王鵬錦,劉世忠,薛愛文

(太原科技大學 機械工程學院 太原 030024)

制造行業(yè)中的機器和部件都是由零件裝配而成的，實際生產(chǎn)過程中制造零件必須以零件圖為依據(jù)。零件圖是用來表達具體零件詳細結(jié)構(gòu)的工程圖樣，是制造和檢驗零件的主要依據(jù)，是企業(yè)設計和生產(chǎn)過程中的重要技術(shù)資料。因而，準確有效的繪制零件圖就成為企業(yè)相關設計和工藝人員的任務和職責。零件圖表達方案的確定是繪制零件圖的重要步驟，同時也是設計繪制零件圖過程中難以準確把握的重點和難點。采用準確簡潔的方案表達零件是國家機械制圖標準規(guī)定的零件圖方案確定的規(guī)則，但是國家標準中對該規(guī)則表述比較模糊，在實際設計繪制零件圖過程中不容易把握。我國經(jīng)濟現(xiàn)代化改革能否取得成功，以制造行業(yè)為代表的實體企業(yè)的創(chuàng)新進步有著舉足輕重的作用。現(xiàn)實中雖然計算機輔助繪圖取得了廣泛的的運用，對于零件圖的設計繪制有了很大的幫助，然而，零件圖表達方案的確定還需要設計人員靈活把握。對于如何靈活把握零件的表達方案達到合理表達零件的目的，業(yè)內(nèi)人員仁者見仁、智者見智，沒有很權(quán)威、明確的步驟可循。在對大量典型零件圖的歸納總結(jié)的基礎上，本文總結(jié)出一種定量確定零件圖表達方案的新思路，期待對制造業(yè)相關從業(yè)人員提供一個程式化、快速有效確定零件圖表達方案的方法。通過實踐表明，這個方法操作性強、步驟明確、表達效果令人滿意，是一項值得大家借鑒的確定零件表達方案的辦法，可以作為確定零件圖表達方案所依據(jù)的程式化系統(tǒng)。

零件的表達方案選擇需要考慮以下兩方面內(nèi)容，零件的主視圖投影位置選擇和零件主視圖投影方向選擇；零件的基本視圖數(shù)量及表達方法確定和零件其他補充視圖數(shù)量及表達方法確定。

1 零件的主視圖投影位置和方向選擇

1.1 零件的工作位置(或自然位置)

零件在機器中都有一定的工作位置，在選擇零件的主視圖投影位置時，應盡量與零件在機器中的工作位置一致，如圖1所示的起重鉤即是。通常，結(jié)構(gòu)復雜的叉架類零件和箱體類零件也應按這種思路選擇主視圖投影位置[1]。

圖1 主視圖投影位置為工作位置Fig.1 Working position of part as projection position of main view

圖2 主視圖投影位置為加工位置Fig.2 Machining position of part as projection position of main view

1.2 零件的加工位置

零件在制造過程中，特別是機械加工時，要把它固定和夾緊在一定的位置上進行加工。在選擇主視圖投影位置時，應盡量與零件的加工位置一致。如圖2所示的軸主視圖投影位置即符合其在車床上的加工位置。這樣選擇主視圖投影位置，符合可以給加工時給看圖帶來方便的要求。一般，在車床上加工的軸套類、輪盤類等回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)零件均可以選擇加工位置作為主視圖投影位置[2]。

1.3 主視圖投影方向的選擇

主視圖的投影方向必須最能反映零件的形狀特征，即能比較清楚的反映該零件各部分結(jié)構(gòu)的形狀及其相對位置。如圖3所示，車床尾架主視圖投影方向的選擇，a圖投影方向比b圖投影方向更能明顯的反映出零件的主要結(jié)構(gòu)形狀特征。

圖3 車床箱體主視圖投影方向的選擇比較Fig.3 Diferent selection of projection direction for main view of lathe box

應該指出，有一些運動零件，它們的工作位置并不固定。有的零件處于傾斜位置，若按傾斜位置畫圖，則給畫圖和看圖帶來了不必要的麻煩。有的一些零件(叉架和箱體等)，它們需要經(jīng)過幾道工序才能加工出來，而各工序的加工位置又各不相同，無法使得一張圖符合各個工序不同的加工位置。因此，在選擇主視圖投影位置和方向時，應選擇形狀特征明顯的方向作為投影方向，零件投影位置根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點應盡量符合零件的工作位置、自然位置或加工位置。此外，還需要考慮到繪圖方便，視圖布置合理，充分利用圖紙等因素[3]。

