零件圖表達(dá)方案程式化確定的方法分析

王鵬錦,劉世忠,薛愛文

(太原科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 太原 030024)

制造行業(yè)中的機(jī)器和部件都是由零件裝配而成的，實(shí)際生產(chǎn)過程中制造零件必須以零件圖為依據(jù)。零件圖是用來(lái)表達(dá)具體零件詳細(xì)結(jié)構(gòu)的工程圖樣，是制造和檢驗(yàn)零件的主要依據(jù)，是企業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中的重要技術(shù)資料。因而，準(zhǔn)確有效的繪制零件圖就成為企業(yè)相關(guān)設(shè)計(jì)和工藝人員的任務(wù)和職責(zé)。零件圖表達(dá)方案的確定是繪制零件圖的重要步驟，同時(shí)也是設(shè)計(jì)繪制零件圖過程中難以準(zhǔn)確把握的重點(diǎn)和難點(diǎn)。采用準(zhǔn)確簡(jiǎn)潔的方案表達(dá)零件是國(guó)家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的零件圖方案確定的規(guī)則，但是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)該規(guī)則表述比較模糊，在實(shí)際設(shè)計(jì)繪制零件圖過程中不容易把握。我國(guó)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化改革能否取得成功，以制造行業(yè)為代表的實(shí)體企業(yè)的創(chuàng)新進(jìn)步有著舉足輕重的作用?，F(xiàn)實(shí)中雖然計(jì)算機(jī)輔助繪圖取得了廣泛的的運(yùn)用，對(duì)于零件圖的設(shè)計(jì)繪制有了很大的幫助，然而，零件圖表達(dá)方案的確定還需要設(shè)計(jì)人員靈活把握。對(duì)于如何靈活把握零件的表達(dá)方案達(dá)到合理表達(dá)零件的目的，業(yè)內(nèi)人員仁者見仁、智者見智，沒有很權(quán)威、明確的步驟可循。在對(duì)大量典型零件圖的歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上，本文總結(jié)出一種定量確定零件圖表達(dá)方案的新思路，期待對(duì)制造業(yè)相關(guān)從業(yè)人員提供一個(gè)程式化、快速有效確定零件圖表達(dá)方案的方法。通過實(shí)踐表明，這個(gè)方法操作性強(qiáng)、步驟明確、表達(dá)效果令人滿意，是一項(xiàng)值得大家借鑒的確定零件表達(dá)方案的辦法，可以作為確定零件圖表達(dá)方案所依據(jù)的程式化系統(tǒng)。

零件的表達(dá)方案選擇需要考慮以下兩方面內(nèi)容，零件的主視圖投影位置選擇和零件主視圖投影方向選擇；零件的基本視圖數(shù)量及表達(dá)方法確定和零件其他補(bǔ)充視圖數(shù)量及表達(dá)方法確定。

1 零件的主視圖投影位置和方向選擇

1.1 零件的工作位置(或自然位置)

零件在機(jī)器中都有一定的工作位置，在選擇零件的主視圖投影位置時(shí)，應(yīng)盡量與零件在機(jī)器中的工作位置一致，如圖1所示的起重鉤即是。通常，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的叉架類零件和箱體類零件也應(yīng)按這種思路選擇主視圖投影位置[1]。

圖1 主視圖投影位置為工作位置Fig.1 Working position of part as projection position of main view

圖2 主視圖投影位置為加工位置Fig.2 Machining position of part as projection position of main view

1.2 零件的加工位置

零件在制造過程中，特別是機(jī)械加工時(shí)，要把它固定和夾緊在一定的位置上進(jìn)行加工。在選擇主視圖投影位置時(shí)，應(yīng)盡量與零件的加工位置一致。如圖2所示的軸主視圖投影位置即符合其在車床上的加工位置。這樣選擇主視圖投影位置，符合可以給加工時(shí)給看圖帶來(lái)方便的要求。一般，在車床上加工的軸套類、輪盤類等回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)零件均可以選擇加工位置作為主視圖投影位置[2]。

