FA工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

FA工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

（增補(bǔ)修訂版）

By:Duyeslin

目錄

緒論

0目的

0設(shè)備結(jié)構(gòu)劃分

0設(shè)備模塊劃分

0設(shè)備元器件

五圖紙

0軟件

第一章基于工程實(shí)踐的工程制圖基礎(chǔ)

第一節(jié)工程圖紙基

本要求第二節(jié)制作

工程圖紙

清晰的視圖

完整的尺寸

合理的公差

附1適當(dāng)?shù)牟牧?/p>

附2正確的工藝要求

完整的文檔管理內(nèi)容及工件信息

圖紙中常用英文單詞

尺寸鏈解算方法

03關(guān)于公差的補(bǔ)充說明第二

章常用的自動(dòng)化元器件及選型基礎(chǔ)

第一節(jié)氣動(dòng)系統(tǒng)元器件選型及應(yīng)用

氣動(dòng)系統(tǒng)基本元器件氣缸

及其附件選型及應(yīng)用真空

器件選型及其應(yīng)用

第二節(jié)油壓緩沖器選型計(jì)算第三節(jié)電力驅(qū)動(dòng)元器件及

相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配件選型及應(yīng)用

伺服電機(jī)+減速機(jī)+滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的選型基礎(chǔ)步

進(jìn)電機(jī)+凸輪分割器圓盤分度機(jī)構(gòu)的選型基礎(chǔ)

第四節(jié)常用傳感器介紹

0常用自動(dòng)化元器件英文單詞

第三章自動(dòng)化部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第一節(jié)零

件的典型工藝性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第二節(jié)常用的氣動(dòng)機(jī)構(gòu)模塊設(shè)計(jì)氣

缸配直線軸承氣缸配直線導(dǎo)

軌氣缸在快速夾具中的應(yīng)用

氣缸在步進(jìn)送料系統(tǒng)中的應(yīng)用

氣缸驅(qū)動(dòng)齒輪齒條將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

第三節(jié)常用的電動(dòng)機(jī)構(gòu)模塊設(shè)計(jì)

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠+直線導(dǎo)軌的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步帶+直線導(dǎo)軌的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪齒條的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

倍速鏈基礎(chǔ)知識(shí)

第四市產(chǎn)品工裝夾具設(shè)計(jì)

圓柱形產(chǎn)品的定位

異形產(chǎn)品的定位夾緊設(shè)計(jì)

第四章設(shè)備整體設(shè)計(jì)思路及方法

第一節(jié)設(shè)備設(shè)計(jì)的一般過程第二節(jié)設(shè)

備設(shè)計(jì)的思考方法和決策過程

設(shè)備的功能模塊劃分和布局基礎(chǔ)

設(shè)備模塊設(shè)計(jì)思路和方法

設(shè)備方案失效模式分析方法

附：設(shè)備設(shè)計(jì)術(shù)語英文單詞

第五章項(xiàng)目管理基礎(chǔ)第一節(jié)項(xiàng)目管

理的基本內(nèi)容

第二節(jié)項(xiàng)目管理方法和過程

項(xiàng)目工作分解項(xiàng)目

時(shí)間管理

0論

-目的

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人們對(duì)于產(chǎn)品品質(zhì)的更高追求，越來越多的企、也和

工廠都期望使用大量的自動(dòng)化設(shè)備和裝置來取代工人繁冗無味的重復(fù)勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)

產(chǎn)品的全部或者部分制造過程的自動(dòng)化以消除因?yàn)槿藶橐蛩貙?dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量的不

穩(wěn)定性，這就是我們通常所說的“工廠自動(dòng)化"（FactoryAutomation,簡稱：

FA）O

本文以及后續(xù)系列篇幅介紹的就是為了實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化而做的工業(yè)自動(dòng)化

設(shè)備的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)。本系列文章主要面對(duì)的對(duì)象是：有志于投身機(jī)械設(shè)計(jì)行

業(yè)的，具有基本機(jī)電知識(shí)的大學(xué)生、應(yīng)屆畢業(yè)生以及畢業(yè)3年以內(nèi)的初級(jí)設(shè)

計(jì)師（助理設(shè)計(jì)師）。所以本系列文章的主要宗旨是：讓在校大學(xué)生明白學(xué)習(xí)

的方向，讓應(yīng)屆畢業(yè)生能迅速地把學(xué)校學(xué)到的理論知識(shí)正確地應(yīng)用到設(shè)計(jì)實(shí)踐

中來，讓助理設(shè)計(jì)師發(fā)現(xiàn)自己的不足之處。本系列文章不會(huì)解釋設(shè)計(jì)方法學(xué)的

問題，凡涉及到設(shè)計(jì)方法學(xué)的問題，煩請(qǐng)諸位自己查閱相關(guān)資料。比如：自頂

向下設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等。所以，在接下來的講解中，本人會(huì)盡量使用簡潔、系

列的方式，通俗的語言列舉我們所要表達(dá)的內(nèi)容，盡量做到不羅嗦、不重復(fù)，

盡量減小諸位的閱讀強(qiáng)度、節(jié)約大家的時(shí)間。所以，我們的口號(hào)是“理論聯(lián)系

實(shí)際”。好了，以下咱們開始進(jìn)入工廠自動(dòng)化設(shè)備的天地中。

注意：本文中所說的自動(dòng)化設(shè)備主要是大量使用了現(xiàn)代自動(dòng)化元器件以及自

動(dòng)化控制系統(tǒng)的各類設(shè)備，與傳統(tǒng)的純機(jī)械機(jī)構(gòu)組成的設(shè)備有一定的區(qū)別。但

是，也不可盲目的崇拜自動(dòng)化元器件和現(xiàn)代控制技術(shù)的能力，傳統(tǒng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)

仍然是機(jī)械的主要組成部分；與現(xiàn)代自動(dòng)化器件組成的結(jié)構(gòu)模塊相比較，傳統(tǒng)

的機(jī)械機(jī)構(gòu)具有非常明顯的簡潔、高效的優(yōu)點(diǎn)；所以，在設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，只

有合理地運(yùn)用機(jī)構(gòu)和自動(dòng)化元器件、現(xiàn)代控制技術(shù)才有可能設(shè)計(jì)出完美的自動(dòng)

化設(shè)備。由于機(jī)械機(jī)構(gòu)學(xué)在18世紀(jì)已經(jīng)發(fā)展成熟，而且在大學(xué)的《機(jī)械原

理》課程中有清晰的闡述，所以，本文會(huì)盡量少的提到機(jī)械原理，涉及到的機(jī)

