机械零件装配工艺设计

根据以上要求，重点应掌握如下内容：零件图的视图选择和尺寸注法零件图的技术要求表示机器或部件的图样，称为装配图。表示单个零件的图样，称为零件图。零件图表达了零件的结构形状，尺寸大小和技术要求。零件图是用来指导制造、生产加工和零件检验的图样。在生产过程中，要根据零件图注明的材料和数量进行备料；根据图示的形状、尺寸和技术要求来加工制造；最后还要根据图纸进行检验。零件图视图选择 零件的视图选择就是选用一组合适的视图表达出零件的内、外结构形状及其各部分的相对位置关系。一个好的零件视图表达方案是：表达正确、完整、清晰、简练，同时易于看图。 由于零件的结构形状是多种多样的，所以在画图前应对零件进行结构形状分析，并针对不同零件的特点选择主视图及其它视图，确定最佳表达方案。选择视图的原则是：在完整、清晰的表达零件内、外形状的前提下，尽量减少图形数量，以方便画图和看图。零件分析主视图的选择其它视图的选择零件表达方案小结零件分析零件分析是认识零件的过程，是确定零件表达方案的前提，一个好的视图表达方案离不开对零件的全面、透彻、正确分析。同时，零件分析也是确定零件的尺寸标注以及确定零件的技术要求的前提，因此，零件分析是绘制零件图的依据。通常零件分析主要包括以下四个方面内容：1、零件的结构形状分析通过对零件的结构形状分析，了解它的内外结构形状特征，从而可根据其结构形状特征选用适当的表达方法和方案，在完整、清晰地表达零件各部分结构形状的前提下，力求制图简便。这是选择主视图的投影方向和确定视图表达方案的前提。2零件的功能分析通过对零件的功能分析，了解零件的作用及工作原理，分清其结构的主要部分、次要部分，明确零件在机器或部件中的工作位置和安装形式。这是选择主视图时，需要遵循工作位置原则的依据。3零件的加工方法分析在画零件图之前，应对该零件的加工方法和加工过程有一个比较完整、清楚的了解，这样就可确零件在各加工工序中的加工位置。这是选择主视图时，需要遵循加工位置原则的依据。4零件的工艺结构分析零件的工艺结构分析就是要求设计者从零件的材料、铸造工艺、机械加工工艺乃至于装配工艺等各个方面对零件进行分析，以便在零件的视图选择过程中，考虑这些工艺结构的标准化等特需要求和规定，使零件视图表达更趋完整、合理。主视图是表达零件的主要视图，零件图的主视图选择除需遵循形状特征原则外，还必须遵循工作位置原则和加工位置原则主视图投影方向零件主视图投影方向的选择应遵循形状特征原则，即在分析零件内外结构形状及各部分相互位置的基础上，使得主视图的投影方向能尽可能较多地显示出零件的结构形状特征，更好地反映零件整体概貌。下图 a 所示零件为一齿轮泵的泵体，通过结构分析不难看出，该泵体从 A 方向（C 方向与 A 方向相似）或 B 方向作为主视图的投影方向能较多地反映出泵体的结构形状特征，然而从 A 方向投影，且同时采用通过两轴孔轴线的平面（基本对称面）剖切的全剖视图（图 b），对泵体内部结构形状和相互位置的表达较从 B 方向投影（图 c）为清楚，所以可选定 A 方向为主视方向。工作位置零件的工作位置是指零件在机器或部件中的实际安装位置。主视图与工作位置一致，便于想象出零件的工作情况，了解零件在机器或部件中的功用和工作原理，有利于画图和读图。加工位置加工位置是指零件加工时在机床上的装夹位置，主视图与加工位置一致，加工时便于图和物对照，便于加工和测量，有利于加工出合格的零件。上图 a 所示零件为减速器的低速轴，它的主要结构是由几段不同直径的同轴圆柱体组成，此外还有键槽、倒角、螺孔等次要结构。