蔣瑋

（鄭州輕工業(yè)學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，鄭州 450002）

0 引言

一張完整的圖紙不僅要準(zhǔn)確地表達(dá)立體的形狀，而且必須在視圖中標(biāo)注正確尺寸。視圖只能表示零件的形狀，零件的大小要靠標(biāo)注尺寸來決定。若圖中缺少一個(gè)尺寸，零件就無(wú)法加工；若標(biāo)注錯(cuò)誤一個(gè)尺寸，加工出來的零件就將成為廢品，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

零件圖上標(biāo)注尺寸應(yīng)做到正確、完整、清晰、合理。“正確”就是要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。“完整”就是尺寸標(biāo)注不多不少?！扒逦本褪浅叽绮季趾侠恚挥绊懣磮D。“合理”即標(biāo)注的尺寸首先應(yīng)該滿足設(shè)計(jì)要求，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，滿足工藝要求，利于制造和測(cè)量。所以在標(biāo)注尺寸時(shí)必須認(rèn)真負(fù)責(zé)，一絲不茍。

零件圖的尺寸主要有定形尺寸、定位尺寸和總體尺寸?？傮w尺寸一般比較容易標(biāo)注，不再贅述。本文主要針對(duì)定形尺寸、定位尺寸進(jìn)行分析。

1 利用形體特征表達(dá)式標(biāo)注定形尺寸

零件的尺寸標(biāo)注一般以形體分析法為主，這就要求標(biāo)注尺寸前，務(wù)必要把零件的構(gòu)形分析清楚。零件是由基本幾何體（如棱柱、棱錐、圓柱、圓錐、圓球、圓環(huán)等）通過疊加和挖切兩種方式組合而成的立體，具有比較復(fù)雜的形狀、大小特征，這就造成在標(biāo)注尺寸的時(shí)候容易漏標(biāo)、重復(fù)標(biāo)或者標(biāo)注不合理、不清晰。為了避免上述問題的出現(xiàn)，在標(biāo)注尺寸時(shí)采取把形狀復(fù)雜的立體分析成為由基本幾何體構(gòu)成的方法，即形體分析法。每一個(gè)基本體都具有一定的形狀和大小，并處于復(fù)雜形體中的某一具體位置。

由于零件的結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別，對(duì)于復(fù)雜零件而言，工程圖樣本身只適合繪制，卻難以用文字表達(dá)。一般情況下，分析零件時(shí)口頭表達(dá)會(huì)采取代號(hào)法（如形體1、形體2…）來表達(dá)。但是復(fù)雜零件在紙上表達(dá)時(shí)就非常繁瑣，不便于學(xué)習(xí)與工程設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)零件結(jié)構(gòu)分析與表達(dá)。這樣在標(biāo)注尺寸時(shí)，尺寸標(biāo)注不完整就不便進(jìn)行檢查。文獻(xiàn)［2］提出了利用形體特征表達(dá)式輔助繪制和識(shí)讀機(jī)械圖的方法。在此基礎(chǔ)上，筆者試圖尋找利用形體特征表達(dá)式輔助尺寸標(biāo)注的方法。

2 形體特征表達(dá)式

2.1 簡(jiǎn)單形體與形狀特征簡(jiǎn)圖

根據(jù)CAD/CAM 技術(shù)特征造型的思想，形體的特征可分為形狀特征和位置特征。形狀特征是用于描述形體幾何形狀的特征，由一個(gè)或多個(gè)簡(jiǎn)單特征組成。每一個(gè)形狀特征又同時(shí)具有層面輪廓特征和成型輪廓特征，它們分別表示構(gòu)成形體的層面輪廓形狀特征和層面累加的輪廓特征。描述簡(jiǎn)單形體輪廓形狀的簡(jiǎn)化圖形稱為形狀特征簡(jiǎn)圖?；拘误w與簡(jiǎn)單組合形體的特征簡(jiǎn)圖如表1 所示。形狀特征簡(jiǎn)圖由帶有上下標(biāo)的成型輪廓特征圖表示，其中下標(biāo)表示層面輪廓特征圖，上標(biāo)表示層面輪廓特征圖的投影方向。用V、H、W 分別表示正面投影面、水平投影面和側(cè)面投影面。成型輪廓特征圖和層面輪廓特征圖是形體兩個(gè)特征視圖的簡(jiǎn)化圖形。在表達(dá)時(shí)只畫出反映主要輪廓特征的線。

