機(jī)械測繪課程中零件圖技術(shù)要求的教學(xué)方法探討

韓素蘭 趙俊龍 胡素夢

摘要：零件圖是制造和檢驗(yàn)零件的依據(jù)，對產(chǎn)品加工發(fā)揮著指導(dǎo)性作用。零件圖中的技術(shù)要求是零件圖的主要內(nèi)容之一，直接關(guān)系到零件的加工方法和加工質(zhì)量。機(jī)械測繪課程中，學(xué)生缺乏工程實(shí)踐，教師講解技術(shù)要求中的內(nèi)容時，需要注意標(biāo)注哪些內(nèi)容、怎樣標(biāo)注、標(biāo)注的要求等。結(jié)合具體圖例，采用類比、枚舉、圖示和分析的方法解釋專業(yè)的詞語，循序漸進(jìn)，幫助學(xué)生理解，以達(dá)到事半功倍的效果。

關(guān)鍵詞：機(jī)械測繪；零件圖；技術(shù)要求；極限與配合；表面粗糙度；幾何公差

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）30-0180-03

機(jī)械測繪課程是機(jī)械類專業(yè)重要的基礎(chǔ)性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在該實(shí)踐環(huán)節(jié)中，學(xué)生能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識測量、分析零部件，正確繪制和識讀零部件的零件圖和裝配圖，為進(jìn)一步培養(yǎng)工程意識，學(xué)習(xí)后續(xù)課程、課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)；同時圖樣中涉及的專業(yè)知識如技術(shù)要求等，需要在后續(xù)課程中完善和提高[1]。零件是組成機(jī)器的不可再拆分的單元，在機(jī)器或部件中具有一定的工作性能，且要按一定的工藝要求進(jìn)行加工。零件圖是表示零件結(jié)構(gòu)、大小及技術(shù)要求的圖樣，是制造和檢驗(yàn)零件的依據(jù)，是組織生產(chǎn)的重要的技術(shù)文件。零件圖技術(shù)要求是將制造零件應(yīng)達(dá)到的要求，用規(guī)定的符號（代號）、數(shù)字、字母或文字，準(zhǔn)確簡明地表示出來。技術(shù)要求主要內(nèi)容有極限與配合、表面粗糙度、幾何公差等[1-2]。在參加機(jī)械測繪實(shí)訓(xùn)課程時，學(xué)生還沒有接觸專業(yè)知識，缺乏工程實(shí)踐，對零件圖技術(shù)要求的內(nèi)容缺少直觀認(rèn)識，不能正確地標(biāo)注、識讀。教師講解技術(shù)要求中的內(nèi)容時，應(yīng)改進(jìn)教學(xué)方法，注意標(biāo)注哪些內(nèi)容、怎樣標(biāo)注、標(biāo)注的要求等。結(jié)合具體圖例，采用類比、枚舉、圖示和分析的方法解釋專業(yè)的詞語，循序漸進(jìn)，幫助學(xué)生理解，以達(dá)到事半功倍的效果。

一、極限與配合

該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，首先要理解零件互換性。零件互換性是指在一批相同的零件中任取一個，不需修配便可裝到機(jī)器上，并能滿足要求。制造加工零件時，由于機(jī)器本身、刀具、材料等因素的影響，在機(jī)械加工過程中，零件加工存在一定的誤差。但是，根據(jù)互換性要求，必須把零件的誤差限定在一個合理的范圍內(nèi)。由此引出了一些概念和名詞。

1.尺寸公差。設(shè)計(jì)零件時，設(shè)計(jì)的尺寸即公稱尺寸。由于互換性的要求，根據(jù)零件性能等級要求，尺寸允許有一個變動量，就是尺寸公差。也就是加工時對某一個設(shè)計(jì)尺寸來講存在允許活動限制范圍，一個上限和一個下限，范圍中的上限也就是尺寸允許的最大尺寸即上極限尺寸，范圍中的下限也就是尺寸允許的最小尺寸即下極限尺寸。極限尺寸是一個和公稱尺寸接近的數(shù)值。通常，我們把設(shè)計(jì)尺寸視為理想尺寸，稱為零線。極限尺寸和零線相比，存在一個偏差，零線和極限尺寸相減的差，就是極限偏差，和上極限尺寸相減所得數(shù)值就是上極限偏差，和下極限相減所得數(shù)值就是下極限偏差[3]。偏差是代數(shù)差，可以是正值、負(fù)值或者0。尺寸變動的量即尺寸公差是一個絕對值，恒為正值。

