第十章 零件图

第十章 零件图机器都是由零件和部件组成。表达一个零件的结构、尺寸和技术要求的图样，称为零件图。一 第一节 零件图的作用与内容一、零件图的作用零件设计的合理与否及加工制造质量的好坏，必然影响零件的使用效果乃至整台机器的性能。因此，零件图要准确地反映设计思想并提出相应的零件质量要求。事实上，在零件的生产过程中，零件图是最重要的技术资料，是制造和检验零件的依据。图 10-1-1、图 10-1-4 是铣床的部件铣刀头( 见图 10-1-5)的两个重要零件的零件图。图 10-1-2、3 为铣刀头轴及其加工位置。二、零件图的内容一张完整的零件图应包括如下四个内容：一组图形、全部尺寸、技术要求以及标题栏。(1) 一组图形。用一组图形(包括视图、剖视图、断面图等)把零件各部分的结构形状表达清楚。(2)全剖尺寸。用各种尺寸把零件各部分的形状、大小及其相互位置确定下来。(3) 技术要求。用一些规定的符号、数字、字母和文字注解，说明零件在使用、制造和检验时应达到的一些技术性能方面的要求(包括表面粗糙度、尺寸公差、形状和位置公差、表面处理和材料处理的要示求等)。(4) 标题栏。在标题栏中填写出零件的名称、材料、图样的编号、比例，制图人与校核人的姓名和日期等。第二节 零件表达方案的确定零件的表达方案，就是用若干个图形(视图、剖视、断面等) ，把零件的内外结构形状表达出来。一般来说，零件的表达方案不止一个，这就要求对零件进行分析，并结合零件的加工和使用等，选择一个较好的表达方案。较好的表达方案应该是把零件完整、清晰、合理地表达出来，并力求画图简便，读图容易。要达到上述要求，首先应选择好主视图，然后合理选配其它视图。一、主视图的选择主视图是最重要的视图，选择的合理与否直接影响整个表达方案的合理性，对画图和读图影响很大。主视图的选择原则如下。1．形状特征原则从形体分析的角度来说，就是要选择能将零件各组成部分的形状及其相对位置反映得最好的方向作为主视图的投影方向，如图 10-2-1 所示。2．加工位置原则、工作位置原则和自然位置原则主视图应尽可能反映零件的加工位置、工作位置或自然位置，这是确定零件的安放位置的依据。(1) 零件的加工位置原则。零件在制造过程中，特别是在机械加工时，要把它固定和夹紧在一定位置上进行加工。在选择主视图时，应尽量与零件的加工位置一致。这样画主视图的优点是便于工人看图加工。对在车床上加工的轴、套、轮和盘等零件，一般轴线水平放置，按加工位置画主视图。如图 10-1-1、图 10-1-3 和图 10-2-2 所示。(2) 零件的工作位置原则。零件安装在机器上都有一定的工作位置。主视图与工作位置一致的优点是便于对照装配图来看图和画图。对于支座、箱体等类零件，因为这类零件结构形状一般比较复杂，在加工不同的表面时往往加工位置也不同，因而这类零件一般按工作位置安放，以零件工作位置作为主视图投影方向。如图 10-1-4、图 10-1-5 和图 10-2-3 所示。(3) 零件的自然位置原则。当加工位置各不相同，工作位置不固定时，零件按其自然位置安放。对于叉、架等类零件，因为这类零件由于加工位置不定，以自然放平为主视图投影方向。如图 10-2-4 所示。此外，选择主视图还要考虑其它视图的合理布置，充分利用图纸幅面。二、其它视图的选择以主视图为基础，本着易画、易看、完整、清晰的原则，确定其它的图形。每个视图都有表达重点，做到各个视图互相配合，补充而不重复。视图数量不宜过多，以免繁琐、主次不分。在选择其它视图时，零件的主要结构和主要形状优先选用基本视图，或在基本视图上取剖视的方法。次要结构、细节、局部形状用局部视图、局部放大图、断面图等表示。优先选用人们习惯的视图，如左视与右视，俯视与仰视表达相同的内容时，优先选用左视和俯视。采用局部视图、斜视、斜剖等时，尽可能按投影关系就近配置。图面布局合理，既美观清晰，又要充分利用图幅。