零件图表达方案程式化确定的方法分析

王鹏锦,刘世忠,薛爱文

(太原科技大学 机械工程学院 太原 030024)

制造行业中的机器和部件都是由零件装配而成的，实际生产过程中制造零件必须以零件图为依据。零件图是用来表达具体零件详细结构的工程图样，是制造和检验零件的主要依据，是企业设计和生产过程中的重要技术资料。因而，准确有效的绘制零件图就成为企业相关设计和工艺人员的任务和职责。零件图表达方案的确定是绘制零件图的重要步骤，同时也是设计绘制零件图过程中难以准确把握的重点和难点。采用准确简洁的方案表达零件是国家机械制图标准规定的零件图方案确定的规则，但是国家标准中对该规则表述比较模糊，在实际设计绘制零件图过程中不容易把握。我国经济现代化改革能否取得成功，以制造行业为代表的实体企业的创新进步有着举足轻重的作用。现实中虽然计算机辅助绘图取得了广泛的的运用，对于零件图的设计绘制有了很大的帮助，然而，零件图表达方案的确定还需要设计人员灵活把握。对于如何灵活把握零件的表达方案达到合理表达零件的目的，业内人员仁者见仁、智者见智，没有很权威、明确的步骤可循。在对大量典型零件图的归纳总结的基础上，本文总结出一种定量确定零件图表达方案的新思路，期待对制造业相关从业人员提供一个程式化、快速有效确定零件图表达方案的方法。通过实践表明，这个方法操作性强、步骤明确、表达效果令人满意，是一项值得大家借鉴的确定零件表达方案的办法，可以作为确定零件图表达方案所依据的程式化系统。

零件的表达方案选择需要考虑以下两方面内容，零件的主视图投影位置选择和零件主视图投影方向选择；零件的基本视图数量及表达方法确定和零件其他补充视图数量及表达方法确定。

1 零件的主视图投影位置和方向选择

1.1 零件的工作位置(或自然位置)

零件在机器中都有一定的工作位置，在选择零件的主视图投影位置时，应尽量与零件在机器中的工作位置一致，如图1所示的起重钩即是。通常，结构复杂的叉架类零件和箱体类零件也应按这种思路选择主视图投影位置[1]。

图1 主视图投影位置为工作位置Fig.1 Working position of part as projection position of main view

图2 主视图投影位置为加工位置Fig.2 Machining position of part as projection position of main view

1.2 零件的加工位置

零件在制造过程中，特别是机械加工时，要把它固定和夹紧在一定的位置上进行加工。在选择主视图投影位置时，应尽量与零件的加工位置一致。如图2所示的轴主视图投影位置即符合其在车床上的加工位置。这样选择主视图投影位置，符合可以给加工时给看图带来方便的要求。一般，在车床上加工的轴套类、轮盘类等回转结构零件均可以选择加工位置作为主视图投影位置[2]。

1.3 主视图投影方向的选择

主视图的投影方向必须最能反映零件的形状特征，即能比较清楚的反映该零件各部分结构的形状及其相对位置。如图3所示，车床尾架主视图投影方向的选择，a图投影方向比b图投影方向更能明显的反映出零件的主要结构形状特征。

图3 车床箱体主视图投影方向的选择比较Fig.3 Diferent selection of projection direction for main view of lathe box

应该指出，有一些运动零件，它们的工作位置并不固定。有的零件处于倾斜位置，若按倾斜位置画图，则给画图和看图带来了不必要的麻烦。有的一些零件(叉架和箱体等)，它们需要经过几道工序才能加工出来，而各工序的加工位置又各不相同，无法使得一张图符合各个工序不同的加工位置。因此，在选择主视图投影位置和方向时，应选择形状特征明显的方向作为投影方向，零件投影位置根据其结构特点应尽量符合零件的工作位置、自然位置或加工位置。此外，还需要考虑到绘图方便，视图布置合理，充分利用图纸等因素[3]。

2 零件图表达方案的具体选择确定过程

在零件的主视图投影位置和方向确定后，还需要进一步分析零件的内外结构特点，选择较合理的视图数量和表达方案来具体表达零件的结构。视图数量的确定主要需考虑到结构的完整性，表达方法的选择考虑到结构特征的明显性。实际进行零件表达方案确定时，应配合主视图，以完整、清晰的表达零件结构形状为原则，按零件结构特点先从其总体内外结构考虑基本视图的数量及表达方法的选择，然后考虑其局部结构的补充视图数量及表达方法的选择，最后调整、修改使得零件图表达方案达到视图配置得当、零件结构表达完整、画图简单、方便看图的效果[4]。

2.1 基本视图数量及其表达方案的选择

包括主视图在内，基本视图一共有六个，根据零件结构的复杂程度，基本视图数量可以选择六个中的几个，大多数零件通常至多四个基本视图即可满足其主体结构的表达要求，不需要六个基本视图全用，因而基本视图数量可选择一到四个。对于每一个基本视图都需确定适当的表达方法，具体可参考如下方案：如果该基本视图以反映零件外形结构为主，表达方案采用基本外形视图；如果该基本视图以反映零件内部结构为主，表达方案采用全剖视图；如果该基本视图对于零件的内外结构需兼顾反映，当零件结构在该基本视图投影方向结构又对称时，表达方案采用半剖视图，当零件结构在该基本视图投影方向不对称时，采用局部剖视图。另外当基本视图采用剖视图时，应注意根据内部结构选取适当的剖切面形式[5]。

