《机械制图》中零件表达方法的教学研究

EmmaHartfo

工程师打下坚实基础。
关键词：机械制图；零件；表达方法；教学研究
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）46-0199-04
一、前言
《机械制图》是工科院校学生的一门重要专业基础课，对机械类专业和近机类专业学生更为重要。《机械制图》中的表达方法既是重点也是难点，教师要在“组合体”和“零件表达方法”之间搭好一座桥梁，总结出两者的共同点和不同点，讲课做到突出重点，突破难点，思路清晰，让学生顺利渡过难关。
我校机械类和近机类专业学生大学四年共需修满190学分，其中：公共基础课49，学科基础课68，专业课33，实践环节40，其中必修1分创新学分，创新环节与《机械制图》密不可分。《机械制图》课堂教学112学时，有7个学分，分两学期完成，上下学期各56学时各3.5学分，下学期包括12学时随堂大作业。《机械制图》课程设计有1学分，《机械制图》共有9学分，占学科基础课的9/68，比例非常重大，如图1所示。《机械制图》还为机械类和近机类专业的后续课程打下坚实的基础。
零件的表达方法一章共安排12学时，其中8学时课堂教学，2学时课堂习题课，2学时随堂大作业。表达法所占本学期比例12/56，可见其重要程度。如图2所示。
工厂里零件形状各式各样，用三视图表达零件，有很大的局限性。三视图中零件不可见的结构形状用虚线表示，容易出现虚线过多，图线重叠，层次不清现象。即使用6个基本视图再辅以向视图、局部视图、斜视图（旋转视图）来表达，也无法完全表达清楚，易出现投影失真，造成错觉，误导读者等问题。因此我们进入到剖视图、断面图学习，进入到应用各种正确的表达方法绘制零件图的阶段。国家标准《技术制图》GB/T 17452～17453-1998和《机械制图》GB/T 4458.6-2002中规定了零件内部结构形状的表达方法。
图样是工程界的语言，设计者通过零件图来表达设计思想，制造者通过零件图把设计者的思想制造出来，检验部门以零件图为依据进行检验，人们通过零件图进行技术交流。图样是工程师的语言，图样规范画法是“图”语言中的“北京普通话”。零件的表达方法是否正确决定零件图是否正确，决定制造出的零件是否合格。工程实现要求非常严谨，学生都要学会采用“北京普通话”表达零件。选用规范、适当的表达方法，用最少的图形准确、合理、清晰、完整表达零件内、外结构形状，对大一学生而言，有难度。如果不学好这一内容，对后面的零件图和装配图学习会有障碍。对零件进行准确、适当的表达，要求有一定的技术水平，还要积累经验。教师要在“组合体”和“零件表达方法”之间搭好一座桥梁，找出两者的共同点和不同点，讲课做到突出重点，突破难点，思路清晰，让学生顺利渡过难关。
笔者将多年的零件表达方法教学体会总结如下：
二、零件表达方法的总结归类[1，2]
1.“宏观”分析：一个零件不管结构有多复杂，总可以从外部结构和内部结构两大方面分析，外部结构的表达比较直观，学生容易接受。即用6个基本视图+4类辅助视图就能表达清楚。6个基本视图是：主视图，左视图，俯视图，后视图，右视图，仰视图。4类辅助视图是：向视图，局部视图，斜视图，斜视图旋转后的旋转视图。
2.“微观”分析：有些零件内部结构比较复杂，需采用多种方法才能表达清楚。即采用剖视图表达内形，辅以断面图表达断面，再辅以局部放大图，简化画法及规定画法等来表达，总能表达清楚的。教师为了活跃课堂气氛，在课堂上可以给学生举一个不太贴切的例子：买一个西瓜，想知道里面熟不熟，红不红，有没有籽，籽是大籽还是小籽，问学生怎么办？学生都会回答“切开”。教师再问怎么切？学生会很兴奋地回答：一分为二对半切；切1/4，留3/4；小刀挖小孔。课堂上很自然地引入了剖视图的教学，为“组合体”顺利过渡到“零件的表达法”做一个良好的铺垫。
