识读螺杆零件图

任务描述

如图3－1所示的螺杆， 在车床尾座中起传动作用， 它与套筒螺纹连接， 在套筒下方的槽内卡有螺钉， 使其无法转动。 当转动手柄时， 通过键连接将动力传送到螺杆上， 即螺杆带动套筒及顶尖左右移动， 实现零件的夹紧或松开。 螺杆零件图如图3－2所示， 请根据零件图制作模型。

图3－1 螺杆

图3－2 螺杆零件图

任务分析

螺杆是比较典型的轴类零件， 其上包含螺纹、 退刀槽、 倒角和键槽等结构。 该零件上的螺纹按照标准规定画法表示， 由于螺杆部分较长， 故采用了折断画法； 键槽采用断面图表示， 由于键槽位于上方， 故增加了一个局部视图表示其形状。 正确识读螺杆零件图纸， 需要掌握对螺杆上典型结构的画法表示。

相关知识

一、 回转体的投影及其表面上取点

曲面立体是由曲面或曲面和平面围成的， 常见的曲面立体有圆柱、 圆锥、 圆球和圆环。这些曲面都是由母线 （直线或圆） 绕某一轴线旋转而成的， 所以又称为回转体。 常见的四种回转面的形成方式见表3－1。

表3－1 常见的四种回转面的形成方式

（一） 圆柱

1. 圆柱的形成和投影分析

圆柱是由圆柱面及顶、 底平面围成的。 圆柱面可看成是由一平行于轴线的直线母线绕轴线旋转而成的， 如图3－3 （a） 所示， 它的三面投影如图3－3 （b） 所示。 该圆柱的轴线垂直于水平面， 顶面和底面均为水平面， 故其水平投影反映实形； 圆柱面的水平投影积聚为一个圆周， 圆柱面上任何点和线的投影都积聚在该圆周上。 正面投影中， 上、 下两外形线分别是圆柱的顶面和底面有积聚性的投影， 左、 右两外形线分别是圆柱面上最左、 最右两素线的投影， 最左、 最右素线在水平投影中均积聚成一点， 而在侧面投影中都重合在圆柱轴线的投影上。 侧面投影中， 左、 右两外形线分别为圆柱的最后、 最前素线的投影。

关于可见性问题， 对正面投影来说， 前半个圆柱面是可见的； 对侧面投影， 左半个圆柱面是可见的。

2. 圆柱表面上取点

当圆柱面的回转轴线垂直于某一投影面时， 圆柱面在该投影面上的投影具有积聚性， 利用这一投影性质， 在圆柱面上取点和线进行作图比较简便。

图3－3 圆柱的形成和投影

图3－4表示已知圆柱面上点K的正面投影k′， 求作其他两个投影的方法。

由于k′不可见， 故点K在圆柱面后半部， 又因圆柱面的水平投影有积聚性， 故点K的水平投影k必落在后半圆周的水平投影上。 根据k′及k即可求出k″， 由于点k在圆柱左半部， 故其侧面投影k″为可见。

图3－4 圆柱面上取点

（二） 圆锥

1. 圆锥的形成和投影分析

圆锥是由圆锥面和底平面围成的。 圆锥面可看成是由一与轴线相交的直母线绕轴线回转而成的，如图3－5 （a）所示。 图3－5 （b） 所示为轴线垂直于H面的圆锥的投影。

图3－5 圆锥的形成和投影

由图3－5 （b） 可见， 圆锥面的三面投影都没有积聚性， 正面投影和侧面投影中的左、右外形线分别是圆锥面上最左、 最右素线和最后、 最前素线的投影， 水平投影中圆的范围既是圆锥底面的投影， 也是圆锥面的投影。

2. 圆锥面上取点

由于圆锥面的投影没有积聚性， 故在圆锥面上取点和线， 必须通过在圆锥面上作辅助线的方法求解， 既可过锥顶作直素线为辅助线， 也可作纬圆为辅助线。 如图3－6 （a） 所示，如已知圆锥面上点K的正面投影k′， 试求其他两投影， 具体作法如下。

