带凸台法兰盘式多特征综合机械构件

　　做了快十年机械结构设计，这类集成多特征的盘类构件其实在中小型动力传动、流体输送配套的端盖类部件里非常常见，很多刚接触三维建模的新人总觉得这类零件特征杂，实际拆解开来每一处结构都是对应实际装配、工况需求来的，没有多余的设计。先从安装边界说，这类盘件的外沿是带均布安装孔的法兰边，法兰边的厚度一般根据配套的密封件压缩量来定，通常不会做太厚，毕竟要控制整体重量，安装孔的位置度公差一般要求在0.1mm以内，不然现场装配的时候很容易出现螺栓穿不进、密封面压偏漏液漏气的问题，我之前做过一款同类型的泵端盖，一开始安装孔位置度放了0.2mm，试装的时候三分之一的孔对不上，后来调整了建模时的阵列基准，把安装孔的定位基准和中心凸台的基准统一，才解决了装配干涉的问题。

　　再看主体的锥形过渡结构，这个设计不是为了好看，是因为中心位置的两个凸台，一个是主轴穿接的通孔位，一个是旁侧的油路或者传感器安装位，两个凸台高度不一样，如果直接做直角过渡，一方面注塑或者铸造成型的时候容易出现应力集中，另一方面直角位置的积屑、积液很难清理，用平滑的锥面过渡，既可以分散两个凸台根部的应力，在做表面喷涂或者防锈处理的时候也不会出现死角。旁侧的带孔凸台，内孔的粗糙度一般要求Ra1.6，因为这个位置通常是装油封或者衬套的，要是粗糙度太高，油封磨损快，很容易出现渗漏，建模的时候这个位置的拔模斜度不能太大，控制在0.5度以内就够，斜度太大的话衬套压装的时候会出现偏斜，运转的时候容易磨轴。法兰边上的几个小沉孔，是用来装定位销的，不是所有孔都穿螺栓，定位销孔的位置要比螺栓孔精度高一级，现场装配的时候先打定位销，再拧螺栓，能保证整个端盖和主体的同轴度，不会出现运转的时候偏心磨轴的问题。设计这类零件的时候，我一般习惯先做中心旋转基体，把主体的锥形轮廓、中心主凸台的基础形状先做出来，然后再做旁侧的凸台，用剪切拉伸切出内孔，这里要注意两个凸台的相交位置，一定要做圆角过渡，圆角半径不能小于壁厚的1/5，不然冲压或者铸造成型的时候这个位置容易出现裂纹，之前有个新人做类似结构的时候，相交位置没做圆角，样品做出来一打耐压就裂，反复改了三次才找到问题。

　　之后用镜像特征把法兰边上的安装孔、定位沉孔做出来，镜像的时候一定要选对基准面，要是基准面偏了，整个法兰的孔位就全歪了，最后做壳体抽壳的时候，要注意壁厚的均匀性，这类盘件的壁厚一般控制在3-5mm，太厚了重量大成本高，太薄了刚性不够，受压容易变形，抽壳的时候要把安装面、凸台的端面排除，这些位置是加工面，要留加工余量，不能直接抽成薄壁。实际应用里，这类构件可以用在小型齿轮泵的端盖、小型减速机的侧盖、或者是低压流体管路的连接端盖上，材质用AISI1020钢的话，综合力学性能刚好，焊接性也好，要是有更高的耐磨要求，还可以在凸台内孔位置做镶套处理，不用整体换材质，能省不少成本。

　　建模的时候还要注意安装边界的尺寸，整个盘件的最大外径要和配套的密封件尺寸匹配，中心凸台的突出高度不能超过配套腔体的内部深度，不然装的时候会顶到内部的齿轮或者叶轮，旁侧凸台的位置要避开周边的螺栓、管线位置，我之前碰到过一次，旁侧凸台做的太靠外，装的时候和旁边的油管接头干涉，最后只能把凸台切了一块重新焊，费了不少事。另外，所有的锐边都要做倒钝处理，不管是外沿还是内孔的边，不做倒钝的话，装配的时候很容易割坏密封件，工人操作的时候也容易划伤手，这些细节虽然小，但是实际生产装配的时候影响很大。很多新人做这类模型的时候，总喜欢把特征堆的很复杂，其实每一个特征都要对应实际的功能需求，没用的特征不要加，不然既增加建模的复杂度，也给后续的加工制造增加不必要的成本，比如法兰边的形状，不是越复杂越好，在满足安装孔布置、密封面宽度的前提下，尽量做的规整，能减少下料的时候的材料浪费。