第 10 章测绘零件

第10章测绘零件

本章内容 §10.1 概述 §10-2 常见测量工具和测量方法 §10-3 零件测绘的步骤和要求 §10-4 测绘中零件尺寸的圆整与协调 §10-5 测绘中零件技术要求的确定 §10-6 常见零件草图的绘制

§10-1 概述 一、什么是零件测绘测绘就是根据零件实物，通过测量，绘制出图样的过程。测绘与设计不同：（1）测绘：实物→图样，是认识实物和再现实物的过程。（2）设计：图样→样机，是构思实物的过程。测绘往往对某些零件的材料、特性要进行多方面的科学分析鉴定，甚至研制。

二、零件测绘的种类 （一）设计测绘——测绘为了设计。根据需要对原有设备的零件进行更新改造，这些测绘多是从设计新产品或更新原有产品的角度进行的。（二）机修测绘——测绘为了修配。零件损坏，又无图样和资料可查，需要对坏零件进行测绘。（三）仿制测绘——测绘为了仿制。为了学习先进，取长补短，常需要对先进的产品进行测绘，制造出更好的产品。

三、测绘实训的目的 1、能够正确使用游标卡尺、直尺、内外卡钳、半径规、螺纹规等常规测量工具，熟练掌握常用测量方法。 2、了解零件所属机器或部件的应用，弄清零件的名称及在部件中的作用、装配关系和配合位置。 3、了解零件的加工方法、以及相关技术要求的制订方法和思路。 4、掌握常见典型零件的视图选择方法、尺寸标注方法，及主要技术要求的标注方法。 5、熟悉常见工艺结构的表达方法和标注方法。 6、熟悉常见材料及其热处理要求。 7、配合《机械制图》、《机械制造基础》、《机械设计基础》，及《公差配合与互换性》等课程所学的有关理论知识，结合生产实习，通过实际测绘零件，将各门功课有机地结合起来。 8、了解测绘零件图的操作过程。

四、零件草图的绘制 零件测绘工作常在机器设备的现场进行，受条件限制，一般先绘制出零件草图，然后根据零件草图整理出零件工作图。零件草图决不是潦草图。徒手绘制的图样称为草图，它是不借助绘图工具，用目测来估计物体的形状和大小，徒手绘制的图样。在讨论设计方案、技术交流及现场测绘中，经常需要快速地绘制出草图，徒手绘制草图是工程技术人员必须具备的基本技能。零件草图的内容与零件工作图相同，只是线条、字体等为徒手绘制。徒手图应做到：线型分明、比例均匀、字体端正、图面整洁。

§10-2 常见测量工具和测量方法 一、徒手画草图的基本方法 1. 握笔的方法手握笔的位置要比用绘图仪绘图时较高些，以利于运笔和观察目标。笔杆与纸面成45～60角。持笔稳而有力。一般选用HB或B的铅笔，用印有方格的图纸绘图。图2 测量直线尺寸 2. 直线的画法画直线时，握笔的手要放松，手腕靠着纸面，沿着画线的方向移动，眼睛注意线的终点方向，便于控制图线。画水平线时，图纸可放斜一点，将图纸转动到画线最为顺手的位置。画垂直线时，自上而下运笔。画斜线时可以转动图纸到便于画线的位置。

3. 圆和曲线的画法 画圆时，先定出圆心的位置，过圆心画出互相垂直的两条中心线，再在对称中心线上距圆心等于半径处目测截取四点，过四点分段画成。画稍大的圆时，可加画一对十字线，并同时截取四点，过八点画圆。对椭圆及圆弧的画法，也是尽量利用与正方形、长方形、菱形相切的特点进行绘制。

4. 角度的画法 画30、45、60等特殊角度的斜线时，可利用两直角边比例关系近似地画出。 5.复杂图形画法当遇到较复杂形状时，采用勾描轮廓和拓印的方法。如果平面能接触纸面时，用色描法，直接用铅笔沿轮廓画出线来。