1） 过锥顶的素线法 （见图3－6 （b））

（1） 由锥顶s′过k′作直线s′k′并延长交底圆的投影于e′；

（2） 求出点E的水平投影e， 并连接se；

（3） 按点的投影规律在se上作K的水平投影k；

（4） 根据k′和k便可求得k″。

2） 辅助圆法 （见图3－6 （c））

（1） 过k′作直线垂直于轴线的投影且与外形线相交于f′， 与轴线的投影相交于o′， 则o′f′为辅助纬圆的半径；

（2） 在水平投影中， 以o为圆心， o′f′为半径画圆， 即为辅助纬圆的投影；

（3） 根据k′在辅助圆周上即可得k；

（4） 由k′和k， 便可作出侧面投影k″。

图3－6 圆锥面上取点

（三） 圆球

1. 圆球的形成和投影分析

一圆母线绕其通过圆心的轴线 （直径） 回转后形成的曲面称为圆球面， 圆球面所围成的立体称为圆球体， 如图3－7 （a） 所示。 圆球的三面投影如图3－7 （b） 所示， 它们都是与球直径相等的圆。 这三个圆分别为球面上平行于各投影面的最大圆的投影。 其中， 正面投影上的圆是前半球与后半球分界线 （即主子午线） 的投影， 与它对应的水平投影重合在平行于X轴的中心线上， 侧面投影重合在平行于Z轴的中心线上。 至于水平投影、 侧面投影上的圆及与之对应的其余两投影的位置， 读者可自行分析。

图3－7 圆球的形成和投影

2. 圆球面上取点

在圆球面上取点时， 通常只能在球面上作辅助线圆， 即可分别作出平行于三个投影面的圆。

如图3－8中的点A， 已知正面投影a′， 求a和a″时， 可过点A作平行于H面的圆为辅助圆， 也可过点A作平行于W面或平行于V面的圆为辅助圆， 图3－8中是通过点A作平行于H面的辅助圆而获得的a和a″。 点B是处于主子午线上的特殊点， 已知点B的正面投影b′， 可直接求得b和b″。

图3－8 圆球面上取点

（四） 圆环

1. 圆环的形成和投影分析

图3－9 圆环的投影

圆环是由环面围成的。环面可看作圆绕与圆共面但不过圆心的轴线旋转而成的。图3－9 （a）所示为轴线垂直于H面的圆环的投影， 靠近轴的半个环面为内环面， 远离轴的半个环面称为外环面。 图3－9 （b） 所示为圆环的三面投影。

2. 圆环面上取点

如图3－10所示， 已知圆环面上点M的正面投影m′， 求其他两面投影。 根据m′的位置和可见性， 可判定点M在外环面左半部的前上方， 所以水平投影m应在左前方， 是可见的。具体作图时， 可应用辅助圆法， 即过m′作水平线， 该水平线即为辅助圆的正面投影。 据此作出辅助圆的水平投影， 由m′作OX轴的垂线与辅助圆的交点即为m， 再由m′、 m， 求得m″。

图3－10 圆环表面上点的投影

又知在圆环内表面的点N的水平投影n， 求另两面投影n′和n″， 可自行分析作图。

（五） 带切口的曲面立体

1. 带切口的圆柱

图3－11 带切口的圆柱

如图3－11所示， 圆柱左上角的切口由一侧平面P和一水平面Q切割而成。 侧平面P与圆柱面相交得两条直线AA1、BB1，水平面Q与圆柱面的交线为圆弧(。

在投影图中，关键是如何求出交线AA1和BB1的侧面投影。由图3－11可见，切口的特征 （或位置） 通过正面投影表示出来， 据此利用圆柱面水平投影的积聚性便能求出交线的水平投影a（a1）、b（b1），以中心线为基准，按“宽相等” 的投影关系便可确定交线的侧面投影。

