以工程視角審視《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)圖紙

鹿新建+唐利芹+李鋼

摘要：《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)是重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，圖紙質(zhì)量是檢驗(yàn)其設(shè)計(jì)水平的重要依據(jù)，本文結(jié)合作者多年的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，指出我院某班設(shè)計(jì)圖紙中存在的共性和個(gè)性問題，并提出了改進(jìn)意見，將有助于學(xué)生設(shè)計(jì)水平的提高。

關(guān)鍵詞：課程設(shè)計(jì)；圖紙；工程實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）31-0213-02

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程以后的一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是對(duì)學(xué)生所學(xué)的理論課進(jìn)行一次綜合的全面的工程訓(xùn)練，是全面掌握本課程的重要步驟。其目的是使學(xué)生鞏固和加深所學(xué)課程知識(shí)；培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；使其對(duì)機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)、機(jī)械零件和通用標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)與計(jì)算有一個(gè)較為完整的系統(tǒng)知識(shí)，從而使學(xué)生掌握機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，進(jìn)一步提高學(xué)生的計(jì)算、制圖和使用技術(shù)資料的能力。題目是設(shè)計(jì)輸送機(jī)的減速器，著重考察學(xué)生對(duì)齒輪傳動(dòng)、鍵連接、軸承設(shè)計(jì)等教學(xué)重點(diǎn)的把握程度。本校是以培養(yǎng)高等工程應(yīng)用型人才為主，大部分學(xué)生以后將走向企業(yè)，對(duì)于企業(yè)而言，評(píng)判人才優(yōu)劣的一個(gè)重要因素是制圖水平。因此，本文將結(jié)合本人多年在企業(yè)的工程實(shí)踐，以我院某班33名同學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)結(jié)果中的制圖質(zhì)量為對(duì)象進(jìn)行分析，同時(shí)提出改進(jìn)意見，僅供參考。

一、工程技術(shù)人員如何審圖

關(guān)于工程技術(shù)人員如何審圖？與個(gè)人的認(rèn)識(shí)水平、所從事的工種以及工作積累有關(guān)。一般而言設(shè)計(jì)人員重視零部件設(shè)計(jì)的圖紙布局、尺寸鏈、重要配合、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性、重要連接部位、明細(xì)表對(duì)應(yīng)性、零件圖與部裝圖的一致性、拆裝工藝性；工藝人員重視設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是否便于制造、零件材質(zhì)和加工精度的合理性、裝配工藝性；標(biāo)準(zhǔn)化人員則重在各種“規(guī)范化”，這些規(guī)范化包括圖紙格式、線型、尺寸標(biāo)注、標(biāo)準(zhǔn)化等。

二、圖紙存在問題

通過批閱33份課程設(shè)計(jì)裝配圖和零件圖，發(fā)現(xiàn)存在一些共性問題和個(gè)別問題，現(xiàn)總結(jié)如下。

（一）共性問題

1.圖紙分區(qū)問題。圖紙分區(qū)的作用在于對(duì)設(shè)計(jì)尺寸的“定位”，便于圖紙審核和修改。圖1為某型壓片機(jī)的裝配圖，采用了具有分區(qū)的A2圖框，如果修改偏心套的配合尺寸Φ25h6，可以清晰的定位到圖紙中的3B區(qū)，便于說明。

2.GB與GB/T。在上世紀(jì)90年代前，國(guó)家頒布的標(biāo)準(zhǔn)多以GB打頭，是一種強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。之后頒布的標(biāo)準(zhǔn)多是以GB/T打頭，是推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，是指生產(chǎn)、交換、使用等方面，通過經(jīng)濟(jì)手段調(diào)節(jié)而自愿采用的一類標(biāo)準(zhǔn)，又稱自愿標(biāo)準(zhǔn)。這類標(biāo)準(zhǔn)任何單位都有權(quán)決定是否采用，違反這類標(biāo)準(zhǔn)，不承擔(dān)經(jīng)濟(jì)或法律方面的責(zé)任。但是，一經(jīng)接受并采用，或各方商定同意納入經(jīng)濟(jì)合同中，就成為各方必須共同遵守的技術(shù)依據(jù)，具有法律上的約束性。在批閱圖紙中發(fā)現(xiàn)有很多同學(xué)將彈簧墊圈的標(biāo)準(zhǔn)寫為GB/T93-1987或GB/T93-87，顯然是錯(cuò)誤的。一般可以直接簡(jiǎn)寫為GB/T93。

3.螺栓選擇與標(biāo)注。上下箱體的連接，很多同學(xué)選用GB5780螺栓進(jìn)行連接，GB5780螺栓是一種C級(jí)螺栓，采用Q235A制造，一般在機(jī)械設(shè)計(jì)中很少使用或用在不重要的場(chǎng)合。上下箱體的連接屬于比較重要的連接，因此在螺栓上應(yīng)當(dāng)選擇較好的材質(zhì)，一般選用GB5782螺栓，其材料為35鋼或1Cr18Ni9Ti，淬火處理HRC35～40（對(duì)于35鋼）。在具體的工程設(shè)計(jì)中，一般會(huì)使用GB/T70.1的螺釘進(jìn)行連接，可以選擇8.8或更高等級(jí)螺釘。采用螺釘?shù)暮锰幵谟诳梢员阌诓鹧b，同時(shí)減少一個(gè)锪平面加工。