械原理相關(guān)知識(shí)請(qǐng)各位自己去翻資料。但是，請(qǐng)各位一定要記住：機(jī)械原理是

一切設(shè)備設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)！切勿忽視！但凡由本人面試的工程師，如果機(jī)械原

理知識(shí)不扎實(shí)，一概不予錄用。

聲明：本系列篇章中講述的都是一般工程應(yīng)用知識(shí)，如有特殊應(yīng)用場合，

則請(qǐng)參閱相關(guān)專著并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場合進(jìn)行分析、計(jì)算和設(shè)計(jì)。傾向于理論研

究者則完全不必在此耗費(fèi)時(shí)間和心血。

以下介紹依據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)過程進(jìn)行

二設(shè)備結(jié)構(gòu)劃分

在工廠自動(dòng)化的設(shè)備中，主要有三大類：物流類、制造類、檢測類。物流類

設(shè)備或者裝置主要是為了解決產(chǎn)品原材料、半成品、成品在工廠內(nèi)部各工序之間的

輸送、包裝等問題。比如：各種輸送線、轉(zhuǎn)送小車等。制造類設(shè)備主要是為了實(shí)現(xiàn)

產(chǎn)品原材料到成品或半成品之間各個(gè)工序的加工、制造、裝配過程。比如：各類專

用機(jī)床等。檢測類設(shè)備主要是為了控制產(chǎn)品質(zhì)量而進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的離線或在線品質(zhì)

監(jiān)控裝置。比如：各類尺寸、外觀以及內(nèi)部質(zhì)量檢測設(shè)備或裝置等。

為了便于講解，我們把自動(dòng)化設(shè)備劃分為的五大部分：上料、操作、卸料、

控制系統(tǒng)、人機(jī)界面。

上料上料部分實(shí)際上包括三大功能模塊：上料模塊、排列模塊和分料模塊

（或者合流模塊）。在工廠生產(chǎn)實(shí)際中，各種各樣的原料加載衍生了各種類型的

上料機(jī)構(gòu)或上料裝置。我們?cè)诠こ虒?shí)際中常用的上料方式主要有：振動(dòng)盤上料、

漏斗型料倉上料、料盤上料以及彈匣式料倉上料。在上料過程中，根據(jù)產(chǎn)品的外

形規(guī)格還需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行整列，這就是排列模塊的工作。而從上料模塊到排列模

塊出來的產(chǎn)品都是一個(gè)挨一個(gè)的，這就需要有分料模塊來將即將取走的工件從整

列隊(duì)列中分離出來，這是分料模塊的活。若果是裝配類設(shè)備，還需要有多種材料

上料，那么，我們需要將各種原材料按照裝配順序進(jìn)給，所以，我們也需要有合

理的合流裝置。

操作我們把任何設(shè)備對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行的任何加工、裝配、檢測等工作都稱為操

作。

卸料卸料就是將本設(shè)備加工制造完成的產(chǎn)品按照要求從設(shè)備中取出放到

指定位置。

控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)包含硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)指的是：由處理器

（PLC、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、單片機(jī)等中央處理單元器件）、繼電器、傳感器以及

各類管線等組成的各種電路。軟件系統(tǒng)指的是：為了讓設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)而設(shè)計(jì)的

軟件。

人機(jī)界面為了讓設(shè)備能夠且易于操作而設(shè)計(jì)的裝置：按鈕、觸摸屏、顯示

dh*寺1o

三設(shè)備模塊劃分

通過以上的劃分，我們對(duì)設(shè)備已經(jīng)有了一個(gè)大致的印象。接下來，我們應(yīng)

該去探索一下設(shè)備的內(nèi)部了。

任何自動(dòng)化設(shè)備都是由各種各樣的機(jī)構(gòu)組成，所以，我們現(xiàn)在來說說在工廠

自動(dòng)化過程中，我們需要常常用到的機(jī)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)理

論以及實(shí)踐中都前所未有的強(qiáng)調(diào)模塊化設(shè)計(jì)，不論是機(jī)械設(shè)計(jì)還是控制設(shè)計(jì)。這也

是由現(xiàn)代工廠產(chǎn)品生產(chǎn)和自動(dòng)化產(chǎn)品的發(fā)展所決定的。模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于：提

高設(shè)計(jì)效率（易于實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)）、柔性好、便于生產(chǎn)（易于實(shí)現(xiàn)批量生

產(chǎn)）、降低成本、便于調(diào)試、維護(hù)等方面。

通常的機(jī)械功能模塊都有兩大部分：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

在工廠自動(dòng)化設(shè)備中，我們常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要有：電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（異步

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

等）、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有：齒輪機(jī)構(gòu)（包括蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)）、

連桿機(jī)構(gòu)（包括曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）、凸輪機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)系統(tǒng)（包括：平皮帶傳動(dòng)、

V帶傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)）、鏈傳動(dòng)系統(tǒng)（包括滾子鏈、倍速鏈等）、絲杠導(dǎo)軌系

統(tǒng)等。

另外，根據(jù)設(shè)備需要和運(yùn)動(dòng)方式的不同，有一個(gè)非常重要的概念需要強(qiáng)調(diào)：

間歇機(jī)構(gòu)。間歇機(jī)構(gòu)指的是為實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)制作的機(jī)構(gòu)。比如：分度盤

（實(shí)際上是凸輪機(jī)構(gòu)的一種）、槽輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)以及由軟硬件結(jié)合而形成的

步進(jìn)間歇系統(tǒng)、伺服間歇系統(tǒng)等。

0設(shè)備兀器件

我們把設(shè)備中采購進(jìn)來的可以直接裝配的部件稱為標(biāo)準(zhǔn)件，采購原材料需

要自己工廠進(jìn)行加工的部件稱為加工件。

以下我們根據(jù)部件不同的性質(zhì)，將標(biāo)準(zhǔn)件分為電動(dòng)配件、氣動(dòng)配件、液壓

配件、機(jī)械配件、控制配件五大部分進(jìn)行列舉：

電動(dòng)配件電動(dòng)配件包含各種電機(jī)及其附件。三相異步電機(jī)、單相電機(jī)、直

流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、直線電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器等。

氣動(dòng)配件氣動(dòng)配件包含各種氣缸及其附件。直線氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、氣爪、

