机械设计(课程)——如何设计一张图纸

这篇文章,我们来介绍一下如何设计一张零件图纸,我们从最简单的零件“调整垫”来做起,这也是我当年第一个设计任务,虽然我把这个任务搞砸了(具体参见我的职场文章,你可以看一下我是如何丢脸的),但是也算是一个深刻的教训,所以在我一对一培训我们部门新进员工的时候,我总是习惯从这张图纸开始,既是一个给年轻人的参考,也是对自己的一个不断提醒,设计无小事,时刻要严谨。

我们还是从图纸上来说明,我会将这张图纸的所有注意事项都列出来和大家分享,告诉大家如何更好地去画好一张零件图。

1、图形的表达,我们可以看到这个图纸有两个视图,一个主视图,一个左视图,而且这个左视图是个剖视图,我们画一个图纸的原则是视图最少化原则,只要你可以清晰的把图纸的结构表达清楚就可以了,没有必要在意学校里教你的那些什么三视图原则,那都是一些理论基础,在现实的图纸中有的东西是多余的,有画蛇添足的意味,企业做事以高效率,低成本为原则,如果你非要将这个图搞成三视图的话,第一浪费了设计时间,第二也浪费打印图纸的墨水,没有这个必要。同时大家也应该看到了,我的左视图是剖视图,但是我并没有标准剖视图的符号例如“A-A”,如果是这种情况就是默认从主视图的对称中心剖切,这种简单的视图是可以不标注的,当然这种是大家默认的潜规则,是在零件结构相对简单,而且剖视图唯一的情况才能这样省略的,原则就是即使你省略了也不会让图纸产生歧义。

2、如果视图是对称的,无论是上下对称,还是左右对称,最好是有一条穿过对称轴的中心线,这样当别人看图的时候,他会更容易理解你的图纸表达,尤其是在划线的时候更容易找到相关的基准和各图形元素的位置关系,所有的圆都需要有十字中心线,十字中心线的端头要超出圆的直径一点点,一般为3mm左右,但是也要是图框的大小而定,以和谐而清晰为原则。

3、尺寸的标注要尽量集中标注,最好不要形成尺寸标注线的交叉,虽然在设计软件上你很容易看出来哪条是尺寸线,哪条是零件实体线,但是一旦打印出纸质图纸后就有点难以分辨了,因为大家都是黑的,更甚者有的人线型设置不对,没有将实体线和尺寸线的大小分开,就会形成整个图纸到处都是线,错综复杂,既看不清零件的结构轮廓,也看不清零件的尺寸标注,乱七八糟一大堆,所以一定要分开分类集中标准,不要形成标注线的交叉(尽量不要,如果实在无法避免也不是不行)。

4、各种线型要分好层,选择好不同的颜色,这样才能便于图纸的识别,例如上图,实体线我们用的是黑色(在设计软件上是白色,因为我这里把底色改成了白色,所以这个线型颜色就自动相反显示为黑色了),中心线我们用的是蓝色,尺寸线我们用的是红色,文字我们用的是绿色,剖面线用的是红色。这就让整个图纸一目了然,整个图看起来非常的清晰,直观,线型的颜色可以自定义,但是在设计软件中实体轮廓线一般都是白色的,这是整个行业的共识不需要去挑战一个别的尝试,其它的可以按你的喜好来设置。

5、零件的粗糙度标注,我们图纸上标注了两个面的要求是粗糙度1.6,在图纸的右上角我们标注了一个其余粗糙度为6.3,这样做的目的是为了简化图纸的标注形式,我们只需要把我们要严格控制的面相应的标注好,把那些不严格的,具有共性要求的加工面可以统一标注放在右上角注明,这个统一注明只能放在右上角,这个是作图规矩,不要乱放。在这里说说为什么要求是粗糙度1.6,因为作为一个轴承座的调整垫,其属于重要结合面的加工要求,不仅对表面粗糙度有相应的要求,对其平行度也有相应的要求,这个是根据设计需要来定的,至于加工方式可以把精加工序放到平面磨床上来保证,既能保证粗糙度要求,也很容易保证平行度要求。加工图纸一定要有粗糙度标注,否则就是无法进行加工,这是新入行的设计人员一定要充分注意的。