二、常见测量工具和测量方法 1．测量直线尺寸一般用直尺、游标卡尺或深度尺直接测量，必要时可借助直角尺或三角板配合进行测量。

2．测量内外直径尺寸 通常用内外卡钳和直尺进行测量，或用游标卡尺直接测量，必要时也可使用内、外径千分尺测量。测量时应使两测量点的连线与回转面的轴线垂直相交，以保证测量精度。

3．测量壁厚 一般可用直尺测量。如果孔口较小，可用三用游标卡尺的深度尺进行测量，必要时可将内外卡钳与直尺配合起来进行测量。

4．测量孔间距 可利用卡钳、直尺或游标卡尺进行测量。

5．测量中心高 一般用直尺和卡钳或游标卡尺进行测量。

6．测量圆角 可用圆角规进行测量。测量时逐个实验，从中找到与被测部位完全吻合的一片，读出该片上的半径值。 7．测量角度可用量角器或游标量角器进行测量。

8．测量螺纹 首先目测螺纹的线数和旋向。其次目测出螺纹的牙型，再用螺纹规（60°、55°）进行测量。测量时逐片进行实验，从中找到与被测螺纹完全相吻合的一片，由此判定该螺纹的螺距。然后用游标卡尺直接测出螺纹的大径和长度。最后查对标准（核对牙型、螺距和大径），确定螺纹标记。

9．测量曲线或曲面 • 当要求测得很精确时，应使用专用的测量仪器。要求不高时，可采用以下方法进行测量。 • 拓印法：对于平面与曲面相交的曲线轮廓，可以先用纸拓印出轮廓，得到真实的曲线形状后，用铅笔描深，然后判定该曲线的曲线轮廓，定出切点，找到各段圆弧的中心，再测出半径值。 • 铅丝法：测量回转面零件的母线曲率半径时，可以先用铅丝贴合其曲面弯成母线形状，再描绘在纸上，然后进行测量。 • 坐标法：一般的曲线和曲面都可以用直尺和三角板定出曲面上各点的坐标，先在纸上画出曲线，然后测出曲率半径。

10．测量齿轮齿顶圆及齿厚 齿数为奇数和偶数时，齿顶圆的测量方法不同。

11. 常见的凸缘结构形式 在实际测绘工作中，对于测量精度要求不高的凸缘，可采用拓印法测绘，即将凸缘清洗干净后，在其表面上涂上一层薄薄的红丹粉，将凸缘的形状拓印到白纸上，（也可以用硬纸板和铅笔进行描印），然后在白纸上直接测量得到凸缘的几何尺寸。

12、作图法测量圆弧半径 　此方法适用于测量精度要求不高，尺寸不太大的柱面。用坐标法确定圆弧上的三个点的位置，然后作两段弦的垂直平分线，其交点为圆心，即可得到圆弧的半径。

13、利用量块和圆棒测量圆弧半径 此法适用于测量精度要求较高的情况。如图所示，在检验平台上放一个高度为H的量块，工件轻放在量块上，两侧夹入两根直径为фd圆棒，注意相互间保持良好的接触。用千分尺测出尺寸M，可得两圆棒的中心距L=M-d，则R=L2/[8(d-H)]-H2。内圆柱面的半径为R=L2/[8(H-d)]+H2。

§10-3 零件测绘的步骤和要求 一、画零件草图的方法和步骤 1、测绘前的准备工作（1）准备好图纸，及画底线和描粗用的铅笔、橡皮、小刀以及所需的测量工具。（2）收集产品说明书、样本等资料，弄清楚零件的名称、用途，以及它在机器或部件中的装配关系和运转关系。（3）对零件进行形体分析和结构分析。（4）确定或鉴别零件的材料，并对零件进行工艺分析，研究其制造方法和要求。

2、确定零件的表达方案 （1）根据零件的类型和结构，确定主视图。（2）根据主视图的表达情况，确定所需视图的数量，并定出各视图的表示方法。（3）视图的数量，以能充分表达零件形状为原则的前提下，愈少愈好。

