基于本科畢業生圖紙審核標準化的研究

張起勛　張忠元　趙宏偉　邵承會　張召　閆振華　陳炳錕

摘要：隨著科學技術的不斷革命，機械科學的飛速發展，高校培養的學生素質要求越來越高，針對本科畢業生畢業設計要求應具有系統性，然而目前的大多數畢業生沒有企業實踐經驗，導致圖紙設計以及圖紙標注不符合產品的功能要求，即圖紙設計不滿足裝配要求、工藝要求，以及檢測要求，在這種背景下，教師對畢業生圖紙的標準化繪圖與滿足產品功能要求的合理公差設計，其審核的內容更顯尤為重要。

關鍵詞：圖紙；工藝要求；標準化；

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

隨著機械行業的不斷發展，標準化內容不斷改進，本科生從入學到畢業期間，標準化就可能發生改進，使得畢業生圖紙標注出現標準化新老不統一，標注不明確等問題，導致指導教師不能準確理解圖紙含義。因此在這種背景下需要標準化教師對畢業生圖紙的標準化繪圖與滿足產品功能要求的合理公差設計進行指導，其審核的內容更顯尤為重要。

一、裝配圖標準化的審核

要求本科畢業生加深理解技術制圖、機械制圖及公差相關國家標準的規定；正確表達設計圖樣中的結構和要求，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系，要求如下：

（一）對應的配合件在圖中可以畫出必要的基準軸線和個裝配件的輪廓線（即背景零件），且采用細雙點畫線。

（二）運動部件或構件的運動極限位置要求畫出，并標注出運動范圍參數。表示極限位置的圖線，用細雙點畫線表示，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（有特殊要求的除外）；爆炸圖放在圖面的右下側，零件之間的連接關系的示意線采用細點劃線。

（四）所有標準漢字、數值、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字高為2.5mm。

裝配圖用來表達機械中各個零件以及部件相互裝配關系，裝配圖同時也是指導裝配、驗收以及檢修工作的技術文件。

裝配圖應標注的4方面的尺寸內容如下：

外形尺寸，設計機械結構的總長、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、零件圖標準化的審核

零件的使用要求主要取決于零件本身以及各零件結合精度和正確性，機械精度也是主要質量檢測指標之一，因此零件的標準化審核在圖紙設計中占有重要地位。零件的精度設計包括三部分內容：

（一）尺寸公差

尺寸公差是機械類產品設計中的關鍵點，對產品的應用精度、使用性能、加工時間以及成本影響都特別大。尺寸公差設計包括基準制、標準公差等級和配合種類3方面的選擇。應合理設計零件的尺寸公差，首先考慮基準制，選用基孔制還是基軸制，主要從產品結構、成本以及制造工藝等方面選取。

再考慮標準公差等級，選擇標準公差等級時，應正確處理制造工藝、使用要求以及成本之間的關系，考慮標準公差等級的根本原則是：機械產品在能滿足使用要求的條件下，應適當選取低的標準公差等級。用類比的方法選取標準公差等級的同時還需要考慮如下幾點：①同一配合中，孔、軸的工藝等價性，在間隙配合或過渡配合中，當孔的標準公差等級是8級或高于8級（IT01-IT7）時應和高一級的軸進行配合；當孔的標準公差等級是9級或低于9級（ITl0-ITl8）應和同一級的軸進行配合。過盈配合時，當孔的標準公差等級是7級或高于7級（IT01-IT6）時應和高一級的軸進行配合；當孔的標準公差等級是8級或低于8級（IT9-ITl8）應和同一級的軸進行配合。②相配件的結構或精度，例如，標準件滾動軸承的內圈應與軸頸相配合，那么該軸頸的標準公差等級是根據該滾動軸承的類型、配合尺寸以及公差等級決定的。同理標準件滾動軸承的外圈應與箱體的外殼孔相配合，那么箱體外殼孔的標準公差等級是根據該滾動軸承的類型、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，孔的標準公差等級不低于8級，軸的標準公差等級一般情況下不低于7級，那么在大間隙配合中，孔、軸的標準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，所以選取標準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，盡量選取國家標準規定的優先配合。選擇配合種類時還應考慮如下主要因素：①孔、軸之間是否有相對運動。如果有相對運動，一定要選取間隙配合；沒有相對運動同時需要傳遞載荷（轉矩或軸向力）時，應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，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：工作時有相對運動、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