1.3 主視圖投影方向的選擇

主視圖的投影方向必須最能反映零件的形狀特征，即能比較清楚的反映該零件各部分結(jié)構(gòu)的形狀及其相對(duì)位置。如圖3所示，車床尾架主視圖投影方向的選擇，a圖投影方向比b圖投影方向更能明顯的反映出零件的主要結(jié)構(gòu)形狀特征。

圖3 車床箱體主視圖投影方向的選擇比較Fig.3 Diferent selection of projection direction for main view of lathe box

應(yīng)該指出，有一些運(yùn)動(dòng)零件，它們的工作位置并不固定。有的零件處于傾斜位置，若按傾斜位置畫圖，則給畫圖和看圖帶來(lái)了不必要的麻煩。有的一些零件(叉架和箱體等)，它們需要經(jīng)過幾道工序才能加工出來(lái)，而各工序的加工位置又各不相同，無(wú)法使得一張圖符合各個(gè)工序不同的加工位置。因此，在選擇主視圖投影位置和方向時(shí)，應(yīng)選擇形狀特征明顯的方向作為投影方向，零件投影位置根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)應(yīng)盡量符合零件的工作位置、自然位置或加工位置。此外，還需要考慮到繪圖方便，視圖布置合理，充分利用圖紙等因素[3]。

2 零件圖表達(dá)方案的具體選擇確定過程

在零件的主視圖投影位置和方向確定后，還需要進(jìn)一步分析零件的內(nèi)外結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇較合理的視圖數(shù)量和表達(dá)方案來(lái)具體表達(dá)零件的結(jié)構(gòu)。視圖數(shù)量的確定主要需考慮到結(jié)構(gòu)的完整性，表達(dá)方法的選擇考慮到結(jié)構(gòu)特征的明顯性。實(shí)際進(jìn)行零件表達(dá)方案確定時(shí)，應(yīng)配合主視圖，以完整、清晰的表達(dá)零件結(jié)構(gòu)形狀為原則，按零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)先從其總體內(nèi)外結(jié)構(gòu)考慮基本視圖的數(shù)量及表達(dá)方法的選擇，然后考慮其局部結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充視圖數(shù)量及表達(dá)方法的選擇，最后調(diào)整、修改使得零件圖表達(dá)方案達(dá)到視圖配置得當(dāng)、零件結(jié)構(gòu)表達(dá)完整、畫圖簡(jiǎn)單、方便看圖的效果[4]。

2.1 基本視圖數(shù)量及其表達(dá)方案的選擇

包括主視圖在內(nèi)，基本視圖一共有六個(gè)，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，基本視圖數(shù)量可以選擇六個(gè)中的幾個(gè)，大多數(shù)零件通常至多四個(gè)基本視圖即可滿足其主體結(jié)構(gòu)的表達(dá)要求，不需要六個(gè)基本視圖全用，因而基本視圖數(shù)量可選擇一到四個(gè)。對(duì)于每一個(gè)基本視圖都需確定適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)方法，具體可參考如下方案：如果該基本視圖以反映零件外形結(jié)構(gòu)為主，表達(dá)方案采用基本外形視圖；如果該基本視圖以反映零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)為主，表達(dá)方案采用全剖視圖；如果該基本視圖對(duì)于零件的內(nèi)外結(jié)構(gòu)需兼顧反映，當(dāng)零件結(jié)構(gòu)在該基本視圖投影方向結(jié)構(gòu)又對(duì)稱時(shí)，表達(dá)方案采用半剖視圖，當(dāng)零件結(jié)構(gòu)在該基本視圖投影方向不對(duì)稱時(shí)，采用局部剖視圖。另外當(dāng)基本視圖采用剖視圖時(shí)，應(yīng)注意根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)選取適當(dāng)?shù)钠是忻嫘问絒5]。

