基于本科畢業(yè)生圖紙審核標(biāo)準(zhǔn)化的研究

張起勛　張忠元　趙宏偉　邵承會　張召　閆振華　陳炳錕

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革命，機(jī)械科學(xué)的飛速發(fā)展，高校培養(yǎng)的學(xué)生素質(zhì)要求越來越高，針對本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)要求應(yīng)具有系統(tǒng)性，然而目前的大多數(shù)畢業(yè)生沒有企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致圖紙?jiān)O(shè)計(jì)以及圖紙標(biāo)注不符合產(chǎn)品的功能要求，即圖紙?jiān)O(shè)計(jì)不滿足裝配要求、工藝要求，以及檢測要求，在這種背景下，教師對畢業(yè)生圖紙的標(biāo)準(zhǔn)化繪圖與滿足產(chǎn)品功能要求的合理公差設(shè)計(jì)，其審核的內(nèi)容更顯尤為重要。

關(guān)鍵詞：圖紙；工藝要求；標(biāo)準(zhǔn)化；

中圖分類號：G647 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-1580（2017）02-0119-03

隨著機(jī)械行業(yè)的不斷發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容不斷改進(jìn)，本科生從入學(xué)到畢業(yè)期間，標(biāo)準(zhǔn)化就可能發(fā)生改進(jìn)，使得畢業(yè)生圖紙標(biāo)注出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化新老不統(tǒng)一，標(biāo)注不明確等問題，導(dǎo)致指導(dǎo)教師不能準(zhǔn)確理解圖紙含義。因此在這種背景下需要標(biāo)準(zhǔn)化教師對畢業(yè)生圖紙的標(biāo)準(zhǔn)化繪圖與滿足產(chǎn)品功能要求的合理公差設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)，其審核的內(nèi)容更顯尤為重要。

一、裝配圖標(biāo)準(zhǔn)化的審核

要求本科畢業(yè)生加深理解技術(shù)制圖、機(jī)械制圖及公差相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；正確表達(dá)設(shè)計(jì)圖樣中的結(jié)構(gòu)和要求，因此要求總裝配圖或者部裝配圖的基本視圖能給識別出該裝配關(guān)系，要求如下：

（一）對應(yīng)的配合件在圖中可以畫出必要的基準(zhǔn)軸線和個(gè)裝配件的輪廓線（即背景零件），且采用細(xì)雙點(diǎn)畫線。

（二）運(yùn)動部件或構(gòu)件的運(yùn)動極限位置要求畫出，并標(biāo)注出運(yùn)動范圍參數(shù)。表示極限位置的圖線，用細(xì)雙點(diǎn)畫線表示，剖視圖不加剖面線。

（三）表述零件三維視圖的軸測圖放在圖面的右上側(cè)（有特殊要求的除外）；爆炸圖放在圖面的右下側(cè)，零件之間的連接關(guān)系的示意線采用細(xì)點(diǎn)劃線。

（四）所有標(biāo)準(zhǔn)漢字、數(shù)值、字母全部采用長仿宋正體，字體寬度等于字高的2/3，圖名、技術(shù)要求的漢字為A0和A1圖紙字高為7mm，A2、A3和A4字高為5mm。圖紙標(biāo)注中的尺寸公差以及公稱尺寸要求為A0和A1圖紙字高為5mm，上極限配差和下極限偏差不同時(shí)字高為3.5mm，A2、A3和A4字高3.5mm，上極限配差和下極限偏差不同時(shí)字高為2.5mm。

裝配圖用來表達(dá)機(jī)械中各個(gè)零件以及部件相互裝配關(guān)系，裝配圖同時(shí)也是指導(dǎo)裝配、驗(yàn)收以及檢修工作的技術(shù)文件。

裝配圖應(yīng)標(biāo)注的4方面的尺寸內(nèi)容如下：

外形尺寸，設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的總長、總寬以及總高。

特性尺寸，例如減速器中齒輪傳動的中心距及其極限偏差。

安裝尺寸，例如減速器輸出軸的外伸端配合軸段的長度和直徑。減速器箱體上的地腳螺栓孔的直徑和位置尺寸等。

配合尺寸，包括在裝配圖中零件、部件相互結(jié)合處的尺寸和配合代號，一般孔、軸配合代號、花鍵配合代號、螺紋副配合代號等。

二、零件圖標(biāo)準(zhǔn)化的審核

零件的使用要求主要取決于零件本身以及各零件結(jié)合精度和正確性，機(jī)械精度也是主要質(zhì)量檢測指標(biāo)之一，因此零件的標(biāo)準(zhǔn)化審核在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中占有重要地位。零件的精度設(shè)計(jì)包括三部分內(nèi)容：