2. 带切口的圆球

圆球被任何位置平面切割时， 其交线都是圆， 大小也不相同。 h越小， 交线圆的直径越大； 反之， 圆的直径越小。 当切割平面为某投影面的平行面时， 则交线在该投影面的投影反映圆的实形， 如图3－12所示。

图3－13所示为上部开槽的半球， 这个槽由一个水平面和两个侧平面切割而成。 作图时应注意交线圆半径的量取位置。

图3－12 平面切圆球

图3－13 带切口的半球

二、 基本体和带切口基本体的尺寸标注

（一） 回转体的尺寸标注

回转体的直径一般应标注在投影为非圆的视图上， 并在尺寸数字前加注直径符号 “ϕ”，球面直径应加注 “Sϕ”。 常见几种回转体的尺寸标注方法如图3－14所示。

（二） 带切口基本体的尺寸标注

带切口基本体的尺寸， 由完整的基本体尺寸和切口尺寸组成。 标注尺寸时， 应先注出完整的基本体的尺寸， 然后再标注切口的尺寸。 切口的尺寸， 通常只需标注确定切割平面位置的定位尺寸， 交线本身无须再标注尺寸， 因为确定了切割平面位置后， 交线的投影可通过作图方法求出， 而机件上的交线均是在加工过程中自然形成的， 若再标注尺寸， 则工艺上是不合理的。

图3－14 几种常见回转体的尺寸标注示例

图3－15所示为带切口基本体尺寸标注示例， 其中带 “×” 者为多余的尺寸， 不应标注。

图3－15 几种带切口基本体尺寸标注示例

三、 剖视图

若机件内部的结构形状较复杂， 画视图时就会出现较多的虚线， 这不仅会影响视图的清晰度， 给看图带来困难， 也不便于画图和标注尺寸。 为了清楚地表达机件内部的结构形状，制图标准规定采用剖视图来表达机件的内部形状。

（一） 剖视的基本概念

假想用剖切面剖开机件， 将处在观察者和剖切面之间的部分移去， 而将其余部分向投影面投射所得的图形称剖视图， 简称剖视， 如图3－16所示。

由图3－17的剖视图可看出， 原来不可见的孔都变成可见的了， 比没有剖开的视图层次分明、 清晰易懂。

图3－16 剖视的概念

图3－17 剖视图

（二） 剖视图的画法

1. 确定剖切面的位置及投射方向

一般用平面剖切机件，应通过内部孔、槽等结构的对称面或轴线，且使其平行或垂直于某一投影面，以便使剖切后孔、槽的投影反映实形，如图3－18所示。 为了在主视图上反映机件内孔的实际大小，剖切面应通过孔的轴线并平行于V面，以垂直于V面的方向为投射方向。

图3－18 通用剖面线

2. 画剖开的机件部分的投影

将处于观察者与剖切面之间的部分移去后， 画出剖切平面与机件实体相交的截面轮廓线的投影。 此外， 还须画出剖切平面后面的机件部分所有可见轮廓的投影， 不要漏线。

3. 在剖面区域内画出剖面符号

剖切面与机件实体的接触部分称为剖面区域。 画剖视图时， 为了区分机件的空心部分和实心部分， 在剖面区域要画出剖面符号。 机件的材料不同， 其剖面符号也不同， 表3－2所示为各种材料的剖面符号。

表3－2 材料的剖面符号 （GB／T4457.5—2008）

国家标准 （GB／T19453—1998） 规定： 当不需要在剖面区域中表示材料的类别时， 可采用通用剖面线表示， 如图3－18所示。

在同一金属材料的零件图中， 各个剖视图的剖面线应画成间隔相等、 方向相同且与水平线成45°的相互平行的细实线。 当图形中的主要轮廓线与水平成45°时， 该图形的剖面线应画成与水平成30°或60°的平行线， 其倾斜方向仍与其他图形的剖切面一致。