3、画零件图形 （1）根据零件的总体尺寸和大致比例，确定图幅。（可以由指导老师指定图幅和比例）（2）绘制边框线和标题栏（绘制齿轮还应画出参数表）。（3）绘制轴线或中心线进行图面布置，应考虑各视图之间留有足够的位置标注尺寸和相关技术要求。（4）目测绘图（要求比例大致准确并且图形协调）。应先画零件的主要轮廓，再画出剖视、剖面和细节部分（如圆角、小孔、退刀槽等），并应注意各图之间的投影关系。（5）仔细检查，加深图线，绘制剖面线和必要的虚线。（6）确定尺寸基准，画出所有尺寸界线、尺寸线和箭头。

4、测量并标注尺寸 （1）测量尺寸，协调联系尺寸和相关尺寸。（2）查阅相关标准，校对标准结构要素（倒角、斜度、锥度、退刀槽、螺纹等）的尺寸。（3）在尺寸线上填写量得尺寸数值。 5、书写或标注必要的技术要求根据零件各部分要素的配合关系、联系关系，及工艺分析结果，制定合适的技术要求，并以规定符号标注出来或以文字形式书写出来。 6、填写标题栏在标题栏中填写清楚零件的名称、材料、数量、图号，及作图者的姓名、单位等。

二、对测绘零件草图的一般要求 1．测量方面的要求（1）要充分利用和正确使用现有的测量工具和条件。（2）测量尺寸应安排在画出主要图形（按目测尺寸绘制）之后集中进行，切不可边画边测边注。（3）要注意测量顺序，先测量各部分的定形尺寸，后测量定位尺寸。（4）测量时应考虑零件各部位的精度要求，将粗精尺寸分开测量。（5）对于某些不便直接测量的尺寸（如锥度、斜度等），应利用几何原理等方法进行测量和计算。

2．制图方面的要求 （1）应正确选择零件的视图，力求表达方案简捷、清晰、完整（以最少的图形将零件的结构形状表达的最清晰）。（2）零件草图应具有零件工作图的全部内容，包括一组图形、齐全的尺寸标注、必要的技术要求和标题栏。（3）草图不可理解为“潦草之图”，应作到图形正确、比例匀称、表达清晰、线型分明、工整美观。作图用工具或是徒手，由指导老师定。（4）对于已有标准规定的工艺结构（如中心孔、砂轮越程槽等），绘图应符合相关规定。

3．数据处理和标注方面的要求 （1）零、部位的直径、长度、锥度、倒角等主要规格、结构尺寸，都有标准规定，实测后，应选用最接近的标准数值。（2）根据零件的结构形状，确定它与其他零件之间的联系和工艺要求，正确选择尺寸基准。（3）尺寸标注应正确、完整、清晰，并力求合理。（4）对于已有标准规定的工艺结构（如倒角、砂轮越程槽、键槽、中心孔等），标注尺寸应符合相关规定。（5）根据零件的使用和装配关系，正确选择配合种类、精度等级及表面粗糙度，并要求各技术要求匹配合理。（6）表面粗糙度、尺寸公差、形位公差等技术要求的标注方法应符合相关标准的规定。

4．选材方面的要求 （1）应根据零件的使用和结构，合理选择材料牌号。（2）正确、合理地标注材料的热处理要求。 5．技术条件方面的要求（1）根据零件的材料、加工、使用、检验等方面，合理制定出技术要求。（2）对于比较重要的零件，应在技术要求中注明未注尺寸公差精度等级、未注形位公差精度等级。（3）材料热处理要求应合理，标注出的热处理名称、硬度等应符合相关技术标准规定。

三、绘制零件草图的注意事项 1．不要把零件上的缺陷画在测绘图上，例如铸件上的收缩、砂眼、毛刺等，以及加工错误的地方，或者碰伤或磨损的地方。 2．测绘装配体的零件时，在未拆装配体以前，先要弄清它的名称、用途、构造等，并考虑装配体各个零件的拆卸方法、拆卸顺序以及所用的工具。 3．拆卸时，为防止丢失零件和便于安装起见，所拆卸零件应分别编上号码，尽可能把有关零件装在一起，放在固定位置。 4．测绘较复杂的装配零件之前，应根据装配体画出一个装配示意图。 5．对于两个零件相互接触的表面，所标注的表面粗糙度要求应该一致。 6．测量加工面的尺寸，应使用较精密的量具。 7．所有标准件，只需量出必要的尺寸并注出规格，不必画测绘图。

