零件加工过程与图纸尺寸关系剖析来源：青岛港湾职业技术学院 零件加工过程与图纸尺寸关系剖析 徐奎照 (青岛港湾职业技术学院 山东 青岛 266400) 摘要： 从零件的加工制造过程可以看出，机械图中尺寸标注的理论基础来源于实践，而又应用于实践。本文通过具体 实例阶梯轴加工过程的分析，剖析了图纸上尺寸与加工过程的内在联系，揭示出了机械图中尺寸标注的深层次含义， 为从业者提供了标注尺寸的理论依据和实用方法。 关键词： 零件；加工过程；图纸尺寸；内在关系；剖析 0 引言 机械制图是研究机械图样的绘制(画图)和识读 (看图)规律与方法的一门学科，是人们用图纸来表 达设计意图和交流技术思想的工具，常被喻为“工 程技术界的语言”[1] 。图纸是从事机械技术工作人员 必须掌握的一门工程交流语言 [2]，而其中的许多知识 和技能都是来源于机械工程实践。 但是大多数刚从事工作的工程技术人员和在读的 大学生由于接触实践较少，空间想象能力和空间分 析能力较差，学起制图来感到困难，尤其对尺寸标 注问题更是感到无从下手。目前学者对尺寸标注进 行了一定研究，如邓世雨从怎样激发学习兴趣这个 侧面讨论了学习的一些手段 [3] ；王运峰从尺寸标注不 全给加工带来的不便这个点阐述了尺寸标注的重要 性 [4] 。这些研究都没有揭示出尺寸标注来自零件的 加工过程这一重要论点。笔者经过多年在机械行业 的工作实践经历和近几年教学中的不断探索和应用， 总结出将尺寸标注与加工过程相联系的教学法，该 方法不仅能使学生对零件图的尺寸标注有思路，也 能很好地帮助缺少实践经验的技术人员快速融入工 作当中。 1 零件与其图纸剖析 国家标准对机械图的尺寸标注有四个方面的要 求：正确、完整、清晰、合理。其中，尺寸标注正确 是指尺寸标注要对；尺寸标注完整是指尺寸标注不能 多标、也不能少标注尺寸；尺寸标注清晰是指在标注 尺寸时应考虑是否有利于图的清晰等。要做到这三 个要求对刚从事工作的大学生而言并不困难，困难 的是对尺寸标注的第四个要求—尺寸标注合理。下 面通过分析阶梯轴的加工过程来剖析图纸上尺寸与 加工过程的内在联系。阶梯轴的零件图如图 1 所示。 1.1 结构分析 该轴是阶梯轴，从图 1 中可以看出，设计人员在 设计时，长度尺寸标注采用的主基准是阶梯轴的右 端面；而辅助基准有三个，分别是阶梯轴的左端面、 直径 150mm 这段轴的左端面以及直径 110mm 这段 轴的右端面。如何理解这些基准的选择方法、如何 标注该轴的尺寸，常常是实际工作经历少的设计人 员和刚刚踏入社会从事机械设计的大学生会遇到的 难点。在教学中，采用的方法是先让学生熟悉轴的 加工过程，然后分析每个尺寸的由来，这样学生易 予理解，举一反三。(说明：图 1 中未注倒角为 C2 ； 图 1 中未注圆角为 r2 。因为这里只研究尺寸标注， 所以就对图 1 中的表面粗糙度和几何精度等二项技 术要求的标注进行了省略。) 1.2 加工过程分析 第一步：下料，切钢制棒料尺寸直径为 160mm、 长度为 450mm。 因为这个零件的总长度是 430mm，最大直径是 150mm，所以，选择棒料时，长度和直径都要比设 计的最大尺寸稍大一点，既要保证能达到加工的质 量， 又要保证不太浪费材料， 增加制作成本。所以选 择了钢制棒料尺寸直径为 160mm、长度为 450mm。 料下好后，按照零件的结构特点就要先进行普通 车床加工部分的车削， 棒料装到车床上， 用卡盘夹住， 开始车削阶段轴的右端面。车平的右端面要直接达 到表面精度和几何精度的要求，因为这是整个零件 长度方向尺寸的唯一主基准，后面不能对这个面进 行再加工了。 第二步：粗车、精车到直径 150mm，长度车到 (396±1) mm。 开始车削阶梯轴右端的各端直径，因为直径 150mm 属于线性尺寸、图纸中没有直接标注精度， 说明此仍段轴的精度较低，所以采用粗车、精车直 接车到尺寸要求 φ150mm，长度要比图纸中 396mm 要长，这里可以车到(396±1) mm 。通过这一步的 加工，就产生了图 1 中的尺寸 φ150mm。这个尺寸 就是从高度或宽度方向的主基准中心线采用对称方 式标注出来的。 所以，图 1 中标注出了尺寸 φ150mm，因为它 的长度还没有精确车出，没有出现长度尺寸 396mm。 第三步：粗车、半精车直径 130mm、长度为 376mm。 