6、调整垫的厚度6mm,为什么下面注明了一个“含装配调整量”,那是因为在装配过程中,因为各个零件的加工误差或者加工错误,会将这些误差和错误积累到装配的时候才显现出来,而这个调整垫就是用于消除这些误差和错误的,我们本来的理论设计尺寸应该是5mm,其中多出来的1mm就是让装配工人来根据现场的装配情况实时调整的,所谓的装配指的就是“边装边配”,这个调整垫就是一个配的工序,所以在所有装配车间都会相应的配备基本的修配设备,例如车床,磨床,铣床,钻床等。尤其是中国的制造业的硬件配套还不是很强大,在零件的加工过程总,尺寸和形位公差上的误差和错误在所难免,而装配环节就需要来补充这种不足的,作为一个设计工程师,你在设计之初就要对你所在公司的加工能力有充分的估计,如果不能满足你的设计要求,那你要有现场装配的调节方案,否则就不能顺利的完成产品的研发和试制,这是我国制造业的一个大现状,暂时是改变不了的,我们只能顺应这种现状,适应这种环境,并最大限度的利用它。

7、技术要求,这个是每张图纸都需要具备的一个元素,在你的图纸上无法表达的一些技术上的需求,你可以统一写在这里,例如对倒角、去毛刺的要求,热处理的要求,焊接规范的要求,油漆事项的要求等等,都可以罗列在这里,这是对图纸的完整表达的一种补充。很多刚从学校毕业的年轻人从来都没有这一项,整个图面就是一个光溜溜的图形,这也算一张图纸吗?还不如一张手纸,擦屁股都嫌硬了。

8、标题栏和图框的使用,这个是图纸设计的比需项目,这也是很多新入行的设计者容易遗漏的项目,让他做张图,就画一个光溜溜的图面,随便标准几个乱七八糟的尺寸线就算完事,这太不专业了,图纸简直没法看,标题栏拥有图纸的充分信息,我们拿上图来举例,这个零件是属于什么产品(宇宙飞船),它的产品型号是什么(YF750),它叫什么名称(轴承座调整垫),材料是什么(45号钢),零件图号是什么(861011),数量要做多少件(2件),图纸比例(1.2:1,这个问题稍后我会详细讲),所在公司(地球发展有限公司),像设计、校对、审核、工艺、标准化、审定这些项目都是图纸打印出来下发的时候再找相关的人手签,并不需要做在这上面。

9、图纸比例,这个是个问题,前几天收到一个邀请,是关于如何选择图纸比例的问题,其实图纸的比例的选择,我们需要遵循以下两个原则。

1)图纸的比例我们通常尽量选择整数,最多妥协到整数.5。例如1:1.5, 1:2.5 等,这些比例是优先序列,为什么这样呢,因为以前传统的图纸是手工绘制的,比例的缩放需要用零件的实际尺寸来乘除比例值,整数倍的比例值更容易计算,谁都不想去除一个1.3333的比例值,这是算死人的节奏,为什么要按比例来缩放尺寸,是因为图纸的大小是有限的,而零件的大小却无法限制,所有尺寸按比例来绘制,即使有的尺寸漏标注了,有经验的工程师还是可以根据图纸比例计算出漏标尺寸的大概数值,用于加工和装配参考。所以按比例画图很重要。

2)现代的绘图已经全部用电脑软件完成,你设置好比例后,图框会自动按比例值缩放,不用再进行人为的计算,所以任何比例的选择都没有太大的关系,只要让图纸的布局更和谐,美观,你可以选择任何比例的图框来设计,但是我们还是尽量遵循整数优先比例原则,原因还是因为图纸出图后(纸质图纸),如果有漏标的尺寸,便于别人根据图纸比例计算实际值,还是为了计算方便。

我们可以来看一下同样的一个零件,用不同比例的图框来出图会有什么样的效果,前面第一张的比例是1.2:1的图纸,我们在来看一张比例为1:1的图纸。

这张图纸的留白的地方明显要比比例为1.2:1的那张要多,如果是打印A4纸的时候,你会发现到处都是空荡荡的,很不好看,当然对很多人来说,这样已经可以了,没追求啊。

我们再来看一张比例为1.5:1的,我们把图纸再放大一点看看是什么效果。

这张图纸的看起来也不错,但是如果是打印出纸质图,你会发现图形相对图框的占比太大,整个图太紧了,不仅浪费墨水,而且让人看起来不舒服,因为这个图形结构太简单了,会给人一种很浪费的感觉。