（三） 剖视图的配置

基本视图配置的规定同样适用于剖视图。 剖视图应按投影关系配置在与剖切符号相对应的位置， 若无法按基本视图位置配置， 则允许配置在其他适当的位置。

（四） 剖视图的标注

根据国家标准 （GB／T19452—2008） 的规定， 剖视图的标注包括以下内容， 如图3－19所示。

图3－19 剖切线、 剖切符号及字母的组合标注

1. 剖切线

剖切线指示剖切面位置的线， 即剖切面与投影面的交线， 用点画线表示， 一般可省略不画。

2. 剖切符号

在相应的视图上用指示剖切面起、 迄和转折位置的剖切符号 （线宽b～1.5b， 长为5～10mm的粗实线） 表示剖切平面的剖切位置。

3. 投射方向

用箭头表示投射方向， 并与剖切符号垂直。

4. 剖视图名称

一般应标注剖视图的名称 “×－×” （×为大写拉丁字母或阿拉伯数字）。 在相应的视图上用剖切符号表示剖切位置和投射方向， 并标注相同的字母。

在下列情况下， 剖视图可简化或省略标注。

（1） 当剖视图按投影关系配置， 中间又没有其他图形隔开时， 可省略箭头。

（2） 当单一剖切平面通过机件的对称面， 且剖视图按投影关系配置， 中间又没有其他图形隔开时， 可省略标注。

（五） 画剖视图的注意事项

（1） 由于剖切是假想的， 当机件的某个视图画成剖视图后， 其他视图仍应按完整机件画出。

（2） 位于剖切面后面的结构，其可见部分的投影应全部画出，不能遗漏，如图3－20所示。

图3－20 剖视图中漏画轮廓线

（3） 在剖视或视图上已表达清楚的结构形状， 在其他剖视或视图上此部分结构的投影若为虚线， 则该虚线一般不应画出。 但没有表达清楚的结构形状， 允许在剖视或其他视图上画出少量的虚线， 这样既可少画一个视图， 也不会影响图形的清晰度， 如图3－21所示。

图3－21 剖视图中不可省略的虚线

（六） 剖视图的种类

GB／T17452规定剖视图分为全剖视图、 半剖视图和局部剖视图三种。

1. 剖视图

用剖切平面完全地剖开机件所得的剖视图称为全剖视图， 如图3－22所示。 当机件的外部形状简单、 内部结构较复杂， 或其外部形状已在其他视图中表达清楚时均可采用全剖视图来表达其内部结构， 如图3－23所示。

图3－22 外形简单的对称机件

图3－23 全剖视图

2. 半剖视图

当机件具有对称平面时， 在垂直于对称平面的投影面上的投影， 可以对称中心线为界，一半画成剖视图， 另一半画成视图， 如图3－24所示， 这种视图称为半剖视图。

图3－24 半剖视图

半剖视图主要用于内、 外形状都需要表示的对称机件。 当机件的形状接近于对称， 并且不对称部分已另有图形表达清楚时， 亦允许采用半剖视图。 如图3－25所示中轴瓦的上盖除油孔凸台部分外， 左、 右基本对称。 但凸台的形状在俯视图中已表达清楚， 因此轴瓦上盖的主视图允许采用半剖视图。

