设计与制造工艺性
1.“孔做小,轴做大,留个余地好回家”
解释:对于轴件,车工怕车小了报废,所以习惯将尺寸控制在公差带的上限附近(即做得偏大),万一下道工序或装配时需要再修一点,还有材料。对于孔件,怕钻大、镗大了报废,所以习惯将尺寸控制在下限附近(即做得偏小)。这为后续的修配、研磨留下了宝贵的余量。
2.“锐角必倒钝,毛刺必须除”
解释:图纸上可能不标,但所有锐利的边角在加工后都必须进行倒角或去毛刺处理。这不仅是防止装配时划伤工人,更是为了消除应力集中点,防止零件在受力时从尖角处开裂。一个没倒角的轴肩,可能就是整个轴的断裂起点。
3.“铸造结构要圆滑,厚薄突变是大忌”
解释:在设计铸件时,壁厚应尽量均匀。如果必须有厚度变化,必须使用圆角平滑过渡(“渐变化”)。尖锐的厚薄连接处会在冷却过程中产生巨大的内应力,导致缩孔、缩松甚至直接开裂。

4.“考虑刀具,设计才能落地”
解释:设计一个结构时,必须考虑它用什么刀具加工。例如:
1) 设计一个盲孔,其底部形状就是钻头的顶角(通常是118°),不要幻想是平底。
2) 设计一个凹槽,其内部的圆角半径必须大于标准立铣刀的半径,否则刀具无法加工。
3) 螺纹孔的位置要留出足够的扳手空间。
公差与配合
1.“尺寸链不闭环,总有一环是"凑合"
解释:在标注一系列有装配关系的尺寸时,不要把所有尺寸都标上公差,必须留一个“封闭环”作为累积误差的宣泄口。这个环通常是技术上最不重要、最容易通过修配或调整来满足的尺寸。把所有尺寸都定死,会导致零件根本无法装配。
2.“公差给的严,成本翻着番”
解释:这是一个黄金法则。公差精度每提高一级,加工成本可能呈指数级增长。设计师的职责是在满足功能的前提下,给出最宽松的公差。能用“一般”精度(如IT8-IT9)绝不用“精密”精度(IT6-IT7)。
装配与维修
1.“装配要‘顺溜’,导向不能少”
解释:设计轴套、销钉等过盈或过渡配合时,必须在入口处设计明显的引导倒角(通常30°-45°)。没有导向,装配时不仅困难,极易“啃伤”配合表面,导致精度丧失。
2.“螺丝要能拆,空间是王道”
解释:布置螺钉时,不仅要考虑能不能拧上去,更要考虑扳手、螺丝刀有没有足够的操作空间。画完图后,在脑子里模拟一遍拆卸过程,看看是否需要先拆掉A才能拆B,这种“反人类”设计在现实中非常常见。
3.“为拆而设计”
解释:在设计压入的轴承、衬套时,必须同时设计顶丝孔(螺纹孔)或拆卸用沟槽,方便后续维修时将其顶出。只顾装上去,不考虑拆下来,是维修工的噩梦。
材料与热处理
1.“好钢用在刀刃上,局部处理是智慧”
解释:不要动不动就给整个零件进行调质、淬火。通常只有需要耐磨或受力的关键部位才需要高硬度。例如,一根轴,通常只对与轴承、齿轮配合的轴颈进行表面淬火,而其他部分保持较好的综合力学性能即可。这既节约成本,又避免了整体淬火可能带来的变形和脆断风险。
2.“发黑、镀锌是‘衣服’,防锈美观两不误”
解释:除非有特殊要求(如不锈钢、铝合金),绝大部分碳钢零件在加工完成后都应进行表面处理,最常用的就是发黑(发蓝)或镀锌。这层保护膜能有效防止零件在仓储和运输过程中生锈,是出厂前的“标准动作”。
3.“对称设计防傻傻,防错设计显高明”
解释:如果一个零件有多个方向可以安装,但只有一个方向是正确的,那么总有人会装错。高明的设计会通过“防错设计”(Poka-yoke),例如设计不对称的螺丝孔、添加定位销等,使得错误安装变得不可能,或者一目了然。
4.“密封件压缩量,三成是黄金律”
解释:对于O型圈等挤压型密封件,沟槽设计有一个经验法则:压缩率通常在15%-30%之间。压缩太小会泄漏,太大会导致摩擦力过大、磨损过快甚至永久变形。30%左右是一个常用且可靠的起点。
5.“铸件要清砂,加工要基准”
解释:铸件毛坯在加工前,必须将型腔内的砂子彻底清理干净,否则加工时砂子会严重磨损刀具。同时,加工的第一步,也往往是最重要的一步,就是“铣基准”或“车基准”,后续所有加工都将以这个精准的工艺基准为依据。
6.“润滑通道是‘血管’,没有它就等着烧”
解释:对于有相对运动的摩擦副(如轴承、滑轨),必须设计通畅的润滑油路和油槽,确保润滑油能顺利到达需要润滑的部位。油路设计不合理,就像血管堵塞,会导致零件异常磨损和烧毁。