§10-4 测绘中零件尺寸的圆整与协调 一、优先数和优先数系当设计者选定一个数值作为某种产品的参数指标时，这个数值就会按照一定的规律，向一切有关的制品传播扩散。如螺栓尺寸一旦确定，与其相配的螺母就定了，进而传播到加工、检验用的机床和量具，继而又传向垫圈、扳手的尺寸等。由此可见，在设计和生产过程中，技术参数的数值不能随意设定，否则，即使微小的差别，经过反复传播后，也会造成尺寸规格繁多、杂乱，以至于组织现代化生产及协作配套困难。因此，在生产实践中，人们总结出来了一种符合科学的统一数值标准——优先数和优先数系，在设计和测绘中遇到选择数值时，特别是在确定产品的参数系列时，必须按标准规定最大限度地采用优先数。

二、尺寸的圆整和协调 （一）尺寸的圆整按实物测量出来的尺寸，往往不是整数，所以，应对所测量出来的尺寸进行圆整处理。尺寸圆整后，可简化计算，使图形清晰，更重要的是可以采用更多的标准刀量具，缩短加工周期，提高生产效率。基本原则：逢4舍，逢6进，遇5保证偶数。例：41.456——41.4 13.75——13.8 13.85——13.8 查阅附录，数系中的尾数多为0，2，5，8及某些偶数值。

1.轴向主要尺寸（功能尺寸）的圆整 假定零件的实际尺寸应位于零件公差带中部，尽量将基本尺寸按国标圆整成为整数，并同时保证所给公差等级在IT9级以内。公差值可以采用单向公差或双向公差，最好为后者。例：有一个非圆结构尺寸的实测值为19.98，试确定基本尺寸和公差等级。查阅标准，20与实测值接近。根据保证所给公差等级在IT9级以内的要求，初步定为20IT9，查阅公差表，得知公差为0.052。根据“非圆的长度尺寸公差一般处理为：孔按H，轴按h，一般长度按js（对称公差带）” 取基本偏差代号为js，公差等级取为9级，则此时的上下偏差为： es= +0.026 ei=-0.026 实测尺寸19.98的位置基本符合要求。

2.配合尺寸的圆整 配合尺寸属于零件上的功能尺寸，确定是否合适，直接影响产品性能和装配精度，要做好以下工作：（1）确定轴孔基本尺寸（方法同轴向主要尺寸的圆整）（2）确定配合性质（根据拆卸时零件之间松紧程度，可初步判断出是有间隙的配合还是有过盈的配合）（3）确定基准制（一般取基孔制，但也要看零件的作用来决定）（4）确定公差等级（在满足使用要求的前提下，尽量选择较低等级）在确定好配合性质后，还应具体确定选用的配合。

例：现有一个实测值为φ19.98，请确定基本尺寸和公差等级。例：现有一个实测值为φ19.98，请确定基本尺寸和公差等级。查阅标准，φ20与实测值接近。根据保证所给公差等级在IT9级以内的要求，初步定为φ20 IT9，查阅公差表，得知公差为0.052。若取基本偏差为f，则极限偏差为：es=-0.020 ， ei=-0.072 此时，φ19.98不是公差中值，需作调整，选为φ20h9，其es=0 ， ei=-0.052 此时，φ19.98基本为公差中值。再根据零件该位置的作用校对一下，即可确定下来。

3.一般尺寸的圆整 一般尺寸为未注公差的尺寸，公差值可按国标未注公差规定或由企业统一规定。圆整这类尺寸，一般不保留小数，圆整后的基本尺寸要符合国标规定。（二）尺寸协调在零件图上标注尺寸时，必须注意把装配在一起的有关零件的测绘结果加以比较，并确定其基本尺寸和公差，不仅相关尺寸的数值要相互协调，而且，在尺寸的标注形式上也必须采用相同的标注方法。

