标准件与常用件教案（精选6篇）
标准件与常用件教案 第1篇
第七章 标准件与常用件
一、本章重点：
1．内、外螺纹的规定画法及内外螺纹旋合的画法； 2．螺纹的代号含义及标注；
3．单个圆柱齿轮的画法和两圆柱齿轮啮合的画法 4．键、滚动轴承、弹簧的画法。
二、本章难点：
1．螺栓、双头螺柱、螺钉的连接画法； 2．圆柱齿轮啮合的画法； 3．普通平键的连接画法；
三、本章要求：
通过本章的学习，要掌握各种螺纹连接件的画法、单个圆柱齿轮和两圆柱齿轮啮合的画法、普通平键的连接画法、轴承的画法和弹簧的画法。
四、本章内容：
标准件：用量很大的零件如：螺栓、螺母、螺钉、垫圈、键等，为了便于成批或大量生产，国家有关部门对这类零件的结构和尺寸等都作了规定，成为标准化、系列化的零件。
常用件：如同标准件一样，它们只是结构和尺寸虽没有完全标准化，但它们用量大，结构典型，并有标准参数，如：齿轮、弹簧等。
§7—1 螺纹及螺纹紧固件
一、螺纹
1．螺纹的形成和结构
（1）螺纹的形成：圆柱面上一点绕圆柱的轴线作等速旋转运动的同时又沿一条直线作等速直线运动，这复合运动的轨迹就是螺旋线。
（2）螺纹的结构：螺纹的凸起部分称为牙顶，沟槽部分称为牙底。为了螺纹在安装时，防止端部损坏，在螺纹的起始处加工成锥形的倒角或球形的倒圆。在螺纹的结束处有收尾或退刀槽。
2．螺纹的结构要素
（1）牙型：由三角形。梯形、锯齿形和方形等。
（2）公称直径：是代表螺纹的规格尺寸的直径，一般是指螺纹的大径。用d（外螺纹）或D（内螺纹）表示。
（3）线数：螺纹有单线和多线之分，沿一条螺旋线形成的螺纹，称为单线螺纹；沿两条或两条以上螺旋线所形成的螺纹称为多线螺纹。用n表示。
（4）螺距和导程：螺问相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，称为螺距，用p表示。同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，称为导程，用s表示。对于单线螺纹，导程与螺距相等，即s=p。多线螺纹s=n×p.（5）旋向：螺纹的旋向有左旋和右旋之分。顺时针旋转时旋入的螺纹是右旋螺纹；逆时针旋转时旋入的螺纹是左旋螺纹。
内、外螺纹连接时，以上要素须相同，才可旋合在一起。
螺纹的三要素：牙型、直径和螺距是决定螺纹最基本的要素。三要素符合国家标准的称为标准螺纹；牙型符合标准，而直径或螺距不符合标准的，称为特殊螺纹，牙型不符合标准的，如方牙螺纹，称为非标准螺纹。3．螺纹的种类
连接螺纹：三角形牙型的普通螺纹。
传动螺纹：梯形螺纹、锯齿型螺纹和方型螺纹。
4．螺纹的规定画法
（1）外螺纹的画法：大径粗实线，小径细实线，在投影为圆的视图中表示大径的圆用粗实线画，表示小径的圆用细实线画3/4圈，倒角的圆咳省略不画，如下图。
外螺纹的画法
（2）内螺纹的画法：内螺纹一般才用剖视图，画法如下图。
内螺纹的画法
（3）非标准螺纹的画法：对于标准螺纹只需注明代号，不必画出牙型，而非标准螺纹，如方牙螺纹，则需要在零件图上作局部剖视表示牙型，或在图形附近画出螺纹的局部放大图。
（4）内、外螺纹连接画法：如下图。
螺纹连接画法
（5）其它规定画法：对于不穿通的螺纹、钻孔深度与螺纹深度分别画出，钻孔深度一般应比螺纹深度深0.5D（D为螺孔大径）。
5．螺纹的代号及标注
（1）普通螺纹：普通螺纹的牙型代号为“M”，其直径、螺距可查表得知。
普通螺纹的标注格式：
例如：M10×1LH-5g6g-S M——螺纹代号（普通螺纹）10——公称直径10mm 1——螺距1mm（细牙螺蚊标螺距，粗牙螺纹不标）LH——旋向左旋（右旋不标注）5g——中径公差带代号（5g）6g——顶径公差带代号（6 g）S——旋合长度代号（短旋合长度）
螺纹的旋合长度有三种表示法：L—长旋合长度；N—中等旋和长度；S—短旋合长度。一般中等旋合长度不表注。内外螺纹旋合在一起时，标注中的公差带代号用斜线分开。
