行。
第六章:可靠性设计准则
6.1 冗余法则
重复设置多个功能相同元件,分功能冗余和原理冗余。
6.2 零流准则
在需要外部构件执行某项功能时,让它不依赖或尽量少依赖外部条件,从而减少可能阻碍其执行功能的外在因素。
电磁车刹右图 通电 磁力使车刹强迫分离左图 断电 弹簧力使车刹抱紧
6.3 可靠的工作原理准则
6.4 裕度准则
安全系数方法,通常加大构件尺寸,工程上很多因素自身并无一个绝对的数值,而是一个分布范围,裕度设计是解决问题的根本。断裂破坏、热应力破坏等因材料特性引起的问题,在构件尺寸上加强裕度设计无效。
6.5 安全阀准则
6.6 简单准则
最少的数量、最简到形状、最少的工艺步骤、最简的加工装配工艺、最普通的材料、最简的工具、最简的拆卸步骤等等结合零部件特点,设定量化评估指标。
第七章:力学原理设计准则
7.1 强度计算和试验准则
7.2 均匀受载准则
7.3 力流路径最短准则
力流优先走较短路径,刚度最大的路径;力线连续。为提高构建刚度,尽量使力流路径最短,越短则受力区域越小,累积变形就越小,刚度就提高。尽量保证力流线路的直线状态,这时力流路径最短。
7.4 减低缺口效应准则
缺口效应的原因是力流在截面突变处,被迫急剧改变原有路径,因而力流抢近道引起近道局部力线拥挤,应力急剧集中上升。
解决措施:
7.5 变形协调准则
在力的传递中,构件会发生变形,变形不对称、接触面变形不匹配等都会引起走偏、应力集中等问题;
解决措施:
在接触面处,降低构件在力流方向上的刚度,以便减少对另一构件变形的阻碍,使变形同步;如:轴承的轴固定架、天车的导轨
7.6 等强度准则
7.7 附加力自平衡准则
力传递中,出现的无用力或力矩,白白增加损耗,
通过让附加力自行平衡或抵消的方法解决。
解决措施:
7.8 空心截面准则
弯曲和扭转应力在横截面越远离中心越大,横截面中心很小,同等材料截面积情况下,空心的结构有更好的强度和刚度。
7.9 受扭截面凸形封闭准则
受扭转作用的薄壁构件的截面避免开口形状,抵抗剪切变形的能力低,扭转刚度就低。
7.10 最佳着力点准则
7.11 受冲击载荷结构柔性准则
在有冲击载荷的情况下,加大其柔性,避免冲击,
但快速响应特性会下降。
柔性准则的措施:
7.12 避免长压杆失稳准则
对于金属构件,压应力是拉应力的多倍,但压状态下,失稳破坏会破坏强度,设计上应避免。注意检查是否有细长杆受压结构。改进措施有:
处于弹塑阶段的中小柔度杆,用高强度钢;
对大柔度杆,高强度钢不能提高其稳定性,须用普通钢。
7.13 热变形自由准则
使机械结构因为受热的变形自由。
具体措施:
第八章:便于切削设计准则
8.1 便于退刀准则
受扭转作用的薄壁构件的截面避免开口形状,抵抗剪切变形的能力低,扭转刚度就低。
8.2 最小加工量准则
8.3 可靠夹紧准则
加工过程要有夹持面,否则会单独需要设计工装、难以加工、加工过程夹持不牢容易飞出伤人。
8.4 一次夹紧成形准则
一次夹紧就可以加工到位;中间更换夹持部位,加工配合精度难以保证。 削件尺寸单向变化。
8.5 便利切削准则
8.6 减少缺口效应准则
8.7 避免斜面开孔准则
斜面上钻孔,钻头不好定位。
8.8 贯通孔优先准则
贯通孔使刀臂两端平衡成为可能,盲孔只能是悬臂支撑,刀具易发生变形,产生加工误差。
8.9 孔周边条件相近准则
孔周边的约束条件要求基本相同。约束条件包括材料的弹性、构件的形状和支撑情况,差别大了,钻头将退让到加工抗力小的一侧,产生加工误差。
第九章:热应力设计准则
9.1 问题点明确准则
9.2知识点明确准则
材料热胀冷缩导致的功能性障碍。各材料的热膨胀系数不同导致的配合问题和功能障碍。
热变形受到阻碍时构件内部产生的热应力。1.累积变形量和构件的尺寸成正比。
9.3 减法结构准则
单一构件的热膨胀必然存在,通过组合构件,让各构件的热膨胀互相抵消。
9.4 加法结构准则
对相对热变形不同导致的结构配合问题,通过增加中间过渡结构,将其中一个构建分解为两个不同膨胀系数材料的构件,使组合膨胀效果与另一配合构件的膨胀效果一致。
9.5 方向调节原则
通过结构设计,将膨胀方向转移到非配合面上去。如轴承的固定-松弛装配方法。
9.6 消除温度差准则
相同材料的两构件,因为温度不同,导致膨胀程度不一样,出现热变形。解决措施:使有关构件的热传递边界条件尽量相近或相同。
9.7 柔性准则
两构件热变形不能消除时,加大构件的柔性减少热应力。比如用软管、橡胶材料、将热应力的直线方向转变成曲线方向等。
第十章:运动部件设计准则
10.1 可活动部件预防准则
多次运转后容易脱落和卡死,须有措施:
10.2 运动部件防护和标识准则
10.3 运动部件磨损储存腐蚀SFC分析准则
分析运动部件因为长期使用磨损、长期储存腐蚀而引起的单一故障后果,并有针对性预防措施。
10.4 磨损后的运动部件安全设计准则
磨损后的运动部件无安全风险,且磨损易于检查。
10.5 最大活动范围受控准则
运动部件的活动范围有严密的理论推导,活动位置已量化。
如果有故障发生,有设计措施保证活动部件不会超出设计范围。
10.6 运动部件装配专用工装夹具准则
运动部件装配应有专用的工装夹具以满足定位精度要求。
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