3.6 根據圖紙進行零件設計

3.6.1　根據圖紙進行零件設計概述

實際工作中,很多時候還需要我們根據工程圖進行零件設計,這也是零件設計中比較簡單的一種設計情形,因為我們不用去考慮很多具體的設計問題,直接根據圖紙要求進行設計就可以了,所以這種設計的關鍵就是看懂設計圖紙,否則很難完成零件設計。那么如何才算看懂設計圖紙呢?這就需要從圖紙所包含的設計信息說起。

一般情況下,一張標準合理規范的設計圖紙重點要提供兩大設計信息:一是零件中的尺寸標注信息;一是零件設計思路與設計順序信息。對于前者很容易理解,我們根據圖紙上標注的尺寸進行設計就可以了。但是對于后者可能就不太好理解了,為什么圖紙還會提供設計思路與設計順序信息呢?不僅如此,這也正是看懂圖紙最重要的體現,圖紙中的各種尺寸往往是根據零件設計思路進行標注的。先設計哪個結構,需要哪些尺寸標注,主要是按照這樣的思路去標注的。所以只要看懂了圖紙,看明白了這種設計思路與設計順序信息,那么自然而然就知道這個零件是如何設計出來的了。很多人在根據圖紙進行零件設計時都感到無從下手,其主要原因還是沒有看懂設計圖紙的這些信息。

當然,如果圖紙并不是一張標準合理規范的圖紙,其中的尺寸標注都是隨心所欲標注的,絲毫不考慮設計思路與設計順序問題,這也會對零件設計帶來很大影響。所以根據圖紙進行零件設計,也能從一個側面檢驗圖紙是否是一張標準、合理、規范的設計圖紙。

所以反過來講,在完成零件設計之后要出零件工程圖,在我們設計的工程圖中也應該體現零件設計思路與設計順序信息,這也是一張標準、合理、規范的工程圖所必須具有的設計信息,否則就說明設計的圖紙存在很大問題。

實際上,很多人在設計零件工程圖時,對于其中的尺寸標注總是感覺無從下手,根本搞不清楚應該在什么位置標注哪些尺寸,更不知道為什么要這樣標注。其實關于工程圖中如何標注尺寸,在機械制圖中已經有了明確的規定。在實際設計中,如果能夠體現具體的設計思路與設計順序信息,那么我們設計的工程圖將更加完美,更加標準與規范,也能夠更好反映設計人員的設計能力及規范化標準化設計的能力!

3.6.2　根據圖紙進行零件設計實例

如圖3?377和圖3?378所示的夾具支座零件工程圖,這是同一個零件的兩份工程圖。根據這兩份工程圖中的設計信息均可以完成夾具支座的設計,但是在這兩份工程圖中一些細節結構的尺寸標注不一樣,在具體設計時一定要根據這些尺寸標注反映的設計信息進行準確設計。下面具體介紹根據圖紙進行夾具支座零件設計的分析思路及設計過程。

(1)分析圖紙信息及設計思路

根據圖紙進行零件設計。首先要根據圖紙分析零件類型及主要結構特點,從以上提供的夾具支座零件工程圖來看,該零件結構如圖3?379所示。

注意:根據圖紙進行零件設計之前,我們只有圖紙資料,并沒有實實在在的零件模型,這個零件模型是要我們根據零件圖紙信息進行設計的,此處圖3?379所示的零件結構在設計之前只存在于我們大腦中,這是在看懂圖紙之后在我們大腦中形成的零件結構,根據這個零件結構可以判斷夾具支座零件屬于一般類型的零件,與前面小節介紹的基座零件屬于同一類型的零件,可以使用分割法進行分析與設計。