氣囊、多行程氣缸、真空吸盤、氣動(dòng)接頭、換向閥、節(jié)流閥、磁性開關(guān)、浮動(dòng)接

頭、過濾器、油霧器、減壓:閥、氣壓表、負(fù)壓表、單向閥、比例閥等。

液壓配件液壓配件包含各種液壓缸及其附件。液壓缸、換向閥、節(jié)流閥、

浮動(dòng)接頭、過濾器、減壓閥、壓力表、單向閥、比例閥、溢流閥、伺服閥等。

機(jī)械配件機(jī)械配件主要包含各種執(zhí)行元器件。聯(lián)軸器、減速機(jī)、緩沖器、

穩(wěn)速器、滾動(dòng)軸承、直線軸承、滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、皮帶及帶輪、鏈及鏈輪、

齒輪齒條等。

控制配件控制配件包含控制系統(tǒng)各種硬件。PLC、工業(yè)計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、

板卡、繼電器、接觸器、濾波器、開關(guān)電源、傳感器、各種管線等。

另外，有一款元器件比較特殊，現(xiàn)也列舉一下：氣液增壓缸。氣液增壓缸是

以氣動(dòng)系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)來獲得較大驅(qū)動(dòng)力的辦法，類似于以弱電系統(tǒng)控制強(qiáng)電

系統(tǒng)。其在工廠自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用也是比較廣泛的，諸如：在一些沖壓設(shè)備和

裝配設(shè)備中都有應(yīng)用?，F(xiàn)在各網(wǎng)站論壇上也都有很多介紹，其應(yīng)用選型非常簡

單。諸位可以查找相關(guān)資料了解一下。

0圖紙

圖紙是設(shè)計(jì)與加工、裝配進(jìn)行溝通的語言，其重要性不言而喻。圖紙包括

機(jī)械圖紙和電氣圖紙。機(jī)械圖紙還包含裝配圖和零件圖，電氣圖紙包括電氣原

理圖和接線圖。

0軟件

目前，自動(dòng)化設(shè)備領(lǐng)域常用的設(shè)計(jì)軟件有：CAXA、AutoCAD、Solidworks,

Pro/Engineer、Unigraphics、CATIA、SolidEdge、ProtelsVB、VC、LabView等。

機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的軟件使用原理大抵相似，所以，諸位只需選擇其中一種熟悉其操

作即可。軟件只是一門工具，其使用也是熟能生巧的事，只要在實(shí)際工作中使用一

段時(shí)間自然就熟練了，諸位大可不必去花大量精力去研究，以免舍本逐末。

以上內(nèi)容是對(duì)于工廠自動(dòng)化設(shè)備及其系統(tǒng)、模塊、器件等進(jìn)行了列舉，目

的在干讓諸位對(duì)設(shè)備及設(shè)備的內(nèi)容有一個(gè)初步了解，明確自己需要掌握的相關(guān)

知識(shí)。只有具備了勸這一系列知識(shí)的深刻理解和元器件的了解才有可能真正踏

入工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)的大門。

設(shè)備設(shè)計(jì)制造是一個(gè)綜合—分析一綜合的過程：整體布局設(shè)計(jì)一模塊設(shè)計(jì)一

部件設(shè)計(jì)一加工一裝配。所以，以上介紹是自整體到部件的順序?；谌说膶W(xué)習(xí)過

程是從局部到整體的順序，后續(xù)的篇幅順序則是：圖紙一部件一整機(jī)。所以，本文

的閱讀順序是：如果從學(xué)習(xí)的角度，需要從頭到尾按篇幅介紹順序閱讀；如果從設(shè)

計(jì)實(shí)踐的角度，則應(yīng)該從最后一章看起，以篇幅相反的順序閱讀。

需要提醒諸位的是：請(qǐng)重視基礎(chǔ)原理。機(jī)械設(shè)計(jì)是非常龐大的系統(tǒng)知識(shí)的綜合

運(yùn)用，所以，請(qǐng)諸位努力掌握好材料學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)、液

壓氣壓傳動(dòng)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、公差配合、機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)、人機(jī)工程學(xué)等

相關(guān)學(xué)科知識(shí)。人的精力是有限的，知識(shí)是無限的。所以，需要把有限的精力放在

鉆研最重要的知識(shí)中去。所以，以下章節(jié)中所提到的大部分的元器件諸位不必都去

研究它的工作原理，明白其功能、使用方法、掌握正確選型即可。需要了解工作原

理的地方，文中自會(huì)闡釋清楚。需要告誡諸位的是：在工程實(shí)踐中任何原理原則不

是萬能的，切不可生搬硬套，搞教條主義，必須要具體問題具體分

析，靈活運(yùn)用基本原理解決實(shí)際問題始終是工程師的工作準(zhǔn)則。

本系列篇章力求盡量的使用國家標(biāo)準(zhǔn)給諸位介紹相關(guān)知火。但是，在工廠

管理和生產(chǎn)實(shí)踐中會(huì)有一些不盡相符的地方，所以，在制圖的章節(jié)中會(huì)使用到

一些企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，請(qǐng)諸位諒解。本系列篇章中所引用的相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)

知識(shí)都直接使用而不注明出處，敬請(qǐng)諒解！

注意：除特殊說明外，本系列篇幅中所使用的長度單位為：毫米(mm)；質(zhì)

量單位為：千克(kg)；力單位為：牛(N)；重力加速度為:10m/s2；其他單位

為國際單位制單位。

再次重申：本文所有的敘述都是從工程實(shí)踐的角度出發(fā)，闡述基礎(chǔ)的、普

遍的工程應(yīng)用知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，面向的對(duì)象是初級(jí)設(shè)計(jì)師。作為參考資料，本人的

根本想法是希望能夠借助這些文字闡述出來一種工廠自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)的思路和

思考方法；讓初級(jí)設(shè)計(jì)師能夠通過這些描述的東西找到一些將書本知識(shí)應(yīng)用到

工程實(shí)踐中的辦法，而不至于因?yàn)槿狈?jīng)驗(yàn)而茫然不知所措。因?yàn)?，一個(gè)設(shè)計(jì)

師的成長和他的作品成熟最重要的是要靠正確的設(shè)計(jì)方法和思維方式，而不是

靠書本上的資料來決定。當(dāng)然，書本帶給我們的前人的經(jīng)驗(yàn)積累也是非常重

要，關(guān)鍵的問題是要善于吸取這些經(jīng)驗(yàn)，然后形成自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)體系和思維

