测绘轴类零件的方法与要点

轴类零件是机器中最常见的一种零件，用来支撑传动零件（如带轮、齿轮等）和传递动力。常见的表面类型有圆柱面、圆锥面、花键、螺纹、横向孔等。轴类零件的主体结构是回转体，局部结构有键槽、倒角、圆角、退刀槽、砂轮越程槽、中心孔等，多数已标准化。这些局部结构是用来满足设计和工艺上的要求。

轴类零件主要在车床和磨床上加工。为了加工时看图方便，轴类零件的主视图按加工位置将轴线水平放置，表达各轴段的形状及相对位置。轴上的局部结构一般采用断面图、局部放大图、局部剖视图、局部视图来表达。如图2.21所示，用局部剖视图、移出断面图和局部视图的简化画法来表达左端键槽的位置、形状和尺寸；用局部放大图表达砂轮越程槽的结构；对于形状简单且较长的轴段采用折断的方法表达。

图2.21　铣刀头主轴图

仪表车床尾座部件轴类零件有6个，由易到难依次是：大手柄、锁紧手柄、锁紧螺栓、顶尖、偏心轴、丝杠轴。锁紧手柄与大手柄结构完全相同，只是尺寸不同，留做作业。锁紧螺栓、偏心轴只是有些特殊结构，因此只介绍这部分的测绘要领。顶尖精度要求较高，丝杠轴的梯形螺纹是个难点，加之其结构较为典型，因此下面会详细介绍其测绘方法和草图绘制方法，并给出零件草图结果。

1）大手柄草图的绘制

（1）对大手柄进行分析和了解。该零件是车床尾座锁紧手柄。该手柄共4段：φ15×60圆柱、φ15×34.5圆锥、φ8×1.5圆柱和M8螺纹部分，如图2.22所示。其中，M8螺纹段的尺寸可通过测量螺纹大径和螺距得到，对照《附录1 普通螺纹的公称直径与螺距系列》，大径一般为负公差，螺距可通过测量螺纹总长再除以螺纹牙数得到，再对应标准螺距确定。

图2.22　大手柄结构及尺寸图

（2）相关知识。

①螺纹表达。外螺纹大径为粗实线，小径为细实线，一般要有螺纹终止线或螺纹退刀槽；内螺纹大径为细实线，小径为粗实线。通常小径按大径的0.85倍画出，螺纹的起始端应有倒角，以便于套螺纹或攻螺纹。大手柄M8的螺纹用板牙套螺纹而成，无需螺纹退刀槽，但应有螺纹终止线，板牙无法把φ8段圆柱全部做成螺纹，如图2.23所示。

图2.23　螺纹表达

②螺纹标注。普通螺纹的标记内容及格式为：

螺纹特征代号 尺寸代号－公差带代号－旋合长度代号－旋向代号

如：

粗牙螺纹一般不用标注螺距，5g6g分别为螺纹中径和顶径的公差带代号，旋合长度为中时不标注，右旋螺纹不标注旋向代号。

③技术要求。难以在图形上注写技术要求时，可用文字注写在标题栏上方或左方，一般包括下列内容：

a.对材料、毛坯、热处理的要求（如硬度、金相要求等）。

b.对有关结构要素的统一要求（如圆角、倒角、尺寸等）。

c.对零件表面质量的要求（如镀层、喷漆等）。

④表面处理技术——镀铬。电镀铬按用途可分为两大类：一类是防护装饰性镀铬，镀层较薄，可防止基体金属生锈并美化产品外观；另一类是功能性镀铬，镀层较厚，可提高机械零件的硬度、耐磨性、耐蚀性和耐高温性。功能性镀铬按其应用范围的不同，可分为硬铬、乳白铬和松孔铬等。