以尺寸Φ50■■的軸為例具體來看，其軸的尺寸和基本術(shù)語如圖1所示。Φ50是設(shè)計(jì)尺寸，也稱公稱尺寸。允許變動的量，即公差為0.033-0017=0.016。最大極限尺寸即上極限尺寸為50+0.0033=50.033，最小極限尺寸即下極限偏差50+0.017=50.017。上極限偏差為+0.033，下極限偏差為+0.017。由此計(jì)算出，軸實(shí)際尺寸只要在Φ50.017mm至Φ50.033mm，軸的尺寸就是合格的。這樣，通過零件互換性引入其他概念，通過尺寸實(shí)例和圖示相結(jié)合，幫助學(xué)生理解抽象的概念。

2.標(biāo)準(zhǔn)公差與基本偏差。以Φ500+0.030為例，它的公稱尺寸為Φ50，公差為0.03。假如同樣有一個尺寸公差為0.03，但是基本尺寸為500，即Φ5000+0.030。雖說兩個公差一樣都是0.03，但由于公稱尺寸不同，相對誤差率不同，加工等級要求是不同的，顯然Φ5000+0.030的相對誤差率要小，加工難度要大，加工精度要求要高。因此，相同的公差，公稱尺寸不同時精度要求不同，公稱尺寸越大，精度越高。同樣以Φ500+0.030為例，公稱尺寸不變?nèi)詾棣?0，但尺寸公差由0.03變?yōu)?.3，即為Φ500+0.30，此時兩個公稱尺寸相同、公差不同，加工精度要求顯然也是不一樣的，Φ500+0.30要比Φ500+0.030容易加工。因此，相同公稱尺寸，公差不同時精度要求不同，公差越小，精度越高。國家標(biāo)準(zhǔn)將公稱尺寸、公差結(jié)合在一起表示為標(biāo)準(zhǔn)公差，用IT表示。標(biāo)準(zhǔn)公差分為20個等級，IT01、IT0、IT1、IT2、…、IT18[3]。IT01精度最高，IT18精度最低。對于不同的公稱尺寸，如果公差等級一樣，它們的加工精度相同。實(shí)際中，常用的標(biāo)準(zhǔn)公差為IT6、IT7、IT8。這樣，通過枚舉、類比的方法，幫助學(xué)生理解標(biāo)準(zhǔn)公差的概念。以Φ500+0.030尺寸為例，該尺寸中公差為+0.03-0=0.03，上、下極限偏差分別為+0.03、0。在保持公差0.03不變的情況下，改變上、下極限偏差，如將上、下極限偏差分別改為+0.032、+0.002，或者改為+0.020、-0.010。此時，公差不變，距離零線的相對位置改變了。國家標(biāo)準(zhǔn)將靠近零線的極限偏差稱為基本偏差，可以是上極限偏差，也可以是下極限偏差?；酒畲_定了公差帶的位置，國家標(biāo)準(zhǔn)對孔和軸各規(guī)定了28個不同的基本偏差。由上得出，標(biāo)準(zhǔn)公差確定了公差的大小，基本偏差確定了公差帶的位置。如果基本偏差和標(biāo)準(zhǔn)公差確定了，孔和軸公差帶大小和位置就確定了。標(biāo)準(zhǔn)公差、基本偏差、零線的相對位置關(guān)系如圖2所示[2]。這樣，結(jié)合概念，以具體的尺寸為實(shí)例，用改變、列舉加圖示的方法，幫助學(xué)生理解基本偏差和標(biāo)準(zhǔn)公差。

3.公差配合。公稱尺寸相同且相互結(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，配合有松和緊。孔的公差帶位于軸的公差帶之上，具有間隙，稱間隙配合；軸的公差帶位于孔的公差帶之上，具有過盈，稱過盈配合；軸的公差帶與孔的公差帶相互交疊，可能具有間隙或過盈，稱過渡配合。通常根據(jù)使用要求的不同選擇。

