3.6 根据图纸进行零件设计

3.6.1　根据图纸进行零件设计概述

实际工作中,很多时候还需要我们根据工程图进行零件设计,这也是零件设计中比较简单的一种设计情形,因为我们不用去考虑很多具体的设计问题,直接根据图纸要求进行设计就可以了,所以这种设计的关键就是看懂设计图纸,否则很难完成零件设计。那么如何才算看懂设计图纸呢?这就需要从图纸所包含的设计信息说起。

一般情况下,一张标准合理规范的设计图纸重点要提供两大设计信息:一是零件中的尺寸标注信息;一是零件设计思路与设计顺序信息。对于前者很容易理解,我们根据图纸上标注的尺寸进行设计就可以了。但是对于后者可能就不太好理解了,为什么图纸还会提供设计思路与设计顺序信息呢?不仅如此,这也正是看懂图纸最重要的体现,图纸中的各种尺寸往往是根据零件设计思路进行标注的。先设计哪个结构,需要哪些尺寸标注,主要是按照这样的思路去标注的。所以只要看懂了图纸,看明白了这种设计思路与设计顺序信息,那么自然而然就知道这个零件是如何设计出来的了。很多人在根据图纸进行零件设计时都感到无从下手,其主要原因还是没有看懂设计图纸的这些信息。

当然,如果图纸并不是一张标准合理规范的图纸,其中的尺寸标注都是随心所欲标注的,丝毫不考虑设计思路与设计顺序问题,这也会对零件设计带来很大影响。所以根据图纸进行零件设计,也能从一个侧面检验图纸是否是一张标准、合理、规范的设计图纸。

所以反过来讲,在完成零件设计之后要出零件工程图,在我们设计的工程图中也应该体现零件设计思路与设计顺序信息,这也是一张标准、合理、规范的工程图所必须具有的设计信息,否则就说明设计的图纸存在很大问题。

实际上,很多人在设计零件工程图时,对于其中的尺寸标注总是感觉无从下手,根本搞不清楚应该在什么位置标注哪些尺寸,更不知道为什么要这样标注。其实关于工程图中如何标注尺寸,在机械制图中已经有了明确的规定。在实际设计中,如果能够体现具体的设计思路与设计顺序信息,那么我们设计的工程图将更加完美,更加标准与规范,也能够更好反映设计人员的设计能力及规范化标准化设计的能力!

3.6.2　根据图纸进行零件设计实例

如图3⁃377和图3⁃378所示的夹具支座零件工程图,这是同一个零件的两份工程图。根据这两份工程图中的设计信息均可以完成夹具支座的设计,但是在这两份工程图中一些细节结构的尺寸标注不一样,在具体设计时一定要根据这些尺寸标注反映的设计信息进行准确设计。下面具体介绍根据图纸进行夹具支座零件设计的分析思路及设计过程。

(1)分析图纸信息及设计思路

根据图纸进行零件设计。首先要根据图纸分析零件类型及主要结构特点,从以上提供的夹具支座零件工程图来看,该零件结构如图3⁃379所示。

注意:根据图纸进行零件设计之前,我们只有图纸资料,并没有实实在在的零件模型,这个零件模型是要我们根据零件图纸信息进行设计的,此处图3⁃379所示的零件结构在设计之前只存在于我们大脑中,这是在看懂图纸之后在我们大脑中形成的零件结构,根据这个零件结构可以判断夹具支座零件属于一般类型的零件,与前面小节介绍的基座零件属于同一类型的零件,可以使用分割法进行分析与设计。

　　根据支座零件结构特点,可以将该零件分割成两大结构,也就是如图3⁃380所示的夹具支座底板结构及如图3⁃381所示的夹具支座主体结构,然后根据工程图中底板高度尺寸15、支座零件总高度尺寸120这两个尺寸可以确定支座零件底板底面为整个零件设计基准面,而底板底面是属于底板结构的,因此,根据设计基准优先设计的原则,正确的设计思路应该是先设计支座底板结构,再设计支座主体结构,下面具体介绍设计过程。

(2)夹具支座底板结构设计

夹具支座底板结构如图3⁃382所示。在具体设计时需要看懂图纸中关于底板结构的尺寸标注,如图3⁃383所示。图中矩形框中的尺寸都是与底板结构有关的尺寸[此处以图3⁃377所示夹具支座工程图(一)为例],在设计中一定要直接体现在设计中。需要特别注意的是,在底板的底面上开有矩形凹槽,对于该矩形凹槽的设计,以上提供的两种工程图中的标注方式是不一样的,那么具体设计时需要根据尺寸标注体现的设计思路进行具体设计。

图3⁃383中各尺寸含义说明如下:

① 主视图中“2⁃ϕ8”表示底板上两个销孔的直径;

② 主视图中“4⁃ϕ11”表示底板上四个安装孔的直径;

③ 主视图中两个“20”尺寸表示底板底面矩形凹槽长度两端与底板左右两侧面距离;

④ 主视图中尺寸“4”表示底板底面矩形凹槽深度值;

