零件图零件图的内容表达零件的图样称为零件工作图,简称零件图。它是制造和检验零件的重要技术文件。一张完整的零件图应包括下列基本内容:
(1)一组图形 用视图、剖视、断面及其它规定画法来正确、完整、清晰地表达零件的各部分形状和结构。
(2)尺寸 正确、完整、清晰、合理地标注零件的全部尺寸。
(3)技术要求 用符号或文字来说明零件在制造、检验等过程中应达到的一些技术要求,如表面粗糙度、尺寸公差、形状和位置公差、热处理要求等。技术要求的文字一般注写在标题栏上方图纸空白处。
(4)标题栏 标题栏位于图纸的右下角,应填写零件的名称、材料、数量、图的比例以及设计、描图、审核人的签字、日期等各项内容。
典型零件的视图与尺寸本节中,将结合若干具体零件,讨论零件的视图选择和尺寸标注问题。
选择视图时,要结合零件的工作位置和加工位置,选择最能反映零件形状特征的视图作为主视图,包括运用各种表达方法,如剖视、断面等,并选好其它视图。选择视图的原则是:在完整、清晰地表达零件内外形状和结构的前提下,尽量减少视图数量。
在零件图上标注尺寸,除满足完整、正确、清晰的要求外,还要求注得合理,即所注尺寸能满足设计和加工要求,使零件有满意的工作性能又便于加工、测量和检验。
尺寸注得合理,需要较多的机械设计与加工方面的知识,这里只能作一些的分析。
零件的种类繁多,不能一一介绍,这里仅就以下有代表性的零件作些分析。
轴套类零件图8-1 所示的柱塞阀即属于轴套类零件。
视图选择轴套类零件一般在车床上加工,要按形状和加工位置确定主视图,轴线水平放置,大头在左、小头在右,键槽和孔结构可以朝前。轴套类零件主要结构形状是回转体,一般只画一个主视图。对于零件上的键槽、孔等,可作出移出断面。砂轮越程槽、退刀槽、中心孔等可用局部放大图表达。
尺寸分析
① 这类零件的尺寸主要是轴向和径向尺寸,径向尺寸的主要基准是轴线,轴向尺寸的主要基准是端面。
② 主要形体是同轴的,可省去定位尺寸。
图8-1 柱塞阀零件图
③ 重要尺寸必须直接注出,其余尺寸多按加工顺序注出。
④ 为了清晰和便于测量,在剖视图上,内外结构形状尺寸应分开标注。
⑤ 零件上的标准结构,应按该结构标准尺寸注出。
轮盘类零件图8-2所示的轴承盖以及各种轮子、法兰盘、端盖等属于此类零件。其主要形体是回转本,径向尺寸一般大于轴向尺寸。
视图选择
① 这类零件的毛坯有铸件或锻件,机械加工以车削为主,主视图一般按加工位置水平放置,但有些较复杂的盘盖,因加工工序较多,主视图也可按工作位置画出。
② 一般需要两个以上基本视图。
③ 根据结构特点,视图具有对称面时,可作半剖视;无对称面时,可作全剖或局部剖视。其它结构形状如轮辐和肋板等可用移出断面或重合断面,也可用简化画法。
尺寸分析
① 此类零件的尺寸一般为两大类:轴向及径向尺寸,径向尺寸的主要基准是回转轴线,轴向尺寸的主要基准是重要的端面。
② 定形和定位尺寸都较明显,尤其是在圆周上分布的小孔的定位圆直径是这类零件的典型定位尺寸,多个小孔一般采用如“3╳?5均布”形式标注,均布即等分圆周,角度定位尺寸就不必标注了。
③ 内外结构形状尺寸应分开标注。
图8-2 轴承盖零件图叉架类零件图8-3所示的托架以及各种杠杆、连杆、支架等属于此类零件。
视图选择
① 这类零件结构较复杂,需经多种加工,主视图主要由形状特征和工作位置来确定。
② 一般需要两个以上基本视图,并用斜视图、局部视图,以及剖视、断面等表达内外形状和细部结构。
尺寸分析
① 它们的长、宽、高方向的主要基准一般为加工的大底面、对称平面或大孔的轴线。
② 定位尺寸较多,一般注出孔的轴线(中心)间的距离,或孔轴线到平面间的距离,或平面到平面间的距离。
③ 定形尺寸多按形体分析法标注,内外结构形状要保持一致。
图8-3 托架零件图箱体类零件图8-4所示阀体以及减速器箱体、泵体、阀座等属于这类零件,大多为铸件,一般起支承、容纳、定位和密封等作用,内外形状较为复杂。
视图选择
① 这类零件一般经多种工序加工而成,因而主视图主要根据形状特征和工作位置确定,图8-4的主视图就是根据工作位置选定的。
② 由于零件结构较复杂,常需三个以上的图形,并广泛地应用各种方法来表达。在图8-4中,由于主视图上无对称面,采用了大范围的局部剖视来表达内外形状,并选用了A—A剖视,C—C局部剖和密封槽处的局部放大图。
尺寸分析
① 它们的长、宽、高方向的主要基准是大孔的轴线、中心线、对称平面或较大的加工面。
② 较复杂的零件定位尺寸较多,各孔轴线或中心线间的距离要直接注出。