三、选择视图方案的步骤选择视图方案的一般步骤为：(1) 对零件进行形体、结构分析( 包括零件的装配关系及功用)和工艺分析( 零件的制造加工方法) ，分清主要部分和次要部分。(2) 选择主视图。在确定主视图的投影方向后，根据零件的特点，应尽量符合工作位置或加工位置。(3) 确定其它视图。确定图形的数量和每个图形的表达方法。先考虑主要部分，用一些基本视图把主要部分表示出来，再考虑次要部分，用局部视图、局部放大图、断面图等表达次要部分。(4) 全面检查表达方案，作适当的调整、修改。要注意的是，上述步骤并不是截然分离的，实际上检查调整常常包含在整个表达过程之中。例：图 10-2-5 所示是轴承座零件的两种表达方法，从视图数量看，图 10-2-5a 比图10-2-5b 多一个视图，但从表达来看，图 10-2-5a 比图 10-2-5b 要好，因为它清楚地表达了支座内部、外部及支撑断面的形状，易于读懂。第三节 零件的工艺结构零件结构形状的设计，既要根据它在机器(或部件) 中的作用，又要考虑加工制造的可能及是否方便。因些，在画零件图时，应该使零件的结构既满足使用上的要求，又要使其制造加工方便合理，既满足工艺要求。机器上的绝大部分零件，是通过铸造和机械加工来制造的，下面介绍一些铸造和机械加工对零件结构的工艺要求。一、铸造零件的工艺结构1．起模斜度为了在造型时能将模型顺利地从砂型中取出，铸件应沿着起模方向有一定的斜度，这个斜度叫做起模斜度。如图 10-3-1 所示。起模斜度的大小：木模常为 1°~3°;金属模用手工造型时为 1°~2°，用机械造型时为 0.5°，也有起模斜度一般要求为 1：20。斜度不大的结构，如在一视图中已表达清楚，其它视图可按小端画出。铸件的起模斜度在零件图上也可以不表示，但在技术要求中应说明。2．铸造圆角在铸件各表面相交处做成的圆角叫铸造圆角。如图 10-3-2 所示。有了圆角后既便于起模，又能防止在浇铸铁水时将砂型转角处冲坏，还可以避免铸件在冷却时产生裂纹或缩孔。 圆角半径一般取壁厚的 0.2~0.4 倍，在同一铸件上圆角半径的种类尽可能减少。零件图中铸造圆角应注出。铸造表面一经加工，铸造圆角便被切削掉，转角处应画成倒角或尖角。3．铸件壁厚铸件的壁厚应均匀。铸件在浇注后的冷却过程中，容易因厚薄不均匀而产生裂纹和缩孔。为了避免这种现象出现，铸件各处的壁厚应尽量均匀或逐渐过渡。如图 10-3-3 所示。二、零件机械加工的工艺结构1．倒角和倒圆为了去除零件的毛刺、锐边和便于装配，在轴端、孔口、台肩和及轮缘等处，一般都加工成倒角；为了避免因应力集中而产生裂纹，在轴肩转角处往往加工成圆角过渡的形式，称为倒圆，如图 10-3-4 所示。在零件图中，倒角和倒圆应该画出并标注。2．退刀槽和砂轮越程槽在切削加工中，特别是在车螺纹和磨削时，为了容易退出刀具或使砂轮可以稍稍越过加工面，常在加工表面的凸肩处预先加工出退刀槽和越程槽，如图 10-3-5 所示。在零件图中，退刀槽和越程槽应该画出并标注。3．钻孔结构用钻头钻孔时，要示钻头轴线垂直于被钻孔的端面，以保证钻孔准确和避免钻头折断。若要在曲面、斜面上钻孔，应预先把钻孔口表做成与轴线垂直的凸台、凹坑或平面，如图 10-3-6 所示。用钻头钻的不通孔，在底部有一个 120°的锥角，锥孔深度指的是圆柱部分的深度，不包括锥坑。在阶梯形钻孔的过渡处，也存在锥角 120°的圆台，在零件图中，应该画出这个圆锥角。4．键槽在同一轴上的两个键槽应在同侧，便于一次装夹加工。不要因加工键槽而使机件局部过于单薄，致使强度减弱。必要时可增加键槽处的壁厚，如图 10-3-7 所示。5．凸台、凹槽、凹坑为了保证零件间接触良好，零件上与其它零件的接触面，一般都要加工。为了减少加工面积，节省材料，降低制造费用，常在铸件上设计出凸台、沉孔(鱼眼坑) 、凹槽或凹腔的结构，如图 10-3-8 所示。第四节 零件图的尺寸标注一、零件图中标注尺寸的基本要求零件图中的图形，是表达零件各部分的结构形状，而零件各部分的大小及其相互位置由标注的尺寸确定。