介绍对切削加工现场比较友好的加工图纸的绘制要点

 

首先，让我们来看看图纸的作用。 切削加工是使用切削工具进行的加工过程，例如在车床上的车削、在铣床或加工中心上的铣削或在钻床上的钻削等。切削用的加工图纸，并不只是简单地描述零件的形状和属性。必须能够根据图纸上的信息确定适当的加工方法和工艺流程。在绘图时，需要考虑使用的机床和工具、生产工艺，甚至如何检查加工后的产品等，并在图纸中反映出来。

 

零部件的制作过程始于设计，包括考虑应制造出怎样的零部件来实现所需的功能并绘制出图纸。有时会召集具有相同或相似零件制造经验的人召开设计审查会议，讨论零件的设计是否恰当。然后设计部门正式批准设计方案，并配发图纸。接下来，与生产零件的工程和制造部门进行讨论，检查工艺是否合理，精度是否能达到要求等。如果手头的工具无法应对，则考虑购买工具或外包。筹备好材料后，就开始制作零件。加工中心、车床和钻床是典型的切削加工设备。零件完成后，不能立即使用。质量保证部门会检查零件是否按照图纸中的说明和标准制作完成，只有在得到确认后，零件才算最终完成。

在绘制切削加工零件的图纸时，应注意以下几点，以确保图纸质量。

1.通俗易懂地描述加工工序

对于加工图纸而言重要的是，加工人员能够据此清晰的理解应该按照怎样的工序进行加工，而不会对加工过程感到困惑或产生误解。

2.明确指定基准面

尺寸标注的方式能够清晰地反映出基准面在哪里。便于作业者在加工或检查时可以方便地读取并使用它。

3.确保可以使用手头的机床和工具进行加工

考虑成本和交货时间，尽量使用已有的机床和工具进行加工。

4.根据产品用途选择合适的材料

应从功能和成本的角度仔细考虑材料的选择。避免不必要地使用钛合金等难以加工的材料。不锈钢也是一种不容易加工的材料，尽管近年来由于工具性能的提升，加工难度有所降低。除非必要，否则应该选择普通钢材。切削加工中常用的材料请参考下面的文章。详细介绍从切削加工的基础知识到设计·加工的注意事项！

5.设计易于加工的工艺流程

即使要制作相同的形状，加工顺序也可能改变加工难度。例如，假设要将一个较长的长方体加工成带有通孔的短长方体形状。有两种加工方法可以实现，一种是先在较长的长方体上钻孔，然后将其切短；另一种是在将其切短后再钻孔。如果是前者，钻孔时具有足够的固定余量，但如果是后者，短长方体钻孔时可能没有足够的固定余量。因此，有必要考虑合理的加工工序。

6.标注加工时所需的尺寸

即使可以根据其它尺寸计算出来，零件加工所需尺寸也应以参考尺寸等形式明确标注出来。迫使作业人员进行计算不仅会造成工作的中断，还会导致错误的发生。

7.控制规格标准在最低限度

超出必要范围的公差和表面粗糙度将直接为成本和交货时间带来负面影响。建议参考类似零件的使用实绩，将规格控制在必要的最低范围。

8.不仅是加工，检查环节也需要留意

即使标注了尺寸，如果无法测量也毫无意义。设计时需要考虑使用何种测量仪器以及如何测量。不能一味地假设会在3次元上进行测量，这样只会导致时间和成本的浪费。设计切削加工零件时的要点请参考下面的文章。

有效的切削零件形状是怎样的？

 

以下是机械加工图纸中使用的符号示例。相关详细信息，请参阅机械制图手册等。

・尺寸公差

下面是在图纸上标注外径尺寸的三个示例。

左侧是表示49.9到50.1mm的尺寸范围。

中间是表示49.975到50 mm的尺寸范围。

右侧表示的内容与中间相同，是以公差范围等级符号来表示的，用于轴类零件的配合部。关于配合公差，详细请参考下面的文章内容。

什么是配合？它与公差之间有着怎样的关系？

・几何公差

几何公差用于定义产品的形状和位置，共19种类型。下图中使用了三种典型的公差符号。它们分别表示孔相对于基准面的位置、以及表面的平行度和垂直度。基准平面由基准符号指定。

如果需要与基准面保持一定的距离，则尺寸值用方框标示为“理论尺寸”，如图中蓝框所示

・表面粗糙度符号

它用来指示加工表面的粗糙度上限和加工方法等。如下图所示，指示表面粗糙度以Ra（算术平均粗糙度）0.8为上限，通过车削加工以形成同心圆的加工纹理。

对于切削加工，Ra的一般范围是12.5～0.4。

最后，介绍一下在切削加工现场经常见到的一些问题。

・无工具路径，无法加工或检测

工具通过所需的空间称之为工具路径。不仅是工具，与机床刀柄之间也需要距离，有时可能需要很大的空间。如果不考虑工具路径，加工可能会变得困难、甚至无法进行。建议事先确认必要的工具路径，以实现顺利加工的设计结果。

・要求的形状过于复杂，加工耗时

加工是从基准面开始的。因此，如果加工形状非必要性地不与基准面垂直或平行，加工难度就会立即增加。加工复杂形状时可能需要夹具、五轴加工中心设备等，成本和交货时间都会超出预期。因此，必须尽量设计与基准面垂直或平行的简单形状。

・铸件粗料加工后内部贯穿

在加工铸件时，内部中空的毛坯材料可能会在加工过程中因为芯部错位而被穿透。这种偏差比通常预期要大，需要根据铸件公差进行检查。对于批量生产的零件，建议在试制阶段制作多个试制品，并确认是否能够确保切削壁厚。

・孔或螺纹孔的切削深度相对于直径的比例值过大

如果孔或螺纹孔的切削深度相对于直径的比例值过大，在加工过程中会出现轴线弯曲或刀具断裂的现象。可通过事先确定加工极限来采取对策。

・切削的后工程导致精度下降

如果在切削加工后进行热处理或焊接，精度可能会因热变形而降低。对策包括采用壁厚差异较小的形状，选择淬透性好的材料以及在热处理后通过磨削进行精加工处理。在任何情况下，只要正确掌握加工方法和性能，就能避免问题的发生。在设计和绘图时，不仅要研究产品的形状和强度，还要研究加工工艺。

 

图纸旨在将设计者的意图传达给进行加工和检验的人员。因此，正确理解图纸规则，准确传达设计者意图非常重要。如果设计者不了解加工方法和现场情况，也会导致额外工作和成本的产生。