⑤ 主视图中尺寸“15”表示底板厚度值;

⑥ 左视图中两个“12”尺寸表示底板底面矩形凹槽宽度两端与底板前后两侧面距离;

⑦ 俯视图中尺寸“120”和尺寸“60”分别表示底板的长度和宽度;

⑧ 俯视图中尺寸“100”和尺寸“40”分别表示底板安装孔长度和宽度方向中心距。

步骤1　创建如图3⁃384所示底板拉伸。创建底板拉伸需要从工程图中读取底板长度尺寸120、宽度尺寸60和高度尺寸15。选择“拉伸凸台/基体”命令,选择上视基准面为草绘平面,绘制如图3⁃385所示的拉伸截面草图(草图中尺寸120为底板长度、尺寸60为底板宽度),然后创建如图3⁃386所示底板拉伸,拉伸深度为15。

步骤2　创建如图3⁃387所示的底板倒圆角。创建底板倒圆角需要从工程图中读取底板倒圆角半径尺寸,工程图中有明确说明,底板倒圆角半径为8。选择圆角命令,选择如图3⁃388所示的四角边线为圆角对象,设置圆角半径为8。

步骤3　创建如图3⁃389所示的底板安装孔。创建底板安装孔需要从工程图中读取底板安装孔长度和宽度方向中心距100和40,还需要读取底板安装孔直径11。

① 首先创建如图3⁃390所示底板安装孔定位草图。选择底板顶面为草绘平面,绘制如图3⁃391所示的草图(草图中尺寸100为底板孔长度方向中心距,尺寸40为底板孔宽度方向中心距)。

② 接下来选择以上创建的任一草图点创建一个安装孔,孔直径为11,深度方式为完全贯穿,然后将创建的孔按照草图点进行草图驱动阵列得到底板安装孔。

步骤4　创建如图3⁃392所示的底板销孔。底板销孔位置比较特殊,正好处在底板安装孔宽度方向的中间位置,从工程图中读取销孔直径为8。

① 首先创建如图3⁃393所示底板销孔定位草图点。选择异形孔向导命令,选择底板顶面为打孔平面,绘制如图3⁃393所示的定位草图(草图中两个草图点正好在底板安装孔宽度方向的中间位置),孔直径为8,深度方式为完全贯穿。

② 使用镜向命令将孔沿着右视基准面进行镜向得到另外一侧的销孔。

步骤5　创建如图3⁃394所示的底板底面矩形凹槽结构。创建底板底面矩形凹槽需要从工程图中读取底板凹槽相关尺寸,包括前后方向的距离尺寸12和左右方向的距离尺寸20,以及矩形凹槽四角圆角尺寸8和矩形凹槽底面圆角尺寸3。

① 创建如图3⁃395所示的矩形凹槽拉伸切除。选择底板底面为草图平面,绘制如图3⁃396所示的矩形凹槽拉伸草图。草图中的尺寸根据工程图中给出的矩形凹槽相关尺寸进行标注,其中尺寸12表示矩形凹槽与底板前后方向的距离尺寸,尺寸20表示矩形凹槽与底板左右方向的距离尺寸。然后创建如图3⁃397所示矩形凹槽拉伸切除,拉伸切除深度为4(图纸上有明确的标注)。

② 创建如图3⁃398所示的矩形凹槽四角圆角,圆角半径为8(工程图中有说明)。

③ 创建如图3⁃399所示的矩形凹槽底面圆角,圆角半径为3(工程图中有说明)。

此处步骤5中介绍的底板矩形凹槽设计是按照如图3⁃377所示的夹具支座零件工程图(一)进行的设计。如果按照如图3⁃377所示的夹具支座零件工程图(二)进行设计,关键要读取如图3⁃400所示的矩形凹槽设计尺寸,此时设计方法也应做相应的调整:选择拉伸切除命令,选择前视基准面为草图平面,绘制如图3⁃401所示的矩形凹槽拉伸草图,创建如图3⁃402所示的矩形凹槽拉伸切除即可。

(3)设计夹具支座主体结构

夹具支座主体结构如图3⁃403所示。在具体设计时需要看懂图纸中关于主体结构的尺寸标注,如图3⁃404所示。图中矩形框中的尺寸都是与主体结构有关的尺寸[此处以图3⁃377所示夹具支座工程图(一)为例],在设计中一定要直接体现在设计中。需要特别注意的是主体中间的肋板结构设计,以上提供的两种工程图中的标注方式是不一样的,那么具体设计时需要根据尺寸标注体现的设计思路进行具体设计。

图3⁃404中各尺寸含义说明如下:

① 主视图中尺寸“70”表示主体左右方向宽度;

② 主视图中尺寸“40”表示主体顶部凹槽宽度;

③ 主视图中尺寸“15”表示主体顶部凹槽深度;

④ 主视图中尺寸“7.5”表示主体正面螺纹孔与顶部凹槽底面定位尺寸;

⑤ 主视图中尺寸“10”表示主体中间肋板厚度;