2.2 補(bǔ)充視圖數(shù)量及其表達(dá)方法的選擇

在基本視圖進(jìn)行表達(dá)的基礎(chǔ)上，對(duì)于沒有表達(dá)清楚的零件局部結(jié)構(gòu)，可以增加局部結(jié)構(gòu)表達(dá)方法進(jìn)行補(bǔ)充，有多少結(jié)構(gòu)還不清楚就增加多少局部表達(dá)方案。針對(duì)零件的局部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，常用到的局部結(jié)構(gòu)表達(dá)方案有：如果該局部結(jié)構(gòu)是外形結(jié)構(gòu)，表達(dá)方案可采用局部視圖；如果該局部結(jié)構(gòu)是內(nèi)部結(jié)構(gòu)，表達(dá)方案可采用局部剖視圖；如果該局部結(jié)構(gòu)是零件局部截?cái)嗝嫘螤?，表達(dá)方案可采用斷面圖；如果該局部結(jié)構(gòu)是局部?jī)A斜的外形結(jié)構(gòu)，表達(dá)方案可采用斜視圖；如果該局部結(jié)構(gòu)是局部?jī)A斜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，表達(dá)方案可采用斜剖視圖；為了表達(dá)零件的細(xì)小結(jié)構(gòu)，可采用局部放大圖[6]。

2.3 表達(dá)方案確定注意的原則

按照以上思路具體確定零件圖表達(dá)方案的過程中，應(yīng)注意以下原則：(1)為了表達(dá)零件主要部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，盡量選擇基本視圖并在基本視圖上作適當(dāng)?shù)钠室暋?2)為表達(dá)零件的局部形狀或傾斜部分的形狀，在采用局部視圖、局部剖視圖、斜視圖和斜剖視圖時(shí)，應(yīng)盡可能按投影關(guān)系把這些圖形配置在反映其結(jié)構(gòu)的基本視圖附近。(3)零件局部有傾斜外形結(jié)構(gòu)時(shí)，該傾斜結(jié)構(gòu)一般采用斜視圖，基本視圖中斷裂后一般不畫傾斜部分相應(yīng)投影。(4)零件圖方案的每個(gè)視圖都應(yīng)有表達(dá)重點(diǎn)，各個(gè)視圖要相互配合、補(bǔ)充而不簡(jiǎn)單重復(fù)。(5)同一零件的表達(dá)方案并不是唯一確定，各種表達(dá)方案間只有相對(duì)優(yōu)劣，并沒有絕對(duì)對(duì)錯(cuò)。實(shí)際中，應(yīng)在不同的零件表達(dá)方案中進(jìn)行反復(fù)甄別，選取零件結(jié)構(gòu)表達(dá)完整、清楚，作圖過程簡(jiǎn)潔、明了且不簡(jiǎn)單重復(fù)的表達(dá)方案[7]。

3 零件圖表達(dá)方案選擇的具體步驟

下面舉例，進(jìn)一步說明零件圖表達(dá)方案的選擇步驟。試分析確定圖4所示的變速器箱體的零件工作圖表達(dá)方案。

3.1 對(duì)零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)和工藝分析

該變速器箱體可分為中空四棱柱腔體和帶安裝孔的長(zhǎng)方體底板兩部分。由于箱體的主要作用是支撐軸，因而在其四壁上都設(shè)計(jì)有安裝軸承的孔。為了潤(rùn)滑和冷卻，箱體中存有一定深度的潤(rùn)滑冷卻油，因而箱體壁上又設(shè)計(jì)觀察孔、注油孔和放油孔。為了與密封箱體的箱蓋、端蓋裝配，箱體上端、四壁凸臺(tái)均設(shè)有裝配螺孔。箱體內(nèi)腔凸臺(tái)起到加強(qiáng)支撐效果的作用。以上結(jié)構(gòu)使得該箱體在機(jī)器中起到支撐、容納的作用。該箱體生產(chǎn)制造時(shí)，首先用鑄造方法成型，然后在有工作要求的部位進(jìn)行切削加工后完成。