③ 定形尺寸仍用形体分析法注出。
图8-4 阀体零件图零件上的常见结构零件的结构形状,主要是根据它在部件或机器中的作用决定的。但是制造工艺对零件的结构也有某些要求。因此,为了正确绘制图样,必须对一些常见的结构有所了解,下面介绍它们的基本知识和表示方法。
螺纹螺纹的形成平面图形(三角形、矩形、梯形等)绕一圆柱(圆锥)作螺旋运动,形成一圆柱(圆锥)螺旋体。工业上,常将螺旋体称为螺纹。在外表面上加工的螺纹,称为外螺纹;在内表面上加工的螺纹,称为内螺纹。
在加工螺纹的过程中,由于刀具的切入(或压入)构成了凸起和沟槽两部分,凸起的顶端称为螺纹的牙顶,沟槽的底部称为螺纹的牙底,在通过螺纹轴线的剖面上,螺纹的轮廓形状称为螺纹的牙型,螺纹的最大直径称为螺纹大径,螺纹的最小直径称为螺纹小径,如图8-5。
图8-5 外螺纹和内螺纹
(a)外螺纹;(b)内螺纹螺纹的结构
① 螺纹末端为了防止外螺纹起始圈损坏和便于装配,通常在螺纹起始处做出一定形式的末端,如图8-6所示。
图8-6 螺纹末端
② 螺纹收尾、退刀槽和肩距车削螺纹的刀具将近螺纹末尾时要逐渐离开工件,因而螺纹末尾附近的螺纹牙型不完整,如图8-7(a)中标有尺寸的一段长度称为螺尾。有时为了避免产生螺尾,在该处预制出一个退刀槽,如图8-7(b)、(c)。螺纹至台肩的距离称为肩距,如图8-7(d)。
图8-7 螺尾、退刀槽和肩距
(a)外螺纹的螺尾;(b)外螺纹的退刀槽;(c)内螺纹的退刀槽;(d)肩距
③ 螺纹的要素
a,螺纹牙型——通过螺纹轴线的螺纹牙齿的剖面形状、如三角形、梯形、锯齿形等。
b,大径——螺纹的最大直径,也称公称直径。螺纹大径是与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱面的直径;小径是与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱面的直径;在大小径之间设想有一圆柱,其母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等处,则该假想圆柱的直径称为螺纹中径。
c,旋向——左旋或右旋。逆时针旋转时旋入的为左旋,顺时针旋转时旋入的为右旋,如图8-8(a)为左旋,图8-8(b)为右旋。
图8-8 螺纹的旋向
(a)左旋;(b)右旋
d,线数——在同一圆柱面上切削螺纹的条数。如图8-9,只切削一条的称为单线螺纹,切削两条的称为双线螺纹。通常把切削两条以上的称为多线螺纹。
图8-9 螺纹的线数
(a)单线螺纹;(b)双线螺纹
e,螺距与导程——螺纹相邻两牙对应点间的轴向距离称为螺距。导程为同一条螺旋线上相邻两牙对应两点间的轴向距离。单线螺纹螺距和导程相同,如图8-9(a),而多线螺纹螺距等于导程除以线数。
若把图8-5的两个零件装配在一起时,内、外螺纹牙型、大径、旋向、线数和螺距等五要素必须相同。
④ 螺纹的分类螺纹按用途分为两大类,即连接螺纹和传动螺纹,如表8-1。
a,连接螺纹 常用的有四种标准螺纹,即:粗牙普通螺纹、细牙普通螺纹、管螺纹、锥管螺纹。
上述四种螺纹牙型皆为三角形,其中普通螺纹的牙型为等边三角形(牙型角为60o)。细牙和粗牙的区别是在大径相同的条件下,细牙螺纹比粗牙螺纹的螺距小。管螺纹和锥螺纹的牙型为等腰三角形(牙型角为55o),螺纹名称以英寸为单位,并以25.4mm螺纹长度中的螺纹牙数表示螺纹的螺距。管螺纹多用于管件和薄壁零件的连接,其螺距与牙型均较小,如附表4。
b,传动螺纹 是用作传递动力或运动的螺纹,常用的有两种标准螺纹:
梯形螺纹 梯形螺纹牙型为等腰梯形,牙型角为30o。它是最常用的传动螺纹,其各部分尺寸如附表5。
锯齿形螺纹 锯齿形螺纹是一种受单向力的传动螺纹,牙型为不等腰梯形,一边与铅垂线的夹角为30o,另一边为3o,形成33o的牙型角。
以上是牙型、大径和螺距都符合国家标准的螺纹,称为标准螺纹。若螺纹仅牙型符合标准,大径或螺距不符合标准者,称为特殊螺纹。牙型不符合标准者,称为非标准螺纹(如方牙螺纹)。
表8-1 螺纹螺纹分类
螺纹种类
外形及牙型图
牙型符号
螺纹种类
外形及牙型图
牙型符号
连接螺纹
粗牙普通螺纹
M
非螺纹密封的管螺纹
G
细牙普通螺纹
用螺纹密封的管螺纹
RC
RP
R
传动螺纹
梯形螺纹
Tr
锯齿形螺纹
B
下面讨论四个例题,以进一步熟悉螺纹各要素间的关系及螺纹标准。
例8.1 有一牙型为等边三角形,公称直径为48、螺距为2的螺纹是否为标准螺纹?