三、剖视图的分类
（一）教材中剖视图分类[2，3]
1.按剖切平面分。按剖切平面分为4种：单一剖切面，两个或以上平行的剖切平面，两个或以上相交的剖切平面（其交线垂直于某一基本投影面），几种剖切面组合起来使用。这样一来，就有了斜剖、阶梯剖、旋转剖、复合剖的概念。
2.按剖切程度分。按剖切程度分为3种：全剖，半剖，局部剖。教材虽然把剖视图问题讲清楚了，初学者还是觉得比较笼统，难弄明白，一时接受不了这么多“剖”的概念，学不踏实，满头雾水。教师作为“桥梁”、“人梯”，要想办法帮助学生突破难点。
（二）笔者在教学过程中总结的剖视图分类
1.按剖切效果分。按剖切效果分，即剖切完成后的效果。是全部剖开了——全剖（这个全部包括零件整体或是某一部分整体）？是一半剖开了——半剖？（虽然半剖和全剖剖切标注一样，但效果就是剖开一半）是局部地方剖开了——局剖？这样一来，问题简化了，学生看得很清，不会理解错。
2.按剖切方式分。按剖切方式分即看零件是如何被剖切开的。是单一剖切面剖开的？这时引入斜剖概念。是两个或两个以上平行的剖切平面剖开的？引入阶梯剖概念。是两个或以上相交的剖切平面剖开的（其交线垂直于某一基本投影面）？引入旋转剖概念。是几种剖切面组合起来剖开的？引入复合剖概念，引入展开图概念。并且重点强调适当选用以上各种剖切平面都可以得到全剖视图、半剖视图、局剖视图。这个说法毫不矛盾，教师可逐一结合实际例题讲课，打消学生疑虑，帮助学生理解。教师特别要讲清楚全剖视图、半剖视图、局剖视图的具体应用。通过讲解例题告诉学生，要表达不对称零件的内形和外形简单、内形复杂的对称零件时，采用全剖视图。对称零件内、外形状都需要表达时，采用半剖视图。零件上的局部内形和不对称零件内、外形都需表达时，采用局剖视图。逐一举例，反复练习，让学生很快掌握画复杂零件的各种剖视图。
四、典型零件的表达方法分析
1.轴、套类零件的表达方法：轴类零件是支承传动零件和传递动力的。套装在轴上，起轴向定位、传动或连接等作用。主视图按形状特征和加工位置确定，轴线水平放置，左大头，右小头。轴、套类零件主要结构是回转体，基本视图只需一个主视图。键槽（宽）、园孔等处用移出断面图表达，螺纹孔、销孔、键槽（长）等处用局剖视图表达，键槽形状用局部视图表达，退刀槽、越程槽用局部放大图表达，如果轴、套类零件尺寸较长可采用断裂表达法。空心套，需要剖开表达内部结构，根据具体情况，可采用全剖、半剖和局剖来表达。如图3所示，是典型的轴类零件，共用了4个图来表达：主视图局剖+断裂画法，断面图，局部视图，局部放大图。
2.轮、盘、盖类零件的表达方法：轮用来传递动力和扭矩，盘主要有支承、轴向定位及密封作用，盖有防尘、密封、支承、定位作用。轮、盘、盖类零件的结构特征，主体部分由回转体组成，上面多有键槽、轮辐、凸缘、均布孔等结构。表达轮、盘、盖类零件需采用两个基本视图，零件主视图按加工位置，轴线水平放置，主视图采用旋转剖剖出来的全剖视图表达。左视图或右视图作为另一视图用局剖表达内部结构，零件外形轮廓和孔、肋、轮辐等分布情况用断面图来表达其厚度及断面形状，有时还需辅以局剖、局部视图、局部放大图、简化画法来表达。如图4所示，典型的盘类零件。