　　根據支座零件結構特點,可以將該零件分割成兩大結構,也就是如圖3?380所示的夾具支座底板結構及如圖3?381所示的夾具支座主體結構,然后根據工程圖中底板高度尺寸15、支座零件總高度尺寸120這兩個尺寸可以確定支座零件底板底面為整個零件設計基準面,而底板底面是屬于底板結構的,因此,根據設計基準優先設計的原則,正確的設計思路應該是先設計支座底板結構,再設計支座主體結構,下面具體介紹設計過程。

(2)夾具支座底板結構設計

夾具支座底板結構如圖3?382所示。在具體設計時需要看懂圖紙中關于底板結構的尺寸標注,如圖3?383所示。圖中矩形框中的尺寸都是與底板結構有關的尺寸[此處以圖3?377所示夾具支座工程圖(一)為例],在設計中一定要直接體現在設計中。需要特別注意的是,在底板的底面上開有矩形凹槽,對于該矩形凹槽的設計,以上提供的兩種工程圖中的標注方式是不一樣的,那么具體設計時需要根據尺寸標注體現的設計思路進行具體設計。

圖3?383中各尺寸含義說明如下:

① 主視圖中“2??8”表示底板上兩個銷孔的直徑;

② 主視圖中“4??11”表示底板上四個安裝孔的直徑;

③ 主視圖中兩個“20”尺寸表示底板底面矩形凹槽長度兩端與底板左右兩側面距離;

④ 主視圖中尺寸“4”表示底板底面矩形凹槽深度值;

⑤ 主視圖中尺寸“15”表示底板厚度值;

⑥ 左視圖中兩個“12”尺寸表示底板底面矩形凹槽寬度兩端與底板前后兩側面距離;

⑦ 俯視圖中尺寸“120”和尺寸“60”分別表示底板的長度和寬度;

⑧ 俯視圖中尺寸“100”和尺寸“40”分別表示底板安裝孔長度和寬度方向中心距。

步驟1　創建如圖3?384所示底板拉伸。創建底板拉伸需要從工程圖中讀取底板長度尺寸120、寬度尺寸60和高度尺寸15。選擇“拉伸凸臺/基體”命令,選擇上視基準面為草繪平面,繪制如圖3?385所示的拉伸截面草圖(草圖中尺寸120為底板長度、尺寸60為底板寬度),然后創建如圖3?386所示底板拉伸,拉伸深度為15。

步驟2　創建如圖3?387所示的底板倒圓角。創建底板倒圓角需要從工程圖中讀取底板倒圓角半徑尺寸,工程圖中有明確說明,底板倒圓角半徑為8。選擇圓角命令,選擇如圖3?388所示的四角邊線為圓角對象,設置圓角半徑為8。

步驟3　創建如圖3?389所示的底板安裝孔。創建底板安裝孔需要從工程圖中讀取底板安裝孔長度和寬度方向中心距100和40,還需要讀取底板安裝孔直徑11。

① 首先創建如圖3?390所示底板安裝孔定位草圖。選擇底板頂面為草繪平面,繪制如圖3?391所示的草圖(草圖中尺寸100為底板孔長度方向中心距,尺寸40為底板孔寬度方向中心距)。

② 接下來選擇以上創建的任一草圖點創建一個安裝孔,孔直徑為11,深度方式為完全貫穿,然后將創建的孔按照草圖點進行草圖驅動陣列得到底板安裝孔。

步驟4　創建如圖3?392所示的底板銷孔。底板銷孔位置比較特殊,正好處在底板安裝孔寬度方向的中間位置,從工程圖中讀取銷孔直徑為8。

① 首先創建如圖3?393所示底板銷孔定位草圖點。選擇異形孔向導命令,選擇底板頂面為打孔平面,繪制如圖3?393所示的定位草圖(草圖中兩個草圖點正好在底板安裝孔寬度方向的中間位置),孔直徑為8,深度方式為完全貫穿。