解:由所给条件查表可知,牙型剖面为等边三角形、螺距为2的螺纹是普通螺纹。
其根据是在附表3普通螺纹的直径与螺距中,可找到公称直径48(在第一系列中),再沿横向找螺距,在细牙栏中又可找到螺距2。因此,所给螺纹是标准细牙普通螺纹。
例8.2 已知粗牙普通螺纹的公称直径为20,试查出它的小径应为多少?
解:在附表3普通螺纹的基本尺寸中,竖向找公称直径d=20,由公称直径d=20向右与螺纹小径d1往下,相交处得17.294,即为所求小径尺寸。
例8.3 试查出管螺纹尺寸代号为1″(G1″)的螺纹大径、螺距和每25.4mm中的螺纹牙数。
解:在附表4非螺纹密封的管螺纹中的螺纹尺寸代号1处,横向可找出所需的数据:螺纹大径d=33.249,螺距P=2.309、每25.4mm中的螺纹牙数n=11。
这里需要指出两个问题:
a,管螺纹的螺纹尺寸代号是指管螺纹用于管子孔径的近似值,不是管子的外径。如图8-10所示的G1″是在孔径为?25管子的外壁上加工的螺纹,该螺纹的实际大径是33.25。
b,管螺纹是用每25.4mm中的螺纹牙数表示螺距,计算后均为小数(如G1″的n=11,其螺距P=25.4÷11=2.309)。
图8-10 管螺纹例8.4 试查出公称直径d=36的梯形螺纹(Tr36),螺距P=6的中径、大径和小径。
解:在附表5梯形螺纹中的公称直径36处,螺距有三种:3、6、10,在螺距P=6的位置横向可找到所需数据:中径d2=D2=33、大径=D4=37、外螺纹小径d3=29、内螺纹小径D1=30.
⑤ 螺纹的规定标注国标规定,应标出:螺纹的牙型符号、公称直径×导程(螺距)、旋向、螺纹的公差带代号、螺纹旋合长度代号。各种螺纹的标注内容和方法,如表8-2。其中,螺纹公差带是由表示其大小的公差等级数字和基本偏差代号所组成(内螺纹用大写字母,外螺纹用小写字母),例如:6H、6g等。如果螺纹的中径公差带与顶径公差带不同,则分别注出,如:
M10—5g 6g
5g、6g分别表示中径和顶径的公差带代号。如果中径与顶径公差带代号相同,则只注一个代号,如:M 10×1—5H
螺纹的旋合长度规定为短(S)、中(M)、长(L)三种。
在一般情况下,不标注螺纹旋合长度。必要时,加注旋合长度代号S或L,中等旋合长度可省略不注,详见表8-2。
标注特殊螺纹时其牙型代号前应加注“特”字。
表8-2 各种螺纹的标注内容与标注方法螺纹种类
图例
说明
螺纹种类
图例
说明
普通螺纹(单线)
不注螺距右旋省略不注,左旋要标注一般情况下,不注螺纹旋合长度,其螺纹公差带按中等旋合长度确定
梯形螺纹(单线或多线)
要标注螺距多线要标注导程右旋省略不注,左旋要标注
要标注螺距其它规定同上
管螺纹(单线)
不注螺距右旋省略不注,左旋要标注
G右边数字为管螺纹尺寸代号
锯齿形螺纹(单线或多线)
⑥ 螺纹的规定画法
a,外螺纹 国标规定,螺纹的牙顶(大径)及螺纹终止线用粗实线表示,牙底(小径)用细实线表示,在平行于螺杆轴线的投影面的视图中,螺杆的倒角或倒圆部分也应画出,在垂直于螺纹轴线的投影面的视图中,表示牙底的细实线圆只画约3/4圈,此时螺纹的倒角圆规定省略不画,如图8-11。
图8-11 外螺纹的画法
(2)内螺纹 图8-12是内螺纹的画法。剖开表示时(图8-12(a)),牙底(大径)为细实线,牙顶(小径)及螺纹终止线为粗实线。不剖开时(图8-12(b)),牙底、牙顶和螺纹终止线皆为虚线。在垂直于螺纹轴线的投影面的视图中,牙底仍画成约为3/4圈的细实线,并规定螺纹孔的倒角圆也省略不画。
图8-12 内螺纹的画法
(a)剖开画法;(b)不剖画法绘制不穿通的螺孔时,一般应将钻孔深度和螺纹部分的深度分别画出,如图8-13(a)。当需要表示螺纹收尾时,螺尾部分的牙底用与轴线成30o的细实线表示,如图8-13(b)。图8-13(c)示出螺纹孔中相贯线的画法。
图8-13 内螺纹的画法
(a)不通螺孔的画法;(b)螺纹收尾的画法;(c)螺纹孔中相贯线的画法
(3)内、外螺纹连接的画法 图8-14表示装配在一起的内、外螺纹连接的画法。国标规定,在剖视图中表示螺纹连接时,其旋合部分应按外螺纹的画法表示,其余部分仍按各自的画法表示。当剖切平面通过螺杆轴线时,实心螺杆按不剖绘制。
图8-14 螺纹连接的画法
(4)非标准螺纹的画法 画非标准牙型的螺纹时,应画出螺纹牙型,并标出所需的尺寸及有关要求,如图8-15所示。
图8-15 非标准螺纹的画法铸造零件的工艺结构拔模斜度用铸造方法制造零件的毛坯时,为了便于将木模从砂型中取出,一般沿木模拔模的方向作成约1:20的斜度,叫做拔模斜度。因而铸件上也有相应的斜度,如图8-16(a)所示。这种斜度在图上可以不标注,也可不画出,如图8-16(b)所示。必要时,可在技术要求中注明。