a.装饰铬。在钢基体上镀铜、镍后再镀铬。铜及铜合金的防护装饰性镀铬，可在抛光后直接镀铬，但一般在镀光亮镍后镀铬，可更耐腐蚀。

b.硬铬。硬铬又称耐磨铬。镀硬铬是指在一定条件下沉积的铬镀层具有很高的硬度和耐磨性。镀硬铬一般较厚，可以从几微米到几十微米，有时甚至达到毫米级，如此厚的镀层才能充分体现铬的硬度和耐磨性。

c.乳白铬。在普通镀铬工艺中，在较高温度（65～75℃）和较低电流密度下获得的乳白色的无光泽铬称为乳白铬，常用于量具、分度盘、仪器面板等的镀铬。

d.松孔铬。如果在镀硬铬之后，用化学或电化学方法将镀铬层的粗裂纹进一步扩宽加深，以便吸藏更多的润滑油脂，提高其耐磨性，这就叫松孔铬。

大手柄表面，为了防锈和美观，采用表面处理，镀铬：D.L1／Cr，按CB／T 3764－1996标准。这显然是一种硬铬，D是电镀，L1是半光亮（L2是半亮，L3是全亮）。

（3）绘制零件草图。

①确定大手柄的表达方案。大手柄为回转体，没有键槽、退刀槽等细微结构，只要一个水平放置的基本视图即可。

②绘制草图。平面图形，先从基准线入手，画出回转中心线；其次画出M8、φ15×60段，按目测比例画出总长；再画出圆锥面的小头φ10端面线，与φ15端面线连上，图形绘制完成。

③测量并标注尺寸。用游标卡尺测量各段直径及长度，标注到大手柄草图中。注意尺寸标注的规范性。

a.直径尺寸前要加φ，螺纹标注要按螺纹标记格式。

b.水平标注的尺寸，数字在尺寸线上中部；垂直标注的尺寸，数字在尺寸线左中部；尺寸数字不可被尺寸界限或轮廓线贯穿。

c.要标注总长，留相对不便测量的锥面长度不标，不可封闭。

④填写技术要求。主要是标注螺纹板牙切入端及大手柄尾部倒角C1；还有表面处理要求——表面镀铬：D.L1／Cr。表面粗糙度全部为Ra3.2，在标题栏上方标出即可。

⑤填写标题栏。大手柄为手持零件，受力不大，无其他特殊要求，材料选Q235A即可，无需热处理；比例为1∶1；图号与装配示意图一致。测绘人即设计人，是一种责任的担当，必须填写。图纸完成后，一般至少一人校对。如果出错，校对人与设计人负有同等责任。

大手柄零件草图见图2.24。

图2.24　大手柄零件草图

2）锁紧螺栓草图的绘制

（1）对锁紧螺栓进行分析和了解。该零件是车床尾座套筒锁紧零件，与锁紧套配合，锁紧套下端与锁紧螺栓上端面间有3mm的间隙，在锁紧螺母螺旋压紧下，利用圆弧面机械夹紧套筒。见图2.25套筒锁紧原理图，锁紧螺栓、锁紧套与套筒贴合的圆弧面半径应等于套筒直径的一半，圆心应与套筒中心重合。该零件共3段：φ17.5×L1圆柱、φ8×L2圆柱、M8×L3螺纹部分，如图2.26所示。

图2.25　套筒锁紧原理图

图2.26　锁紧螺栓结构图

（2）相关知识——发黑（金属表面处理技术）。发黑是钢铁的化学氧化过程，也称发蓝。它是指将钢铁放到含有氧化剂的溶液中保持一定时间，使其表面生成一层均匀的、以Fe3O4为主要成分的氧化膜的过程。

传统发蓝的方法是在氢氧化钠溶液里添加氧化剂（如硝酸钠和亚硝酸钠），在140℃下处理15～90min，生成氧化膜。钢铁发蓝后氧化膜的色泽取决于工件表面的状态、材料成分以及发蓝处理时的操作条件，一般为蓝黑到黑色。碳质量分数较高的钢铁氧化膜呈灰褐色或黑褐色。发蓝处理后膜层厚度在0.5～1.5μm，对零件的尺寸和精度无显著影响。