方式，這才是最重要的。這也是本人的初衷，所以，希望接下來的這些文字和

圖片能夠?qū)σ恍┤擞杏?，本人也就不勝欣慰了?/p>

當(dāng)然，由于本人知識(shí)水平以及經(jīng)驗(yàn)閱歷的限制，在接下來的各章節(jié)中出現(xiàn)

的各種疏漏之處，熱忱地歡迎各位批評(píng)、指正。

杜林2013年3月于中國深圳

第一章基于工程實(shí)踐的工程制圖

首先，請(qǐng)諸位注意：本文講解的是制作一份信息完整、適合制造加工的工

程圖紙思維過程，而非機(jī)械制圖的基礎(chǔ)教程。目的在于糾正一些初級(jí)設(shè)計(jì)師常

見的制圖錯(cuò)誤。所以，制圖的基本知識(shí)：畫法幾何學(xué)、機(jī)械圖學(xué)以及各種特征

的簡化表示法等基礎(chǔ)知識(shí)請(qǐng)查閱相關(guān)資料，本文概不贅述。本文中所使用的圖

框格式和標(biāo)題欄為工廠應(yīng)用之一種，非國標(biāo)格式。

工程圖紙就是設(shè)計(jì)師、工程師、制造加工人員和裝配人員進(jìn)行溝通的語言，

它包括：裝配圖和零件圖以及相關(guān)輔助的工藝說明或者設(shè)計(jì)要求文檔。

裝配圖紙反應(yīng)的是本裝配圖內(nèi)的組件的性狀、裝配工藝要求和使用信息；

零件圖紙反應(yīng)的是你的零件的所有信息和部分設(shè)計(jì)信息，其中包括：零件材

料、形狀、精度、表面質(zhì)量、防腐蝕狀況、硬度、制造工藝以及使用工況等。

根據(jù)優(yōu)秀的圖紙制作出來的零件才能保證設(shè)計(jì)需求和裝配調(diào)試過程的順利進(jìn)

行。所以，一份標(biāo)準(zhǔn)合格的圖紙對(duì)于設(shè)計(jì)師和設(shè)備來說都是至關(guān)重要的：對(duì)于

設(shè)計(jì)師來說，它是反應(yīng)設(shè)計(jì)師水準(zhǔn)和素質(zhì)的一張名片；對(duì)于設(shè)備來說，它將關(guān)

系到設(shè)備是否能順利運(yùn)行，是否能讓客戶和操作者滿意的根本。

制作工程圖是機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的最后一個(gè)過程，所以，任何工程圖都離不開

裝配要求。任何離開裝配而做的所謂工程圖都是沒有意義的，所以制作任何零

部件圖紙都需要著眼于設(shè)備或者模塊的整體設(shè)計(jì)和裝配需求。

第一節(jié)工程圖紙基本要求

在介紹以下內(nèi)容之前，先說說對(duì)圖紙的基本要求：

首先，要求圖紙視圖相對(duì)于圖紙幅面大小比例合理，采取合理的視圖布局、

合理的視圖比例、合理的主視圖方向、合理的投影視圖和輔助視圖布置。

其次，要求尺寸標(biāo)注清晰、有條理，尺寸線不得直接交叉猶如蜘蛛網(wǎng)。

再次，要求技術(shù)要求表達(dá)清楚，不得使用模棱兩可的語句和文字。

最后，要求所有標(biāo)題欄項(xiàng)目填寫完整，特別是工件的重要信息，如：數(shù)量、

版本、熱處理、表面處理、材料等。

一份合格的、標(biāo)準(zhǔn)的、清晰的圖紙應(yīng)該能讓加工制造人員在不咨詢的情況下

能完全領(lǐng)會(huì)作圖者的想法和設(shè)計(jì)者的思路。如果加工制作人員在加工過程中老

是需要向繪圖員或者設(shè)計(jì)師咨詢相關(guān)信息，那就表明這份圖紙存在著非常嚴(yán)重

的問題。所以，對(duì)于工程圖紙最基本的總體要求就是要能夠非常清晰、明白無

誤地傳達(dá)出圖紙中零部件的所有信息。

第二節(jié)制作工程圖紙

一份標(biāo)準(zhǔn)的工程圖紙應(yīng)該能夠清楚明晰的表達(dá)出下列內(nèi)容：清晰的視圖、完

整的尺寸、合理的公差、適當(dāng)?shù)牟牧?、正確的工藝要求和完整的文檔管理內(nèi)容。

清晰的視圖

1:用盡量少的視圖表示出工件的所有特征，不要出現(xiàn)冗余視圖。

2:主視圖包含最多的工件特征信息，凸顯“主”字。

3:盡量少用虛線，多用剖視圖表達(dá)特征，把零件所有的特征都表達(dá)清楚。

4:形狀、結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜的工件要配有軸測圖，方便加工人員理解圖紙。

5:可以選擇使用適當(dāng)?shù)奈淖终f明配合工程技術(shù)人員理解圖紙。

如以下示例：

公司名稱

項(xiàng)目名暮加工設(shè)備h本|1

—零件4SMT-P0001

材

折者未注明的:3Z；

計(jì)

1：IHI

?圖mm12T1-16敷2

J：黑姬±3比?2.000

圖122

加工於備?*1A

決絲盤零件，SMT-P0001

B1-1*11□nnnn

B1-1*?45

折*余控,的：,?“?)??mi*k

1：公M?<

2：斜角：ci；BA：:二”_】：七W：gm2

J：角度公■:土&行□K1.000

圖1.2-3

圖1.2-4

如上面圖片所示，圖1.2-1的工件的視圖擺放如圖1.2-2就非常清晰了，沒

有冗余視圖，使用了剖面圖，視圖清楚。圖1.2-3的主視圖是冗余視圖，圖

1.2-4的視圖使用了虛線，沒有使用剖面圖而導(dǎo)致視圖不清楚。所以，我們理應(yīng)

