机械产品测绘与数字化建模 课件 第1章 机械零部件测绘基础

机械产品测绘与数字化建模导论张学昌教授知识点：机械零部件测绘目的与要求主要内容：1、什么是测绘？2、为什么要进行测绘？3、我能学到什么？4、课程内容是什么？5、如何学习本课程？机械产品测绘与数字化建模测绘是测量和绘制工程图样的简称。定义测绘在工程上应用较广，包括：大地测绘、建筑测绘、机械零部件测绘等。重要性机械产品测绘与数字化建模一、什么是测绘大地测绘：大地测绘是指对地球表面进行测量和制图的过程。涉及到使用各种技术和工具来收集、处理和分析地理数据，以便创建精确的地图和地理信息系统。如珠峰高度的测量。机械产品测绘与数字化建模一、什么是测绘建筑测绘：建筑测绘是对建筑物进行全面的测量和分析，根据测量得到的数据，利用计算机辅助设计软件进行绘图，以获取建筑物的平面图、立面图、剖面图等图纸，从而获取建筑物的形态、结构、尺寸等信息的过程。机械产品测绘与数字化建模一、什么是测绘机械零部件测绘：是对现有的机器或部件进行实物拆卸与分析，并选择合适的表达方案，绘制出全部零件的草图和装配示意图，然后根据装配示意图和部件实际装配关系，对测得的尺寸和数据进行圆整与标准化，确定零件的材料和技术要求，最后根据零件草图绘制出装配工作图和零件工作图的过程。机械产品测绘与数字化建模一、什么是测绘部件测绘对现有机器设备的改造、维修、仿制和技术的引进、革新等方面有着重要的意义，是工程技术人员应掌握的基本技能。其目的有4个方面：修配测绘、设计测绘、仿制测绘、实训教学。机械产品测绘与数字化建模二、部件测绘的目的（1） 修配测绘修配测绘是为了对现有旧设备进行修理和更新零配件而进行的测绘。当一台机器中的某个零件损坏或失效,又没有原始图样和资料可查时,就需要对损坏的零部件进行测绘,画出图样,重新加工出符合要求的零部件。有时为了发挥设备潜能，对已有设备进行改造，也需要对零部件进行测绘，在结构上改进并配制新的零件，以改变机器设备的性能，提高机器设备的效率。机械产品测绘与数字化建模二、部件测绘的目的（2）设计测绘在设计新机械产品时，根据需要对原有设备的零件进行测绘，通过测绘对象的工作原理、结构特点、零部件加工工艺、安装维护等方面进行分析、设计优化、进而制造性能更优的新产品。机械产品测绘与数字化建模二、部件测绘的目的（3）仿制测绘对于引进的机械设备，如其性能优良并具有推广应用价值，却缺少技术资料和图样，通常可通过测绘机器设备的所有零部件，获得生产这种设备的技术资料，以便组织生产。机械产品测绘与数字化建模二、部件测绘的目的（4）实训教学部件测绘实训是机械类学习机械制图重要的实践训练环节，是理论与实践相结合并在实践中培养解决工程实际问题能力的最好方法，主要目的是让学生把已经学习到的机械制图知识全面的、综合性地运用到零部件测绘实践中去，进一步总结、提高所学到的机械制图知识，培养学生的部件测绘工作能力和设计制图能力。机械产品测绘与数字化建模二、部件测绘的目的培养学生的动手能力机械产品测绘与数字化建模三、课程培养的工程技术能力（2）培养学生解决复杂工程问题的能力机械产品测绘与数字化建模三、课程培养的工程技术能力（3）培养学生的团队协作能力机械产品测绘与数字化建模三、课程培养的工程技术能力机械零部件测绘步骤和注意事项，拆卸工具的使用、测绘工具的使用和测量方法，绘制被测零部件草图及装配图，确定零件技术要求、零件三维数字化建模和装配、装配和零件二维工程图出图。机械产品测绘与数字化建模四、课程的主要内容（1）重视实践训练，提升实际动手能力（如零件拆装、测绘工具使用、徒手绘图、仪器绘图以及图样管理等），为后续的课程设计、毕业设计等环节打下必要、扎实的基础。机械产品测绘与数字化建模五、课程的学习方法（2）重视计算机绘图和徒手绘图能力练习。掌握三维建模软件建模思路，并能熟练进行二维工程图出图操作。在学习仪器绘图技能的同时，还要加强徒手绘图能力的培养。机械产品测绘与数字化建模五、课程的学习方法(3)重视工程图学知识及标准等设计规范的运用。机械产品测绘与数字化建模五、课程的学习方法小结机械产品测绘与数字化建模知识点：机械零部件测绘目的与要求主要内容：1、什么是测绘？2、为什么要进行测绘？3、我能学到什么？4、课程内容是什么？5、如何学习本课程？谢谢同学们！机械产品测绘与数字化建模机械零部件测绘的方法与步骤许少锋副教授知识点：机械零部件测绘的方法与步骤主要内容：1、测绘前的准备2、部件拆装3、零件草图绘制4、零件测绘5、零部件工程图出图机械产品测绘与数字化建模机械产品测绘与数字化建模1、测绘前的准备收集与待测绘零部件相关的图纸、设计资料、使用手册等资料。了解零部件的结构和功能，分析零部件的工作原理。准备必要的拆卸工具和测量工具，如扳手、卡尺、直尺等。机械产品测绘与数字化建模1、测绘前的准备以齿轮油泵测绘的为例，测绘前需要了解齿轮油泵的结构和工作原理。齿轮油泵工作原理齿轮油泵模型机械产品测绘与数字化建模2、部件拆装仔细观察部件，了解结构特点和装配关系，选取合适的拆卸工具，按正确的顺序进行拆卸。零件爆炸图拆卸过程机械产品测绘与数字化建模2、部件拆装部件拆卸时仔细观察齿轮油泵的装配结构，拆卸完毕，徒手绘出部件的装配图示意图。齿轮油泵装配草图机械产品测绘与数字化建模3、零件草图绘制利用坐标纸徒手绘制零件草图，根据零件的结构选择合适的表达方法表达出零件（不需要按尺寸绘制），确定好尺寸基准，徒手绘制出尺寸界限和尺寸线。机械产品测绘与数字化建模4、零件测绘选择合适的测量工具根据实际需要，选择合适的测量工具，例如卡尺、千分尺、量规等。检查测量工具的精度和可靠性，以确保测量数据的准确性。了解测量工具的使用方法和注意事项，以免在测量过程中出现错误。机械产品测绘与数字化建模4、零件测绘根据绘制零件草图上的尺寸线，确定好测量基准，利用合适的测量工具一个一个尺寸测绘，再测量Ra、公差等，并将尺寸数值和技术要求标注在零件草图上。机械产品测绘与数字化建模5、零部件工程图出图(零件图+装配图)