锁紧螺栓、锁紧套、丝杠轴、偏心轴等机器内部零件，对外观无特殊要求，通过发黑处理可增强其抗腐蚀能力。

（3）绘制零件草图。

①确定锁紧螺栓的表达方案。锁紧螺栓为回转体，没有键槽、退刀槽等细微结构，只需要绘制一个竖直放置的基本视图，与装配方向一致。

②绘制草图。先从基准线入手，画出回转中心线；依次画出M8×L3段、φ8×L2段、φ17.5×L1段；再画出切除的R15圆弧部分。R15圆弧的圆心垂直方向在圆柱φ17.5上端面上方1.5处，水平方向在φ17.5轴线右侧19处（R15圆弧刚好与φ8相切，15＋4＝19）。

③测量并标注尺寸。用游标卡尺测量各段直径及长度，标注到锁紧螺栓草图中。注意R15锁紧圆弧圆心及半径的标注，见图2.27；还要注意要标注总长。

图2.27　锁紧圆弧的标注

④填写技术要求。主要是标注螺纹板牙切入端及锁紧螺栓尾部倒角C1；表面处理要求——表面发黑：H·Y，按CB／T 3764－1996。表面粗糙度全部为Ra6.3，在标题栏上方标出即可。

⑤填写标题栏。锁紧螺栓为螺旋夹紧零件，材料选优质碳素钢45，调质处理：240～290HB；比例1∶1；图号与装配示意图一致，WZ－10。

锁紧螺栓零件草图略。

3）顶尖草图的绘制

（1）对顶尖进行分析和了解。该零件是车床尾座主要功能零件，靠尾部莫氏锥度锥面安装在套筒中，60°顶尖与主轴三爪卡盘或顶尖配合，“一夹一顶”或“双顶尖”安装工件，见图2.28。该零件共4段：60°顶尖、φ16.5×18.5圆柱、大端为φ18.2的莫氏锥度锥面、尾部为φ14×2.5圆柱。

图2.28　顶尖结构及尺寸图

（2）相关知识——莫氏锥度。19世纪美国机械师莫氏（Stephen A.Morse）为了解决麻花钻的夹持问题而发明的一个锥度的国际标准，用于静配合以精确定位。由于锥度很小，利用摩擦力的原理，可以传递一定的扭矩，又因为是锥度配合，所以可以方便地拆卸。在同一锥度的一定范围内，工件可以自由拆装，同时在工作时又不会影响到使用效果。比如钻孔的锥柄钻，如果使用中需要拆卸钻头磨削，拆卸后重新装上不会影响钻头的中心位置。

莫氏锥度有0、1、2、3、4、5、6共七个型号，锥度值有一定的变化，每一型号公称直径大小（大端）分别为9.045、12.065、17.78、23.825、31.267、44.399、63.348，相应的锥度值分别为1∶19.212、1∶20.047、1∶20.020、1∶19.922、1∶19.254、1∶19.002、1∶19.180。主要用于各种刀具（如钻头、铣刀）、刀杆及机床主轴孔锥度。

顶尖锥面的大端直径测量尺寸为φ18.2，与φ17.78最接近，显然是莫氏锥度2号。

（3）绘制零件草图。

①确定顶尖的表达方案。顶尖为回转体，没有键槽、退刀槽等细微结构，只需要绘制一个水平放置的基本视图，与使用方向一致。

②绘制草图。先从基准线入手，画出回转中心线；依次画出60°锥角、φ16.5×18.5段、2号莫氏锥度段、φ14×2.5段。

③测量并标注尺寸。用游标卡尺测量各段直径及长度，标注到顶尖草图中。注意在角度、直径确定后，60°锥角长度是确定的。莫氏锥度大端尺寸仍然标注名义尺寸φ17.78，注意要标注总长。

