机械制图专业知识

第1章机械制图专业知识机械制图是用图样确切表示机械的结构形状、尺寸大小、工作原理和技术要求的学科。图样由图形、符号、文字和数字等组成，是表达设计意图和制造要求以及交流经验的技术文件，被称为工程界的语言。机械图样主要有零件图和装配图，此外还有布置图、示意图和轴测图等。常用的表达机械结构形状的图形有视图、剖视图和剖面图等。机械制图标准对其中的螺纹、齿轮、花键和弹簧等结构或零件的画法有独立的标准。图样是依照机件的结构形状和尺寸大小按适当比例绘制的，在利用图样制造机件时，必须按照图样中标注的尺寸数字进行加工，才可以加工出符合设计要求的机件。1.1机械制图的基本知识工程图样是现代工业制造过程中的重要技术文件之一，用来指导生产和进行技术交流且具有严格的规范性重要依据。掌握制图的基础知识，可为以后看图、绘图打好坚实的基础。为了正确地绘制和阅读机械图样，必须了解有关机械制图的规定。国家《技术制图》和《机械制图》是工程制图重要的技术基础标准，国家标准对有关内容做出了规定，如图纸规格，图样常用的比例，图线及其含义，图样中常用的数字、字母等。1．图幅、图框和标题栏为了便于图纸的技术交流以及后续工作的进行，在UGNX中绘制的图形一般都要以图纸的形式打印输出，并且在输出图形之前，都需要使用相应的线型绘制出图纸的图框以及标题栏等3第1章机械制图专业知识内容。图纸图幅图纸的宽度（B）和长度（L）组成的图面称为图纸幅面。按国家有关规定，绘制技术图样时应优先使用国家规定的5种基本图幅，如表1-1所示。必要时也可以按规定加长幅面，但应按基本幅面的短边整数倍增加。表1-1图纸基本幅面及图框尺寸幅面代号A0A1A2A3A4B×L841×1189594×841420×594297×420210×297e2010c105a25图框格式在绘制图形时，必须用粗实线画出图框，细实线画出图纸界限。图框有留有装订边和不留装订边两种格式，如图1-1所示，其中具体尺寸按表1-1规定画出。需要注意的是，同一产品中所有图样均采用统一格式。有装订边图框无装订边图框4UGNX6中文版机械设计与装配案例教程图1-1图框的两种格式标题栏为了绘制出的图样便于管理及查阅，每张图都必须添加标题栏。通常标题栏应位于图框的右下角，并且看图方向应与标题栏的方向一致。《技术制图标题栏》规定了两种标题栏的格式，如图1-2所示。其中前一种为推荐使用的国标格式，但实际的制图作业中常采用后种格式。2．比例比例是指图样中图形与其实物相应要素的线性尺寸之比。绘制图样时，应尽可能按机件实际大小采用1﹕1的比例画出。比例绘制图样时，应由表1-2规定的系列中选取适当的比例，无论缩小或放大，在图样中标注的尺寸均为机件的实际大小，而与比例无关。绘制图样时，对于选用的比例应在标题栏比例一栏中注明。表1-2比例系数种类比例原值比例（比值为1）1﹕1放大比例（比值大于1）5﹕12﹕15×10n﹕12×10n﹕11×10n﹕1缩小比例（比值小于1）1﹕21﹕51﹕101﹕（2×10n）1﹕（5×10n）1﹕（10×10n）特殊放大比例4﹕12.5﹕14×10n﹕12.5×10n﹕1特殊缩小比例1﹕1.51﹕2.51﹕31﹕41﹕61﹕（11.5×10n）1﹕（2.5×10n）1﹕（3×10n）1﹕（4×10n）1﹕（6×10n）注：n为整数。3．字体国家标准《技术制图》字体中规定了汉字、字母和数字的结构形式。书写字体的基本要求如下。标准标题栏常用标题栏图1-2两种常用的标题栏格式5第1章机械制图专业知识图样中书写的汉字、数字、字母必须做到字体端正、笔画清楚、排列整齐、间隔均匀。字体的大小以号数表示，字体的号数就是字体的高度（单位为mm），字体高度（用h表示）的公称尺寸系列为：1.8、2.5、3.5、5、7、10、14、20。如需要书写更大的字，其字体高度应按比例递增。用作指数、分数、注脚和尺寸偏差的数值，一般采用小一号字体。汉字应写成长仿宋体字，并应采用中华人民共和国国务院正式推行的《汉字简化方案》中规定的简化字。