零件图：根据零件草图，利用Solidworks等三维建模软件建立零件图的三维模型，并出零件工程图，零件图包括视图、完整的尺寸、技术要求以及标题栏等信息。泵盖三维模型泵盖零件图机械产品测绘与数字化建模5、零部件工程图出图(零件图+装配图)

装配图：完成零件的三维模型建模和二维图出图后，利用Solidworks等三维建模软件将零件装配，并出装配图。装配图包括视图、装配图尺寸、技术要求以及标题栏、明细栏等信息。小结机械产品测绘与数字化建模知识点：机械零部件测绘的方法与步骤课后思考题：

1.简述机械零部件测绘的方法与步骤。

2.测绘完成出工程图，简述一下零件图与装配图的内容？

3.完成某一部件的拆装与测绘。谢谢同学们！机械产品测绘与数字化建模测绘尺寸及技术要求确定徐礼明博士知识点：尺寸圆整、技术要求确定主要内容：

1.被测零件尺寸圆整及极限偏差确定

2.被测零件几何公差与表面粗糙度确定

3.被测零件材料的鉴定及其热处理方法选用机械产品测绘与数字化建模机械产品测绘与数字化建模1、被测零件尺寸圆整及极限偏差确定在零件测绘过程中，只能测得零件的实际尺寸和配合件的实际间隙或过盈量。从零件的实测尺寸推断原设计尺寸的过程称为尺寸圆整。