3.2 選擇主視圖投影位置及投影方向

由于箱體的機(jī)械加工工序較多，因此主視圖投影位置選擇工作位置，由于該箱體零件的四壁方向大小相差不大且都具有凸臺(tái)特征，所以主視圖投影方向可以選擇如圖4所示的A向或B向。這里首先考慮以B向作為主視圖投影方向來(lái)確定表達(dá)方案。

3.3 確定表達(dá)方案

由于變速器箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，基本視圖數(shù)量在主視圖基礎(chǔ)上增選俯視圖和左視圖共三個(gè)基本視圖。在主視圖投影方向?yàn)楸磉_(dá)內(nèi)部空腔左、右壁上的軸承孔和帶有通孔的凸臺(tái)并兼顧外形結(jié)構(gòu)的觀察孔、放油孔，主視圖采用沿著左右軸承孔軸線的A-A剖切面的局部剖視圖，視圖中帶有少量虛線表示壁厚和后壁凸臺(tái)的完整形狀。俯視圖投影方向上為表達(dá)箱體的主要外形，上端面的的形狀及螺孔位置，底板安裝凸臺(tái)形狀及位置，同時(shí)兼顧后壁上方通孔及其端蓋安裝螺孔，俯視圖采用局部剖視圖，僅對(duì)后壁軸承孔和其外端分布螺孔進(jìn)行剖切。左視圖投影方向上為表達(dá)后壁下支撐孔，前壁觀察孔和放油孔，同時(shí)兼顧左壁外凸臺(tái)外形，左視圖采用沿著B-B階梯剖切面的局部剖視圖，只對(duì)左壁凸臺(tái)保留外形其余結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖切。對(duì)于箱體在基本視圖沒有表達(dá)清楚的結(jié)構(gòu)增加其他視圖進(jìn)行補(bǔ)充。采用C向局部視圖表達(dá)箱體后壁外面凸臺(tái)的完整外形，采用D向局部視圖表達(dá)底板安裝孔凸臺(tái)，共兩個(gè)局部視圖對(duì)箱體進(jìn)行補(bǔ)充表達(dá)。

對(duì)以上分析的暫稱為變速箱體表達(dá)方案一的策略所確定的表達(dá)方案進(jìn)行繪圖、標(biāo)注尺寸并注寫技術(shù)要求、填寫標(biāo)題欄后就完成了如圖5所示的變速器箱體零件工作圖(文中只列出圖形)。

圖5 變速箱體表達(dá)方案一Fig.5 The first drawing method of speed changer box

該變速器箱體表達(dá)方案也可采用同樣的投影位置，以圖4所示的A向作為主視圖投影方向，得到變速箱體表達(dá)方案二，如圖6所示。這樣，方案一中的左視圖就成為主視圖，采用B-B全剖的左視圖表達(dá)前后壁上同軸的軸承孔，增加C-C局部剖視圖表達(dá)左壁內(nèi)凸臺(tái)的形狀，采用E向局部視圖表達(dá)觀察孔、放油孔，采用D向局部視圖表達(dá)左壁外面凸臺(tái)，采用F向局部視圖表達(dá)底板安裝孔凸臺(tái)。相比較而言，方案二比較零碎，二者間方案一為更合理的表達(dá)方案。當(dāng)然對(duì)于變速器箱體，還有其他的表達(dá)方案，合理與否，請(qǐng)讀者自己分析。本論述中的分析結(jié)果供大家參考。

圖6 變速箱體表達(dá)方案二Fig.6 The second drawing method of speed changer box

4 結(jié)論

綜上所述，對(duì)于形體復(fù)雜的零件，在確定表達(dá)方案時(shí)，可以程式化的按照文章提出的先整體后局部的思路來(lái)依次確定基本視圖數(shù)量及其表達(dá)方法和補(bǔ)充視圖數(shù)量及其表達(dá)方法,從而快速有效擬定幾種零件圖表達(dá)方案。然后必須在多個(gè)方案間進(jìn)行比較選擇，最后確定最為合理的表達(dá)方案，達(dá)到完整、清晰、簡(jiǎn)明的表達(dá)零件結(jié)構(gòu)的目的。