很明显，图中 A 方向最能反映出轴的结构形状特征，对键槽的表达也最清楚，故确定以 A 方向作为主视图的投影方向。该轴的大部分加工工序是在车床上和磨床上进行的，而在车床上和磨床上加工轴类零件时，通常都是轴线水平放置，见上图 b，所以轴的主视图也按轴线水平放置，以符合加工位置原则。同时轴线水平放置也符合低速轴的实际工作位置。综上分析，确定上图 c 为减速器低速轴的主视图。其它视图的选择在选择主视图的同时，应综合考虑其它视图，以补充主视图表达的不足，完善零件的表达。对于主视图中尚未表达清楚的主要结构形状应优先选用俯视图、左视图等基本视图，并在基本视图上作剖视；次要的局部结构可采用局部视图、局部剖视、剖面、局部放大图及简化画法等表示法。并尽可能按投影关系配置视图，以利于画图和读图。如下图所示的低速轴，当主视图选定后，轴上的两个键槽的深度以及右端面上的两个螺孔位置和深度尚未表达清楚。对键槽的深度一般用剖面较为简明，清晰，所以采用了 A-A 和 B-B 剖面。对右端面的两个螺孔位置若用右视图，则图中要画出一些同心圆，使得图形不够简明清晰，所以采用了 C 向局部视图，螺孔的深度可在主视图中用局部剖视表达，也可在 C 向局部视图上注出螺纹尺寸及其深度。又如图所示的泵体，当主视图确定后，为了表达泵体左方凸台的形状及右方端面的形状和六个螺孔的分布位置等，一般考虑优先选用基本视图，所以采用了左视图和右视图表示，并按 B-B 剖切位置在右视图中作了局部剖视，以显示进、出油孔及进油孔一侧联接螺孔的深度。又因为主视图采用了全剖视后则不能反映进油孔端面腰圆形凸台的形状，所以增加一个调向视图来表达。综上所述，可得泵体的视图表达方案见下图。零件表达方案小结零件表达方案的具体步骤和要求：1零件分析 零件的结构分析、功能分析和工艺分析等是正确选择及绘制零件视图的前提，必须仔细分析透彻，以便对零件的功用、工作原理、结构形状。工艺结构以及加工工艺等有全面。深刻的了解。2选择主视图 在以较多地显示零件内外结构形状特征为主视图投影方向的同时，应尽可能地符合零件的工作位置和加工位置。3其它视图的选配 其它视图的选配主要是补充主视图表达的不足，应针对零件形状特点灵活选配，可作多种方案的比较，找出最佳的表达方案，达到用一组恰当的视图正确、完整、清晰和简便地表达出零件的内外结构形状。在选择零件图的视图表达方案时应注意以下几点：（1）应优先采用基本视图和在基本视图上作剖视。（2）要以遵循形状特征原则为主，同时考虑尽可能符合工作位置原则和加工位置原则。（3）选择主视图时，应同时考虑其它视图的选择，各视图应相互配合，互为补充，使表达既完整又不重复，即应同时考虑整个视图表达方案。下面以减速器箱盖的视图选择为例来系统说明零件图视图选择的整个过程：如图所示的箱盖，它是一个前后对称的零件，从前面或后面作为主视图的投影方向，可以较多地反映箱盖的形状特征，同时在主视图上还可采用局部剖视将箱盖的壁厚和装配螺栓孔表达清楚；而从其它方向投影时，则不能将箱盖的主要结构:轴承孔和壳形等表达清楚。那么，究竟采用从前面投影，还是从后面投影？ 此时必须考虑其它视图的选配和表达方法，若采用从后面投影，虽然可以在左视图中将长方形视孔表达出来，但不能表现出实形反而使左视图变得不清晰。如采用从前面投影则在左视图中长方形视孔虽表达不出，但可增加反应实形的 C 向斜视图来表达，这样虽然多了一个视图，但简明而清晰。因此，选择从前面投影优于从后面投影。 此外箱盖的工作位置和主要加工位置均为盖口向下。所以，箱盖选用下图所示的主视图可同时符合形状特征原则，加工位置原则和工作位置原则。