（一）尺寸公差

尺寸公差是機(jī)械類產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)，對產(chǎn)品的應(yīng)用精度、使用性能、加工時(shí)間以及成本影響都特別大。尺寸公差設(shè)計(jì)包括基準(zhǔn)制、標(biāo)準(zhǔn)公差等級和配合種類3方面的選擇。應(yīng)合理設(shè)計(jì)零件的尺寸公差，首先考慮基準(zhǔn)制，選用基孔制還是基軸制，主要從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、成本以及制造工藝等方面選取。

再考慮標(biāo)準(zhǔn)公差等級，選擇標(biāo)準(zhǔn)公差等級時(shí)，應(yīng)正確處理制造工藝、使用要求以及成本之間的關(guān)系，考慮標(biāo)準(zhǔn)公差等級的根本原則是：機(jī)械產(chǎn)品在能滿足使用要求的條件下，應(yīng)適當(dāng)選取低的標(biāo)準(zhǔn)公差等級。用類比的方法選取標(biāo)準(zhǔn)公差等級的同時(shí)還需要考慮如下幾點(diǎn)：①同一配合中，孔、軸的工藝等價(jià)性，在間隙配合或過渡配合中，當(dāng)孔的標(biāo)準(zhǔn)公差等級是8級或高于8級（IT01-IT7）時(shí)應(yīng)和高一級的軸進(jìn)行配合；當(dāng)孔的標(biāo)準(zhǔn)公差等級是9級或低于9級（ITl0-ITl8）應(yīng)和同一級的軸進(jìn)行配合。過盈配合時(shí)，當(dāng)孔的標(biāo)準(zhǔn)公差等級是7級或高于7級（IT01-IT6）時(shí)應(yīng)和高一級的軸進(jìn)行配合；當(dāng)孔的標(biāo)準(zhǔn)公差等級是8級或低于8級（IT9-ITl8）應(yīng)和同一級的軸進(jìn)行配合。②相配件的結(jié)構(gòu)或精度，例如，標(biāo)準(zhǔn)件滾動軸承的內(nèi)圈應(yīng)與軸頸相配合，那么該軸頸的標(biāo)準(zhǔn)公差等級是根據(jù)該滾動軸承的類型、配合尺寸以及公差等級決定的。同理標(biāo)準(zhǔn)件滾動軸承的外圈應(yīng)與箱體的外殼孔相配合，那么箱體外殼孔的標(biāo)準(zhǔn)公差等級是根據(jù)該滾動軸承的類型、配合尺寸以及公差等級決定的。③在小間隙配合、過渡配合以及過盈配合中，孔的標(biāo)準(zhǔn)公差等級不低于8級，軸的標(biāo)準(zhǔn)公差等級一般情況下不低于7級，那么在大間隙配合中，孔、軸的標(biāo)準(zhǔn)公差等級相對比較低（IT9-IT18）。在過渡配合和過盈配合情況下，通常不允許間隙或者過盈的變動特別大，所以選取標(biāo)準(zhǔn)公差等級比較高的情況是合理的。

最后考慮配合種類及基本偏差，可按照配合性質(zhì)的極限間隙或者極限過盈的大小，采用類比法選擇孔或軸的基本偏差代號，盡量選取國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的優(yōu)先配合。選擇配合種類時(shí)還應(yīng)考慮如下主要因素：①孔、軸之間是否有相對運(yùn)動。如果有相對運(yùn)動，一定要選取間隙配合；沒有相對運(yùn)動同時(shí)需要傳遞載荷（轉(zhuǎn)矩或軸向力）時(shí)，應(yīng)考慮選取過渡配合或者過盈配合。如果是過渡配合或者小過盈傳遞載荷時(shí)，一定要加入鍵或者銷等連接件。②孔和軸的定心精度要求。要求孔、軸具有定心精度的時(shí)侯，不宜采用間隙配合，通常采用過渡配合或小過盈配合。③總體來看，配合種類可按下述選擇：間隙配合：工作時(shí)有相對運(yùn)動、要求裝拆方便的孔軸配合。過渡配合：既要求對中性，又要求裝拆方便的孔軸配合。過盈配合：保證固定或傳遞載荷的孔軸配合。

（二）形位公差

形位公差是機(jī)械零件重要的質(zhì)量指標(biāo)之一，其包括形狀公差、方向公差、位置公差以及跳動公差。在零件圖上應(yīng)對零件有要求的部分給定形位公差用來限制形位誤差，最終保證配合精度達(dá)到工作要求。