图8-16 拔模斜度铸造圆角在铸件毛坯各表面的相交处,都有铸造圆角(图8-17)。这样既便于起模,又能防止在浇铸时铁水将砂型转角处冲坏,还可避免铸件在冷却时产生裂纹或缩孔。铸造圆角半径在图上一般不注出,而写在技术要求中。
图8-17所示的铸件毛坯底面(作安装面)常需经切削加工,这时铸造圆角被削平。
图8-17 铸造圆角铸件表面由于圆角的存在,使铸件表面的交线变得不很明显,如图8-18,这种不明显的交线称为过渡线。
图8-18 过渡线及其画法过渡线的画法与交线画法基本相同,只是过渡线的两端与圆角轮廓线之间应留有空隙,如图8-18(b)。
图8-19是常见的几种过渡线的画法。
图8-19 常见的几种过渡线铸件壁厚在浇铸零件时,为了避免各部分因冷却速度不同而产生缩孔或裂纹,铸件的壁厚应保持大致均匀,或采用渐变的方法,并尽量保持壁厚均匀,见图8-20。
图8-20 铸件壁厚的变化
(a)错误;(b)正确零件加工的工艺结构倒角与倒圆为了便于零件的装配并消除毛刺或锐边,在轴和孔的端部都作出倒角。为减少应力集中,有轴肩处往往制成圆角过渡形式,称为倒圆。两者的画法和标注方法见图8-21。
图8-21 倒角与倒圆退刀槽和砂轮越程槽在切削加工,特别是在车螺纹和磨削时,为便于退出刀具或使砂轮可稍微越过加工面,常在待加工面的末端先车出退刀槽或砂轮越程槽,见图8-22。
图8-22 退刀槽与砂轮越程槽
(a)退刀槽;(b)砂轮越程槽钻孔结构用钻头钻出的盲孔,底部有1个120°的锥顶角。圆柱部分的深度称为钻孔深度,见图8-23(a)。在阶梯形钻孔中,有锥顶角为120°的圆锥台,见图8-23(b)。
用钻头钻孔时,要求钻头轴线尽量垂直于被钻孔的端面,以保证钻孔避免钻头折断。图8-24表示三种钻孔端面的正确结构。
图8-23
(a)盲孔;(b)阶梯孔
图8-24
(a)凸台;(b)凹坑;(c)斜面凸台和凹坑零件上与其它零件的接触面,一般都要进行加工。为减少加工面积并保证零件表面之间有良好的接触,常在铸件上设计出凸台和凹坑。图8-25(a)、(b)表示螺栓连接的支承面做成凸台和凹坑形式,图8-25(c)、(d)表示为减少加工面积而做成凹槽和凹腔结构。
图8-14
(a)凸台;(b)凹坑;(c)凹槽;(d)凹腔零件的加工精度及其注法现代化的机械工业,要求机械零件具有互换性,这就必须合理地保证零件的表面粗糙度、尺寸精度以及形状和位置精度。为此,我国已经制定了相应的国家标准,在生产中必须严格执行和遵守。下面分别介绍国家标准《表面粗糙度》、《公差与配合》、《形状和位置公差》的基本内容。
表面粗糙度表面粗糙度的概念零件的各个表面,不管加工得多么光滑,置于显微镜下观察,都可以看到峰谷不平的情况,如图8-26(a)。加工表面上具有较小间距的峰谷所组成的微观几何形状特征称为表面粗糙度。一般来说,不同的表面粗糙度是由不同的加工方法形成的。
表面粗糙的评定参数表面粗糙度是衡量零件质量的标志之一,它对零件的配合、耐磨性、抗腐蚀性、接触刚度、抗疲劳强度、密封性和外观都有影响。目前在生产中评定零件表面质量的主要参数是轮廓算术平均偏差。它是在取样长度l内,轮廓偏距y绝对值的算术平均值,用Ra表示,如图8-26(b)。用公式可表示为:
Ra=∣y(x)∣dx 或 Ra≈∣yi∣
图8-26 表面粗糙度
Ra用电动轮廓仪测量,运算过程由仪器自动完成的。Ra的数值见表8-1。
表8-3 Ra的数值
(单位:μm)
第一系列
0.012
0.025
0.050
0.100
0.20
0.40
0.80
1.60
3.2
6.3
12.5
25.0
50.0
100
第二系列
0.008
0.010
0.016
0.020
0.032
0.040
0.063
0.080
0.125
0.160
0.25
0.32
0.50
0.63
1.00
1.25
2.00
2.50
4.00
5.00
8.00
10.00
16.00
20.00
32.00
40.00
63.00
80.00
表面粗糙度符号及其参数值的标注方法
① 表面粗糙度符号表面粗糙度的符号及其意义见表8-4。
表8-4 表面粗糙度符号符号
意 义
符号尺寸
基本符号,单独使用这符号是没有意义的
基本符号上加一短划,表示是用去除材料的方法获得表面粗糙度例如:车、铣、钻、磨、剪切、抛光腐蚀、电火花加工等
基本符号上加一小圆,表示表面粗糙度是用不去除材料的方法获得例如:锻、铸、冲压、变形、热扎、冷扎、粉末冶金等或是用于保持原供应状态的表面
② 表面粗糙度Ra值的标注表面粗糙度参数值Ra的标注见表8-5。
表8-5 表面粗糙度Ra值的标注序号
代 号
意 义
1
表示用任何方法获得的表面,Ra的最大允许值为3.2μm
2