此外，在主视图的左下方采用了局部剖视，以表达连接板上螺栓孔及其沉孔结构。 在确定主视图的同时，还优先选用了俯视图，以表达箱盖下部的连接板形状，轴承座旁凸台的形状，以及联接板上的螺孔、销孔数目及分布位置等。其次优先选用了左视图，考虑到箱盖内、外结构形状都要表达，且箱盖具有前、后对称面，故又采用了 A-A 半剖的左视图，它表达了箱盖前、后壁的厚度、前后壁与顶壁连接处的圆角、三角形肋板、轴承座上螺孔的深度等。肋板处的重合剖面则表达了肋板的横截面形状。以上这些结构如采用局部视图、剖视、剖面等分别表达，会使图形分散，显得支离破碎，整体感不强，不利于看图，现选用左视图，既集中表达了这些局部结构的形状，又反映了整体间的相互关系。对箱盖左上方视孔凸台，因是倾斜方向，在左、俯视图中都不能反应实形，所以采用 C 向斜视图来表达其形状及连接螺孔的数量和位置（螺孔深度可通过标注尺寸来表明）。由于箱盖的前、后壁与左、右壁之间是用圆角连接的，若在俯视图中以虚线画出会影响俯视图的清晰，这里采用了 B 向局部视图来表达。最终箱盖的视图表达方案见下图。零件图的尺寸标注零件图中的图形，只是用来表达零件的形状，而零件各部分的真实大小及相对位置，则靠标注尺寸来确定。 零件图上所标注的尺寸不但要满足设计要求，还应满足生产要求。零件图上的尺寸要标注得完整、清晰、符合国标规定等要求。一、尺寸基准度量尺寸的起点，称为尺寸基准。要把尺寸注得合理，就是要选择恰当的尺寸基准。在选择尺寸基准时，必须根据零件在机器中的作用、装配关系、以及零件的加工方法、测量方法等情况来确定。尺寸基准有两种：1、设计基准-根据零件的设计要求所选定的基准。2、工艺基准-根据零件的加工、测量要求所选定的基准。每个零件都有长、宽、高三个方向的尺寸，每个方向上都应有一个主要基准。标注尺寸时，既要考虑设计要求，又要考虑工艺要求。二、合理标注尺寸的原则 主要尺寸应从设计基准出发直接标注一般尺寸应从工艺基准出发标注不重要尺寸作为尺寸链的封闭环，不注尺寸毛坯面与加工面应分别标注三、零件常见结构的尺寸注法四、零件尺寸标注示例主要尺寸应从设计基准出发直接标注常用基准要素：点、轴线、对称面、端面和底面。一般尺寸的标注应考虑加工工艺要求对于零件上的一般尺寸，其设计基准的选择应考虑加工工艺的要求，即从更于加工，测量、装配等为出发点，把设计基准定在工艺基准上，即设计基准服从工艺基准，与工艺基准重合，如上图所示减速器低速轴的部分尺寸，其中长度方向（轴向）尺寸均为未注公差的一般尺寸，这些尺寸的设计基准的确定和尺寸注法应从便于加工的工艺要求来确定，即从符合车削加工工序、便于车削加工要求来确定，见下图。不重要尺寸作为尺寸链的封闭环，不注尺寸 下图 a 所示的轴承座中，高度方向尺寸 A，B 和 C 构成一个封闭的链状，这种相互联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合称为尺寸链。尺寸链中的每一个尺寸称为尺寸链的环。其中在加工过程（或装配过程）最后形成的一环称为封闭环，而其余各环则称为组成环。显然，任一组成环的尺寸变动必然引起封闭环尺寸的变动，且封闭环的尺寸误差为各组成环的尺寸误差之和。图中尺寸 A 士 a 为重要尺寸应直接注出；与此同时，还需注出一般尺寸 B；而尺寸 C 为不重要尺寸应作为尺寸链的封闭环，不注尺寸，见下图 b，让其在加工最后自然形成（加工出尺寸 A 和 B 后，即可得到尺寸 C)以累积各组成环（尺寸 A 和 B）的误差，对零件的质量并无影响。