表1 基本形體與簡(jiǎn)單組合形體的特征簡(jiǎn)圖

2.2 復(fù)雜形體與形體表達(dá)式

復(fù)雜形體是多個(gè)簡(jiǎn)單形體通過不同的位置組合而成的，因此要把實(shí)體的形狀特征和位置特征采取一定的方式表達(dá)出來，適合交流。復(fù)雜形體的形體特征表達(dá)式是用來描述復(fù)雜形體形狀結(jié)構(gòu)組成的式子。將帶有約束特征標(biāo)記的形狀特征簡(jiǎn)圖通過正負(fù)號(hào)聯(lián)接就成為形體特征表達(dá)式。疊加就用“+”號(hào)表示，挖切就用“-”號(hào)表示。由于分析尺寸時(shí)一般直接分析各個(gè)簡(jiǎn)單形體的定位尺寸，所以本文中暫不帶約束特征標(biāo)記。

下面以圖1 所示軸承座的尺寸標(biāo)注說明利用形體特征表達(dá)式輔助尺寸標(biāo)注。將形體拆分成簡(jiǎn)單形體（如圖2所示），并注意位置關(guān)系，寫出形體表達(dá)式，然后根據(jù)形體表達(dá)式再進(jìn)行尺寸分析和標(biāo)注。

如圖1 所示的軸承座，可以用形體表達(dá)式表示為

圖1 軸承座

圖2 將形體拆分成簡(jiǎn)單形體

2.3 定形尺寸的標(biāo)注

形體的定形尺寸是用于描述形體幾何形狀特征的尺寸，如圓柱的直徑和高，長(zhǎng)方體的長(zhǎng)、寬和高等。定位尺寸是用于描述形體相對(duì)位置的特征。

以圖1 所示的組合體為例進(jìn)行尺寸分析，其各組成部分的定形尺寸如表2 所示。

表2 各組成部分的定形尺寸

通過上述例子可以看出，利用形體表達(dá)式來分析尺寸、標(biāo)注尺寸一目了然，每個(gè)基本形體的定形尺寸基本上都是確定的，可以避免尺寸標(biāo)注的重復(fù)或者遺漏，達(dá)到標(biāo)注完全的要求。尤其是對(duì)于復(fù)雜的形體，可以方便地書面表達(dá)出逐個(gè)形體的定形尺寸，進(jìn)行檢查、修改，方便交流。

3 定位尺寸的標(biāo)注

為了準(zhǔn)確地標(biāo)注定位尺寸，首先要選擇恰當(dāng)?shù)某叽缁鶞?zhǔn)。所謂基準(zhǔn)，就是指度量尺寸的起點(diǎn)。由于每個(gè)零件都有長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向的尺寸，因而每個(gè)方向至少有一個(gè)主要基準(zhǔn)。尺寸基準(zhǔn)一般選擇零件的對(duì)稱面、零件上較大的加工面、零件的結(jié)合面、重要的平面和軸肩。根據(jù)基準(zhǔn)的作用不同，又可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。

3.1 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是根據(jù)零件在機(jī)器中的作用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為保證零件的設(shè)計(jì)要求而選定的一些基準(zhǔn)。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般是根據(jù)零件的工作原理確定的點(diǎn)、直線、平面和確定零件在機(jī)器中方位的接觸面、對(duì)稱面、端面、回轉(zhuǎn)面的軸線等。如圖3主視圖中中心線和底面是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

圖3 主視圖中中心線和底面是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

3.2 工藝基準(zhǔn)

工藝基準(zhǔn)是確定零件在機(jī)床上加工、檢驗(yàn)和裝配過程中使用的基準(zhǔn)，以及測(cè)量零件尺寸時(shí)所利用的點(diǎn)、線、面。工藝基準(zhǔn)分為定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。如圖1中左視圖所示為工藝基準(zhǔn)（圖3 右圖）。

3.3 雙基法標(biāo)注尺寸

在零件圖標(biāo)注尺寸時(shí)，首先明確所標(biāo)注零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)，以及兩個(gè)基準(zhǔn)之間的關(guān)系。從設(shè)計(jì)基準(zhǔn)出發(fā)標(biāo)注尺寸，能保證設(shè)計(jì)要求；從工藝基準(zhǔn)出發(fā)標(biāo)注尺寸，則便于加工和檢測(cè)。因此，最好使工藝基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)不重合時(shí)，所注尺寸應(yīng)在保證設(shè)計(jì)要求的前提下，滿足工藝要求。因此在標(biāo)注尺寸時(shí)要牢牢把握住“雙基準(zhǔn)”，即基于“雙基法”進(jìn)行尺寸標(biāo)注，才能達(dá)到合理標(biāo)注尺寸的要求。