包括：

（1）确定公称尺寸（2）确定尺寸公差

（3）确定极限及配合种类

常用以下方法进行尺寸圆整：

（1）测绘圆整法

（2）设计圆整法

（3）类比圆整法机械产品测绘与数字化建模1、被测零件尺寸圆整及极限偏差确定

测绘圆整6步法：1.精度确定

反复测量数次，在剔除粗大误差后求出算术平均值，测量精度保证到小数点后三位，以此值作为被测零件在公差中值间的测得值。

2.确定配合基准制

根据零件的结构、工艺性、使用条件及经济综合考虑，定出基准制，一般情况下，优选基孔制。

机械产品测绘与数字化建模1、被测零件尺寸圆整及极限偏差确定测绘圆整6步法：3.确定基本尺寸

相互配合的孔和轴，其公称尺寸只有一个。

（1）确定尺寸精度不论是基孔制还是基轴制，推荐按孔的实测尺寸来判断公称尺寸精度。（2）确定公称尺寸值用下列不等式确定孔、轴的公称尺寸数值。

基孔制：孔（轴）公称尺寸<孔实测尺寸孔实测尺寸一公称尺寸≤孔的IT11公差值/2；

基轴制：孔（轴）公称尺寸>轴实测尺寸公称尺寸一轴实测尺寸≤轴的IT11公差值/2；公称尺寸/mm实测值中第一位小数值/mm公称尺寸精度1-80≥2含小数>80-250≥3含小数>250-500≥4含小数机械产品测绘与数字化建模1、被测零件尺寸圆整及极限偏差确定测绘圆整6步法：

示例1：

有一基孔制配合的孔，测得实际尺寸为Φ

63.52mm，试确定其公称尺寸。

（1）根据下表，Φ

63.52mm在1-80mm尺寸间，小数点后第一位为5，大于2，故公称尺寸应含一位小数。即公称尺寸最大值为Φ

63.5mm。（2）确定公称尺寸值用下列不等式确定孔、轴的公称尺寸数值。

基孔制：孔（轴）公称尺寸<孔实测尺寸孔实测尺寸一公称尺寸≤孔的IT11公差值/2；(63.52-63.5)=0.02≤0.095【Φ

63.5mm孔的IT11公差值(0.19mm)/2】

故：孔的公称尺寸确定为Φ

63.5mm公称尺寸/mm实测值中第一位小数值/mm公称尺寸精度1-80≥2含小数>80-250≥3含小数>250-500≥4含小数机械产品测绘与数字化建模1、被测零件尺寸圆整及极限偏差确定测绘圆整6步法：4.计算公差、确定公差等级（1）计算基准件公差

基准孔的公差：

基准轴的公差：示例2：基准孔测得实际尺寸为Φ

63.52mm，公称尺寸为Φ

63.5mm，计算其公差为：Th=(63.52-63.5)X2=0.04mm,从标准公差表中查出相近数值为0.046mm，故其公差定为0.046mm，确定其公差等级为IT8。（2）确定相配件公差等级相配件公差等级应根据基准件公差等级并按工艺等价性进行选择。

机械产品测绘与数字化建模1、被测零件尺寸圆整及极限偏差确定测绘圆整6步法：5.计算基本偏差，确定配合类型（1）计算孔、轴实测尺寸之差，确定实测配合为间隙配合或过渡配合。（2）求相配孔、轴的平均公差。平均公差=（孔公差+轴公差）/2

（3）在批量装配条件下，国家标准根据机械工业产品生产使用的需要，制定了优先及常用配合，可按此标准（GB/T1801-1999，如下页所示）确定基本偏差。

6.校核及修正

根据零件的功能、结构、材料、工艺及工作条件等要求，必要时可对选定的公差及配合进行适当调整或修正。机械产品测绘与数字化建模1、被测零件尺寸圆整及极限偏差确定基轴制优先、常用配合（GB/T