② 使用鏡向命令將孔沿著右視基準面進行鏡向得到另外一側的銷孔。

步驟5　創建如圖3?394所示的底板底面矩形凹槽結構。創建底板底面矩形凹槽需要從工程圖中讀取底板凹槽相關尺寸,包括前后方向的距離尺寸12和左右方向的距離尺寸20,以及矩形凹槽四角圓角尺寸8和矩形凹槽底面圓角尺寸3。

① 創建如圖3?395所示的矩形凹槽拉伸切除。選擇底板底面為草圖平面,繪制如圖3?396所示的矩形凹槽拉伸草圖。草圖中的尺寸根據工程圖中給出的矩形凹槽相關尺寸進行標注,其中尺寸12表示矩形凹槽與底板前后方向的距離尺寸,尺寸20表示矩形凹槽與底板左右方向的距離尺寸。然后創建如圖3?397所示矩形凹槽拉伸切除,拉伸切除深度為4(圖紙上有明確的標注)。

② 創建如圖3?398所示的矩形凹槽四角圓角,圓角半徑為8(工程圖中有說明)。

③ 創建如圖3?399所示的矩形凹槽底面圓角,圓角半徑為3(工程圖中有說明)。

此處步驟5中介紹的底板矩形凹槽設計是按照如圖3?377所示的夾具支座零件工程圖(一)進行的設計。如果按照如圖3?377所示的夾具支座零件工程圖(二)進行設計,關鍵要讀取如圖3?400所示的矩形凹槽設計尺寸,此時設計方法也應做相應的調整:選擇拉伸切除命令,選擇前視基準面為草圖平面,繪制如圖3?401所示的矩形凹槽拉伸草圖,創建如圖3?402所示的矩形凹槽拉伸切除即可。

(3)設計夾具支座主體結構

夾具支座主體結構如圖3?403所示。在具體設計時需要看懂圖紙中關于主體結構的尺寸標注,如圖3?404所示。圖中矩形框中的尺寸都是與主體結構有關的尺寸[此處以圖3?377所示夾具支座工程圖(一)為例],在設計中一定要直接體現在設計中。需要特別注意的是主體中間的肋板結構設計,以上提供的兩種工程圖中的標注方式是不一樣的,那么具體設計時需要根據尺寸標注體現的設計思路進行具體設計。

圖3?404中各尺寸含義說明如下:

① 主視圖中尺寸“70”表示主體左右方向寬度;

② 主視圖中尺寸“40”表示主體頂部凹槽寬度;

③ 主視圖中尺寸“15”表示主體頂部凹槽深度;

④ 主視圖中尺寸“7.5”表示主體正面螺紋孔與頂部凹槽底面定位尺寸;

⑤ 主視圖中尺寸“10”表示主體中間肋板厚度;

⑥ 主視圖中尺寸“120”尺寸表示夾具支座零件總高度尺寸;

⑦ 左視圖中兩個“2?M6”尺寸表示夾具支座主體頂部及正面螺紋孔規格尺寸;

⑧ 左視圖中兩個“12”尺寸表示夾具支座主體頂部及正面螺紋孔深度尺寸;

⑨ 左視圖中兩個“8”尺寸表示主體兩側肋板厚度;

⑩ 左視圖中尺寸“80”尺寸表示夾具支座零件總高度尺寸;

?俯視圖中尺寸“54”尺寸表示主體頂部螺紋孔左右方向中心距。

步驟1　設計如圖3?405所示的支座主體基礎結構。設計支座主體基礎結構需要從工程圖中讀取夾具支座主體總高度尺寸120及主體寬度尺寸70。另外還要注意支座主體前后寬度與支座底板前后寬度一致。

① 創建如圖3?406所示的支座主體高度基準面。選擇基準面命令,選擇上視基準面為參考面,向上偏移120得到支座主體基準面。

② 創建支座主體拉伸。選擇拉伸凸臺/基體命令,選擇前視基準面為草圖平面,繪制如圖3?407所示的主體拉伸草圖。草圖中的尺寸根據工程圖中給出的主體相關尺寸進行標注,其中尺寸70表示主體左右寬度尺寸,草圖頂部與前面創建的支座主體高度基準面平齊。然后創建如圖3?408所示的支座主體拉伸。