選擇圖1.2-2的處理方法。

完整的尺寸

1:不能漏標(biāo)尺寸，漏標(biāo)尺寸則加工人員無法按照?qǐng)D紙加工零件。

2:不能多標(biāo)尺寸，多標(biāo)尺寸同樣讓加工人員無法加工出需要的零件。

3:尺寸基準(zhǔn)選擇符合設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

4:關(guān)聯(lián)尺寸標(biāo)注正確。

5:尺寸鏈合理。

如以下示例：

圖1.2-6

圖127

*>x?<

IKZTl

lirxn|口—口■□“□I

Erm

圖1.2-8

圖1.2-9

圖1.2-10

序

鏟

圖1.2-11

如上面圖片所示，圖1.2-8中的標(biāo)注尺寸完整、尺寸基準(zhǔn)正確、尺寸鏈合理、

關(guān)聯(lián)特征尺寸合理。圖1.2-9中的尺寸鏈不合理；圖1.2-10中的槽特征基準(zhǔn)

選擇錯(cuò)誤；圖1.2-11中孔的關(guān)聯(lián)尺寸不合理。所以，我們只有選擇圖1.2-8

中的標(biāo)注方法才能得到我們想要的工件。

注意：所有的零件圖的標(biāo)注和工藝要求都離不開裝配圖！如上面的例子，

如果離開圖1.2-5,單獨(dú)看以上的幾張零件圖，就無所謂對(duì)錯(cuò)了，因?yàn)榘凑掌渲?/p>

任意一張圖紙都可以加工出來一件類似的工件。

在這里，我們重點(diǎn)解釋一下圖1.2-11中的錯(cuò)誤問題，因?yàn)檫@個(gè)問題是較少在

教材中提到的。諸位通過比較可以發(fā)現(xiàn)圖1.2-11中的標(biāo)注與圖1.2-8中的孔距標(biāo)

注不一樣，這里的孔距就是我們所謂的“關(guān)聯(lián)尺寸”（或者“相關(guān)尺寸”）□在實(shí)

際工程應(yīng)用中，我們把零件的同一組特征或者有參照關(guān)系的特征的尺寸稱為“關(guān)

聯(lián)尺寸”，它們之間必須有定位尺寸直接關(guān)聯(lián)。諸位再看圖1.2-5中，4個(gè)①9的

通孔是為了與圖1.2-6中的零件進(jìn)行螺紋連接用的，所以它們之間的距離必須直

接通過縱橫兩個(gè)尺寸進(jìn)行標(biāo)注。這實(shí)際上也是尺寸鏈的問題和檢驗(yàn)的問題。我們

看加工這個(gè)工件的工序：首先，是下料，即將一塊鋼板外形加工到90X60X20;

然后，銃槽40X20;最后，加工四個(gè)①9通孔。下面，我們看圖1.2-8中外形尺

寸與孔的定位尺寸中的封閉環(huán)是：孔與邊的距離；而在圖1.2-11中這個(gè)封閉環(huán)被

更換成了孔與孔之間的距離。而在實(shí)際的工件加工完成后，質(zhì)檢部門檢測的是圖

紙標(biāo)注的尺寸，而封閉環(huán)是不進(jìn)行檢驗(yàn)的。所以，這樣導(dǎo)致的最終結(jié)果就是根據(jù)

圖1.2-11加工出來的工件孔距最終的偏差與圖1.2-6中工件的孔距偏差之差也可

能大于孔①9與螺栓M8的外徑偏差（其具體公差尺寸，請(qǐng)大家根據(jù)未注線性尺

寸公差及圖紙標(biāo)題欄中規(guī)定之公差等級(jí)進(jìn)行核對(duì)），而使兩工件不能順利連接。這

也是我們的工藝不允許象圖1.2-11中這樣標(biāo)注關(guān)聯(lián)尺寸的根本原因所在。而以上

錯(cuò)誤則是應(yīng)屆畢業(yè)生和初級(jí)設(shè)計(jì)師（助理設(shè)計(jì)師）由于缺乏工程實(shí)踐而經(jīng)常出現(xiàn)

的，請(qǐng)諸位務(wù)必謹(jǐn)記?。∵@也是我們一直強(qiáng)調(diào)的“著眼于裝配圖做零件圖”的原

因，因?yàn)殡x開裝配圖去做零件圖的話，就不存在關(guān)聯(lián)尺寸這個(gè)概念了。

顯然，工程圖中的尺寸（包括公差）是由四個(gè)方面的因素決定的：零部件

功能因素、加工技術(shù)因素、檢驗(yàn)檢測因素、裝配條件和技術(shù)因素。任何一個(gè)尺

寸都與這四個(gè)因素密切相關(guān)，切切不可大意！

在本環(huán)節(jié)中，提到的一個(gè)重要概念：尺寸鏈，請(qǐng)諸位務(wù)必理解透徹其本身

意義以及由它所引申出來的一系列概念的意義。因?yàn)槌叽珂湵旧黻P(guān)系到在設(shè)備

中各相關(guān)零件的公差分配（即精度要求）、裝配方法（互換性）以及加工工

藝。尺寸鏈包含：封閉環(huán)、增環(huán)、減環(huán)等內(nèi)容。其基礎(chǔ)理論請(qǐng)諸位查閱《機(jī)械

制造工藝基礎(chǔ)》相關(guān)章節(jié)內(nèi)容。在本章末尾部分，給出了兩個(gè)解算尺寸鏈的范

例，供諸位參考閱讀。

合理的公差

所謂合理的公差，即在需要公差的地方我們都要有公差約束以保證加工的準(zhǔn)確

性；不需要公差的地方我們不得隨意標(biāo)注公差以降低加工難度、節(jié)約加工成本；標(biāo)

注公差時(shí)要根據(jù)工程實(shí)際需要進(jìn)行尺寸鏈計(jì)算來確定各工件間的公差合理分配。很

多人認(rèn)為工件加工精度越高，設(shè)備的精度就越高，實(shí)際上不是這回事。設(shè)

備的整體精度除與工件精度有關(guān)以外，還與裝配技術(shù)有關(guān)、與生產(chǎn)批量有關(guān)，

希望諸位明白這一點(diǎn)。比如我們通常見到的普通車床、銃床等的主軸零部件公

差等級(jí)也都是在普通范圍內(nèi)，而并非想當(dāng)然的高精度，其高精度保持與其進(jìn)行

批量生產(chǎn)和成熟的裝配技術(shù)有很大關(guān)系。

在這里我們所說的公差，包含：尺寸公差、形狀公差、位置公差。其基本概

念和基礎(chǔ)理論請(qǐng)參閱《公差合理選用與正確標(biāo)注》、《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測基

礎(chǔ)》。在這里我們要強(qiáng)調(diào)的是：裝配。裝配即組裝與配合。在大多數(shù)應(yīng)屆生或者

助理設(shè)計(jì)師的印象中配合即是軸與孔（狹義的軸孔概念）的配合，原因在于機(jī)