§10-5 测绘中零件技术要求的确定 基准制的选择零件几何精度设计确定公差等级极限和配合的确定确定配合种类表面粗糙度的确定形位公差的确定

一、确定基准制 （1）先选用基孔制优先选用基孔制的原因主要是从工艺和经济性上考虑。加工中小尺寸的孔，通常采用价格较贵的钻头、铰刀、拉刀等定尺寸刀具，测量要用塞规等定尺寸量具。这些定尺寸刀具和量具的特点是：当孔的基本尺寸和公差相同而基本偏差不同时，需要更换刀具和量具。但对于不同尺寸的轴，只需用一种规格的车刀或砂轮来加工，测量采用通用量具即可。（2）若轴采用型材（如冷拔圆钢），精度满足产品的技术要求，不需要加工或加工极少，此时用基轴制比较经济合算。（3）和标准件配合时，应将标准件作基准。如和键配合的键槽为基轴制，和轴承配合的箱体孔为基轴制，和轴承配合的轴为基孔制。且在装配图上只需标注非标准件的配合代号。（4）一个基本尺寸的轴和多个孔配合时多采用基轴制。一轴多孔配合可采用基轴制。（5）特大件和特小件可采用基轴制。（6）在特殊情况下可采用非基准制，如轴承盖和箱体的配合。

二、确定公差等级 （1）根据被测零件所在机器的精度高低、被测零件所在部位的重要程度、尺寸在机器中的作用、表面粗糙度等因素决定零件尺寸的公差等级。（2）根据各个公差等级的应用范围和各种加工方法所能达到的公差等级来选取。（3）考虑孔和轴的工艺等价性。当基本尺寸≤500，公差≤IT8时，推荐选择轴的公差等级比孔的公差等级高一级。当公差等级 > IT8或基本尺寸>500时，推荐轴和孔的公差等级相同。

三、确定配合种类 （1）根据实测孔和轴的间隙或过盈的大小确定；（2）考虑被测件的配合部位在工作过程中对间隙的影响确定；（3）考虑被测机器使用时间及配合部位磨损情况；（4）考虑被测件的相对运动情况，有相对运动必须采用间隙配合；（5）考虑被测件的受力情况，受力大时，间隙要大些；（6）如需经常拆装，则配合间隙要大些；（7）工作温度高时，配合间隙要大些；（8）生产批量小时，孔常常接近最小极限尺寸，轴常常接近最大极限尺寸，所以批量较小时采用较大的配合间隙或较小的过盈。

四、表面粗糙度的确定 （1）确定表面粗糙度的方法有比较法、测量法、类比法等，我们重点介绍类比法，利用类比法确定表面粗糙度需要进行两方面的工作：评定参数的确定和参数值的确定。（2）评定参数的确定表面粗糙度的评定参数有Ra和Rz，实际使用时多选用Ra ，参数值可给出极限值，也可给出取值范围。参数Ra较能客观地反映表面微观不平度，所以优先选用Ra作为评定参数；参数Rz在反映表面微观不平程度上不如Ra，但易于在光学仪器上测量，特别适用于超精加工零件表面粗糙度的评定；Rz所反映的表面微观几何形状特征不全面，但测量很方便，适用于被测表面很小，不足一个取样长度，或不允许出现明显加工痕迹、控制应力集中、防止疲劳破坏的零件表面的粗糙度评定。（3）参数值的选用在选择表面粗糙度的参数值时，要仔细观察被测零件表面的粗糙度情况，认真分析被测表面的作用、加工方法、运动状态等，综合考虑技术要求和经济性等各方面因素，确定出合理的精度要求。