1801-1999）基孔制优先、常用配合（GB/T

1801-1999）机械产品测绘与数字化建模1、被测零件尺寸圆整及极限偏差确定测绘圆整6步法：

示例3：

某轴和齿轮孔配合，测得孔尺寸为Φ

40.021mm，轴的尺寸为Φ39.987mm，圆整计算如下。

（1）确定配合基准制根据结构分析，确定该配合为基孔制。（2）确定公称尺寸值确定公称尺寸为Φ

40mm。

（3）计算公差并确定尺寸公差等级1）确定基准孔的公差：查公差数值表，IT8的公差值为0.039mm，与求得值相近，故选孔的公差等级为IT8，即基准孔为Φ

40H8。2）确定轴的公差：查公差数值表，IT7的公差值为0.025mm，与求得值相近，故选轴的公差等级为IT7。机械产品测绘与数字化建模1、被测零件尺寸圆整及极限偏差确定测绘圆整6步法：（4）计算基本偏差并确定配合类型1）孔轴实测间隙=40.021-39.987=0.034mm2）平均公差=（孔公差+轴公差）/2=（0.039+0.025）/2=0.032mm3)孔、轴之间存在间隙。

基本偏差=实测间隙一平均公差=0.034-0.032=0.002mm

该值为轴的上极限偏差，且为负，查轴的基本偏差数值表，与-0.002mm相近的上极限偏差值为0，故确定轴的基本偏差为0，即配合类型为h，所以配合轴为Φ

40h7。

（5）查表确定孔、轴的上、下极限偏差。

（6）校核与修正H8/h7为优先配合，圆整的配合尺寸Φ

40H8/h7合理，不必修正。机械产品测绘与数字化建模1、被测零件尺寸圆整及极限偏差确定设计圆整法：设计圆整法是以实际测得的尺寸为依据，按照设计的程序来确定公称尺寸和极限的方法。

（1）常规设计的尺寸圆整

常规设计是指以方便设计、制造和良好的经济性为主的标准化设计。

在进行零件尺寸圆整时，一般应使其公称尺寸符合国标推荐的尺寸系列，公差和极限偏差、配合符合国家标准。机械产品测绘与数字化建模1、被测零件尺寸圆整及极限偏差确定设计圆整法：（2）非常规设计的尺寸圆整

公称尺寸和尺寸公差不一定都是标准化的尺寸称为非常规设计尺寸。1）功能尺寸、配合尺寸、定位尺寸允许保留一位小数，个别重要尺寸可保留两位小数，其他尺寸圆整为整数。2）将实测尺寸圆整为整数或须保留小数位时，尾数删除应采用四舍六进五单双法，即逢四以下舍去，逢六以上进位，遇五则以保证偶数的原则决定取舍。

删除尾数时，只考虑删除位的数值，不得逐位删除。如35.456保留整数时，删除位为第一位小数4，根据四舍六进五单双法，圆整后应为35，不应逐位圆整成35.456→35.46→35.5→36。3）尽量使圆整后的尺寸符合国家标准推荐的尺寸系列值，并保证公差在IT9之内，公差值采用单向或双向，孔类尺寸取单向正公差，轴类尺寸取单向负公差，长度类尺寸采用双向公差。机械产品测绘与数字化建模1、被测零件尺寸圆整及极限偏差确定类比圆整法：参考从生产实践中总结出来的经验资料，进行比较选择。选择的基本原则是在满足使用要求的前提下，尽量选取低的公差等级。机械产品测绘与数字化建模2、被测零件几何公差与表面粗糙度确定一、几何公差的确定：零件的形状和位置误差直接影响机器的装配性能和精度，还会影响机器的工作精度、使用寿命等。在零件测绘时，对有配合要求和影响配合质量的表面都应提出形状和位置精度要求。1.几何公差项目的确定