形位公差是機械零件重要的質量指標之一，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到工作要求。

形位公差特征項目的選取主要考慮被測要素的幾何特征、測量便于實現以及功能要求等綜合內容考慮。選擇幾何公差特征項目時要考慮：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幾何誤差的可能性；③零件測量的方便性；④特征項目本身的特點；⑤有國家標準要求的典型零件，應執行國家標準的規定，例如對于國家標準要求的典型零件，應執行標準的規定。在確定被測要素的方向公差或者位置公差時必須確定基準要素，可選擇單一基準、公共基準或組合基準。基準的選擇主要是根據零件在機器的安裝位置、加工要求、機器作用以及結構特點確定檢測基準：①在設計方面進行考慮，需要根據零件外形的功能以及各個要素之間的關系來確定基準。例如旋轉的軸件，通常考慮選取和軸承配合的軸頸表面作為基準。②在加工工藝方面進行考慮，例如在加工零件的時侯，選取夾具中定位的要素作為基準。③在測量方面進行考慮，選取零件在檢驗或者測量時在檢測儀器中定位的相應要素作為基準。④在裝配關系方面進行考慮，選取零件相互配合的表面作為基準，用來確保各個零件之間的正確裝配。⑤從零件結構考慮，應選較寬大的面、較長的軸線。對結構復雜的零件，一般應選三個基準面，以確定被測要素在空間的方向和位置。因此理想的基準是設計、加工、測量以及裝配基準是同一要素，遵守基準統一的原則。

形位公差值的選取主要根據被測要素加工經濟以及功能要求等內容。在選擇時一般采用類比法，并考慮以下幾點：①在能滿足使用要求的前提下，應適當選取低的公差值。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相協調，通常情況下，幾何公差等級應和尺寸公差同級。④軸相對于孔的幾何公差等級應高1-2級，粗體積的軸比細體積的軸高1-2級。⑤被測要素如果是面的公差值，應大于線的公差值。

（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，相互運動的兩零件表面，只能在輪廓的波峰頂部相互接觸，當兩個零件相對運動時，波峰頂部相互接觸會產生摩擦阻力，因此零件就會磨損。相互運動的表面越粗糙，實際有效接觸面積就越小，壓應力就越大，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酷程度（應力水平和變形大小）。②影響配合性質的穩定性，相互配合的表面微小峰被去掉后，配合性質就會發生變化。在具有相對運動的間隙配合中，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，它們的配合性質會發生變化。③耐疲勞性，在交變應力的作用下，零件表面的疲勞裂紋容易在波谷的位置出現，因為在微觀輪廓波谷處產生應力集中，讓材料疲勞強度降低，最終導致零件表面產生裂紋并且損壞。④抗腐蝕性，零件表面的波谷的位置易殘留腐蝕性物質，因為腐蝕性物質與零件的材料不同，而形成了電位差，因此零件產生電化學腐蝕。如果表面粗糙度越差，腐蝕性就越嚴重。

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，應在零件圖上正確地標注其要求。

三、結論

隨著科學技術的不斷進步，對本科生畢業圖紙的質量要求也越來越高，這就要求指導教師和標準化教師采用先進的設計方法以及更新標準化內容，使本科畢業生更精確、合理地設計裝配圖和零件圖。機械圖紙作為教師和本科畢業生的交流工具，應具有最新標準化的內容，以便于畢業生更好地適應現在高效率的企業。

[責任編輯：周海秋]