機(jī)械設(shè)計入門知識：機(jī)械設(shè)計高手都是從這里開始的

這類零件一般有軸、襯套等零件,在視圖表達(dá)時,只要畫出一個基本視圖再加上適當(dāng)?shù)臄嗝鎴D和尺寸標(biāo)注,就可以把它的主要形狀特征以及局部結(jié)構(gòu)表達(dá)出來了。為了便于加工時看圖,軸線一般按水平放置進(jìn)行投影,最好選擇軸線為側(cè)垂線的位置。

在標(biāo)注軸套類零件的尺寸時,常以它的軸線作為徑向尺寸基準(zhǔn)。由此注出圖中所示的Ф14 、Ф11(見A-A斷面)等。這樣就把設(shè)計上的要求和加工時的工藝基準(zhǔn)(軸類零件在車床上加工時,兩端用頂針頂住軸的中心孔)統(tǒng)一起來了。而長度方向的基準(zhǔn)常選用重要的端面、接觸面(軸肩)或加工面等。

這類零件的基本形狀是扁平的盤狀,一般有端蓋、閥蓋、齒輪等零件,它們的主要結(jié)構(gòu)大體上有回轉(zhuǎn)體,通常還帶有各種形狀的凸緣、均布的圓孔和肋等局部結(jié)構(gòu)。在視圖選擇時,一般選擇過對稱面或回轉(zhuǎn)軸線的剖視圖作主視圖,同時還需增加適當(dāng)?shù)钠渌晥D(如左視圖、右視圖或俯視圖)把零件的外形和均布結(jié)構(gòu)表達(dá)出來。如圖中所示就增加了一個左視圖,以表達(dá)帶圓角的方形凸緣和四個均布的通孔。

這類零件一般有撥叉、連桿、支座等零件。由于它們的加工位置多變,在選擇主視圖時,主要考慮工作位置和形狀特征。對其它視圖的選擇,常常需要兩個或兩個以上的基本視圖,并且還要用適當(dāng)?shù)木植恳晥D、斷面圖等表達(dá)方法來表達(dá)零件的局部結(jié)構(gòu)。踏腳座零件圖中所示視圖選擇表達(dá)方案精練、清晰對于表達(dá)軸承和肋的寬度來說,右視圖是沒有必要的,而對于T字形肋,采用剖面比較合適。

一般來說,這類零件的形狀、結(jié)構(gòu)比前面三類零件復(fù)雜,而且加工位置的變化更多。這類零件一般有閥體、泵體、減速器箱體等零件。在選擇主視圖時,主要考慮工作位置和形狀特征。選用其它視圖時,應(yīng)根據(jù)實際情況采用適當(dāng)?shù)钠室?、斷面、局部視圖和斜視圖等多種輔助視圖,以清晰地表達(dá)零件的內(nèi)外結(jié)構(gòu)。

  常見孔的尺寸注法(盲孔、螺紋孔、沉孔、锪平孔);倒角的尺寸注法。

零件表面上具有較小間距的峰谷所組成的微觀幾何形狀特性,稱為表面粗糙度。這主要是在加工零件時,由于刀具在零件表面上留下的刀痕及切削分裂時表面金屬的塑性變形所形成的。零件表面粗糙度是也是評定零件表面質(zhì)量的一項技術(shù)指標(biāo),它對零件的配合性質(zhì)、工作精度、耐磨性、抗腐蝕性、密封性、外觀等都有影響。在保證機(jī)器性能的前提下,為獲得相應(yīng)的零件表面粗糙度,應(yīng)根據(jù)零件的作用,選用恰當(dāng)?shù)募庸し椒?盡量降低生產(chǎn)成本。一般來說,凡零件上有配合要求或有相對運動的表面,表面粗糙度參數(shù)值要小。

GB/T 131-2006規(guī)定了表面粗糙度代號及其注法。圖樣上表示零件表面粗糙度的符號見下表。

零件表面粗糙度的評定參數(shù)有:

1)) 輪廓算術(shù)平均偏差(Ra)--在取樣長度內(nèi),輪廓偏距絕對值的算術(shù)平均值。Ra的數(shù)值及取樣長度l見表。

2))輪廓最大高度(Rz)--在取樣長度內(nèi),輪廓峰頂線與輪廓峰底線的距離。

使用時優(yōu)先選用Ra參數(shù)。

表面粗糙度高度參數(shù)Ra、Rz、Ry在代號中用數(shù)值標(biāo)注時,除參數(shù)代號Ra可省略外,其余在參數(shù)值前需標(biāo)注出相應(yīng)的參數(shù)代號Rz或Ry,標(biāo)注示例見表。

