零件图中尺寸标注常见问题的讨论

蒋玮

（郑州轻工业学院 机电学院，郑州 450002）

0 引言

一张完整的图纸不仅要准确地表达立体的形状，而且必须在视图中标注正确尺寸。视图只能表示零件的形状，零件的大小要靠标注尺寸来决定。若图中缺少一个尺寸，零件就无法加工；若标注错误一个尺寸，加工出来的零件就将成为废品，造成一定的经济损失。

零件图上标注尺寸应做到正确、完整、清晰、合理。“正确”就是要符合国家标准。“完整”就是尺寸标注不多不少。“清晰”就是尺寸布局合理，不影响看图。“合理”即标注的尺寸首先应该满足设计要求，以保证产品质量，满足工艺要求，利于制造和测量。所以在标注尺寸时必须认真负责，一丝不苟。

零件图的尺寸主要有定形尺寸、定位尺寸和总体尺寸。总体尺寸一般比较容易标注，不再赘述。本文主要针对定形尺寸、定位尺寸进行分析。

1 利用形体特征表达式标注定形尺寸

零件的尺寸标注一般以形体分析法为主，这就要求标注尺寸前，务必要把零件的构形分析清楚。零件是由基本几何体（如棱柱、棱锥、圆柱、圆锥、圆球、圆环等）通过叠加和挖切两种方式组合而成的立体，具有比较复杂的形状、大小特征，这就造成在标注尺寸的时候容易漏标、重复标或者标注不合理、不清晰。为了避免上述问题的出现，在标注尺寸时采取把形状复杂的立体分析成为由基本几何体构成的方法，即形体分析法。每一个基本体都具有一定的形状和大小，并处于复杂形体中的某一具体位置。

由于零件的结构千差万别，对于复杂零件而言，工程图样本身只适合绘制，却难以用文字表达。一般情况下，分析零件时口头表达会采取代号法（如形体1、形体2…）来表达。但是复杂零件在纸上表达时就非常繁琐，不便于学习与工程设计时对零件结构分析与表达。这样在标注尺寸时，尺寸标注不完整就不便进行检查。文献［2］提出了利用形体特征表达式辅助绘制和识读机械图的方法。在此基础上，笔者试图寻找利用形体特征表达式辅助尺寸标注的方法。

2 形体特征表达式

2.1 简单形体与形状特征简图

根据CAD/CAM 技术特征造型的思想，形体的特征可分为形状特征和位置特征。形状特征是用于描述形体几何形状的特征，由一个或多个简单特征组成。每一个形状特征又同时具有层面轮廓特征和成型轮廓特征，它们分别表示构成形体的层面轮廓形状特征和层面累加的轮廓特征。描述简单形体轮廓形状的简化图形称为形状特征简图。基本形体与简单组合形体的特征简图如表1 所示。形状特征简图由带有上下标的成型轮廓特征图表示，其中下标表示层面轮廓特征图，上标表示层面轮廓特征图的投影方向。用V、H、W 分别表示正面投影面、水平投影面和侧面投影面。成型轮廓特征图和层面轮廓特征图是形体两个特征视图的简化图形。在表达时只画出反映主要轮廓特征的线。

表1 基本形体与简单组合形体的特征简图

2.2 复杂形体与形体表达式

复杂形体是多个简单形体通过不同的位置组合而成的，因此要把实体的形状特征和位置特征采取一定的方式表达出来，适合交流。复杂形体的形体特征表达式是用来描述复杂形体形状结构组成的式子。将带有约束特征标记的形状特征简图通过正负号联接就成为形体特征表达式。叠加就用“+”号表示，挖切就用“-”号表示。由于分析尺寸时一般直接分析各个简单形体的定位尺寸，所以本文中暂不带约束特征标记。

下面以图1 所示轴承座的尺寸标注说明利用形体特征表达式辅助尺寸标注。将形体拆分成简单形体（如图2所示），并注意位置关系，写出形体表达式，然后根据形体表达式再进行尺寸分析和标注。

如图1 所示的轴承座，可以用形体表达式表示为

图1 轴承座

图2 将形体拆分成简单形体

2.3 定形尺寸的标注

形体的定形尺寸是用于描述形体几何形状特征的尺寸，如圆柱的直径和高，长方体的长、宽和高等。定位尺寸是用于描述形体相对位置的特征。

以图1 所示的组合体为例进行尺寸分析，其各组成部分的定形尺寸如表2 所示。

表2 各组成部分的定形尺寸

通过上述例子可以看出，利用形体表达式来分析尺寸、标注尺寸一目了然，每个基本形体的定形尺寸基本上都是确定的，可以避免尺寸标注的重复或者遗漏，达到标注完全的要求。尤其是对于复杂的形体，可以方便地书面表达出逐个形体的定形尺寸，进行检查、修改，方便交流。