表示用去除材料方法获得的表面,Ra 的最大允许值为3.2μm
3
表示用不去除材料方法获得的表面,Ra的最大允许值为3.2μm
③ 表面粗糙度代[符]号在图样上的标注方法
a,表面粗糙度代[符]号应注在可见轮廓线、尺寸线、尺寸界线或其延长线上,如图8-27、8-28所示,符号的尖端必须从材料外指向表面。
图8-27
b,表面粗糙度符号及数字的注写方向按图8-28标注。
c,在同一图样上,每一表面一般只标注一次代[符]号,并尽可能靠近有关的尺寸线(如图8-27)。当地方狭小或不便标注时(在铅垂方向反时针30o范围内),代[符]号可以引出标注(图8-28)。
图8-28
d,当零件所有表面具有相同的表面粗糙度时,其代[符]号可在图样的右上角统一标注(如图8-29)。
图8-29
e,当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时,对其中使用最多的一种代[符]号可以统一标注在图样的右上角,并加注“其余”两字(如图8-30)。
凡在图样右上角统一标注的表面粗糙度代[符]号和文字说明均应比图形上所注的代[符]号和文字大1.4倍。
f,零件上用细实线连接不连续的同一表面(图8-30),其表面粗糙度[符]号只标注一次。
图8-30
g,齿轮的工作表面没有画出齿形时,其表面粗糙度代号可按图8-31的方式标注。
图8-31 齿轮粗糙度的标注
h,同一表面上有不同的表面粗糙度要求时,须用细实线画出其分界线,并注出相应的表面粗糙度代号和尺寸(图8-32)。
图8-32
i,键槽工作面、倒角、圆角的表面粗糙度代号,可以简化标注,如图8-33。
图8-33 键槽、倒角、圆角粗糙度的标注
④ 表面粗糙度参数值的选择零件表面粗糙度数值的选用,应该既要满足零件表面功用要求,又要考虑经济合理性。选用时要注意以下问题。
a,在满足功用的前提下,尽量选用较大的表面粗糙度数值,以降低生产成本。
b,一般情况下,零件的接触表面比非接触表面的粗糙度参数值要小。
c,受循环载荷的表面极易引起应力集中的表面,表面粗糙度参数值要小。
d,配合性质相同,零件尺寸小的比尺寸大的表面粗糙度参数值要小;同一公差等级,小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小。
e,运动速度高、单位压力大的磨擦表面比运动速度低,单位压力小的磨擦表面的粗糙度参数值小。
f,要求密封性、耐腐蚀的表面其粗糙度参数值要小。
极限与配合零件的互换性在日常生活中,自行车或汽车的零件坏了,也可买个新的换上,并能很好地满足使用要求。其所以能这样方便,就因为这些零件具有互换性。
所谓零件的互换性是指:同一规格的任一零件在装配时不经选择或修配,就达到预期的配合性质,满足使用要求。要满足零件的互换性,就要求有配合关系的尺寸在一个允许的范围内变动,并且在制造上又是经济合理的。零件具有互换性,不但给装配、修理机器带来方便,还可用专用设备生产,提高产品数量和质量,同时降低产品的成本。
有关术语在加工过程中,不可能把零件的尺寸做得绝对准确。为了保证互换性,必须将零件尺寸的加工误差限制在一定的范围内,规定出加工尺寸的可变动量。下面用图8-34来说明公差的有关术语。
图8-34
① 基本尺寸 根据零件强度、结构和工艺性要求,设计确定的尺寸。
② 实际尺寸 通过测量所得到的尺寸。
③ 极限尺寸 允许尺寸变化的两个界限值。它以基本尺寸为基数来确定。两个界限值中较大的一个称为最大极限尺寸;较小的一个称为最小极限尺寸。
④ 尺寸偏差(简称偏差) 某一尺寸减其相应的基本尺寸所得的代数差。尺寸偏差有:
上偏差=最大极限尺寸—基本尺寸下偏差=最小极限尺寸—基本尺寸上、下偏差统称极限偏差。上、下偏差可以是正值、负值或零。
国家标准规定:孔的上偏差代号为ES,孔的下偏差代号为EI;轴的上偏差代号为es,轴的下偏差代号为ei。
(e)尺寸公差(简称公差) 允许实际尺寸的变动量尺寸公差=最大极限尺寸-最小极限尺寸=上偏差-下偏差因为最大极限尺寸总是大于最小极限尺寸,所以尺寸公差一定为正值。
⑤ 公差带和公差带图 公差带表示公差大小和相对于零线位置的一个区域。零线是确定偏差的一条基准线,通常以零线表示基本尺寸。为了便于分析,一般将尺寸公差与基本尺寸的关系,按放大比例画成简图,称为公差带图。在公差带图中,上、下偏差的距离应成比例,公差带方框的左右长度根据需要任意确定。一般用斜线表面孔的公差带;加点表面轴的公差带(如图8-35)。
图8-35 公差带图
⑥ 公差等级 确定尺寸精确程度的等级。国家标准将公差等级分为20级:IT01、IT0、IT1~IT18。“IT”表示标准公差,公差等级的代号用阿拉伯数字表示。IT01~IT18,精度等级依次降低。