形位公差特征項(xiàng)目的選取主要考慮被測要素的幾何特征、測量便于實(shí)現(xiàn)以及功能要求等綜合內(nèi)容考慮。選擇幾何公差特征項(xiàng)目時(shí)要考慮：①零件要素的幾何特征；②零件的功能要求及在加工過程中出現(xiàn)幾何誤差的可能性；③零件測量的方便性；④特征項(xiàng)目本身的特點(diǎn)；⑤有國家標(biāo)準(zhǔn)要求的典型零件，應(yīng)執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，例如對于國家標(biāo)準(zhǔn)要求的典型零件，應(yīng)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。在確定被測要素的方向公差或者位置公差時(shí)必須確定基準(zhǔn)要素，可選擇單一基準(zhǔn)、公共基準(zhǔn)或組合基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的選擇主要是根據(jù)零件在機(jī)器的安裝位置、加工要求、機(jī)器作用以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定檢測基準(zhǔn)：①在設(shè)計(jì)方面進(jìn)行考慮，需要根據(jù)零件外形的功能以及各個(gè)要素之間的關(guān)系來確定基準(zhǔn)。例如旋轉(zhuǎn)的軸件，通常考慮選取和軸承配合的軸頸表面作為基準(zhǔn)。②在加工工藝方面進(jìn)行考慮，例如在加工零件的時(shí)侯，選取夾具中定位的要素作為基準(zhǔn)。③在測量方面進(jìn)行考慮，選取零件在檢驗(yàn)或者測量時(shí)在檢測儀器中定位的相應(yīng)要素作為基準(zhǔn)。④在裝配關(guān)系方面進(jìn)行考慮，選取零件相互配合的表面作為基準(zhǔn)，用來確保各個(gè)零件之間的正確裝配。⑤從零件結(jié)構(gòu)考慮，應(yīng)選較寬大的面、較長的軸線。對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，一般應(yīng)選三個(gè)基準(zhǔn)面，以確定被測要素在空間的方向和位置。因此理想的基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)、加工、測量以及裝配基準(zhǔn)是同一要素，遵守基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則。

形位公差值的選取主要根據(jù)被測要素加工經(jīng)濟(jì)以及功能要求等內(nèi)容。在選擇時(shí)一般采用類比法，并考慮以下幾點(diǎn)：①在能滿足使用要求的前提下，應(yīng)適當(dāng)選取低的公差值。②同一要素，位置公差值大于方向公差值，方向公差值大于形狀公差值。③幾何公差與尺寸公差應(yīng)相協(xié)調(diào)，通常情況下，幾何公差等級應(yīng)和尺寸公差同級。④軸相對于孔的幾何公差等級應(yīng)高1-2級，粗體積的軸比細(xì)體積的軸高1-2級。⑤被測要素如果是面的公差值，應(yīng)大于線的公差值。

（三）表面精度

表面粗糙度對零件的壽命、功能以及外觀都有重大影響。對零件使用性能的影響：①耐磨性，相互運(yùn)動的兩零件表面，只能在輪廓的波峰頂部相互接觸，當(dāng)兩個(gè)零件相對運(yùn)動時(shí)，波峰頂部相互接觸會產(chǎn)生摩擦阻力，因此零件就會磨損。相互運(yùn)動的表面越粗糙，實(shí)際有效接觸面積就越小，壓應(yīng)力就越大，磨損就越快。表面粗糙度影響潤滑的有效性，也影響潤滑破壞以后粗糙峰之間碰撞的概率和嚴(yán)酷程度（應(yīng)力水平和變形大?。＂谟绊懪浜闲再|(zhì)的穩(wěn)定性，相互配合的表面微小峰被去掉后，配合性質(zhì)就會發(fā)生變化。在具有相對運(yùn)動的間隙配合中，工作過程中表面的微小峰被磨去，使間隙增大，影響原有的配合要求。相互配合的表面微小峰被去掉后，它們的配合性質(zhì)會發(fā)生變化。③耐疲勞性，在交變應(yīng)力的作用下，零件表面的疲勞裂紋容易在波谷的位置出現(xiàn)，因?yàn)樵谖⒂^輪廓波谷處產(chǎn)生應(yīng)力集中，讓材料疲勞強(qiáng)度降低，最終導(dǎo)致零件表面產(chǎn)生裂紋并且損壞。④抗腐蝕性，零件表面的波谷的位置易殘留腐蝕性物質(zhì)，因?yàn)楦g性物質(zhì)與零件的材料不同，而形成了電位差，因此零件產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。如果表面粗糙度越差，腐蝕性就越嚴(yán)重。

綜上所述，為正確地測量和評定表面粗糙度以保證零件的互換性，應(yīng)在零件圖上正確地標(biāo)注其要求。

三、結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對本科生畢業(yè)圖紙的質(zhì)量要求也越來越高，這就要求指導(dǎo)教師和標(biāo)準(zhǔn)化教師采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法以及更新標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容，使本科畢業(yè)生更精確、合理地設(shè)計(jì)裝配圖和零件圖。機(jī)械圖紙作為教師和本科畢業(yè)生的交流工具，應(yīng)具有最新標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容，以便于畢業(yè)生更好地適應(yīng)現(xiàn)在高效率的企業(yè)。

[責(zé)任編輯：周海秋]