3 定位尺寸的标注

为了准确地标注定位尺寸，首先要选择恰当的尺寸基准。所谓基准，就是指度量尺寸的起点。由于每个零件都有长、宽、高三个方向的尺寸，因而每个方向至少有一个主要基准。尺寸基准一般选择零件的对称面、零件上较大的加工面、零件的结合面、重要的平面和轴肩。根据基准的作用不同，又可分为设计基准和工艺基准。

3.1 设计基准

设计基准是根据零件在机器中的作用和结构特点，为保证零件的设计要求而选定的一些基准。设计基准一般是根据零件的工作原理确定的点、直线、平面和确定零件在机器中方位的接触面、对称面、端面、回转面的轴线等。如图3主视图中中心线和底面是设计基准。

图3 主视图中中心线和底面是设计基准

3.2 工艺基准

工艺基准是确定零件在机床上加工、检验和装配过程中使用的基准，以及测量零件尺寸时所利用的点、线、面。工艺基准分为定位基准、测量基准和装配基准。如图1中左视图所示为工艺基准（图3 右图）。

3.3 双基法标注尺寸

在零件图标注尺寸时，首先明确所标注零件的设计基准、工艺基准，以及两个基准之间的关系。从设计基准出发标注尺寸，能保证设计要求；从工艺基准出发标注尺寸，则便于加工和检测。因此，最好使工艺基准和设计基准重合。当设计基准和工艺基准不重合时，所注尺寸应在保证设计要求的前提下，满足工艺要求。因此在标注尺寸时要牢牢把握住“双基准”，即基于“双基法”进行尺寸标注，才能达到合理标注尺寸的要求。

所以，如图1 所示的轴承座定位尺寸分析后应该标注为表3 所示的样式。

表3 双基法标注尺寸样式

4 尺寸标注中应把握的四个原则

1）功能尺寸直接标注原则。由于零件在加工制造时总会产生尺寸误差，在加工时，图样中所标注的尺寸都必须保证其精度要求，没有注出的尺寸则不检测。对于影响产品工作性能、装配精度和互换性的功能尺寸必须直接注出。如图4 所示，尺寸b 表示中心高度，是有设计要求的重要尺寸，直接注出时加工者就会以底面为基准，直接加工检测尺寸b，保证设计要求。而注成尺寸c、d，虽然理论上c+d=b，但是由于加工和检测时的误差累积，很难保证b 能满足设计要求。

图4 尺寸标注方法

2）非功能尺寸符合制造工艺要求原则。零件的制造工艺取决于材料、设计要求、结构形状、产量大小等，因此，按制造工艺标注尺寸时，必须根据实际情况来处理。

如图5 所示的轴，要按照轴的车削加工顺序标注尺寸。对比图6 所示的加工过程，就可以看出图5的尺寸就是图6 中尺寸的总和。

图5 轴的尺寸标注示例

图6 轴的加工过程

3）避免封闭尺寸链原则。封闭尺寸链是首尾相连，形成一整圈的一组尺寸，每个尺寸叫尺寸链中的一环。加工时，由于要保证每一个尺寸的精确度要求，从而会增加加工成本。因此尺寸一般都应注成开口的，对精度要求最低的一环不注尺寸，称为开口环；这样既保证了设计要求，又可以节约加工费用。如图7（a）中尺寸b、c、d、e 就是一组封闭尺寸，这样标注就存在一个多余尺寸。如图7（b）中，把尺寸e 省略。

图7 封闭尺寸链标注示例

4）方便测量原则。标注尺寸时应该考虑到测量是否方便，同时考虑是否能够使用普通测量工具就能测量，以减少专用量具的设计和制造，降低经济成本。

如图8，在加工阶梯孔时，一般是从端面起按相应深度先做成小孔，然后依次加工出大孔。因此标注轴向尺寸时，应从端面标注大孔的深度，以便测量。

图8

5 结论

通过分析，零件图标注尺寸时，以形体特征表达式为基础对零件进行形体分析，标注定形尺寸；以设计基准、工艺基准为基础标注定位尺寸，从而避免了尺寸标注的重复或者遗漏等问题，并强调了尺寸标注时应遵循的四个原则，解决了零件图尺寸标注的若干常见问题，从而达到合理尺寸标注的目标。实践表明，这样标注尺寸逻辑性强，思路清晰，直观而又鲜明。

［1］唐克中，朱同钧.画法几何及工程制图［M］.北京：高等教育出版社，2009：84-91.

［2］章易程，朱益红，杨振祥.利用形体特征表达式辅助绘制和识读机械图［J］.工程图学学报，2005（2）：128-131.

［3］赵润平，宗荣珍.AutoCAD 工程绘图［M］.北京：北京大学出版社，2009.