毛坯面与加工面尺寸应分别标注 对零件上的毛坯面和加工面，在标注尺寸时应按两组分别标注，两组尺寸相关联时，可用一个尺寸联系起来，这样可保证毛坯原有尺寸的准确性。如下图 a 所示，两组尺寸间的关系用尺寸 B 联系，可保证毛坯尺寸准确。而下图 b 的注法，每个毛坯尺寸都和底面相联，则在加工底面时很难做到。零件常见结构的尺寸注法常见孔的尺寸注法，见下表：零件尺寸标注示例 根据合理标注尺寸的一些基本内容和原则，标注下图所示的齿轮油泵泵体尺寸。通过分析泵体的作用和结构，知泵体内腔安装有一对啮合齿轮，泵体的轴孔用作支承齿轮轴。为了保证液压泵的运转精度，达到设计的性能和质量要求，长、宽、高三个方向的设计基准分别选为齿腔的左侧面。泵体的前后对称面和轴孔的轴线。应直接标注出的泵体的重要尺寸是轴孔尺寸 mm、mm、内腔的尺寸 mm 和 mm 以及两齿轮的中心距28.760.03mm。从加工泵体的工艺分析，泵体的右端面是主要加工度量基准，所以沿轴向的泵体外形尺寸 65mm， 35mm 以及进油孔的定位尺寸 13mm，右端面螺孔的深度13mm 都是从工艺基准右端面标注，在确定了这些主要尺寸后，则用形体分析的方法并符合上述有关合理标注尺寸的原则补全各部分的定形和定位尺寸。对铸造圆角、拔模斜度则统一在技术要求中给定。零件图的技术要求 零件图的技术要求是指制造和检验该零件时应达到的质量要求。 技术要求主要包含以下内容： 1. 零件的材料及毛坯要求。2. 零件的表面粗糙度要求。3. 零件的尺寸公差、形状和位置公差。4. 零件的热处理、涂镀、修饰、喷漆等要求。5. 零件的检测、验收、包装等要求。 这些内容有的按规定符号或代号标注在图上，有的用文字注写在图样的右下方。 由于技术要求涉及的专业知识面较广，本课程仅介绍表面粗糙度、公差配合以及形状和位置公差的基本概念及其在图样上的标注方法。零件结构的工艺性机器上绝大多数零件，都是通过铸造和机械加工来形成，因此，在画零件图时，应该使零件的结构既能满足使用上的要求，又要方便制造。一、铸造零件的工艺结构二、零件加工面的工艺结构 铸造零件的工艺结构一、拔模斜度用铸造的方法制造零件毛坯时，为了便于在砂型中取出模样，一般沿模样拔模方向作成约 1：20 的斜度，叫做拔模斜度。因此在铸件上也有相应的拔模斜度，如下图 a 所示。这种斜度在图上可以不予标注，也不一定画出，如下图 b 所示；必要时，可以在技术要求中用文字说明。二、铸造圆角在铸件毛坯各表面的相交处，都有铸造圆角（下图），这样既能方便起模，又能防止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缝或缩孔。铸造圆角在图上一般不予标注，常常集中注写在技术要求中。下图所示的铸件毛坯的底面（作为安装底面），需要经过切削加工。这时，铸造圆角被削平。三、铸件壁厚在浇铸零件时，为了避免各部分冷却速度的不同而产生缩孔或裂缝，铸件壁厚应保持大致用等或逐渐变化，如下图所示。零件加工面的工艺结构一、倒角和倒圆如下图所示，为了去除零件的毛刺、锐边和便于装配，在轴或孔的端部，一般都加工成倒角；为了避免因应力集中而产生裂纹，在轴肩处往往加工成圆角的过渡形式，称为倒圆。二、螺纹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，为了便于退出刀具或使砂轮可以稍稍越过加工面，常常在零件的待加工面的未端，先车出螺纹退刀槽或砂轮越程槽，如下图所示。螺纹退刀槽和砂轮越程槽的结构尺寸系列，可查表。三、钻孔结构用钻头钻出的盲孔，在底部有一个 120的锥角，钻孔深度指的是圆柱部分的深度，不包括锥坑，如下图 a 所示。