⑦ 标准公差 用以确定公差带大小的任一公差。标准公差是基本尺寸的函数。对于一定的基本尺寸,公差等级愈高,标准公差值愈小,尺寸的精确程度愈高。基本尺寸和公差等级相同的孔与轴,它们的标准公差值相等。国家标准把≤500mm的基本尺寸范围分成13段,按不同的公差等级列出了各段基本尺寸的公差值,为标准公差,详见附表16。
⑧ 基本偏差 用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。一般是指靠近零线的那个偏差,如图8-36。
图8-36 基本偏差系列图根据实际需要,国家标准分别对孔和轴各规定了28个不同的基本偏差(如图8-36)。轴和孔的基本偏差数值见附表17和附表18。
从图8-36可知:
基本偏差用拉丁字母表示,大写字母代表孔,小写字母代表轴。
轴的基本偏差从a~h为上偏差,从j~zc为下偏差,js的上、下偏差分别为+和-。
孔的基本偏差从A~H为下偏差,从J~ZC为上偏差。JS的上、下偏差分别为+和-。
轴和孔的另一偏差可根据轴和孔的基本偏差和标准公差,按以下代数式计算。
轴的上偏差(或下偏差):
es=ei+IT 或 ei=es-IT;
孔的另一偏差(或下偏差):
ES=EI+IT 或 EI=ES-IT。
⑨ 孔、轴的公差带代号 由基本偏差与公差等级代号组成,并且要用同一号字母书写。例如?50H8的含义是:
50 H 8
此公差带的全称是:基本尺寸为?50,公差等级为8级,基本偏差为H的孔的公差带。
又如?50f7的含义是:
50 f 8
此公差带的全称是:基本尺寸为?50,公差等级为8级,基本偏差为f的轴的公差带。
配合的有关术语在机器装配中,将基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系,称为配合。
① 配合种类 根据机器的设计要求和生产实际的需要,国家标准将配合分为三类:
a,间隙配合 孔的公差带完全在轴的公差带之上,任取其中一对轴和孔相配都成为具有间隙的配合(包括最小间隙为零),如图8-37(a)。
b,过盈配合 孔的公差带完全在轴的公差带之下,任取其中一对轴和孔相配都成为具有过盈的配合(包括最小过盈为零),如图8-37(b)。
c,过渡配合 孔和轴的公差带相互交叠,任取其中一对孔和轴相配合,可能具有间隙,也可能具有过盈的配合,如图8-37(c)。
图8-37 配合的种类
(a)间隙配合;(b)过盈配合;(c)过渡配合
② 配合的基准制 国家标准规定了两种基准制:
a,基孔制 基本偏差为一定的孔的公差带,与不同基本偏差的轴的公差带构成各种配合的一种制度称为基孔制。这种制度在同一基本尺寸的配合中,是将孔的公差带位置固定,通过变动轴的公差带位置,得到各种不同的配合,如图8-38(a)所示。
基孔制的孔称为基准孔。国标规定基准孔的下偏差为零,“H”为基准孔的基本偏差。
b,基轴制 基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差的孔的公差带构成各种配合的一种制度称为基轴制。这种制度在同一基本尺寸的配合中,是将轴的公差带位置固定,通过变动孔的公差带位置,得到各种不同的配合,如图8-38(b)。
图8-38 配合的基准制基轴制的轴称为基准轴。国家标准规定基准轴的上偏差为零,“h”为基轴制的基本偏差。
从图8-36中不难看出:基孔制(基轴制)中,a~h(A~H)用于间隙配合;j~zc(J~ZC)用于过渡配合和过盈配合。
公差与配合的选用
① 选用优先公差带和优先配合 国家标准根据机械工业产品生产使用的需要,考虑到定值刀具、量具的统一,规定了一般用途孔公差带105种,轴公差带119种以及优先选用的孔、轴公差带。国标还规定轴、孔公差带中组合成基孔制常用配合59种,优先配合13种;基轴制常用配合47种,优先配合13种,如附表19和附表20。应尽量选用优先配合和常用配合。
② 选用基孔制 一般情况下优先采用基孔制。这样可以限制定值刀具、量具的规格和数量。基轴制通常仅用于有明显经济效果和结构设计要求不适合采用基孔制的场合。例如,使用一根冷拔的圆钢作轴,轴与几个具有不同公差带的孔配合,此时,轴就不另行机械加工。一些标准滚动轴承的外环与孔的配合,也采用基轴制。
③ 选用孔比轴低一级的公差等级 在保证使用要求的前提下,为减少加工工作量,应当使选用的公差为最大值。加工孔较困难,一般在配合中选用孔比轴低一级的公差等级,如H8/h7。
公差与配合的标注
① 在装配图中的标注方法配合的代号由两个相互结合的孔和轴的公差带的代号组成,用分数形式表示,分子为孔的公差带代号,分母与轴的公差带代号,标注的通用形式如图8-39(a)。
图8-39
② 在零件图中的标注方法