械設(shè)計(jì)制造中這類配合是最多的。另外，學(xué)校的教材所講的也是這類配合（廣

義的軸孔概念）。所以，本人不再在這方面絮絮叨叨的說太多。只是再解釋兩個(gè)

概念：基軸制、基孔制?；S制即在設(shè)計(jì)過程中以軸為基準(zhǔn)的配合方式，比

如：軸承外圈和軸承座內(nèi)孔的配合?；字萍丛谠O(shè)計(jì)過程中以孔為基準(zhǔn)的配合

方式，比如：軸承內(nèi)圈和軸的配合。

另外，再強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：基于加工工藝的原因（加工軸時(shí)，刀具在工件外表面

進(jìn)行操作；加工孔時(shí)，刀具在工件內(nèi)表面進(jìn)行操作），通常狀況下在軸與孔的

配合中，軸的公差選擇比孔的公差高一級(jí)。比如：在軸承與軸的過渡配合中，

軸承內(nèi)圈公差等級(jí)為H7,則軸的精度等級(jí)選擇k6o

需要公差的地方：在工程實(shí)踐應(yīng)用中有很大一部分是除軸與孔之外的配合

方式。所以，我們說

凡是有配合的地方都需要公差。另外，在大批量的生產(chǎn)中，我們?yōu)榱吮３止ぜ?/p>

的一致性，也需要一定的公差約束。為了幫助大家理解配合的概念，我們?cè)诨?/p>

到上面的裝配圖1.2-5中去，請(qǐng)諸位看清楚，上圖中的兩個(gè)40X20的槽和凸

臺(tái)的裝配即是配合之一種。那么，由此，我們可以清楚得得出結(jié)論，這個(gè)地方

是需要公差約束的。所以，請(qǐng)看以下的工程圖：

圖1.2-12(注意：此圖中的公差

40(+0.15/+0.05)和20(-0.05/-0.15))

圖1.2-13

(注意:此圖中的公差40(0/-0.1)和20(+0.1/0))

請(qǐng)諸位注意比較圖1.2-12和圖1.2-13中的公差。另外，在工程實(shí)際應(yīng)用

中，象這樣的精度要求不高的配合的地方也可以在圖紙上注明“與XXXX工

件上的XXX尺寸配做，間隙配合/過渡配合/過盈配合”。而如果是高精度的機(jī)

構(gòu)或者組件中的工件則需要根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和裝配互換方式、加工工藝進(jìn)行尺

寸鏈解算和公差分配。

順便說一下，在加工制造過程中有一種現(xiàn)象值得引起注意：通常加工人員

加工出來的軸的尺寸較容易向公差范圍內(nèi)偏大的方向移動(dòng)；孔的尺寸則相反，

容易向公差范圍內(nèi)偏小的方向移動(dòng)。這是由于加工人員擔(dān)心“過切削”的心理

導(dǎo)致的結(jié)果，也就是說，加工人員通常會(huì)有這樣一種心態(tài)：軸如果大一點(diǎn)還可

以再補(bǔ)加工一次，如果小了就沒有辦法挽救了；孔如果小一點(diǎn)也還可以補(bǔ)加工

一次，如果大了零件也可能就報(bào)廢了。所以，加工人員在這種心態(tài)支配下，通

常就以最小極限尺寸為目標(biāo)加工孔，以最大極限尺寸為目標(biāo)加工軸。當(dāng)然，在

數(shù)控機(jī)床上加工出來的工件則不存在這個(gè)問題。

請(qǐng)諸位注意圖1.2-13中右視圖內(nèi)的兩個(gè)尺寸所構(gòu)成的尺寸鏈。為什么我們

選擇的是凸臺(tái)的高度尺寸20進(jìn)行標(biāo)注，而不是底座的高度尺寸(15)進(jìn)行標(biāo)

注？提醒一下：這也是關(guān)聯(lián)尺寸的問題。

另外，我們給諸位提一提形位公差的問題。形位公差也是機(jī)械設(shè)計(jì)制造中非

常重要的內(nèi)容，形位公差選擇、使用不合理同樣會(huì)導(dǎo)致工件的加工、裝配和使用

的一系列問題。在實(shí)際工程應(yīng)用中，我們除了要理解14種形位公差的基本意

義以外，還得要理解形位公差選擇的三大重要原則：最大實(shí)體原則、包容原

則、獨(dú)立原則。還有一個(gè)重要的問題是復(fù)合基準(zhǔn)和多重基準(zhǔn)的選用以及多基準(zhǔn)

的使用順序。這方面內(nèi)容請(qǐng)諸位參閱《公差的合理選用與正確標(biāo)注》，這里面

有非常詳盡的論述，勿需本人置喙。

這里需要專門提到的是本人見到很多初級(jí)設(shè)計(jì)師常犯的兩個(gè)錯(cuò)誤：1：把選

擇軸線（或者中線）作為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)符號(hào)直接擺在軸線上，請(qǐng)諸位注意；2:在

同一要素上給出的形狀公差值大于位置公差值。切忌！切忌??！

在這里，再提一下一般公差的問題。所謂一般公差，指在車間通常加工條件

下能達(dá)到或保證的公差。在國標(biāo)中，一般公差有三類：線性公差、倒圓半徑和倒

圓高度公差和角度尺寸公差。他們分別有四個(gè)、兩個(gè)、四個(gè)等級(jí)，國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)

定了具體的尺寸極限偏差值和標(biāo)注方法，請(qǐng)諸位查詢GB/T1804-2000o

適當(dāng)?shù)牟牧?/p>

所謂適當(dāng)?shù)牟牧?，就是根?jù)工件的實(shí)際設(shè)計(jì)使用狀況和材料的工藝性能選

擇合適的材料進(jìn)行工件加工。常用的工程材料性能和規(guī)格請(qǐng)諸位自己翻閱相關(guān)

資料。需要特別指出的是：請(qǐng)諸位要善于運(yùn)用型材，適當(dāng)?shù)氖褂眯筒目梢越档?/p>

制造成本。另外，一定要對(duì)常用材料的各種性能了如指掌，注意，我們說的各

種性能是包括以下面：強(qiáng)度、韌性、剛度、可加工性、熱處理性、導(dǎo)電性、導(dǎo)

熱性、焊接性等。比如：曾經(jīng)有人使用POM塑料設(shè)計(jì)了一個(gè)零件，其中有

一個(gè)方形孔，當(dāng)人家問到怎么加工這個(gè)方形孔的時(shí)候，他告訴別人：線切割。

這種錯(cuò)誤實(shí)在不是一個(gè)專業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)師應(yīng)該犯的。

下面，提出一些常用材料，請(qǐng)諸位務(wù)必打開《工程材料》或者咨詢材料供

應(yīng)商仔細(xì)熟悉其性能以在以后工作中熟練使用。

機(jī)架用材料：焊接機(jī)架常用型材：熱軋槽釧、冷拉方管、熱軋工

字鋼裝配機(jī)架常用型材：鋁型材鑄造機(jī)架常用材料：HT200.