④填写技术要求。主要是标注顶尖尾部倒角C1；表面处理要求——表面发黑：H·Y，按CB／T 3764－1996。表面粗糙度60°锥角及莫氏锥度锥面部分需磨削，表面粗糙度为Ra0.8，其余为Ra6.3，在标题栏上方标出即可。60°锥角部分相对于锥面应有跳动要求。查《附录26 同轴度、对称度、圆跳动、全跳动公差值》，主参数为φ16.5，按7级精度，圆跳动公差值为0.012mm。

⑤填写标题栏。顶尖为工件加工夹紧零件，需很硬，以保证使用寿命。材料选高级优质工具钢T10A，热处理为淬火：57～62HRC；比例1∶1；图号与装配示意图一致，WZ－08。

顶尖零件草图见图2.29。为避免尺寸标注封闭，φ16.5圆柱段长度不标。总长的数值，圆为整数。莫氏锥度锥面大端按标准值标出。基准标注时，注意与尺寸线对齐，表示是锥面的轴线。

图2.29　顶尖零件草图

4）偏心轴草图的绘制

（1）对偏心轴进行分析和了解。该零件是车床尾座夹紧到导轨上的功能零件，是典型的偏心夹紧方式。当操作者向后旋推大手柄时，偏心轴的偏心段会带动连接块向上移动，直至压板压紧机床导轨底部。当偏心距e与该段圆柱直径D之比：e／D≤14时会自锁，也就是说，由于摩擦力的作用，即使手松开，大手柄也不会回转使压板松夹。

见图2.30，该零件共4段：D1×L1圆柱、D2×L2圆柱、偏心段φ14×L5圆柱、D1×L6圆柱。其中第二段圆柱L3处有一宽为L4，底部直径为D3的槽，用于限位紧定螺钉，使偏心轴轴向定位。

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图2.30　偏心轴结构及尺寸图

（2）相关知识。

①偏心距的测量。

a.游标卡尺检测法。如图2.31所示，这是一种最简单的测量方法，适用于测量精度要求不高的偏心工件。测量时测量工件偏心壁最厚（最大尺寸L1）处和最薄（最小尺寸L2）处的尺寸，偏心距e＝（L1＋L2）／2。

b.等高V形块高度尺检测法。如图2.32所示，这是一种较精密的测量方法。先测量主轴中心高：h1＝H1－D1／2。后测偏心轴中心高：h2＝H2－D2／2，H2是偏心轴处于最低位，高度游标尺读数最小时的数值。则偏心距e＝h1－h2。

图2.31　游标卡尺检测法

图2.32　等高V形块高度尺检测法

测量偏心轴的偏心距，只要用第一种方法，用游标卡尺测量L1、L2的尺寸后，可得偏心距e＝（L1＋L2）／2＝1。

②表面粗糙度参数的选用。测绘时，对零件表面粗糙度要求的判别可使用粗糙度样块来比较，或参考同类零件的表面粗糙度要求来确定，确定的原则是：

a.在同一个零件上，工作表面应比非工作表面粗糙度参数值小。

b.摩擦表面应比非摩擦表面的粗糙度参数值小。

c.配合精度要求高或小间隙的配合表面以及要求连接可靠且承受重载荷的过盈配合表面均应取较小的粗糙度参数值。

d.要求密封、耐腐蚀或装饰性的表面粗糙度参数值要小。

e.对于有配合精度要求的孔、轴表面粗糙度，可参照IT6、IT7、IT8级精度，对应表面粗糙度选Ra1.6、Ra3.2、Ra6.3，依此类推。

（3）绘制零件草图。

①确定偏心轴的表达方案。偏心轴为回转体，没有键槽、细微沟槽结构，只需要绘制一个水平放置的基本视图，与使用方向一致。

②绘制草图。先从基准线入手，画出回转中心线；依次画出D1×L1、D2×L2圆柱、偏心段φ14×L5圆柱、D1×L6圆柱。画偏心段时，先按偏心距e画出偏心段中心线，再对称画出偏心段圆柱。再补画L3处L4×D3的槽。