表面粗糙度的標(biāo)注表面粗糙度中數(shù)字及符號的方向

  1)) 表面粗糙度代(符)號一般應(yīng)注在可見輪廓線、尺寸界線或它們的延長線上,符號的尖端必須從材料外指向表面。

  2)) 表面粗糙度代號中數(shù)字及符號的方向必須按規(guī)定標(biāo)注。

在同一圖樣上,每一表面一般只標(biāo)注一次代(符)號,并盡可能地靠近有關(guān)的尺寸線。當(dāng)空間狹小或不便標(biāo)注時可以引出標(biāo)注。 當(dāng)零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求時,可統(tǒng)一標(biāo)注在圖樣的右上角,當(dāng)零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求時,對其中使用最多的一種代(符)號可以同時注在圖樣的右上角,并加注"其余"兩字。凡統(tǒng)一標(biāo)注的表面粗糙度代(符)號及說明文字,其高度均應(yīng)該是圖樣標(biāo)注的1.4倍。

零件上連續(xù)表面、重復(fù)要素(如孔、齒、槽等)的表面和用細(xì)實線連接不連續(xù)的同一表面,其表面粗糙度代(符)號只注一次。

同一表面上有不同的表面粗糙度要求時,應(yīng)用細(xì)實線畫出其分界線,并注出相應(yīng)的表面粗糙度代號和尺寸。

齒輪、螺紋等工作表面沒有畫出齒(牙)形時,其表面粗糙度代(符)號注法見圖。

需要將零件局部熱處理或局部鍍(涂)覆時,應(yīng)用粗點畫線畫出其范圍并標(biāo)注出相應(yīng)尺寸,也可將其要求注寫在表面粗糙度符號長邊的橫線上。

為便于生產(chǎn),實現(xiàn)零件的互換性及滿足不同的使用要求,國家標(biāo)準(zhǔn)《極限與配合》規(guī)定了公差帶由標(biāo)準(zhǔn)公差和基本偏差兩個要素組成。標(biāo)準(zhǔn)公差確定公差帶的大小,而基本偏差確定公差帶的位置。

標(biāo)準(zhǔn)公差的數(shù)值由基本尺寸和公差等級來決定。其中公差等級是確定尺寸精確程度的標(biāo)記。標(biāo)準(zhǔn)公差分為20級,即IT01,IT0,IT1,…,IT18。其尺寸精確程度從IT01到IT18依次降低。標(biāo)準(zhǔn)公差的具體數(shù)值見有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

基本偏差是指在標(biāo)準(zhǔn)的極限與配合中,確定公差帶相對零線位置的上偏差或下偏差,一般指靠近零線的那個偏差。當(dāng)公差帶在零線的上方時,基本偏差為下偏差;反之,則為上偏差?；酒罟灿?8個,代號用拉丁字母表示,大寫為孔,小寫為軸。從基本偏差系列圖中可以看出:孔的基本偏差A(yù)~H和軸的基本偏差k~zc為下偏差; 孔的基本偏差K~ZC和軸的基本偏差a~h為上偏差,JS和js的公差帶對稱分布于零線兩邊、孔和軸的上、下偏差分別都是+IT/2、-IT/2?；酒钕盗袌D只表示公差帶的位置,不表示公差的大小,因此,公差帶一端是開口,開口的另一端由標(biāo)準(zhǔn)公差限定。

基本偏差和標(biāo)準(zhǔn)公差,根據(jù)尺寸公差的定義有以下的計算式:

  基本尺寸相同的、相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系,稱為配合。根據(jù)使用要求的不同,孔和軸之間的配合有松有緊,因而國標(biāo)規(guī)定配合種類:

孔與軸裝配時,有間隙(包括最小間隙等于零)的配合?？椎墓顜г谳S的公差帶之上。

孔與軸裝配時,可能有間隙或過盈的配合?？椎墓顜c軸的公差帶互相交疊。

孔與軸裝配時有過盈(包括最小過盈等于零)的配合。孔的公差帶在軸的公差帶之下。

在制造配合的零件時,使其中一種零件作為基準(zhǔn)件,它的基本偏差一定,通過改變另一種非基準(zhǔn)件的基本偏差來獲得各種不同性質(zhì)配合的制度稱為基準(zhǔn)制。根據(jù)生產(chǎn)實際的需要,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種基準(zhǔn)制。 

 1)基孔制(如下圖所示)

基孔制--是指基本偏差為一定的孔的公差帶與不同基本偏差的軸的公差帶形成各種配合的一種制度。見下圖?；字频目追Q為基準(zhǔn)孔,其基本偏差代號為H,其下偏差為零。

 2)基軸制(如下圖所示)

基軸制--是指基本偏差為一定的軸的公差帶與不同基本偏差的孔的公差帶形成各種配合的一種制度。見下圖?；S制的軸稱為基準(zhǔn)軸,其基本偏差代號為h,其上偏差為零。