图3－25 半剖视图表示基本对称的机件

画半剖视图的注意事项：

（1） 半个剖视图与半个视图以细点画线为分界线， 不能画成粗实线。

（2） 采用半剖视图后， 表示机件内部形状结构的虚线在半个视图中可以省略。 但对孔、槽等须用细点画线表示其中心位置。

（3） 机件中若有可见或不可见轮廓线与对称中心线重合时， 不能用半剖表达。

（4） 半剖视图的标注方法同全剖视图， 如图3－26所示。

图3－26 半剖视图的标注应与全剖相同

（a） 错误注法； （b） 正确注法

3. 局部剖视图

局部剖视图是指用剖切平面局部地剖开机件所得的视图。 局部剖视图的作法如图3－27所示。

图3－27 局部视图示意图

画局部剖视图的注意事项， 如图3－28所示：

（1） 已表达清楚的结构形状虚线不再画出。

（2） 局部剖视图用波浪线分界， 波浪线应画在机件的实体上， 不能超出实体轮廓线，也不能画在机件的中空处。

图3－28 局部剖视注意事项

（3） 波浪线不应在轮廓的延长线上， 也不用轮廓线代替， 或与图样上其他图线重合。

四、 断面图

（一） 断面图的概念

假想用剖切面将机件的某处切断， 仅画出该剖切面与物体接触部分的图形， 称为断面图， 简称断面， 如图3－29所示。

图3－29 断面图

断面图在机械图中常用来表示机件上的肋板、 轮辐、 键槽、 小孔、 杆件和型材的断面形状。 其图形比视图清晰、 比剖视图简便。

与剖视图相比， 断面图是面的投影， 仅画出断面的形状； 而剖视图是体的投影， 剖切面之后结构的投影都要画出。 图3－29 （b） 所示为断面图， 图3－29 （c） 所示为剖视图。

绘制断面图时， 上节内容中的单一剖切面、 几个平行的剖切面及几个相交的剖切面的概念及功能同样适用。

（二） 断面图的种类

断面图可分为移出断面图和重合断面图两种。

1. 移出断面图

移出断面图是画在视图之外的断面图， 其轮廓线用粗实线绘制， 配置原则如下：

（1） 移出断面应尽量配置在剖切线的延长线上， 如图3－30所示。

（2） 必要时可配置在其他位置。 不致引起误解时， 允许将图形旋转， 如图3－31中A－A。

（3） 断面图为对称图形时， 可配置在图形的中断处， 如图3－32所示。

绘制断面图时， 应注意以下相关规定：

（1） 由两个或多个相交的剖切平面剖切机件所得的移出断面， 中间应以波浪线断开绘制， 如图3－33所示。

图3－30 断面图示例 （一）

图3－31 断面图示例 （二）

图3－32 断面图示例 （三）

图3－33 相交剖切平面得到的断面应断开

（2） 剖切面通过的结构会形成几个完全分离的断面图时， 这些结构按剖视画， 如图3－31所示中的图A－A和图3－34中由前向后开通的小孔等。

图3－34 按规定绘制的断面图

（3） 当剖切面通过由回转面形成的孔或凹坑的轴线时， 这些结构按剖视画， 如图3－34所示。

2. 重合断面图

重合断面图是画在视图之内的断面图， 其轮廓线用细实线绘制， 当视图中的轮廓线与重合断面图图形重叠时， 视图中轮廓线仍应连续画出， 不可间断。

（三） 断面图的标注

（1） 断面图一般应用剖切符号表示剖切位置， 用箭头表示投射方向， 并注上字母， 在断面图的上方用同样的字母标出相应的名称 “×－×”， 如图3－24中的A－A。