⑥ 主视图中尺寸“120”尺寸表示夹具支座零件总高度尺寸;

⑦ 左视图中两个“2⁃M6”尺寸表示夹具支座主体顶部及正面螺纹孔规格尺寸;

⑧ 左视图中两个“12”尺寸表示夹具支座主体顶部及正面螺纹孔深度尺寸;

⑨ 左视图中两个“8”尺寸表示主体两侧肋板厚度;

⑩ 左视图中尺寸“80”尺寸表示夹具支座零件总高度尺寸;

 俯视图中尺寸“54”尺寸表示主体顶部螺纹孔左右方向中心距。

步骤1　设计如图3⁃405所示的支座主体基础结构。设计支座主体基础结构需要从工程图中读取夹具支座主体总高度尺寸120及主体宽度尺寸70。另外还要注意支座主体前后宽度与支座底板前后宽度一致。

① 创建如图3⁃406所示的支座主体高度基准面。选择基准面命令,选择上视基准面为参考面,向上偏移120得到支座主体基准面。

② 创建支座主体拉伸。选择拉伸凸台/基体命令,选择前视基准面为草图平面,绘制如图3⁃407所示的主体拉伸草图。草图中的尺寸根据工程图中给出的主体相关尺寸进行标注,其中尺寸70表示主体左右宽度尺寸,草图顶部与前面创建的支座主体高度基准面平齐。然后创建如图3⁃408所示的支座主体拉伸。

　　步骤2　设计如图3⁃409所示的肋板结构。肋板结构的设计需要从工程图中读取关于肋板相关尺寸,中间肋板厚度为10,两侧肋板厚度为8,肋板高度为80,除此之外还需要设计相关倒圆角结构。

① 创建如图3⁃410所示的主体中间肋板控制草图。选择草绘命令,选择前视基准面为草图平面,绘制如图3⁃411所示的主体中间肋板控制草图。草图中的尺寸根据工程图中给出的中间肋板宽度尺寸进行标注,其中尺寸10表示中间肋板宽度尺寸。为了使草图全约束,约束草图顶部与前面创建的支座主体高度基准面平齐。

② 创建如图3⁃412所示的肋板凹槽。选择拉伸切除命令,选择如图3⁃413所示的模型表面为草图平面,绘制如图3⁃414所示的拉伸草图。草图中的尺寸根据工程图中给出的两侧肋板厚度及高度尺寸进行标注,其中尺寸8表示两侧肋板厚度尺寸,尺寸80表示肋板高度尺寸。创建如图3⁃415所示的拉伸切除,注意控制拉伸切除深度与前面创建的中间肋板控制草图平齐。

③ 创建肋板凹槽镜向,将肋板凹槽沿着右视基准面镜向得到另一侧肋板凹槽。

④ 创建如图3⁃416所示的肋板凹槽四角圆角,圆角半径为3(工程图中有说明)。

⑤ 创建如图3⁃417所示的肋板凹槽其余圆角,圆角半径为3(工程图中有说明)。

此处步骤2中介绍的肋板凹槽设计是按照如图3⁃377所示的夹具支座零件工程图(一)进行的设计,如果按照如图3⁃378所示的夹具支座零件工程图(二)进行设计,关键要读取如图3⁃418所示的肋板凹槽设计尺寸,此时设计方法也应做相应的调整:选择拉伸命令,选择如图3⁃413所示的模型表面为草图平面,绘制如图3⁃419所示的肋板凹槽拉伸草图,创建如图3⁃420所示的肋板凹槽拉伸切除即可。

步骤3　创建如图3⁃421所示的顶部凹槽。选择拉伸切除命令,选择前视基准面为草图平面,绘制如图3⁃422所示的顶部凹槽拉伸草图。草图中的尺寸根据工程图中给出的两顶部凹槽尺寸进行标注,其中尺寸40表示凹槽宽度尺寸,尺寸15表示凹槽高度尺寸。创建如图3⁃423所示顶部凹槽拉伸切除(注意设置拉伸深度为两侧完全切除)。

步骤4　设计如图3⁃424所示的主体正面及顶面螺纹孔。主体正面螺纹孔的设计需要从工程图中读取关于正面螺纹孔相关尺寸,两孔间距为54,与顶部凹槽底面的尺寸为7.5,螺纹孔规格为M6,深度为12,而且两孔关于右视基准面对称。

① 创建主体正面螺纹孔。选择异形孔向导命令,创建如图3⁃425所示的正面孔定位草图,类型为螺纹孔,孔规格为M6,孔深度为12,然后将孔沿着右视基准面镜向。

② 创建主体顶面螺纹孔。选择异形孔向导命令,创建如图3⁃426所示的顶面孔定位草图,类型为螺纹孔,孔规格为M6,孔深度为12,然后将孔沿着右视基准面镜向。

综上所述,根据图纸进行零件设计的关键是首先看懂图纸设计信息,具体设计思路及设计过程一定要符合图纸设计信息,如果图纸信息发生变化,设计思路及设计信息也应该做相应的调整。