a,标注公差带的代号,如图8-39(b)。这种注法可和采用专用量具检验零件统一起来,以适应大批量生产的要求。它不需要标注偏差数值。
b,标注偏差数值,如图8-40(b)。上(下)偏差注在基本尺寸的右上(下)方,偏差数字应比基本尺寸数字小1号。当上(下)偏差数值为零时,可简写为“0”,另一偏差仍标在原来的位置上,如图8-40(b)。如果上、下偏差的数值相同,则在基本尺寸数字后标注“±”符号,再写上偏差数值。这时数值的字体与基本尺寸字体同高,如图8-41。这种注法主要用于小量或单件生产,以便加工和检验时减少辅助时间。
图8-40
图8-41
c,公差带代号和偏差数值一起标注,如图8-42。
图8-42
表面形状和位置公差机械零件在加工中的尺寸误差,根据使用要求用尺寸公差加以限制。而加工中对零件的几何形状和相对几何要素的位置误差则由形状和位置公差加以限制。因此,它和表面粗糙度、极限与配合共同成为评定产品质量的重要技术指标。
表面形状和位置公差概念
① 形状误差和公差形状误差是指实际形状对理想形状的变动量。测量时,理想形状相对于实际形状的位置,应按最小条件来确定。
形状公差是指实际要素的形状所允许的变动全量。
② 位置误差和公差位置误差是指实际位置对理想位置的变动量。理想位置是指相对于基准的理想形状的位置而言。测量时,确定基准的理想形状的位置应符合最小条件。
位置公差是指实际要素的位置对基准所允许的变动全量。
形状公差和位置公差的符号如表8-6。
表8-6 形位公差符号分类
项目
符号
分类
项目
符号
形状公差
直线度
位置公差
定向
平行度
平面度
垂直度
圆 度
倾斜度
圆柱度
定位
同轴度
线轮廓度
位置度
面轮廓度
对称度
跳动
圆跳动
全跳动
③ 公差带及其形状公差带是由公差值确定的,它是限制实际形状或实际位置变动的区域。公差带的形状有:两平行直线、两等距曲线、两同心圆、一个圆、一个球、一个圆柱、一个四棱柱、两同轴圆柱、两平行平面、两等距曲面等。
标注形状公差和位置公差的方法标注形状公差和位置公差时,标准中规定应用框格标注。
① 公差框格用细实线画出,可画成水平的或垂直的,框格高度是图样中尺寸数字高度的两倍,它的长度视需要而定。框格中的数字、字母、符号与图样中的数字等高。图8-43给出了形状公差和位置公差的框格形式。
图8-43
①—形状公差符号;②—公差值;③—位置公差符号;④—位置公差带的形状及公差值;⑤—基准
② 用带箭头的指引线将被测要素与公差框格一端相连,指引线箭头指向公差带的宽度方向或直径方面。指引线箭头所指部位可有:
a,当被测要素为整体轴线或公共中心平面时,指引线箭头可直接指在轴线或中心线上,如图8-44(a)。
b,当被测要素为轴线、球心或中心平面时,指引线箭头应与该要素的尺寸线对齐,如图8-44(b)。
c,当被测要素为线或表面时,指引线箭头应指要该要素的轮廓线或其引出线上,并应明显地与尺寸线错开,如图8-44(c)。
图8-44
③ 用带基准符号的指引线将基准要素与公差框格的另一端相连,如图8-45(a)。当标注不方便时,基准代号也可由基准符号、圆圈、连线和字母组成。基准符号用加粗的短划表示;圆圈和连线用细实线绘制,连线必须与基准要素垂直,如图8-46。基准符号所靠近的部位,可有:
a,当基准要素为素线或表面时,基准符号应靠近该要素的轮廓线或引出线标注,并应明显地与尺寸线箭头错开,如图8-45(a)。
图8-45
b,当基准要素为轴线、球心或中心平面时,基准符号应与该要素的尺寸线箭头对齐,如图8-45(b)。
c,当基准要素为整体轴线或公共中心面时,基准符号可直接靠近公共轴线(或公共中心线)标注,如图8-45(c)。
图8-46
图8-47是在一张零件图上标注形状公差和位置公差的实例。
图8-47
零件的测绘零件的测绘就是根据实际零件画出它的图形,测量出它的尺寸并制订出技术要求。测绘时,首先以徒手画出零件草图,然后根据该草图画出零件工作图。
徒手绘图的方法徒手图也称草图,是不借助绘图工具用目测形状及大小徒手绘制的图样。在机器测绘、讨论设计方案、技术交流、现场参观时,受现场或时间限制,通常只绘制草图。
画草图的要求是:(1)画线要稳,图线要清晰;(2)目测尺寸要尽量准,各部分比例匀称;(3)绘图速度要快;(4)标注尺寸无误,书写清楚。
画草图的铅笔比用仪器画图的铅笔软一号,削成圆锥形,画粗实线要秃些,画细实线可尖些。要画好草图,必须掌握徒手绘制各种线条的基本手法。
握笔方法手握笔的位置要比用仪器绘图时高些,以利运笔和观察目标。笔杆与纸面45o~60o角,执笔稳而有力。
直线的画法画直线时,手腕靠着纸面,沿着画线方向移动,保持图线稳直。眼要注意终点方向。