3.叉架类零件的表达方法：拨叉用于机床等各种机器的操纵机构上，操纵机器、调节速度。支架主要起支承和连接作用。叉架类零件结构特征，形状不规则、不对称，内、外形状较复杂多变。一般由工作部分、安装部分、连接部分组成，上面常有光孔、沉孔、肋、槽等结构。叉架类零件一般需2～3个基本视图来表达，主视图常依照工作位置和形状特征确定，2～3个基本视图中有1～2个采用局剖，或是全剖+局剖，另一基本视图（选最能表达外形特征的视图）表达外形。叉架类零件倾斜部分用斜视图或是斜剖视图来表达。有些结构如凸台，可用局部视图表达。肋板和薄壁用断面图来表达，断面图根据具体情况定，可移出断面图，可重合断面图。如图5所示，属于叉架类零件，共用了5个图来表达。主视图——旋转剖剖出来的全剖视图，俯视图——局剖+断裂画法，D斜视图，肋板形状用断面图来表达，旋转后的斜剖视图。其轴测图见图6。
4.箱体、壳体类零件的表达方法：箱体、壳体类零件主要有包容、支承、定位其他零件的作用。结构特征常有内腔、轴承孔、凸台、肋、安装板、光孔、螺纹孔等结构。箱体、壳体类零件，常需3个以上的基本视图表达，一般据其工作位置和形状特征来选择主视图，主视图可采用全剖，也可采用半剖。其他视图可采用全剖，也可局剖。注意剖切面的选择，剖切面需通过主要支承孔轴线，这样可表达箱体内部结构。有些结构还可以用局剖、局部视图、斜视图、局部放大图和断面图来表达。如图7所示，属箱体零件，共用了5个图来表达。主视图——旋转剖剖出来的全剖视图，左视图——阶梯剖剖出来的全剖视图，俯视图外形，C局部视图，D斜视图旋转后的旋转视图。其轴测图见图8。
以上是一个大致总结，零件结构复杂多变，表达方法也不是千篇一律，要准确、适当表达清楚不是一件易事，要靠学生勤学多练。遇到具体问题需具体分析，掌握零件表达方法的原则，灵活应用，力求用图少，表达准确、清晰、合理、完整，方便读者识图。
五、结语
学习《机械制图》的最高目的是能用规范、准确的图形来表达自己的设计思想，能快速准确表达零件、绘零件图、绘装配图。每年教育部组织各种大学生创新竞赛，由此看出教育部对大学生的创新设计能力越来越重视。笔者有带学生参加创新大赛的经历，深知创新大赛要求学生有较强的徒手绘工程图的能力，笔者认为能快速徒手绘工程图也是一种“表达法”。随着高考扩招，高等教育由精英教育转换成大众教育。大学生徒手绘图能力、用规范专业术语表达所设计的机械产品的能力都呈下降趋势。科技不断进步，就业市场对大学生的要求越来越高。招聘时有可能用人单位考察求职者对零件的表达能力，要求徒手绘零件图，徒手绘装配图。在工作过程中因时间紧急，条件受限，也有可能要徒手绘工程图。在新品试制过程中，设计方案、工艺方案有可能随时更改，也要求研发人员徒手绘工程图。教师在教学过程中，注重培养学生徒手绘图能力。力求学生徒手绘图、尺规绘图、计算机绘图三种能力都强，在工作岗位上很快能独挡一面，迅速成长为卓越工程师。
参考文献：
[1]大连理工大学工程图学教研室.机械制图（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2010.
[2]裘文言，瞿元赏.机械制图（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2010.
[3]杨裕根，诸世敏.现代工程图学（第三版）[M].北京邮电大学出版社，2010.
基金项目：国家自然科学基金项目（51275159）、湖北省自然科学基金项目（2013CFB045）。
作者简介：伍英（1964-），女，湖南湘潭人，讲师，本科，研究方向：机械设计，工程图学教学。