配合代號由孔和軸的公差帶代號組成,寫成分?jǐn)?shù)形式,分子為孔的公差帶代號,分母為軸的公差帶代號。凡是分子中含H的為基孔制配合,凡是分母中含h的為基軸制配合。

例如 φ25H7/g6的含義是指該配合的基本尺寸為φ25、基孔制的間隙配合,基準(zhǔn)孔的公差帶為H7,(基本偏差為H公差等級為7級),軸的公差帶為g6(基本偏差為g,公差等級為6級)。

例如 φ25N7/h6 的含義是指該配合的基本尺寸為φ25、基軸制過渡配合,基準(zhǔn)軸的公差帶為h6,(基本偏差為h,公差等級為6級),孔的公差帶為N7(基本偏差為N,公差等級為7級)。

1)在裝配圖上標(biāo)注公差與配合,采用組合式注法。
2)在零件圖上的標(biāo)注方法有三種形式。

零件加工后,不僅存在尺寸誤差,而且會產(chǎn)生幾何形狀及相互位置的誤差。圓柱體,即使在尺寸合格時,也有可能出現(xiàn)一端大,另一端小或中間細(xì)兩端粗等情況,其截面也有可能不圓,這屬于形狀方面的誤差。階梯軸,加工后可能出現(xiàn)各軸段不同軸線的情況,這屬于位置方面的誤差。所以,形狀公差是指實際形狀對理想形狀的允許變動量。位置公差是指實際位置對理想位置的允許變動量。兩者簡稱形位公差。

形位公差項目符號

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1182-2008規(guī)定用代號來標(biāo)注形狀和位置公差。在實際生產(chǎn)中,當(dāng)無法用代號標(biāo)注形位公差時,允許在技術(shù)要求中用文字說明。 形位公差代號包括:形位公差各項目的符號,形位公差框格及指引線,形位公差數(shù)值和其他有關(guān)符號,以及基準(zhǔn)代號等?？蚋駜?nèi)字體的高度h與圖樣中的尺寸數(shù)字等高。

一根氣門閥桿,在圖中所標(biāo)注的形位公差附近添加的文字,只是為了給讀者作說明而重復(fù)寫上的,在實際的圖樣中不需要重復(fù)注寫。

1.零件上的鑄造結(jié)構(gòu)

  當(dāng)零件的毛坯為鑄件時,因鑄造工藝的要求,鑄件各表面相交的轉(zhuǎn)角處都應(yīng)做成圓角。鑄造圓角可防止鑄件澆鑄時轉(zhuǎn)角處的落砂現(xiàn)象及避免金屬冷卻時產(chǎn)生縮孔和裂紋。鑄造圓角的大小一般取R=3~5mm,可在技術(shù)要求中統(tǒng)一注明。

  用鑄造的方法制造零件毛坯時,為了便于在砂型中取出模樣,一般沿模樣拔模方向作成約1∶20的斜度,叫做拔模斜度。因此在鑄件上也有相應(yīng)的拔模斜度,這種斜度在圖上可以不予標(biāo)注,也不一定畫出,如下圖所示;必要時,可以在技術(shù)要求中用文字說明。

  當(dāng)鑄件的壁厚不均勻一致時,鑄件在澆鑄后,因各處金屬冷卻速度不同,將產(chǎn)生裂紋和縮孔現(xiàn)象。因此,鑄件的壁厚應(yīng)盡量均勻,見上圖;當(dāng)必須采用不同壁厚連接時,應(yīng)采用逐漸過渡的方式,見上圖。鑄件的壁厚尺寸一般采用直接注出。

2.零件上的機(jī)械加工結(jié)構(gòu)

  在零件切削加工時,為了便于退出刀具及保證裝配時相關(guān)零件的接觸面靠緊,在被加工表面臺階處應(yīng)預(yù)先加工出退刀槽或砂輪越程槽。車削外圓時的退刀槽,其尺寸一般可按"槽寬×直徑"或"槽寬×槽深"方式標(biāo)注。磨削外圓或磨削外圓和端面時的砂輪越程槽。

  用鉆頭鉆出的盲孔,在底部有一個120°的錐角,鉆孔深度指的是圓柱部分的深度,不包括錐坑。在階梯形鉆孔的過渡處,也存在錐角120°圓臺,其畫法及尺寸注法。

  用鉆頭鉆孔時,要求鉆頭軸線盡量垂直于被鉆孔的端面,以保證鉆孔準(zhǔn)確和避免鉆頭折斷。三種鉆孔端面的正確結(jié)構(gòu)。

  零件上與其他零件的接觸面,一般都要加工。為了減少加工面積,并保證零件表面之間有良好的接觸,常常在鑄件上設(shè)計出凸臺,凹坑。螺栓連接的支撐面凸臺或支撐面凹坑的形式;為了減少加工面積,而做成凹槽結(jié)構(gòu)。