③测量并标注尺寸。用游标卡尺测量各段直径及长度，标注到偏心轴草图中。注意按照偏心轴在尾座体中的安装位置，量取和标注尺寸；注意要标注总长。

④填写技术要求。

a.尺寸公差。四段圆柱均与对应孔有配合要求，均选取合适的尺寸公差。L1段安装手柄座，安装好后配作锥销孔，压入锥销，一般不需要拆卸。参照《附录20 基孔制优选配合与常用配合》，选过渡配合的H7／m6。对应轴为D1m6。其他三段选H8／f7间隙配合。每个尺寸都必须有基本尺寸、公差带代号和极限偏差值，极限偏差值可查《附录21 优选及常用配合轴的极限偏差表》，以便于制造。

b.位置公差。右侧的D1（L6）段相对于基准段D2，应有同轴度要求，参照《附录26 同轴度、对称度、圆跳动、全跳动公差值》，选8级即可。

c.表面粗糙度。L1段选Ra0.8，L2、L5、L6段选Ra1.6，其余选Ra6.3。

d.其他技术要求：未注倒角C1；调质处理28～32HRC；表面发黑处理：H·Y，按CB／T 3764－1996。

⑤填写标题栏。偏心轴为夹紧零件，受一定的力，材料选优质工具钢45钢；比例1∶1；图号与装配示意图一致，WZ－04。

偏心轴零件草图略。

5）丝杠轴草图的绘制

（1）对丝杠轴进行分析和了解。该零件是车床尾座主要功能零件，手轮的转动是通过丝杠轴、丝杠螺母的螺旋副，转变为套筒、顶尖的直线移动。如图2.33所示，丝杠轴主要由5段组成：φ10×7圆柱；梯形螺纹Tr14×3LH；φ24×6圆柱；φ16×24和φ12×17圆柱，其中φ12×17上有宽为5、长为10的平键键槽。轴顶端有M6深10的内螺纹。

图2.33　丝杠轴结构及尺寸图

（2）相关知识。

①梯形螺纹牙形与基本尺寸。梯形螺纹牙形（GB／T 5796.1－2005）见图2.34，为30°牙形角。用游标卡尺测量丝杠轴的大径，约为13.8。测量20个螺距长度约为60，平均后为3。故丝杠轴基本规格为Tr14×3。

图2.34　梯形螺纹的牙形图

梯形螺纹的基本尺寸见表2.4。

表2.4　梯形螺纹的基本尺寸表（GB／T 5796.3－2005）　（单位：mm）

通过查阅上表，可得丝杠轴公称直径d＝14，中径d2＝12.5，小径d3＝10.5。

丝杠螺母大径D4＝14.5，中径D2＝12.5，小径D1＝11。

②梯形螺纹公差带的选用及标注。梯形螺纹公差带的选用见表2.5。作为机床零件，丝杠选中等精度，内螺纹公差带代号选7H，外螺纹公差带代号选7e。

表2.5　梯形螺纹公差带的选用表

梯形螺纹的标注，见图2.35。

图2.35　梯形螺纹的标注示意图

丝杠轴标注为：Tr14×3LH－7e，丝杠螺母标注为：Tr14×3LH－7H。

③梯形螺纹公差。内、外螺纹中径基本偏差，见表2.6。查此表可得，当螺距P＝3时，内螺纹大、中、小径基本偏差均为0，外螺纹中径基本偏差（上差）e级时为－0.085mm。