而按照我们前面第一天的推荐,尽量要选择整数比值或者整数.5的比值,这张图无论是选1:1,还是选择1.5:1都不是很理想,那我们就只能妥协的选择1.2:1,这时候就需要参考第二条的图纸比例选择,只要图面和谐好看,就算是用这种非优先序列的比值也是可以的,因为现在是电脑软件设计时代了,很多东西我们还是可以有所突破的,要敢于打破一些设计规范,只要你可以得到一个更好、更完美的结果就行,一切以结果为导向。

以上就是一张零件图需要注意的设计事项,其实无论是简单的图纸,还是复杂的图纸,其需要注意的共性是一样的,只是在表达上有一些细节上的差异而已,只要多思考,多总结,多练习,任何人都可以画出一张完美的图纸。


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今天上午打开知乎一看,我的上面这篇介绍设计图纸的文章被质疑了,这真是非洲老子跳高——黑老子一跳。看完这位兄台的质疑我又放心了,他说的并不算错,但是更靠近书本和设计手册一些,为了给大家也看看,我现在把这位兄台的质疑和我的答复都贴出来,也算是给大家一个这方面的参考吧,所谓理不辨不明,有讨论就有进步,只要是理性的,真诚的讨论,我都热烈的欢迎,只要不进行人身攻击,骂街就行了,我信任知识,但更相信真理。

以下就是这位兄台的质疑:


高票答主 @蒋小坏 最近一直坚持在知乎写文章。作为年轻的机械工程师,乐于分享经验,这很难得。但是他的贴子中有一些错误,就最近的图纸标注,提出意见如下:

1. 图纸比例选用,GB4457.2-84 及后来的GB/T 14690-93 有明确规定和推荐。3:4或1.2:1的比例并不在其中。建议1:1,方便现场操作人员。

2. 垫块的图纸中,无默认尺寸公差要求。

2.1 零件的厚度尺寸6无公差要求,仅表示由装配调整量决定;同时要求上下表面平行度0.02,粗糙度Ra1.6;与垫块的使用功能存在矛盾。
通常此类零件,切割或冲压成型--台钻钻孔,倒角--批量磨削上下表面及边缘倒角。达到厚度一致,上下表面平行的特征,也就是说:其使用功能已经决定了设计需求和加工路线。建议标明厚度尺寸及公差,上下表面粗糙度修改为Ra0.8~1.6。

2.2 中间孔的位置尺寸无公差要求,于功能有潜在风险。
2.3 右上角缺省粗糙度可以与右下角的技术要求放在一起。

3. 图框
3.1 图框无视角符号;
3.2 材料无处理,45钢建议表面黑化。

作者:匿名用户
链接:机械制图比例尺有没有3比4的? - 匿名用户的回答 - 知乎
来源:知乎
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接下来是我的答复,所谓有来无往非礼也,既然有人说你做得不太好,那我也得给自己分辨几句,否则不是要吃哑巴亏,我这个人不是什么小人,但也不是什么圣人,别人一巴掌打过来,我总得招架一下,古人说的“唾面自干”的修养我是没有了,还有老外说的那种“别人打了你右脸一巴掌,你还得把左脸伸过去给他再来一巴掌”我更是做不到,所以只能是回应一下,但是我们还是理性的分析问题,解决问题。如果我真的错了,那我还是会认的,毕竟我不能在这里误导大家,如果我说的有道理,我还是会坚持的。


下面是我的回应:

既然这位匿名的答主提到了我,那我也表达一下我的个人观点,其实你不需要匿名,我欢迎任何形式的真诚的沟通和讨论,因为在文章的分享之初我就说过,本人的个人经历和能力有限,而且对很多知识和认识都存在个人的偏见,所以我并不是在知乎来做一个学科权威或者“砖家”的,我只是来分享我的知识,顺便也对自己做一个反思和总结。下面就你提到的我的图纸中的“错误”来说一下我的个人看法。