2 零件圖表達方案的具體選擇確定過程

在零件的主視圖投影位置和方向確定后，還需要進一步分析零件的內(nèi)外結(jié)構(gòu)特點，選擇較合理的視圖數(shù)量和表達方案來具體表達零件的結(jié)構(gòu)。視圖數(shù)量的確定主要需考慮到結(jié)構(gòu)的完整性，表達方法的選擇考慮到結(jié)構(gòu)特征的明顯性。實際進行零件表達方案確定時，應配合主視圖，以完整、清晰的表達零件結(jié)構(gòu)形狀為原則，按零件結(jié)構(gòu)特點先從其總體內(nèi)外結(jié)構(gòu)考慮基本視圖的數(shù)量及表達方法的選擇，然后考慮其局部結(jié)構(gòu)的補充視圖數(shù)量及表達方法的選擇，最后調(diào)整、修改使得零件圖表達方案達到視圖配置得當、零件結(jié)構(gòu)表達完整、畫圖簡單、方便看圖的效果[4]。

2.1 基本視圖數(shù)量及其表達方案的選擇

包括主視圖在內(nèi)，基本視圖一共有六個，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)的復雜程度，基本視圖數(shù)量可以選擇六個中的幾個，大多數(shù)零件通常至多四個基本視圖即可滿足其主體結(jié)構(gòu)的表達要求，不需要六個基本視圖全用，因而基本視圖數(shù)量可選擇一到四個。對于每一個基本視圖都需確定適當?shù)谋磉_方法，具體可參考如下方案：如果該基本視圖以反映零件外形結(jié)構(gòu)為主，表達方案采用基本外形視圖；如果該基本視圖以反映零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)為主，表達方案采用全剖視圖；如果該基本視圖對于零件的內(nèi)外結(jié)構(gòu)需兼顧反映，當零件結(jié)構(gòu)在該基本視圖投影方向結(jié)構(gòu)又對稱時，表達方案采用半剖視圖，當零件結(jié)構(gòu)在該基本視圖投影方向不對稱時，采用局部剖視圖。另外當基本視圖采用剖視圖時，應注意根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)選取適當?shù)钠是忻嫘问絒5]。

2.2 補充視圖數(shù)量及其表達方法的選擇

在基本視圖進行表達的基礎上，對于沒有表達清楚的零件局部結(jié)構(gòu)，可以增加局部結(jié)構(gòu)表達方法進行補充，有多少結(jié)構(gòu)還不清楚就增加多少局部表達方案。針對零件的局部結(jié)構(gòu)特點，常用到的局部結(jié)構(gòu)表達方案有：如果該局部結(jié)構(gòu)是外形結(jié)構(gòu)，表達方案可采用局部視圖；如果該局部結(jié)構(gòu)是內(nèi)部結(jié)構(gòu)，表達方案可采用局部剖視圖；如果該局部結(jié)構(gòu)是零件局部截斷面形狀，表達方案可采用斷面圖；如果該局部結(jié)構(gòu)是局部傾斜的外形結(jié)構(gòu)，表達方案可采用斜視圖；如果該局部結(jié)構(gòu)是局部傾斜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，表達方案可采用斜剖視圖；為了表達零件的細小結(jié)構(gòu)，可采用局部放大圖[6]。

2.3 表達方案確定注意的原則

按照以上思路具體確定零件圖表達方案的過程中，應注意以下原則：(1)為了表達零件主要部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，盡量選擇基本視圖并在基本視圖上作適當?shù)钠室暋?2)為表達零件的局部形狀或傾斜部分的形狀，在采用局部視圖、局部剖視圖、斜視圖和斜剖視圖時，應盡可能按投影關系把這些圖形配置在反映其結(jié)構(gòu)的基本視圖附近。(3)零件局部有傾斜外形結(jié)構(gòu)時，該傾斜結(jié)構(gòu)一般采用斜視圖，基本視圖中斷裂后一般不畫傾斜部分相應投影。(4)零件圖方案的每個視圖都應有表達重點，各個視圖要相互配合、補充而不簡單重復。(5)同一零件的表達方案并不是唯一確定，各種表達方案間只有相對優(yōu)劣，并沒有絕對對錯。實際中，應在不同的零件表達方案中進行反復甄別，選取零件結(jié)構(gòu)表達完整、清楚，作圖過程簡潔、明了且不簡單重復的表達方案[7]。