2.2 补充视图数量及其表达方法的选择

在基本视图进行表达的基础上，对于没有表达清楚的零件局部结构，可以增加局部结构表达方法进行补充，有多少结构还不清楚就增加多少局部表达方案。针对零件的局部结构特点，常用到的局部结构表达方案有：如果该局部结构是外形结构，表达方案可采用局部视图；如果该局部结构是内部结构，表达方案可采用局部剖视图；如果该局部结构是零件局部截断面形状，表达方案可采用断面图；如果该局部结构是局部倾斜的外形结构，表达方案可采用斜视图；如果该局部结构是局部倾斜内部结构，表达方案可采用斜剖视图；为了表达零件的细小结构，可采用局部放大图[6]。

2.3 表达方案确定注意的原则

按照以上思路具体确定零件图表达方案的过程中，应注意以下原则：(1)为了表达零件主要部分的内部结构，尽量选择基本视图并在基本视图上作适当的剖视。(2)为表达零件的局部形状或倾斜部分的形状，在采用局部视图、局部剖视图、斜视图和斜剖视图时，应尽可能按投影关系把这些图形配置在反映其结构的基本视图附近。(3)零件局部有倾斜外形结构时，该倾斜结构一般采用斜视图，基本视图中断裂后一般不画倾斜部分相应投影。(4)零件图方案的每个视图都应有表达重点，各个视图要相互配合、补充而不简单重复。(5)同一零件的表达方案并不是唯一确定，各种表达方案间只有相对优劣，并没有绝对对错。实际中，应在不同的零件表达方案中进行反复甄别，选取零件结构表达完整、清楚，作图过程简洁、明了且不简单重复的表达方案[7]。

3 零件图表达方案选择的具体步骤

下面举例，进一步说明零件图表达方案的选择步骤。试分析确定图4所示的变速器箱体的零件工作图表达方案。

3.1 对零件进行结构和工艺分析

该变速器箱体可分为中空四棱柱腔体和带安装孔的长方体底板两部分。由于箱体的主要作用是支撑轴，因而在其四壁上都设计有安装轴承的孔。为了润滑和冷却，箱体中存有一定深度的润滑冷却油，因而箱体壁上又设计观察孔、注油孔和放油孔。为了与密封箱体的箱盖、端盖装配，箱体上端、四壁凸台均设有装配螺孔。箱体内腔凸台起到加强支撑效果的作用。以上结构使得该箱体在机器中起到支撑、容纳的作用。该箱体生产制造时，首先用铸造方法成型，然后在有工作要求的部位进行切削加工后完成。

3.2 选择主视图投影位置及投影方向

由于箱体的机械加工工序较多，因此主视图投影位置选择工作位置，由于该箱体零件的四壁方向大小相差不大且都具有凸台特征，所以主视图投影方向可以选择如图4所示的A向或B向。这里首先考虑以B向作为主视图投影方向来确定表达方案。

3.3 确定表达方案

由于变速器箱体结构复杂，基本视图数量在主视图基础上增选俯视图和左视图共三个基本视图。在主视图投影方向为表达内部空腔左、右壁上的轴承孔和带有通孔的凸台并兼顾外形结构的观察孔、放油孔，主视图采用沿着左右轴承孔轴线的A-A剖切面的局部剖视图，视图中带有少量虚线表示壁厚和后壁凸台的完整形状。俯视图投影方向上为表达箱体的主要外形，上端面的的形状及螺孔位置，底板安装凸台形状及位置，同时兼顾后壁上方通孔及其端盖安装螺孔，俯视图采用局部剖视图，仅对后壁轴承孔和其外端分布螺孔进行剖切。左视图投影方向上为表达后壁下支撑孔，前壁观察孔和放油孔，同时兼顾左壁外凸台外形，左视图采用沿着B-B阶梯剖切面的局部剖视图，只对左壁凸台保留外形其余结构进行剖切。对于箱体在基本视图没有表达清楚的结构增加其他视图进行补充。采用C向局部视图表达箱体后壁外面凸台的完整外形，采用D向局部视图表达底板安装孔凸台，共两个局部视图对箱体进行补充表达。

对以上分析的暂称为变速箱体表达方案一的策略所确定的表达方案进行绘图、标注尺寸并注写技术要求、填写标题栏后就完成了如图5所示的变速器箱体零件工作图(文中只列出图形)。

图5 变速箱体表达方案一Fig.5 The first drawing method of speed changer box

该变速器箱体表达方案也可采用同样的投影位置，以图4所示的A向作为主视图投影方向，得到变速箱体表达方案二，如图6所示。这样，方案一中的左视图就成为主视图，采用B-B全剖的左视图表达前后壁上同轴的轴承孔，增加C-C局部剖视图表达左壁内凸台的形状，采用E向局部视图表达观察孔、放油孔，采用D向局部视图表达左壁外面凸台，采用F向局部视图表达底板安装孔凸台。相比较而言，方案二比较零碎，二者间方案一为更合理的表达方案。当然对于变速器箱体，还有其他的表达方案，合理与否，请读者自己分析。本论述中的分析结果供大家参考。

图6 变速箱体表达方案二Fig.6 The second drawing method of speed changer box

4 结论

综上所述，对于形体复杂的零件，在确定表达方案时，可以程式化的按照文章提出的先整体后局部的思路来依次确定基本视图数量及其表达方法和补充视图数量及其表达方法,从而快速有效拟定几种零件图表达方案。然后必须在多个方案间进行比较选择，最后确定最为合理的表达方案，达到完整、清晰、简明的表达零件结构的目的。