（1）首先要从保证零件设计性能和使用要求确定几何公差项目。

（2）从各种典型零件的多种加工方法出现的误差种类确定几何公差项目。

（3）查阅机械零件设计手册或资料中有关零件或结构要求的几何公差项目来确定。

（4）参考同类型产品图样确定几何公差项目。2.几何公差数值的选用

考虑加工、零件结构、刚性等情况，按几何公差值表的数系确定表面的公差数。

（1）同一表面上的形状公差值应小于位置公差值。

（2）圆柱形零件的形状公差值（轴线的直线度除外），一般应小于其尺寸公差值。机械产品测绘与数字化建模2、被测零件几何公差与表面粗糙度确定二、表面粗糙的确定：表面粗糙度是零件表面的微观几何形状误差。它影响零件的耐磨性、配合性、抗疲劳性、接触刚度及耐腐蚀性。

确定表面粗糙度的方法很多，测绘中常用的方法有比较法、仪器测量法及类比法。表面粗糙度样块光切法显微镜轮廓测量仪机械产品测绘与数字化建模3、被测零件材料的鉴定及其热处理方法选用一、被测零件材料的确定：零件材料的鉴定方法有：化学分析法、光谱分析法、外观判断法、硬度鉴定法和火花鉴定法。

火花鉴定法利用零件在砂轮上磨削时，形成的火花特征来确定零件材料。（1）低碳钢的流线粗、稀，爆花少且多呈一次花，芒线粗、长并有明亮的节点。火花色泽草黄带暗红色。20号钢火花形状机械产品测绘与数字化建模3、被测零件材料的鉴定及其热处理方法选用一、被测零件材料的确定：（2）中碳钢的流线细长且多，流线尾部和中部有节点，爆花比低碳钢增多，花型大，有一次花和二次花，附少量花粉。火花色泽为黄色。45号钢火花形状机械产品测绘与数字化建模3、被测零件材料的鉴定及其热处理方法选用一、被测零件材料的确定：（3）高碳钢的流线细、短、直、多而密。爆花多，花型较小，多呈二次花、三次花或多次花，芒线细而疏，花粉多，火花色泽为明黄色。T10钢火花形状机械产品测绘与数字化建模3、被测零件材料的鉴定及其热处理方法选用一、被测零件材料的确定：（4）一般铬钢的火花束白亮，流线稍粗而长，爆裂多为一次花、花型较大，呈大星形，分叉多而细，附有碎花粉，爆裂的火花心较明亮。机械产品测绘与数字化建模3、被测零件材料的鉴定及其热处理方法选用一、被测零件材料的确定：（5）锰钢的火花特征是全体爆花呈星形、爆花核心较大，成为白亮节点，爆裂强度大于碳钢，其花形较大，呈黄色，且光度较亮，杂有很多花粉。芒线稍细而长，流线也较多且粗长。机械产品测绘与数字化建模3、被测零件材料的鉴定及其热处理方法选用一、被测零件材料的确定：（6）高速钢火花束细长，流线数量少，无火花爆裂，色泽呈暗红色，根部和中部为断续流线，尾花呈弧状。机械产品测绘与数字化建模3、被测零件材料的鉴定及其热处理方法选用二、热处理方法机床制造65%汽车拖拉机75%模具轴承100%

100%

80%60%40%20%0重要零件100%

改善钢的性能有两条途径：一是合金化，二是热处理。工艺简单成本低廉效果显著机械产品测绘与数字化建模3、被测零件材料的鉴定及其热处理方法选用二、热处理方法热处理普通热处理化学热处理特种热处理氮化渗碳渗铝表面真空激光形变回火淬火正火退火机械产品测绘与数字化建模3、被测零件材料的鉴定及其热处理方法选用二、热处理方法退火：将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却）的热处理工艺叫做退火。目的：降低硬度、均匀组织、改善切削加工性，为淬火作组织准备。机械产品测绘与数字化建模3、被测零件材料的鉴定及其热处理方法选用二、热处理方法正火：正火是将钢件加热到临界温度（完全奥氏体化的温度）以上30-50℃,保温适当时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。目的：（1）使晶粒细化和碳化