长仿宋体字的书写要领是：横平竖直、注意起落、结构均匀、填满方格。汉字的高度h不应小于3.5mm，其字宽一般为/2h，如图1-3所示。字母和数字分为A型和B型，字体的笔画宽度用d表示。A型字体的笔画宽度d=h/14，B型字体的笔画宽度d=h/10。并且字母和数字可写成斜体和直体，如图1-4所示。斜体字字头向右倾斜，与水平基准线成75°。绘图时，一般用B型斜体字。在同一图样上，只允许选用一种字体。4．图线绘制视图时，为了使视图尽可能真实、直观地反映物体的大小及形状，国家除了规定制图标准以外，又制定了一些图线绘制的原则，具体内容如下。在同一图样中，同类图线的宽度应基本一致，虚线、点划线及双点划线的长度和间隔应大致相等。两条平行线之间的最小距离不得小于0.7mm，除非另有规定。绘制圆的对称中心线时，圆心应为长划的交点，细点划线和细双点划线的首末两端应是长划而不是点，细点划线应超出图形轮廓2～5mm。当图形较小难以绘制细点划线时，可用细实线代替细点划线。当不同图线互相重叠时，应按粗实线、细虚线、细点划线的先后顺序只绘制前面一种图线。细点划线和虚线与粗实线、虚线、细点划线相交时，都应在线段处相交，不应在空隙处相交。虚线圆弧与实线相切时，虚线圆弧应留出空隙。虚线圆弧与虚线直线相切时，虚线圆弧的线段应绘制倒切点，虚线直线留出空隙。当虚线是粗实线的延长线时，粗实线应绘制到分界点，而虚线应留有空隙。图1-3仿宋字体图1-4数字书写示例6UGNX6中文版机械设计与装配案例教程在绘制图形时，不同部位的轮廓线应采用不同类型的图线进行表示。国家标准规定了15种基本线型的变形，绘制图样时，应采用标准中规定的图线。机械图样中常用的线型名称、形式、图线及其应用如表1-3所示。表1-3线型名称、形式、宽度及应用线型名称线型形式、线型宽度一般应用粗实线宽度：d≈0.5～2mm可见轮廓线、可见过渡线细实线宽度：d/4尺寸线、尺寸界限、剖面线、重合断面的轮廓线、辅助线、引出线、螺纹牙底线及齿轮的齿根线细虚线宽度：d/4不可见轮廓线、不可见过渡线细点划线宽度：d/4轴线、对称中心线、轨迹线、节圆及节线细双点划线宽度：d/4极限位置的轮廓线、相邻辅助零件的轮廓线、假想投影轮廓线的中断线波浪线宽度：d/4机件断裂处的边界线、视图与局部视图的分界线细双折线宽度：d/4断裂处的分界线粗点划线宽度：d有特殊要求的线或表面的表示线绘制图样时需要注意，同一图样中同类图线的宽度应基本一致；两条平行线之间的距离不应小于粗实线宽度的2倍；绘制圆形的中心线时，圆心处应为线段的交点，而不应在短划或间断处相交；当虚线与虚线相交时，应画成短划与短划相交。5．尺寸标注图形只能表示机件的形状，而机件上各部分大小和相对位置则必须由图上所标注的尺寸来确定。图样中的尺寸是加工机件的依据。标注尺寸时，必须认真细致，尽量避免遗漏或错误，否则将会给加工生产带来困难和损失。线条类标注机械图中的尺寸是由尺寸界线、尺寸线、箭头和尺寸数字组成的。为了将图样中的尺寸7第1章机械制图专业知识标注得清晰、正确，需要注意：机件的真实大小应以图样所标注的尺寸数字为依据，与图形的大小及绘图的准确度无关，如图1-5所示；图样中的尺寸以mm为单位时，不需标注计量单位的代号或名称，如采用其他单位，则必须注明相应计量单位的代号或名称；图样中所标注的尺寸为该机件的最后完工尺寸，否则应另加说明；机件的每一尺寸一般只标注一次，并标注在反映该结构最清晰的图形上。表面粗糙度标注零件经过机械加工后的表面会留有许多高低不平的凸峰和凹谷。零件加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的这种微观几何形状特性，称为表面粗糙度。表面粗糙度在图样上的标注如图1-6所示。尺寸公差和形位公差零件图中除了视图和尺寸之外，还应具备加工和检验零件的技术要求，这就需要在设计零件时确定零件中主要位置的尺寸公差范围和形位公差范围，从而保证加工的零件这些尺寸在两公差之内，如图1-7所示。