零件图上的尺寸是零件加工、检验的依据。遗漏一个尺寸，零件加工就无法进行；标注错一个尺寸，整个零件就可能报废。因此，在绘制零件图时，应高度重视尺寸标注，以免在生产实际中造成不应有的损失。零件图尺寸标注的基本要求是：正确、完整、清晰、合理。关于正确、完整、清晰，已在组合体一章进行过讨论，这里不再重述。而要做到合理，设计人员应具备一定的专业知识和生产实际经验。二、尺寸基准零件在设计、制造和检验中度量尺寸的起点，称为尺寸基准。根据基准的作用不同，可把基准分为两类：1．设计基准根据零件的结构、设计要求及用以确定该零件在机器中的位置和几何关系所选定的基准称为设计基准。任何零件都有长、宽、高三个方向的尺寸基准，且每个方向只能选择一个设计基准。纯回转体只有径向和轴向设计基准。常见的设计基准有：(1)零件上主要回转结构的轴线。(2)零件结构的对称中心面。(3)零件的重要支承面、装配面、两零件的重要结合面。(4)零件的主要加工面。如图 10-4-1 所示的轴承架，在机器中的位置是用接触面Ⅰ 、Ⅲ和对称中心平面Ⅱ来确定的，这三个面就分别是轴承架长、高和宽三个方向的设计基准。2．工艺基准工艺基准是确定零件在机床上加工时的装夹位置，以及测量零件尺寸时所利用的点、线、面，即加工、测量时的基准。如图 10-4-2 所示的套在车床上加工时，用左端大圆柱面作为径向定位面，而测量轴向尺寸 a、b、c 时，则以右端面为起点，因此，右端面就是工艺基准。实际标注尺寸时，合理地选择基准，是进行尺寸标注时的重要问题。从设计基准出发标注尺寸，能保证设计要求；从工艺基准出发标注尺寸，则便于加工和测量，因此，最好使工艺基准和设计基准重合。当设计基准和工艺基准不重合时，所注尺寸应在保证设计要求的前提下，满足工艺要求。三、尺寸的合理标注要使零件图中标注的尺寸合理，需要有较丰富的生产实践知识与经验。因此，在这里仅介绍一些初步知识。1．考虑设计要求(1) 影响零件工作性能、精度和装配技术要求的重要尺寸，称为功能尺寸。功能尺寸必须直接注出，不能通过换算得到。这是由于零件在加工制造时总会产生尺寸误差，为了保证其精确度和质量，功能尺寸必须直接注出。如图 10-4-3 所示的两种标注，表面看似乎一样，但实际上这两种注法的结果不同。图10-4-3b 注写了尺寸 b 和 c，加工做成后，中心高 a 的误差等于尺寸 b 和 c 之和，不能保证a 的精度。从分析该轴承座的设计要求可知，其中心高尺寸 a 是主要尺寸，图 10-4-3b 的错误就是主要尺寸没有直接标注，而次要尺寸 c 却又注了，不能保证设计要求。(2) 不要注成封闭尺寸链。封闭尺寸链是头尾相接，形成一个封闭圈的一组尺寸，每个尺寸叫尺寸链中的一环。如图 10-4-4 的尺寸 a、b、c 是一封闭尺寸链。这样标注的尺寸，加工时，由于要保证每一个尺寸的精确度要求，增加了加工难度。如果保证其中任意两个尺寸，例如 b、c，则尺寸 a 的误差为另外两个尺寸误差的总和，可能达不到设计要求。因此，在实际标注尺寸时，都是在尺寸链中选中一个不重要的环不标注，称它为开口环。这时开口环的尺寸误差是其它各环尺寸差之和，因为它不重要，对设计要求没有影响。2．考虑工艺要求非功能尺寸一般是用来保证零件结构强度，确定零件形状，控制零件重量的一些尺寸。这些尺寸不影响产品的工作性能，也不影响零件间的配合性质和精度。非功能尺寸可以从工艺基准出发标注，以满足工艺要求，并应考虑加工顺序和测量方便。(1) 按加工顺序标注尺寸。按加工顺序标注尺寸，符合加工过程，便于 加工和测量，如图 10-4-5 所示。(2) 应考虑测量方便。零件图的尺寸标注，应考虑测量和检验的方便，如图 10-4-6 和图 10-4-7 所示。同时尽量做到使用普通量具就能测量，以减少专用量具的设计和制造。四、零件上常见结构的尺寸标注1．圆角尺寸标注铸件上的圆角或切削加工的不重要圆角，可在技术要求中或图样