3 零件圖表達方案選擇的具體步驟

下面舉例，進一步說明零件圖表達方案的選擇步驟。試分析確定圖4所示的變速器箱體的零件工作圖表達方案。

3.1 對零件進行結(jié)構(gòu)和工藝分析

該變速器箱體可分為中空四棱柱腔體和帶安裝孔的長方體底板兩部分。由于箱體的主要作用是支撐軸，因而在其四壁上都設計有安裝軸承的孔。為了潤滑和冷卻，箱體中存有一定深度的潤滑冷卻油，因而箱體壁上又設計觀察孔、注油孔和放油孔。為了與密封箱體的箱蓋、端蓋裝配，箱體上端、四壁凸臺均設有裝配螺孔。箱體內(nèi)腔凸臺起到加強支撐效果的作用。以上結(jié)構(gòu)使得該箱體在機器中起到支撐、容納的作用。該箱體生產(chǎn)制造時，首先用鑄造方法成型，然后在有工作要求的部位進行切削加工后完成。

3.2 選擇主視圖投影位置及投影方向

由于箱體的機械加工工序較多，因此主視圖投影位置選擇工作位置，由于該箱體零件的四壁方向大小相差不大且都具有凸臺特征，所以主視圖投影方向可以選擇如圖4所示的A向或B向。這里首先考慮以B向作為主視圖投影方向來確定表達方案。

3.3 確定表達方案

由于變速器箱體結(jié)構(gòu)復雜，基本視圖數(shù)量在主視圖基礎上增選俯視圖和左視圖共三個基本視圖。在主視圖投影方向為表達內(nèi)部空腔左、右壁上的軸承孔和帶有通孔的凸臺并兼顧外形結(jié)構(gòu)的觀察孔、放油孔，主視圖采用沿著左右軸承孔軸線的A-A剖切面的局部剖視圖，視圖中帶有少量虛線表示壁厚和后壁凸臺的完整形狀。俯視圖投影方向上為表達箱體的主要外形，上端面的的形狀及螺孔位置，底板安裝凸臺形狀及位置，同時兼顧后壁上方通孔及其端蓋安裝螺孔，俯視圖采用局部剖視圖，僅對后壁軸承孔和其外端分布螺孔進行剖切。左視圖投影方向上為表達后壁下支撐孔，前壁觀察孔和放油孔，同時兼顧左壁外凸臺外形，左視圖采用沿著B-B階梯剖切面的局部剖視圖，只對左壁凸臺保留外形其余結(jié)構(gòu)進行剖切。對于箱體在基本視圖沒有表達清楚的結(jié)構(gòu)增加其他視圖進行補充。采用C向局部視圖表達箱體后壁外面凸臺的完整外形，采用D向局部視圖表達底板安裝孔凸臺，共兩個局部視圖對箱體進行補充表達。

對以上分析的暫稱為變速箱體表達方案一的策略所確定的表達方案進行繪圖、標注尺寸并注寫技術(shù)要求、填寫標題欄后就完成了如圖5所示的變速器箱體零件工作圖(文中只列出圖形)。

圖5 變速箱體表達方案一Fig.5 The first drawing method of speed changer box

該變速器箱體表達方案也可采用同樣的投影位置，以圖4所示的A向作為主視圖投影方向，得到變速箱體表達方案二，如圖6所示。這樣，方案一中的左視圖就成為主視圖，采用B-B全剖的左視圖表達前后壁上同軸的軸承孔，增加C-C局部剖視圖表達左壁內(nèi)凸臺的形狀，采用E向局部視圖表達觀察孔、放油孔，采用D向局部視圖表達左壁外面凸臺，采用F向局部視圖表達底板安裝孔凸臺。相比較而言，方案二比較零碎，二者間方案一為更合理的表達方案。當然對于變速器箱體，還有其他的表達方案，合理與否，請讀者自己分析。本論述中的分析結(jié)果供大家參考。

圖6 變速箱體表達方案二Fig.6 The second drawing method of speed changer box

4 結(jié)論

綜上所述，對于形體復雜的零件，在確定表達方案時，可以程式化的按照文章提出的先整體后局部的思路來依次確定基本視圖數(shù)量及其表達方法和補充視圖數(shù)量及其表達方法,從而快速有效擬定幾種零件圖表達方案。然后必須在多個方案間進行比較選擇，最后確定最為合理的表達方案，達到完整、清晰、簡明的表達零件結(jié)構(gòu)的目的。