1.2零件的三视图三视图是表达形体的标准和重要的依据。它作为工程界通用的技术语言，在表达产品设计思想、编制工艺流程与技术交流等方面发挥着重要作用。工程技术人员借助零件的三视图就能很容易地读懂二维三视图所表达的空间形体信息和设计思想。因此，学好零件的三视图对于作图、看图有着至关重要的作用。1.2.1正投影和三视图的形成正投影是投影线垂直于投影面时所形成的投影。它可以表达出零件的真实性，因此，在机械设计中一般情况下都采用正投影绘制图纸。利用正投影将物体放在三面投影体系中，物体的3个表面分别与3个投影面平行。然后分别向3个投影面投射，得到该物体在3个投影面上的3个投影，这样就形成了物体的三视图。1．正投影法图1-5机件的尺寸与图形大小无关图1-6表面粗糙度在图样上的标注图1-7形位公差和尺寸公差8UGNX6中文版机械设计与装配案例教程假设投射中心移到无限远处时，所有投射线互相平行，且投射线与投影面垂直，这种投影法称为正投影法。根据正投影法所得到的图形，称为正投影图或正投影。如图1-8所示，将一块三角板放在平面P上，分别通过三角板的3个顶点A、B、C向平面P作垂直线，与平面P交于点a、b、c，则三角形abc即为三角板在平面P上的投影。垂直线Aa、Bb、Cc称为投射线，平面P称为投影面。2．三视图的形成如图1-9所示，把物体放在由3个互相垂直的平面所组成的三投影面体系中，这样可得到物体的3个投影，分别是正面投影、水平投影和侧面投影，称为三视图。在工程图样中，零件的多面投影图也可以称为视图。在投影面体系中，零件的三视图是国家标准中的3个基本视图。1.2.2三视图之间的关系三视图是学好机械制图的基础。通过本节的学习，读者可以初步认识到物体的投影规律，从而为以后画图、看图打下良好的基础。在三面视图形成的过程中，可以归纳出三面视图的位置关系、投影关系和方位关系。1．位置关系物体的3个视图展开放在同一平面上以后，具有明确的位置关系，即主视图在上方，俯视图在主视图的正下方，左视图在主视图的正右方，如图1-10所示。2．投影关系任何一个物体都有长、宽、高3个方向的尺寸。在物体的三视图中，主视图反映物体的长度和高度；俯视图反映物体的长度和宽度；左视图反映物体的高度和宽度。3个视图反映的是同一个物体，其长、宽、高是一致的，所以每两个视图之间必有一个相同的尺寸。主、俯视图反映了物体的同样长度（等长）；主、左视图反映了物体的同样BPCacb投影投影面投影线图1-8正投影原理正面投影侧面投影水平投影图1-9三视图的形成图1-10三视图的位置关系9第1章机械制图专业知识高度（等高）；俯、左视图反映了物体的同样宽度（等宽），如图1-11所示。3等关系反映了3个视图之间的投影规律，是查看视图、绘制图形和检查图形的依据。3．方位关系三面视图中不仅反映了物体的长、宽、高，同时也反映了物体的上、下、左、右、前、后6个方位的位置关系，如图1-12所示。可以看出：主视图反映了物体的上、下、左、右方位；俯视图反映了物体的前、后、左、右方位；左视图反映了物体的上、下、前、后方位。1.3剖视图剖视图主要用于表达机件内部的结构形状。当机件的内部结构比较复杂时，视图上会出现较多虚线而致使图形不够清晰，给看图、作图以及标注尺寸带来很大的困难。为了清晰地表达机件的内部结构特征，国家标准中规定可用剖视图来表达机件的内部形状。1．全剖视图全剖视图是以一个假想平面为剖切面，对视图进行整体的剖切操作。当零件的内形比较复杂、外形比较简单或外形已在其他视图上表达清楚时，可以利用全剖视图工具对零件进行剖切，图1-13所示就是利用全剖视图创建的图形。2．半剖视图半剖视图是剖视图的一种。当零件的内部结构具有对称特征时，向垂直于对称平面的投影面上投影所得的视图就是半剖视图。以视图的中心线为界线，将其一半创建出的视图就是半剖视图，图1-14所示就是利用半剖视图创建的图形。3．局部剖视图局部剖视图是用剖切平面局部地剖开机件所得的视图。局部剖视图