1、关于图纸比例的问题,国标里面是有推荐,而且我在回答中也写得很清楚,那是基于手工绘图时代的一种可以称之为无可奈何的一种推荐,因为手工绘图按比例绘制存在很大的计算量,所以有个整数比值的优先推荐,但是这并不代表就不可以用别的比值,而且从图面的完整和美观来看,单纯的整数比值是完全不能满足这个要求的,现在这时代已经变了,我们为什么还要墨守成规呢?当然如果你愿意用这个国标推荐那是你的个人选择,就像我推荐可以使用任意比值一样,这只是一种取舍,并无对错可言。我不知道你是否有打印图纸或者晒过正规的蓝图,如果你坚持所谓的整数比,图面好看的几率很小的。当然你可以坚持你的观点。其实所谓的方便现场人员量图算尺寸这种比例很小的,第一你漏标尺寸的几率就很小,就算漏标了也可以迅速的查询电子图档,还是那句话,这个时代已经变了。

2、垫块的图纸,无默认公差要求,这个我就更不明白了,不标注公差就按自由公差处理,一般是按9级-11级来处理,这个是行业的一个默认规则,这也算是个事吗?

2.1尺寸的厚度6mm,我已经在尺寸下面注明了是需要调整的,那就意味着在实际的装配过程中这个尺寸可能是5mm,也可能是4mm,还可能是3mm,也就是说这个尺寸根本就确定不了,如果标注一个公差上去不是增加加工成本吗?所有有公差控制的加工都是需要加钱的,对一个没有明确厚度要求的尺寸需要放一个公差上去吗?控制这个尺寸一点意义都没有,另外平行度的要求和粗糙到的要求是用来给装配过程中的配磨工序做基准用的,方便配作这个尺寸的加工。还有你说的那些什么切割,钻孔,冲压,这些工序都不是这么回事,这种零件如何去冲压,做模具吗?只有大批量的零件,厚度很薄的零件才会去做冲压,这个零件争取的加工工序是:下料(线切割或者铣床)——铣加工——钻加工——磨上下面。完事了。还有粗糙度的标注没有标准一个范围的,0.8或者1.6只能选一个,再强调一次,这个零件在装配的过程中还需要配加工(配磨上下面),所以0.8的粗糙度要求根本屁用没有,浪费加工成本而已。

2.2,中间那个孔是个定位销的底孔,这个孔可有可无,这个是个配作的孔,把所有零件按精度全部装配好后再配做这个位置的,而且这个调整垫在定位销的作用中也没有太大的意义,所以那个孔不需要标注公差,按自由公差处理就可以了。再说一遍,无标注公差就按自由公差处理,不是不标注。

2.3我不确认粗糙度是不是可以放在技术要求里面(没时间去查手册),但是放在右上角肯定是没有问题的,我不知道这个位置我错那里了?

3.1.图框的视角符号,我已经在文章里说明了这个问题了,希望你认真看一下我的文章在发表这个质疑,在这里不做解释。

3.2材料无处理,这个问题我本来是想留在以后的图纸介绍中说的,既然你提到了我也就说一下,每个零件的技术要求,我们都需要考虑这个零件的防锈问题,常用的有发黑,就是你说的这种,还有镀铬,喷漆等,但是在这个零件里面为什么我没有写呢?这是因为我前面已经说了,这个零件是需要配合装配的具体尺寸再次加工的,还要配磨两个面,如果拿这个零件去发黑,然后装配的时候又磨掉它,这就是在浪费,白白的增加了成本,最后一点用都没有,算不算脱裤子放屁多此一举呢?所以大凡是轴承座位置的调整垫都没有发黑的,你可以拆一台昆明台正的光机来看一下,他们的轴承座调整垫是否发黑。我们处理任何零件都需要考虑实际的应用和成本,这才能做一个合格的设计工程师,而不是照着书在那里对条条框框,很多东西书本给不了我们,只有自己去实践过才能得到真理。那些呆在家里闭门写书的老学究除了你抄我的,我抄你的,还能写出点什么新意来。

不知道我回答是否让你满意,欢迎继续讨论,我不一定对,但是我坚持我的观点。谢谢。
编辑于 2017-01-23

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