直径 130mm 这段轴将来装配时要与齿轮进行 配合，所以，这里尺寸精度要求较高，但这一步不 能完全车到精度，因为如果车到精度的话，加工的 长度要为 376mm，这样浪费也没有必要。因为直径 130mm 这段轴有精度要求的只是在长 120mm，所以， 在车削时，只是用粗车、半精车到(φ130.2mm)， 但长度尺寸要直接车到 376mm 的尺寸要求，所以就 出现了图 1 中的长 376mm 这个尺寸，同时，这个 尺寸是从长度的最一主基准(右端面)标注而出的。 车 φ130mm 轴的图纸如图2 所示。 所以，图 1 中标注出了尺寸 376mm。 第四步：先粗车、精车直径 110mm，后精车 φ130 因为直径为 110mm 的轴和直径为 150mm 的轴 一样，尺寸精度要求较低，所以，加工时要采用粗 车、精车直接加工到尺寸要求的 φ110mm。但由于 直径为 130mm 的这段轴要求的精度高，所以在保 证它直径精度的同时还要保证它的长度精度，以便 于后期与齿轮的良好配合，即在前一步直径半精车 后，这一步要把 φ130mm 车到 φ130 所 以， 图 1 中 标 注 出 了 尺 寸 φ130 第 五 步：粗 车、 半 精 车 直 径 70mm 到 直 径 70.2mm、长度为 106mm。 为了减小直径 70mm 这段轴的加工工作量，所以， 这步只对其直径进行到半精车，而长度直接加工到 要求的 106mm。车 φ70mm 轴的图纸如图4 所示。 所以，图 1 中标注出了 106mm 这个尺寸。 第六步， 先粗车、半精车、精车直径 32mm，长 度为(24±0.105) mm ，再精车 φ70 这段轴长度尺 寸到(24±0.105) mm ，最后倒角 C1。 此步直接采用粗车、半精车、精车把直径 φ32mm 这段轴直接加工到尺寸要求的φ32
图 1 阶梯轴的零件图 由于φ70 所 以， 图 1 中 标 注 出 了 φ70 度 130mm (24±0.105) mm 共五个尺寸。 至此，阶梯轴在车床上的车削工作结束。后面就 要到铣床上进行铣键槽的加工。通过分析铣削加工的 过程就可以分析出为何图 1 中标注出了尺寸 58mm、
个尺寸。
的右端，工件要调 头， 车 阶 梯 轴 左 端(另一端)的各 段轴，先要保证工 件 的 总 长 尺 寸 到 430mm，后把工件 在图 1 中的左端面 直接车到表面精度 和几何精度要求， 最后采用粗车、精 车车 φ130mm、长 度 为 34mm 直 接 到 尺 寸 要 求。 而 φ70
配合，所以，它的 精度要求高，既要 保证它的直径精度 尺寸要求，也要保 证它的长度尺寸精 度要求。因为它的 加 工 量 较 少， 所 以，要直接加工到 它的尺寸精度要求 的 φ70 (24±0.105) mm。 调头车削的图纸如 图 6 所示。 所 以， 图 1 中 标注出了工件的总 长尺寸 430mm、直 径尺寸 130mm、长 度 34mm、 直 径 尺 寸 φ70 机械制造与智能化
图 5 车 φ32mm
图 6 调头车削 R16mm 和 42mm 、R5mm 这四个尺寸。 所以，尺 寸标注基 准是从实践中来， 后应用到设计，反 过来又指导实际工 作。本文 只是剖析 了零件的加工过程 与标注尺寸这一个 侧面的深层次联系。 同样，还 可以通过 了解零件的加工过 程，剖析 零件的加 工过程与理解图形 的画法以及线条粗 细 的 形 成 原 因 等 知识。 参考文献： [1] 柳海强 . 机械制图 [M]. 北京 : 机械工业出 版社 ,2019:111-112. [2] 金大鹰 . 机械制图 [M]. 北京 : 机械工业出 版社 ,2004:68-76. [3] 邓世雨 . 工程制图 课程教 学探讨 [J]. 新 2 结语 从业人员剖析零件的加工过程，就会很清楚此 轴长度方向尺寸的主基准是阶梯轴的右端面，辅助 基准是阶梯轴的左端面等。设计人员设计的主基准 及辅助基准和加工过程中测量采用的基准完成相同， 课程 ( 教师 ),2012(08):93-94. [4] 王 运 峰 . 浅 谈 零 件 尺 寸 的 标 注 方 法 [J]. 汽 车 世 界 ,2019(13):70. 作者简介： 徐奎照(1964.10-)， 男， 汉族， 山东青岛人， 硕士研究生， 教授、高级工程师， 研究方向：机械设计理论。
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