所以，如圖1 所示的軸承座定位尺寸分析后應(yīng)該標(biāo)注為表3 所示的樣式。

表3 雙基法標(biāo)注尺寸樣式

4 尺寸標(biāo)注中應(yīng)把握的四個(gè)原則

1）功能尺寸直接標(biāo)注原則。由于零件在加工制造時(shí)總會(huì)產(chǎn)生尺寸誤差，在加工時(shí)，圖樣中所標(biāo)注的尺寸都必須保證其精度要求，沒有注出的尺寸則不檢測(cè)。對(duì)于影響產(chǎn)品工作性能、裝配精度和互換性的功能尺寸必須直接注出。如圖4 所示，尺寸b 表示中心高度，是有設(shè)計(jì)要求的重要尺寸，直接注出時(shí)加工者就會(huì)以底面為基準(zhǔn)，直接加工檢測(cè)尺寸b，保證設(shè)計(jì)要求。而注成尺寸c、d，雖然理論上c+d=b，但是由于加工和檢測(cè)時(shí)的誤差累積，很難保證b 能滿足設(shè)計(jì)要求。

圖4 尺寸標(biāo)注方法

2）非功能尺寸符合制造工藝要求原則。零件的制造工藝取決于材料、設(shè)計(jì)要求、結(jié)構(gòu)形狀、產(chǎn)量大小等，因此，按制造工藝標(biāo)注尺寸時(shí)，必須根據(jù)實(shí)際情況來處理。

如圖5 所示的軸，要按照軸的車削加工順序標(biāo)注尺寸。對(duì)比圖6 所示的加工過程，就可以看出圖5的尺寸就是圖6 中尺寸的總和。

圖5 軸的尺寸標(biāo)注示例

圖6 軸的加工過程

3）避免封閉尺寸鏈原則。封閉尺寸鏈?zhǔn)鞘孜蚕噙B，形成一整圈的一組尺寸，每個(gè)尺寸叫尺寸鏈中的一環(huán)。加工時(shí)，由于要保證每一個(gè)尺寸的精確度要求，從而會(huì)增加加工成本。因此尺寸一般都應(yīng)注成開口的，對(duì)精度要求最低的一環(huán)不注尺寸，稱為開口環(huán)；這樣既保證了設(shè)計(jì)要求，又可以節(jié)約加工費(fèi)用。如圖7（a）中尺寸b、c、d、e 就是一組封閉尺寸，這樣標(biāo)注就存在一個(gè)多余尺寸。如圖7（b）中，把尺寸e 省略。

圖7 封閉尺寸鏈標(biāo)注示例

4）方便測(cè)量原則。標(biāo)注尺寸時(shí)應(yīng)該考慮到測(cè)量是否方便，同時(shí)考慮是否能夠使用普通測(cè)量工具就能測(cè)量，以減少專用量具的設(shè)計(jì)和制造，降低經(jīng)濟(jì)成本。

如圖8，在加工階梯孔時(shí)，一般是從端面起按相應(yīng)深度先做成小孔，然后依次加工出大孔。因此標(biāo)注軸向尺寸時(shí)，應(yīng)從端面標(biāo)注大孔的深度，以便測(cè)量。

圖8

5 結(jié)論

通過分析，零件圖標(biāo)注尺寸時(shí)，以形體特征表達(dá)式為基礎(chǔ)對(duì)零件進(jìn)行形體分析，標(biāo)注定形尺寸；以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)為基礎(chǔ)標(biāo)注定位尺寸，從而避免了尺寸標(biāo)注的重復(fù)或者遺漏等問題，并強(qiáng)調(diào)了尺寸標(biāo)注時(shí)應(yīng)遵循的四個(gè)原則，解決了零件圖尺寸標(biāo)注的若干常見問題，從而達(dá)到合理尺寸標(biāo)注的目標(biāo)。實(shí)踐表明，這樣標(biāo)注尺寸邏輯性強(qiáng)，思路清晰，直觀而又鮮明。

［1］唐克中，朱同鈞.畫法幾何及工程制圖［M］.北京：高等教育出版社，2009：84-91.

［2］章易程，朱益紅，楊振祥.利用形體特征表達(dá)式輔助繪制和識(shí)讀機(jī)械圖［J］.工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2005（2）：128-131.

［3］趙潤(rùn)平，宗榮珍.AutoCAD 工程繪圖［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2009.