　　步驟2　設計如圖3?409所示的肋板結構。肋板結構的設計需要從工程圖中讀取關于肋板相關尺寸,中間肋板厚度為10,兩側肋板厚度為8,肋板高度為80,除此之外還需要設計相關倒圓角結構。

① 創建如圖3?410所示的主體中間肋板控制草圖。選擇草繪命令,選擇前視基準面為草圖平面,繪制如圖3?411所示的主體中間肋板控制草圖。草圖中的尺寸根據工程圖中給出的中間肋板寬度尺寸進行標注,其中尺寸10表示中間肋板寬度尺寸。為了使草圖全約束,約束草圖頂部與前面創建的支座主體高度基準面平齊。

② 創建如圖3?412所示的肋板凹槽。選擇拉伸切除命令,選擇如圖3?413所示的模型表面為草圖平面,繪制如圖3?414所示的拉伸草圖。草圖中的尺寸根據工程圖中給出的兩側肋板厚度及高度尺寸進行標注,其中尺寸8表示兩側肋板厚度尺寸,尺寸80表示肋板高度尺寸。創建如圖3?415所示的拉伸切除,注意控制拉伸切除深度與前面創建的中間肋板控制草圖平齊。

③ 創建肋板凹槽鏡向,將肋板凹槽沿著右視基準面鏡向得到另一側肋板凹槽。

④ 創建如圖3?416所示的肋板凹槽四角圓角,圓角半徑為3(工程圖中有說明)。

⑤ 創建如圖3?417所示的肋板凹槽其余圓角,圓角半徑為3(工程圖中有說明)。

此處步驟2中介紹的肋板凹槽設計是按照如圖3?377所示的夾具支座零件工程圖(一)進行的設計,如果按照如圖3?378所示的夾具支座零件工程圖(二)進行設計,關鍵要讀取如圖3?418所示的肋板凹槽設計尺寸,此時設計方法也應做相應的調整:選擇拉伸命令,選擇如圖3?413所示的模型表面為草圖平面,繪制如圖3?419所示的肋板凹槽拉伸草圖,創建如圖3?420所示的肋板凹槽拉伸切除即可。

步驟3　創建如圖3?421所示的頂部凹槽。選擇拉伸切除命令,選擇前視基準面為草圖平面,繪制如圖3?422所示的頂部凹槽拉伸草圖。草圖中的尺寸根據工程圖中給出的兩頂部凹槽尺寸進行標注,其中尺寸40表示凹槽寬度尺寸,尺寸15表示凹槽高度尺寸。創建如圖3?423所示頂部凹槽拉伸切除(注意設置拉伸深度為兩側完全切除)。

步驟4　設計如圖3?424所示的主體正面及頂面螺紋孔。主體正面螺紋孔的設計需要從工程圖中讀取關于正面螺紋孔相關尺寸,兩孔間距為54,與頂部凹槽底面的尺寸為7.5,螺紋孔規格為M6,深度為12,而且兩孔關于右視基準面對稱。

① 創建主體正面螺紋孔。選擇異形孔向導命令,創建如圖3?425所示的正面孔定位草圖,類型為螺紋孔,孔規格為M6,孔深度為12,然后將孔沿著右視基準面鏡向。

② 創建主體頂面螺紋孔。選擇異形孔向導命令,創建如圖3?426所示的頂面孔定位草圖,類型為螺紋孔,孔規格為M6,孔深度為12,然后將孔沿著右視基準面鏡向。

綜上所述,根據圖紙進行零件設計的關鍵是首先看懂圖紙設計信息,具體設計思路及設計過程一定要符合圖紙設計信息,如果圖紙信息發生變化,設計思路及設計信息也應該做相應的調整。