HT250、球墨鑄鐵普通工件用材料：普通板件常用材料：

A3（Q235A）、45、AL6061（鋁）、AL5052（鋁）軸用材料：45、

40Cr、SUS304（06Crl9Nil0）

夾具模具常用材料：D2（Crl2Molvl）,T10、Crl2、H13、60Si2Mn

耐熱材料：環(huán)氧樹脂、氧化鋁防腐蝕環(huán)境用不

銹鋼:SUS316（18Crl2Ni2.5Mo）

可淬火不銹鋼：440C常用工程塑料：ABS、PMMA（有機(jī)玻璃）、POM（賽

鋼）、PP、PU（聚氨酯）、

電木

正確的工藝要求

當(dāng)工件具有特殊工之要求時(shí)，請(qǐng)諸位在圖紙中明確提出并選擇正確的相關(guān)

工藝。我們常說的工藝要求通常包含以下內(nèi)容：工件的表面處理、熱處理以及

各種特殊的加工工藝，譬如：線切割、電火花、化學(xué)腐蝕等。

完整的文檔管理內(nèi)容及工件信息

文檔管理內(nèi)容及工件信息是指為了方便企業(yè)對(duì)于設(shè)計(jì)文件進(jìn)行管理而對(duì)圖

紙的標(biāo)題欄等圖紙中的文字類容進(jìn)行的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目和零部件的制作信息。

諸位在做圖紙的時(shí)候請(qǐng)將這些項(xiàng)目都整理清楚、填寫完整以方便企業(yè)管理、項(xiàng)目

追蹤和零件制作。通常，一份清晰完整的圖紙標(biāo)題欄和文字說明應(yīng)包含以下內(nèi)

容：項(xiàng)目名稱：本圖紙隸屬于哪個(gè)項(xiàng)目下；項(xiàng)目代號(hào)：由公司或者項(xiàng)目

組制定的本圖紙所隸屬于的項(xiàng)目代碼；零件名稱：本圖紙所表示的零部件

的名稱，通常，這個(gè)名稱會(huì)指示出本零件

的大致功用；零件代號(hào)：根據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定出來的本圖紙中的零部件代號(hào)，通

常，這個(gè)代

號(hào)在本企業(yè)中是屬于唯一的，它為了方便圖紙制作完成以后的所有工作中的相

關(guān)人員的聯(lián)系和項(xiàng)目管理；

材料：明確給出制作本圖紙所示零部件的材料及其牌號(hào)；數(shù)量：明確給出

制作本圖紙所示零部件的數(shù)量；熱處理：明確指出本圖紙所示零部件的熱

處理方法；表面處理：明確指出本圖紙所示零部件的表面防腐蝕處理方

法；技術(shù)要求：明確指出本圖紙中所示的零部件所需要達(dá)到的各項(xiàng)技術(shù)指

標(biāo)。設(shè)計(jì)、制圖、審核人員的簽字及日期；圖幅比例：通常，目前多數(shù)

圖紙都是由計(jì)算機(jī)制作而后打印出來的，其中大

多數(shù)尺寸與實(shí)際比例并不一致。所以，應(yīng)該讓零件制作人員知道不可根據(jù)圖紙

上的距離自己測量工件尺寸，如有遺漏尺寸則應(yīng)咨詢?cè)O(shè)計(jì)、制圖人員；

版本代號(hào)：依照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)給出本圖紙所示零部件的版本代號(hào)及修改內(nèi)容；投影

方法：由于目前國內(nèi)外的技術(shù)交流越來越多，而各國使用的圖紙投影方法并不

一致，所以，諸位有必要在自己的圖紙中清晰地指出本圖紙的投影方法。目

前，國際上流行的工程圖紙投影方法主要有兩種：第一視圖投影法和第三視圖

投影法。

現(xiàn)在，我們總結(jié)一下制作工程圖的過程：

首先，布置視圖。

然后，標(biāo)注尺寸。

然后，標(biāo)注公差。

然后,根據(jù)工件工況條件和材料性能選擇合適的材料。

然后,確定工件的工藝要求，填寫相關(guān)參數(shù)。然后，

撰寫技術(shù)要求。

然后，填寫標(biāo)題欄

最后審核圖紙。

附1:圖紙中常用英文單詞

由于近年來隨著開放的深入，國內(nèi)外的交流越來越多，特別是在自動(dòng)化領(lǐng)

域，更不乏出口或者為外資企業(yè)設(shè)計(jì)制造設(shè)備的企業(yè)，那么從事自動(dòng)化設(shè)備設(shè)

計(jì)行業(yè)工作的人員不可避免的需要同英文圖紙打交道。所以，為方便大家閱讀

英文圖紙，現(xiàn)將工程圖紙中會(huì)常用到得專業(yè)詞匯羅列如下，以供參考。

Turning車削Tolerance公差

Milling銃削Roughness粗糙度

Grinding磨削Flatness平面度

Lapping研磨Straightness直線度

Boring鎮(zhèn)削Roundness圓度

Drilling鉆孔Cylindricity圓柱度

Tapping攻牙Profileofline線輪廓度

Welding焊接Profileofsurface面輪廓度

Adhesivebonding粘結(jié)Perpendicularity垂直度

Polishing拋光Angularity斜度

WireEDM線切割Parallelism平行度

日ectricsparkle電火花加工Position位置度

Spindle主軸Concentricity同軸度

Micrometer千分尺Circularrunout圓跳動(dòng)

Caliper卡尺Totalrunout全跳動(dòng)