（2） 重合断面或配置在剖切线延长线上的不对称断面图， 可省略字母， 如图3－35 （b）所示。

图3－35 重合断面图 （一）

（3） 对称的重合断面、 配置在剖切线延长线上对称移出断面以及配置在视图中断处对称的移出断面均不必标注。 如图3－32、 图3－33和图3－36所示。

图3－36 重合断面图 （二）

（4） 对称的移出断面或按投影关系配置的不对称移出断面， 可省略箭头， 如图3－37中的A－A和B－B。

图3－37 断面图的标注

（四） 简化画法

（1） 机件上较小的结构， 如在一个图形上已表示清楚时， 其他图形可简化或省略， 如图3－38所示。

图3－38 较小结构的简化

（2） 对称的局部视图可按图3－39所示进行绘制。

图3－39 局部视图的简化画法

（3） 与投影面倾斜角度小于30°的圆或圆弧，其投影可用圆或圆弧代替，如图3－40所示。

（4） 较长的机件 （轴、 杆、 型材等）， 沿长度方向的形状一致或按一定规律变化时， 可断开缩短绘制， 但必须按原来实长标注尺寸， 如图3－41所示。

图3－40 小倾斜角度的圆弧简化画法

图3－41 折断画法

（5） 网状物、编织物或机件上的滚花部分，可在轮廓线附近用细实线示意画出，如图3－42所示， 并在零件图上或技术要求中注明这些结构的具体要求。

图3－42 网纹及滚花的简化画法

（6） 在不致引起误解的情况下， 移出断面图允许省略剖面符号， 如图3－43所示， 但其标注仍应遵守原规定。

图3－43 移出断面的简化画法

五、 螺纹的表达方式

（一） 螺纹的种类

螺纹按用途分为连接螺纹和传动螺纹两种。

1. 连接螺纹

起连接作用的螺纹称为连接螺纹。 常用的有四种标准螺纹： 粗牙普通螺纹、 细牙普通螺纹、 非螺纹密封的管螺纹和用螺纹密封的管螺纹。

2. 传动螺纹

用于传递动力和运动的螺纹称为传动螺纹。常用的有两种标准螺纹：梯形螺纹和锯齿形螺纹。

（二） 螺纹的标记和标注

螺纹采用规定画法后， 在图上看不出它的牙型、 螺距、 线数和旋向等结构要素， 这需要用标记加以说明。 各种常用螺纹的标记和标注见表3－3。

表3－3 标准螺纹的标记和标注

续表

六、 热处理方法简述

正火，又称常化，是将工件加热至Ac3（Ac3是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度，一般为727℃～912℃） 或Acm（Acm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线） 以上30℃～50℃， 保温一段时间后， 从炉中取出， 在空气中或喷水、 喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。 其目的是使晶粒细化和碳化物分布均匀化。 正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快， 因而正火组织要比退火组织更细一些， 其机械性能也有所提高。 另外， 正火炉外冷却不占用设备， 生产率较高， 因此在生产中应尽可能采用正火来代替退火。 对于形状复杂的重要锻件， 在正火后还需进行高温回火 （550℃～650℃）， 高温回火的目的在于消除正火冷却时产生的应力， 提高韧性和塑性。

正火的主要应用范围如下：

（1） 用于低碳钢， 正火后硬度略高于退火， 韧性也较好， 可作为切削加工的预处理。

（2） 用于中碳钢， 可代替调质处理 （淬火＋高温回火） 作为最后热处理， 也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。

（3） 用于工具钢、 轴承钢、 渗碳钢等， 可以消降或抑制网状碳化物的形成， 从而得到球化退火所需的良好组织。

（4） 用于铸钢件， 可以细化铸态组织， 改善切削加工性能。

（5） 用于大型锻件， 可作为最后热处理， 从而避免淬火时较大的开裂倾向。

（6） 用于球墨铸铁， 使硬度、 强度、 耐磨性得到提高， 如用于制造汽车、 拖拉机、 柴油机的曲轴、 连杆等重要零件。

（7） 过共析钢球化退火前进行一次正火， 可消除网状二次渗碳体， 以保证球化退火时渗碳体全部球粒化。

任务实施

1. 看标题栏

零件的名称为螺杆， 零件的材料为45， 图纸比例为1∶1， 图号为CCWZ－06， 数量为1。

2. 尺寸分析

尺寸标注以够用为原则， 除长度尺寸、 直径尺寸外， 还有梯形螺纹Tr18×4L－7H。

3. 表面结构分析

螺杆的ϕ15外圆面与手轮的孔有配合要求， 需要标注较高的表面粗糙度要求和尺寸公差； 梯形螺纹起传动作用， 需要标注尺寸公差和表面粗糙度要求； 键槽为标准结构， 其两侧面为工作表面， 需要按照标准规定标注公差和表面粗糙度； 其他表面没有特殊要求， 统一标注。

根据上述分析， 制作模型。

任务拓展

识读图3－44所示传动轴零件图。

图3－44 传动轴零件图