在阶梯形钻孔的过渡处，也存在锥角120的圆台，其画法及尺寸注法，如下图 b 所示。用钻头钻孔时，要求钻头轴线尽量垂直于被钻孔的端面，以保证钻孔准确和避免钻头折断。下图表示了三种钻孔端面的正确结构。四、凸台和凹坑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，并保证零件表面之间有良好的接触，常常在铸件上设计出凸台、凹坑。下图 a、b 是螺栓连接的支承面做成凸台或凹坑的形式；下图 c、d 是为了减少加工面积，而做成凹槽或凹腔的结构。典型零件分析根据零件的结构形状，大致可分成四类零件：轴套类零件 轴、衬套等零件盘盖类零件 端盖、阀盖、齿轮等零件叉架类零件 拨叉、连杆、支座等零件箱体类零件 阀体、泵体、减速器箱体等零件轴套类零件下图所示的泵轴属于轴套类零件，主要在车床上加工。上图所示的泵轴：左边有一段错开 90 的两个圆柱孔；中间有带键槽的轴颈，与传动齿轮孔配合；右端有螺纹，通过拧紧螺母，将齿轮沿轴向压紧。为了便于加工时看图，轴线宜水平放置。如下图 a 所示，泵轴的主视图投影方向，可以有 A 向和 B 向两个，所得的视图，如下图 b 所示。显然，以 A 向作为主视图能反映泵轴的形状特征，比 B 向好。由于轴套类零件基本上是同轴回转体，因此，可采用一个基本视图加上一系列直径尺寸，就能表达它的主要形状。对于轴上的销孔、键槽等，可采用移出剖面。这样，既表达了它们的形状，也便于标注尺寸。对于轴上的局部结构，如砂轮越程槽、螺纹退刀槽等，则可采用局部放大图表达。在标注轴套类零件的尺寸时，常以水平位置的轴线作为径向尺寸基准（也是高度与宽度方向的尺寸基准）。 盘盖类零件下图所示的阀盖属于盘盖类零件。这类零件的基本形状是扁平的盘状。它们主要是在车床上进行加工的。视图选择上图所示的阀盖，左端有外螺纹 M36x2 连接管道；右端有 75x75 的方形凸缘，凸缘上的四个 14 圆柱孔，就是阀盖与阀体连接时，安装四个双头螺柱的。盘盖类零件的主视图，可选用如上图所示的剖视图，也可选用图中作为左视图的外形视图。但经过比较，选用前者作为主视图较好，因为它层次分明，显示了外螺纹、各台阶与内孔的形状及其相对位置；并且也符合它主要的加工位置。由于盘盖类零件不仅大多有回转体，而且还经常带有各种形状的凸缘、均布的圆孔和肋等局部结构，所以仅采用一个主视图，还不能完整地表达零件。此时，就需增加其它基本视图，如左视图。尺寸标注在标注盘盖类零件的尺寸时，通常选用通过轴孔的轴线作为径向尺寸基准。长度方向尺寸基准，常选用重要的端面。叉架类零件下图所示的踏脚座属于叉架类零件。这类零件毛坯形状比较复杂，制造时一般先制作木模样，用木模样制作砂型，再浇铸钢铁熔液，凝固成铸件毛坯，然后，对铸件毛坯进行切削加工。视图选择这类零件由于加工位置多变，在选择主视图时，主要考虑工作位置和形状特征。叉架类零件常常需要两个或两个以上的基本视图，并且要用局部视图、剖面等表达零件的细部结构。如在上图中脚踏座，除主视图外，采用俯视图表达安装板、肋和轴承的宽度，以及它们的相对位置；此外，用 A 向局部视图，表达安装板左端面的形状，用移出剖面表达肋的剖面形状。尺寸标注在标注叉架类零件的尺寸时，通常选用安装基面或零件的对称面作为尺寸某准。例如，上图中的踏脚座就选用安装板左端面作为长度方向的尺寸基准；选用安装板的水平对称面作为高度方向的尺寸基准；从这两个基准出发，分别注出74、95，定出上部轴承的轴线位置，作为 20、38 的径向尺寸基准；宽度方向的尺寸基准是前后方向的对称面，由此在俯视图中注出 301 40、