4.軸承安裝處軸上圓角設(shè)計(jì)。在批閱軸設(shè)計(jì)圖中，很多同學(xué)不注意各段軸之間的過渡圓角，統(tǒng)一設(shè)計(jì)為R2，經(jīng)查閱軸承設(shè)計(jì)手冊(cè)，深溝球軸承的6211軸承圓角為R2，小于此規(guī)格的一般在R0.3～R1.5，大于此規(guī)格的也有很多軸承型號(hào)的軸承圓角小于R2；對(duì)于角接觸球軸承的7310A軸承圓角為R2，小于此規(guī)格均小于R2；對(duì)于圓錐滾子軸承的HR30308J軸承圓角為R2，小于此規(guī)格均小于R2。減速器低速軸安裝軸承部位一般在50mm左右，顯然標(biāo)注軸上圓角為R2是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

（二）個(gè)別問題

1.軸承脂潤(rùn)滑設(shè)計(jì)。軸承的潤(rùn)滑一般分為脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑，由軸承內(nèi)徑n和軸承轉(zhuǎn)速r/min的乘積確定潤(rùn)滑方式。再根據(jù)軸上是否有軸向力確定軸承的類型，一般直齒傳動(dòng)多用深溝球軸承或角接觸球軸承；斜齒傳動(dòng)用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。對(duì)于脂潤(rùn)滑，參考資料上給出了擋油蓋的設(shè)計(jì)，防止?jié)櫥绯觥５菍?duì)于采用深溝球軸承的設(shè)計(jì)，在軸承設(shè)計(jì)手冊(cè)上給出了自帶密封圈的軸承結(jié)構(gòu)，可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。在具體工程實(shí)踐中，可以選用VV型或DD（DDU）型深溝球軸承，將一側(cè)打開即可。此外，軸承的潤(rùn)滑脂添加，可以通過在軸承端蓋增加黃油注油嘴實(shí)現(xiàn)，避免了打開軸承蓋，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

2.低速軸上鍵設(shè)計(jì)。連接大齒輪和低速軸的鍵，少部分同學(xué)選擇B型鍵。但是，B型鍵槽俯視圖（兩端）容易出錯(cuò)（兩端畫成直線）。B型鍵槽的三維效果圖如圖2所示，其加工方法是采用銑刀沿軸向銑削。

3.油標(biāo)問題。在減速器設(shè)計(jì)中，為了方便觀察箱體中的油量，在側(cè)面設(shè)計(jì)有桿式油標(biāo)，通過螺紋旋在下箱體中。但是，在一般的工程設(shè)計(jì)中，采用如透明油標(biāo)比較常見，更能夠?qū)崟r(shí)觀察箱體中的潤(rùn)滑油量。

4.回油槽問題。對(duì)于采用油潤(rùn)滑的軸承，需要在減速器下箱體中開設(shè)回油槽，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)回油槽寬度不一且寬度不標(biāo)準(zhǔn)，這就導(dǎo)致在加工中需要花費(fèi)更多的時(shí)間，導(dǎo)致設(shè)計(jì)不經(jīng)濟(jì)。

5.其他問題。連接上下箱體的螺栓偏長(zhǎng)，如M12x135，一般而言，螺栓的長(zhǎng)度不超過直徑的10倍，超過此長(zhǎng)度需要特殊定制，而且長(zhǎng)度超過100mm一般按照10mm或20mm長(zhǎng)度遞增。此外，還存在著螺栓長(zhǎng)度不規(guī)整的問題。鑄件箱體個(gè)別部位壁厚小于10mm，根據(jù)現(xiàn)有的消失模鑄造工藝，其壁厚一般要求不小于15或20mm。在提供的設(shè)計(jì)資料中僅有軸承的外形及安裝尺寸，缺少內(nèi)圈厚度、外圈厚度等局部尺寸，造成繪制出的軸承不協(xié)調(diào)。

三、改進(jìn)意見

1.修訂相關(guān)教材或者在教學(xué)中補(bǔ)充“圖紙分區(qū)”的內(nèi)容，或者在課程設(shè)計(jì)之前提供已分區(qū)好的標(biāo)準(zhǔn)圖框。

2.增加教材中部分常用緊固件的介紹，重點(diǎn)介紹標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、標(biāo)注方法以及長(zhǎng)度計(jì)算方法等。

3.提供給學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)的滾動(dòng)軸承圖紙，并要求學(xué)生特別注意軸承的設(shè)計(jì)圓角。

4.在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教學(xué)過程中注重設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化等方面的教學(xué)，同時(shí)補(bǔ)充工程實(shí)踐中常見的設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱玉.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2013.

[2]武華.機(jī)械制圖（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.