表2.6　内、外螺纹中径基本偏差表（GB／T 5796.4－2005）　（单位：μm）

注：（1）公差带的位置由基本偏差确定，本标准规定外螺纹的上偏差es及内螺纹的下偏差EI为基本偏差。
（2）对外螺纹的中径d2规定了三种公差带位置h、e和c；对大径d和小径d3，只规定了一种公差带位置h。h的基本偏差为零，e和c的基本偏差为负值。对内螺纹的大径D4、中径D2及小径D1规定了一种公差带位置H，其基本偏差为零。

梯形螺纹公差值，见表2.7。按此表，当公差直径d在11.2～22.4之间，P＝3时，7级，内螺纹的中径公差TD2为0.3 mm；外螺纹中径公差Td2为0.224 mm，则其下偏差ei＝－0.085－0.224＝－0.309；外螺纹的小径公差Td3为0.365mm。按表2.8可以查出，P＝3时，内螺纹小径公差TD2＝0.315（即上偏差），外螺纹大径公差Td＝0.236（即下偏差）。

表2.7　梯形螺纹公差值表（GB／T 5796.4－2005）　（单位：μm）

续表

表2.8　内螺纹小径、外螺纹大径公差值表（GB／T 5796.4－2005）　（单位：μm）

注：（1）梯形螺纹公差仅选择并标记中径公差带。
（2）6级公差仅是为了计算7、8、9级公差值而列出的。

（3）绘制零件草图。

①确定丝杠轴的表达方案。丝杠轴为回转体，需要绘制一个水平放置的基本视图，与使用方向一致。丝杠梯形螺纹需要退刀槽。丝杠的梯形螺纹的牙形需画局部放大图，并标注牙形角、螺距及大、中、小径的基本值和相应的上下偏差。手轮传动部分的平键键槽需要画一个断面图，表达键槽的键宽和深度。轴端的内螺纹可通过局部剖视图表达。

②绘制草图。

a.先从基准线入手，画出回转中心线；依次画出φ10×7圆柱段、Tr14×3LH－7e梯形螺纹段长73、φ24×6圆柱、φ16×24圆柱、φ12×17圆柱。补画梯形螺纹退刀槽7×φ10。补画键槽5×10深3，补画内螺纹M6深8，孔深10，孔深比螺纹深大D／2。绘制梯形螺纹牙形局部放大图。

b.画键槽移出断面图，注意断面图的中心与断面剖切符号对齐。

③测量并标注尺寸。用游标卡尺测量各段直径及长度，标注到丝杠轴草图中。注意按照丝杠轴在尾座体中的安装位置，量取和标注尺寸；注意要标注总长。内螺纹深度可用深度游标卡尺量出孔深，减去3为螺纹深度。

④填写技术要求。

a.尺寸公差。

（a）丝杠部分公差按上述查表计算标出。

（b）方盖板孔与丝杠轴对应段配合尺寸为φ16H8／f7，轴公差φ16f7查《附录21 优选及常用配合轴的极限偏差表》为。

（c）手轮孔与丝杠轴对应轴段之间的配合尺寸为φ12H8／f7，轴公差φ12f7查《附录21 优选及常用配合轴的极限偏差表》为。

（d）键槽宽度方向，松连接，查《附录13 普通型平键及键槽尺寸》，可得，深度为。

b.位置公差。键槽相对于φ12f7轴线对称度公差，参照《附录26 同轴度、对称度、圆跳动、全跳动公差值》，按9级为0.025mm。

c.表面粗糙度。丝杠工作面、两个6级配合面选Ra1.6，键槽侧面选Ra3.2，其余选Ra6.3。

d.其他技术要求：未注倒角C1；调质处理28～32HRC；表面发黑处理：H·Y，按CB／T 3764－1996。

⑤填写标题栏。丝杠轴为较重要零件，材料选优质工具钢45钢，热处理为调质处理；比例为1∶1；图号与装配示意图一致，为WZ－14。

丝杠轴零件草图见图2.36。

图2.36　丝杠轴零件草图