画垂直线时自上而下运笔;画水平线自左而右的画线方向最为顺手,这时图纸可放斜;斜线一般不太好画,故画图时可以转动图纸,使欲画的斜线正好处于顺手方向。画短线,常以手腕运笔,画长线则以手臂动作。为了便于控制图大小比例和各图形间的关系,可利用方格纸画草图。
圆和曲线的画法画圆时,应先定圆心位置,过圆心画对称中心线,在对称中心线上距圆心等于半径处截取四点,过四点画圆即可,如图8-48(a)。画稍大的圆时可再加一对十字线并同样截取四点,过八点画圆,如图8-48(b)。
对于圆角、椭圆及圆弧连接,也是尽量利用与正方形、长方形、菱形相切的特点画出,如图8-49所示。
图8-48 圆的画法
图8-49 圆角、椭圆和圆弧连接画法
(a)圆角画法;(b)椭圆画法;(c)圆弧连接的画法画零件草图的方法和步骤了解和分析测绘对象首先应了解零件的名称、用途、材料以及它在机器(或部件)中的位置和作用;然后对该零件进行结构分析和制造方法的大致分析。
确定视图表达方案根据显示形状特征的原则,按零件的加工位置或工作位置确定主视图;再按零件的内外结构特点选用必要的其它视图、剖视、断面等表达方法。
绘制零件草图套筒零件的草图绘制步骤,可参阅图8-50。
① 在图纸上定出各视图的位置。画出各视图的基准线、中心线,如图8-50(a)。安排各视图的位置时,要考虑到各视图间应有标注尺寸的地方,右下角留有标题栏的位置。
② 详细地画出零件外部和内部的结构形状,如图8-50(b)。
③ 注出零件各表面粗糙度符号,选择基准和画尺寸线、尺寸界线及箭头。经过仔细校核后,描深轮廓线,画好剖面线,如图8-50(c)。
④ 测量尺寸,定出技术要求,并将尺寸数字、技术要求记入图中,如图8-50(d)。
图8-50
画零件工作图的方法和步骤零件草图是现场测绘的,所考虑的问题不一定是最完善的。因此,在画零件工作图时,需要对草图再进行审核。有些要设计、计算和选用,如表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、材料及表面处理等;有些问题也需要重新加以考虑,如表达方案的选择、尺寸的标注等,经过复查、补充、修改后,方可画零件图。画零件图的方法和步骤如下:
选好比例 根据零件的复杂程度选择比例,尽量选用1:1;
选择幅面 根据表达方案、比例、选择标准图幅;
画底图 ①定出各视图的基准线;②画出图形;③标出尺寸;④注写技术要求,填写标题栏。
校核;
描深;
审核。
零件测绘时的注意事项零件的制造缺陷,如砂眼、气孔、刀痕、磨损等,都不应画出。
零件上因制造、装配需要而形成的工艺结构,如铸造圆角、倒角等必须画出。
有配合关系的尺寸(如配合的孔与轴的直径),一般只要测出它的基本尺寸。其配合性质和相应的公差值,应在分析考虑后,再查阅有关手册确定。
没有配合关系的尺寸或不重要的尺寸,允许将测量所得尺寸作适当调整。
对螺纹、键槽、轮齿等标准结构的尺寸,应把测量的结果与标准值对照,一般均采用标准的结构尺寸,以利制造。
看零件图的方法看零件图的要求看零件图时,应达到如下要求:
(1)了解零件的名称、材料和用途;
(2)了解组成零件各部分结构形状的特点、功用,以及它们之间的相对位置;
(3)了解零件的制造方法和技术要求。
看零件图的方法现以图8-51为例来说明看零件图的方法和步骤。
看标题栏从标题栏中了解零件的名称(刹车支架)、材料(HT20—40)等。
表达方案分析可按下列顺序进行分析:
找出主视图;
用多少视图、剖视、断面等,找出它们的名称、相互位置和投影关系;
凡有剖视、断面处要找到剖切平面位置;
有局部视图和斜视图的地方必须找到表示投影部位的字母和表示投影方向的箭头;
有无局部放大图及简化画法。
该支架零件图由主视图、俯视图、左视图、一个局部视图、一个斜视图、一个移出断面组成。主视图上用了两个局部剖视和一个重合断面,俯视图上也用了两个局部剖视,左视图只画外形图,用以补充表示某些形体的相关位置。
进行形体分析和线面分析先看大致轮廓,再分几个较大的独立部分进行形体分析,逐一看懂;
对外部结构逐个分析;
对内部结构逐个分析;
对不便于形体分析的部分进行线面分析。
进行尺寸分析形体分析和结构分析,了解定形尺寸和定位尺寸;
据零件的结构特点,了解基准和尺寸标注形式;
了解功能尺寸与非功能尺寸;
了解零件总体尺寸。
图8-51
这个零件各部分的形体尺寸,按形体分析法确定。标注尺寸的基准是:长度方向以左端面为基准,从它注出的定位尺寸有72和145;宽度方向以经加工的右圆筒端面和中间圆筒端面为基准,从它注出的定位尺寸有2和10;高度方向的基准是右圆筒与左端底板相连的水平板的底面,从它注出的定位尺寸有12、16。
把零件的结构形状、尺寸标注、工艺和技术要求等内容综合起来,就能了解零件的全貌,也就看懂了零件图。