五、形状和位置公差的确定 （1）确定形位公差要解决三个问题：什么时候需要标注形位公差？标注哪些形位公差项目？如何确定形位公差的数值？（2）形位公差的标注原则凡是重要的配合尺寸、要求配合性质不变的尺寸，都要按包容原则标注；凡是要保证基本尺寸不同的装配互换，或者只是为了装配的大间隙配合，按最大容体原则标注；在一般情况下，对形位公差要求特别高，特别精密的机器零件，必须按独立原则标出。独立原则是指尺寸公差和形位公差单独检验；对于形位公差要求特别低时，如农机产品，为降低加工成本，形位公差也常常独立标出。（3）形位公差标注项目的确定确定形位公差的标注项目可从三个方面考虑：首先从保证零件设计性能和使用要求出发来确定形位公差项目；然后从典型表面的加工方法出现的误差种类出发确定形位公差项目；最后可考虑和同类产品进行比较确定形位公差项目。（4）形位公差值的确定根据尺寸公差估算出形位公差后再查表取国家标准（GB/T1184-1980）推荐的标准值。此外，一般情况下，表面粗糙度Ra的值小于形状公差，形状公差的值小于位置公差，而位置公差的值小于尺寸公差。

六、热处理及表面处理等技术要求的确定 测绘中确定热处理等技术要求的前提是先鉴定材料，然后确定测绘者所测零件所用材料。注意，选材恰当与否，并不是完全取决于材料的机械性能和金相组织，还要充分考虑工作条件。一般地说，零件大多要经过热处理，但并不是说，在测绘的图样上，都需要注明热处理要求，要依零件的作用来决定。

§10-6 常见零件草图的绘制 一、轴类零件的测绘

1、徒手绘制草图 2、测量零件尺寸（1）测量轴径尺寸—— 由工具直接测量，并圆整成标准值。与轴承配合的轴径尺寸要和轴承的内孔系列尺寸相匹配。（2）测量轴径长度尺寸——为非功能尺寸，用工具测出的数据圆整成整数即可。（3）测量键槽尺寸——主要有槽宽b、深度t和长度L，从外观即可判断与之配合的键的类型，根据测量出的b、t、L值，结合轴径的公称尺寸，查阅GB/T1096-1979，取标准值。（4）测量螺纹尺寸——螺纹大径可用游标卡尺测量，螺距的测量可用螺纹规。

3、精度设计 （1）确定尺寸公差及配合代号：本例中和轴承配合的尺寸为φ35k6 。键槽的偏差可查阅GB/T1096-1979,因为轴径偏差为φ44h7(-0.025),键槽深度为5+0.2,所以39的偏差为39-0.225(2)本例中和轴承配合的尺寸为φ35k6 。键槽的偏差可查阅GB/T1096-1979,因为轴径偏差为φ44h7(-0.025),键槽深度为5+0.2,所以39的偏差为39-0.225

4、完成轴零件图

二、齿轮的测绘 1、绘制齿轮草图

2、测量几何参数 （1）数出齿轮的齿数Z。（2）测量齿顶圆da和齿根圆df：对偶数齿齿轮，可用游标卡尺直接测量，得到da和df；而对于奇数齿齿轮，由于齿顶对齿槽，所以无法直接测量，带孔齿轮可按下图（a)所示的方法测出D和e，然后由da=D+2e计算出齿顶圆直径da，由df=D+2n计算出df。

3、确定基本参数 （1）识别标准制度：齿形角α的确定与标准制度有关，可通过了解齿轮的生产国家，认定该齿轮的标准制度，中国、日本、法国等生产的齿轮可判断为模数制，齿形角α=20°齿顶高系数ha* =1.0，或ha* =0.8。（2）确定模数：当标准制度认定后，模数可以由以下方法确定：由齿顶圆直径da或齿根圆直径df计算确定模数：m=da/(z+2ha*)或m=df/(z-2ha* -2c* )；式中齿顶高系数ha*和顶隙系数c*以标准值代入，国产齿轮ha* =1.0, c* =0.25。计算所得值和标准模数值进行比较，当计算值和标准值相符或接近时，取标准值。（3）计算加工所需参数：在确定齿数、模数、齿形角、齿顶高系数ha*和顶隙系数c*后，可按下式计算齿顶圆直径da、分度圆直径d和齿根圆直径df: d=mz da=m(z+2ha* ) df=m(z-2ha* -2c* )

第 10 章 测绘零件