Lowerallowance下偏差Clearancefit間隙配合

Upperallowance上偏差Transitionfit過渡配合

Interferencefit過盈配合Anodizing陽極氧化

Clearoxide發(fā)白Painting噴漆

Blackoxide發(fā)黑Sandblasting噴砂

Chromeplating鍍格Knurling滾花

Zincplating鍍鋅Chamfer倒角

Nickelplating鍍銀Deburr去毛刺

Hardening淬火Normalizing正火

Quench水淬火Ageing老化處理

Tempering回火Agehardening失效硬化

Annealing退火Carburizing滲碳

Heattreatment熱處理Spline花鍵

Surfacefinish表面處理Techniquerequirement技術(shù)要

Levelbubble水平儀求

Gradienter水平儀Curvature曲率

Torque扭矩Inertia慣量

附2:尺寸鏈的解算方法

尺寸鏈的計(jì)算就是指計(jì)算封閉環(huán)和組成環(huán)的基本尺寸及其極限偏差。在設(shè)計(jì)

計(jì)算中通常是：已知封閉環(huán)的基本尺寸和極限偏差和各組成環(huán)的基本尺寸，求各

組成環(huán)的極限偏差和公差。其目的是根據(jù)設(shè)計(jì)總體要求來確定各組成環(huán)的上、下

偏差，也就是解決公差的分配問題。正確地運(yùn)用尺寸鏈知識(shí)，能夠合理地確定零

部件相關(guān)尺寸的公差和極限偏差，以最經(jīng)濟(jì)的方法達(dá)到一定的技術(shù)要求和裝配精

度。尺寸鏈的計(jì)算根據(jù)裝配方法和生產(chǎn)批量的不同也具有相應(yīng)的幾種不同方法：

完全互換法、大數(shù)互換法、分組互換法、修配補(bǔ)償法等。本節(jié)類容介紹完全互換

法和大數(shù)互換法供諸位參考，通常這兩類是應(yīng)用最多的，它們分別適應(yīng)小批量和

中等批量的生產(chǎn)方法。

本節(jié)類容涉及到的概念和公式較多，以下解釋幾個(gè)本節(jié)會(huì)用到得概念。公

式則邊使用邊解釋，以便于諸位閱讀。

封閉環(huán)：指尺寸鏈中通過已有尺寸間接得到的尺寸；組成環(huán)：指尺寸鏈中

直接標(biāo)注出來的已有尺寸；增環(huán)：指尺寸鏈中隨著封閉環(huán)的尺寸增大而增

大的組成環(huán)；減環(huán)：指尺寸鏈中隨著封閉環(huán)的尺寸增大而減小的組成環(huán)；

完全互換法：裝配時(shí)，全部產(chǎn)品的組成環(huán)都不需要進(jìn)行挑選或者改變其大

小

和位置，裝入后即可達(dá)到封閉環(huán)的公差要求。此法不考慮實(shí)際尺寸的分布情況，

從尺寸鏈各環(huán)的極限值出發(fā)進(jìn)行計(jì)算，能夠保證產(chǎn)品的完全互換性，所以也稱作

極值法。

大數(shù)互換法：裝配時(shí)，絕大多數(shù)產(chǎn)品的組成環(huán)不需要挑選或者改變其大小

和位置，裝入后即可達(dá)到封閉環(huán)的公差要求。此法假定各環(huán)都趨向正態(tài)分布，

置信概率為99.73%,所以此法也稱作概率法。采用此法設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)采取

適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┮耘懦齻€(gè)別產(chǎn)品超出公差范圍。

尺寸鏈解算基本步驟：

1、畫出尺寸鏈圖；

2、根據(jù)尺寸鏈圖確定出封閉環(huán)和增環(huán)、減環(huán)；

3、根據(jù)計(jì)算公式進(jìn)行各環(huán)值的計(jì)算；

4、校核計(jì)算結(jié)果；

下面，請(qǐng)看示例：

如圖1.3-1所示，軸上裝有4個(gè)零件：2個(gè)墊片、1個(gè)皮帶輪、1個(gè)軸用彈性

擋圈。已知：d1=42mm,d2=d5=5mm,d3=30mm,d4=2°_o,o5mmo要求裝配完成

+2

后dO=O+°O-O5O求各組成環(huán)的公差、軸d1的極限偏差。

完全互換法（極值法）計(jì)算：

1、畫尺寸鏈圖，如圖1.3-2;2、確定封閉環(huán)、增環(huán)、減環(huán)。顯然，封閉環(huán)為

dO,增環(huán)為d1,減環(huán)為d2,

d3,d4,d5o

+,2

封閉環(huán)尺寸為:d0=O+°OO5

3、計(jì)算各組成環(huán)的公差等級(jí)系數(shù)4,，

顯然，To=0.1mm,T4=0.02mm（軸用彈性擋圈的標(biāo)準(zhǔn)件公差）

-0

Oav用，

o\

Qav——各組成環(huán)的平均公差等級(jí)系數(shù)；

i,——第i個(gè)組成環(huán)的公差單位；

T,——第i個(gè)組成環(huán)的上下偏差之差值；

基本尺寸與公差單位表

尺寸

1-3>3-6>6-10>10-18>18-30>30-50>50-80

分段

i/〃m0.540.730.91.081.311.561.86

尺寸

>80-120>120-180>180-250>250-315>315-400>400-500

分段

i/〃m2.172.522.93.233.543.86

查詢基本尺寸與公差單位表，計(jì)算公差等級(jí)系數(shù)：

av(0.15-0.02)X1000

=?30

1.31+0.73+1.56+0.73

注意：上式中的1000,來源于mm與m之間的單位換算系數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)公差計(jì)算公式表

公差等標(biāo)準(zhǔn)公基本尺寸(mm)

級(jí)差D<=500D>500-3150

0IT00.5+0.012D1.414i

1IT10.8+0.02D2i

2IT2(IT1)(IT5/T1)A0.25

3IT3(IT1)(IT5/IT1)A0.5

4IT4(IT1)(IT5/IT1)A0.75

5IT57i

6IT610i

7IT716i

8IT825i

9IT940i

10IT1064i

11IT11100i

12IT12160i

13IT13250i

1

4IT14400i

15IT15640i

16IT161000i

17IT171600i

18IT182500i

所以，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)公差計(jì)算公式表，待確定組成環(huán)的公差等級(jí)可以選擇為

IT8(T=25i)0所以，可以得到：

Ti=25x1,5671000=0.039mm

T2=T5=25xo.73/1000=0.018mm

T3=25xl.31/1000=O.O33mm

E，T,=0