二、表面粗糙度

零件在進(jìn)行機(jī)械加工后，經(jīng)放大其加工表面高低不平，零件加工表面具有較小間距與峰谷所組成的微觀幾何形狀特性稱為表面粗糙度。表面粗糙度是評定零件表面質(zhì)量的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，對零件的配合、耐磨性、抗腐蝕性以及密封性等都有顯著的影響，是零件圖中必不可少的一項(xiàng)重要技術(shù)要求。常用評定的參數(shù)主要有輪廓算術(shù)平均偏差Ra[4]。因?yàn)槭瞧?，所以參?shù)值越小，精度越高；相反，參數(shù)值越大，精度越低。凡是零件上有配合要求或有相對運(yùn)動的表面，表面粗糙度參數(shù)值要小。選擇時，從經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，一般要求滿足表面功用要求的前提下，精度要低，更經(jīng)濟(jì)。進(jìn)行機(jī)械測繪時，要求學(xué)生能根據(jù)零件工作情況選擇并正確標(biāo)注零件各個表面的表面粗糙度。在對某個零件進(jìn)行表面粗糙度標(biāo)注時，究竟需要標(biāo)在多少、標(biāo)注位置在哪里，常常困擾著沒有接觸過機(jī)械加工、對粗糙度沒有感性認(rèn)識的學(xué)生。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在圖樣中標(biāo)注表面粗糙度時，對每一表面要求只標(biāo)注一次。因此，標(biāo)注時可以借鑒組合體的形體分析法進(jìn)行標(biāo)注，假想將零件分成多個基本題，然后逐一對各個基本題的表面進(jìn)行標(biāo)注。對基本體標(biāo)注時，長方體結(jié)構(gòu)需要對上下、左右、前后共6個面進(jìn)行標(biāo)注；圓柱需要標(biāo)注上、下底和圓柱面共3個表面的粗糙度；圓錐需要標(biāo)注底面和圓柱面共2個表面。標(biāo)注時，如有疊加、平齊等重合的面且該面的粗糙度要求又一樣，只標(biāo)注一次即可。按照這樣的原則，采用形體分析的方法，逐一對每一個形體進(jìn)行標(biāo)注即可。注寫時可以注寫在輪廓線上，也可以直接注寫在延長線上，多數(shù)表面具有相同粗糙度時，可統(tǒng)一標(biāo)注在標(biāo)題欄附近。且注寫和讀取方向與尺寸的注寫和讀取方向一致，具體標(biāo)注內(nèi)容、方向如圖3所示。

讀圖時，根據(jù)指向表面的粗糙度符號的數(shù)值讀取參數(shù)，若沒有直接指向表面的符號，說明是統(tǒng)一標(biāo)注的數(shù)值。最后看圖時看有幾種不同的參數(shù)值，加上統(tǒng)一標(biāo)注的，就是零件表面粗糙度的種類數(shù)。如圖3中共有5種不同的表面粗糙度要求，粗糙度要求最高為Ra0.8，粗糙度要求最低為Ra12.5，階梯孔表面的粗糙度為Ra3.2。

三、幾何公差

零件的幾何公差是針對構(gòu)成零件幾何特征的點(diǎn)、線、面的誤差，是指零件的形狀公差、位置公差、方向公差和跳動公差，是指點(diǎn)、線、面的實(shí)際形狀、位置、方向和跳動對其理想狀態(tài)的允許變動量。對于精度要求較高的零件，要規(guī)定其表面形狀的幾何公差，合理確定幾何公差是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施。學(xué)習(xí)該內(nèi)容，要求學(xué)生能正確標(biāo)注和識讀幾何公差內(nèi)容。

在技術(shù)圖樣中，幾何公差要求在矩形框格中給出，公差框格分兩格和多格，框格中的內(nèi)容從左至右按幾何特征、公差值、基準(zhǔn)字母的次序填寫，如圖4所示。標(biāo)注形狀公差時由于形狀是相對于幾何特征本身理想狀態(tài)的形狀，所以它沒有基準(zhǔn)，標(biāo)注時是兩框格。位置公差、方向公差、跳動公差是相對于其他的點(diǎn)、線、面等要素，所以標(biāo)注該類幾何公差時要標(biāo)出相比較的參照物的線和面（也即國家標(biāo)準(zhǔn)中的基準(zhǔn)）。有時參照的基準(zhǔn)不止一個，所以標(biāo)注時為三個或多個框格。被測要素和基準(zhǔn)可以是線、面或軸線，當(dāng)被測要素是軸線時，應(yīng)將標(biāo)注的指引線箭頭與該要素的尺寸線對齊；當(dāng)基準(zhǔn)要素是軸線時基準(zhǔn)三角形與該要素的尺寸線對齊。

幾何公差的標(biāo)注示例如圖4所示的閥桿，桿身圓柱度公差為0.05，Φ36圓柱的右端面對Φ16f7軸線的垂直度公差為0.025，M8×1螺紋孔的軸線對Φ16f7軸線的同軸度公差為Φ0.1，閥桿右端面對Φ16f7軸線的圓跳動公差為0.1。標(biāo)注中，由于圓柱度是形狀公差，兩框格，沒有基準(zhǔn)；垂直度公差、同軸度公差、圓跳動公差分別為方向公差、位置公差、跳動公差，三框格，必須標(biāo)注基準(zhǔn)，基準(zhǔn)為Φ16f7軸線[4]。

四、結(jié)束語

針對零件圖技術(shù)要求中的內(nèi)容，要注意需要標(biāo)注哪些內(nèi)容，怎樣標(biāo)注，標(biāo)注時按照有關(guān)制圖的現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定繪制，標(biāo)注正確、完整、清晰、合理和統(tǒng)一。結(jié)合具體事例，利用通俗語言，采用類比、枚舉、圖示和分析的方法通俗易懂地解釋專業(yè)的詞語，幫助學(xué)生理解。對后續(xù)的專業(yè)課程，如機(jī)械制造、金屬材料及熱處理等有所了解，為后續(xù)的課程以及畢業(yè)設(shè)計(jì)和將來走向工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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