盘的结构设计优化方案

1.盘的受力应均匀

盘的受力不均匀，容易产生断裂。如图12⁃9a所示，盘零件的受力位置在中线处，很容易造成断裂。改为图12⁃9b所示结构，把手处于正中间的位置上，这样可以平均受力。

图12⁃9 受力均匀的盘结构（1）

如图12⁃10a所示，通孔处于盘正中间的位置。当通孔处于盘正中间位置时易产生断裂，所以设计通孔位置时应考虑盘的强度。若改为图12⁃10b所示结构，则盘受力均匀，不会发生断裂。

2.轮盘上的键槽位置

在轮盘类的零件上开设键槽时，应特别注意开键槽的方位。

如图12⁃11a所示，键槽开在了薄弱的方位上。可将其改为图12⁃11b所示结构，即将键槽的开口开在较强的方位上。

图12⁃10 受力均匀的盘结构（2）

图12⁃11 键槽开口开在较强的方位上

3.箱体上的法兰

法兰主要起过渡连接的作用，应该减少法兰的磨损破坏及应力集中等。

箱体上的法兰既要方便造型，又要强度合适。如图12⁃12a所示，小头法兰和大头法兰设计均不合理，强度不够。可改为图12⁃12b所示结构，即为了造型的方便小头法兰做成内法兰，大头法兰做成外法兰，并且为了保证其强度小头内法兰的厚度应稍增大。

图12⁃12 箱体上的法兰结构

法兰盘上螺栓孔的布置与数目应该有利于分度钻孔。

如图12⁃13所示，法兰盘上螺栓孔的数目为5，不利于划线钻孔。若将法兰盘同一圆周上的螺栓数目取成4、6、8、12等易于分度的数目，则在钻孔时容易划线钻孔。

图12⁃13 法兰盘螺栓孔的布置结构

法兰盘的螺栓禁止布置在正下方，特别是用于具有腐蚀性液体的管道或容易泄漏的管道等特殊场合时，以避免当管道或容器内的介质发生泄漏时泄露的介质积集于底部的螺栓处使螺栓受到腐蚀，以至于过早破坏、锈死或无法拆卸和维修。

如图12⁃14所示，改进前螺栓孔布置在法兰盘的正下方，这样的结构容易使正下方的螺栓受到腐蚀而坏死。设计时应避免在正下方布置螺栓，以保证法兰盘上每一个螺栓都能在需要时顺利拆卸维修。

图12⁃14 腐蚀性液体管道的法兰盘结构

注意螺栓孔排列应有合理的间距和边距，否则会影响法兰盘的强度，或者导致扳手空间不足，不方便对法兰盘的装拆。

如图12⁃15a所示，法兰盘上的螺栓孔太过密集，没有足够的扳手空间，影响安装速度，且不能保证连接的紧密性。

如图12⁃15b所示，法兰盘上的螺栓孔又太靠近于法兰盘外缘，不仅增加了加工难度，而且降低了法兰强度。

图12⁃15 合理设计法兰盘的结构

法兰盘上任何两个螺栓孔之间应有足够的扳手空间，利于螺栓的装拆。螺栓孔距离法兰盘外缘应留出足够的空间，不能降低法兰盘的强度。

4.盘类零件的过渡圆角

铸造的盘类零件在截面尺寸变化处应有过渡圆角，以避免应力集中。如图12⁃16a所示的铸造结构中没有过渡圆角，不合理。可将其改为图12⁃16b所示结构，设置过渡圆角，以避免应力集中。

5.连接盘的倒角

如图12⁃17a所示，同一盘类零件上的倒角不一致。将其改为图12⁃17b所示结构，即使倒角尽量保持一致，可以减少换刀次数，提高加工效率。

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图12⁃16 盘类零件的过渡结构

图12⁃17 连接盘的倒角

6.设置砂轮越程槽

如图12⁃18a所示，法兰零件需要磨削时，与之连接的地方没有设置砂轮越程槽。改为图12⁃18b所示结构，正确地设置了砂轮越程槽，保证了磨削的精度要求。

盘类零件表面质量要求较高的凸缘，一定要留出方便磨削的砂轮越程槽。

如图12⁃19a所示，没有设计砂轮越程槽，降低了零件的加工工艺性。改为图12⁃19b所示结构，增设砂轮越程槽后，不仅可以提高加工效率，而且能提高加工精度。

图12⁃18 砂轮越程槽结构（1）

图12⁃19 砂轮越程槽结构（2）

图12⁃19 砂轮越程槽结构（2）（续）

7.盘的结构应便于安装与加工

如图12⁃20a所示的结构不利于安装和钻孔。可将其改为图12⁃20b所示结构，即将圆弧面改为平面，便于安装和钻孔。

图12⁃20 便于安装与加工的结构

当零件的形状变化不影响其他性能时，结构设计应采用最容易加工的形状。

如图12⁃21a所示，凸缘需要进行两端圆弧的补充加工。改为图12⁃21b所示结构，则凸缘不需要进行两端圆弧的补充加工。

钻孔时，钻头的轴线应尽量垂直于被加工表面，否则会使钻头弯曲甚至折断。为加工方便，要尽可能避免在斜面上钻孔和钻不完整孔，以防止损坏钻头，并提高加工精度及加工速度。对零件上的倾斜面可设置凸台或凹坑，钻头钻孔处也要设置凸台使孔完整，避免单边受力而弯曲。

如图12⁃22a所示，填料压盖凸台端面倾斜，无法保证钻出的ϕ12孔轴线与定位基准ϕ30孔轴线平行。将其改为图12⁃22b所示结构，钻ϕ12孔时以ϕ30的孔为定位基准，可同时保证孔轴线与底端面的垂直度。

需要钻孔的地方一定要留出足够空间，以保证钻头能够钻出需要的孔。

如图12⁃23a所示，ϕ16的沉孔没有留出足够空间，给加工带来极大困难。若改为图12⁃23b所示结构，钻头可方便靠近工件表面钻出需要的孔。

图12⁃21 便于加工的结构

图12⁃22 填料压盖的端面结构

图12⁃22 填料压盖的端面结构（续）

图12⁃23 连接盘的沉孔位置

如图12⁃24a所示，内孔由三个内径不相等的内孔构成，由于小径孔在外，不方便加工中间内径较大的内孔，这样布置不合理。若改为图12⁃24b所示结构，将内径最小的内孔布置在中间，这样加工方便。

图12⁃24 连接盘的内孔结构