如：M10×6H/6g 当中径和顶径的公差带代号相同时，只标注一个。
（2）管螺纹：管螺纹只注牙型符号、尺寸代号和旋向。标注格式为：
G1（右旋不标注）G——管螺纹代号 1——尺寸代号1英寸
管螺纹的尺寸代号不是螺纹的大径，而是管子孔径的近似值，管螺纹的大径、小径和螺距咳查表。
（3）梯形螺纹与锯齿形螺纹：梯形螺纹的代号为“Tr”，锯齿形螺纹的代号为“S”。标注格式为：
Tr40×14（p7）LH-8e-L Tr40——梯形螺纹，公称直径40mm 14（p7）——导程14mm螺距mm LH——左旋
8e——中径公差带代号 L——长旋合长度
如果是单线只标注螺距，右旋不标注，中等旋合长度不标注。
二、螺纹紧固件 1．螺纹紧固件的种类及标记
P150 2．螺纹紧固件的画法
P152 3．螺纹紧固件连接的画法
P153
§7—2 键连接与销连接
一、键连接
键连接就是用键将轮子与轴连接在一起转动，起传递扭矩的作用。
1．键的形式及标记
键是标准件，画图时可根据有关标准查得相应的尺寸及结构。
普通平键的型式和尺寸
（1）普通平键的形式有A、B、C三种，标记时A型平键省略“A”，而B型和C型应写出“B”或“C”字。
例如：b=18mm,h=11mm,L=100mm的圆头普通平键，标记为：
键 18×100
GB/T1096—1979（2）半圆键的形式和尺寸
（3）楔键有普通楔键和钩头楔键两种。普通钩头楔键有A型（圆头）B型（方头）C型（单圆头）三种。钩头楔键只有一种。
2．键连接画法（1）普通平键：普通平键的两侧面为工作面，因此连接时，平键的两侧面与轴和轮毂键槽侧面之间相互接触，没有间隙，只画一条线。而键与轮毂的键槽顶面之间是非工作面，不接触，应留有间隙，画两条线。
（2）半圆键：半圆键一般用在载荷不大的传动轴上，它的连接情况与普通平键相似。
（3）楔键：楔键顶面是1：100的斜度装配是沿轴向将键打入键槽内，直至打紧为止，因此，它的上、下面为工作面，两侧面为非工作面，但画图时侧面不留间隙。
二、花键连接
花键是将键直接做在轴上和轮孔内，与它们成为一体。花键的连接是将花键轴装在花键孔内。它可以传递较大的扭矩，且连接可靠。
1．矩形花键的画法
（1）花键轴的画法（外花键）
外花键的画法
（2）花键孔的画法（内花键）
（3）花键连接画法
内花键的画法
花键连接画法
2．矩形花键标注
Z—D×d×b
Z—齿数
D—大径
d—小径
b—键宽
三、销连接
销常用来连接和固定零件，或在装配时起定位作用。
§7—3
齿
轮
齿轮广泛应用于机器或部件中，它可以将一个轴的转动传递给另一个轴，可以实现减速、增速、变向和换向等动作。
（1）圆柱齿轮：用于两平行轴之间的传动；
（2）圆锥齿轮：用于两相交轴之间的传动；
（3）蜗轮蜗杆：用于两交叉轴之间的传动。
一、圆柱齿轮
1．直齿圆柱齿轮各部分的名称和代号（1）齿顶圆：齿轮上最大的圆。其直径用da表示；
（2）齿根圆：通过轮齿根部的圆。其直径用df表示；
（3）节圆和分度圆：节圆是两齿轮啮合接触点所形成的圆。用d’表示。分度圆是加工齿轮时，作为齿轮轮齿分度的圆。用d表示。对于标准齿轮来说，节圆直径和分度圆直径相等。
（4）齿高、齿顶高、齿根高：齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为齿高，用h表示。齿顶圆与分度圆之间的径向距离称为齿顶高，用ha表示。齿根圆与分度圆之间的径向距离称为齿根高，用hf表示。
（5）齿距、齿厚、齿槽宽：齿距p表示，齿厚s表示，齿槽宽e表示，标准齿轮s=e,p=s+e.(6)模数：p/π=m m称为齿轮的模数。模数是设计和制造齿轮的重要参数，模数愈大，轮齿就愈大；模数愈小，轮齿就愈小。
（7）压力角：用α表示标准齿轮的压力角一般为20˚。两齿轮相互啮合，压力角和模数必须相等。
（8）传动比：主动齿轮的转数n1与从动齿轮的转数n2之比,以i表示.。i= n1/ n2，i＞1减速
2．几何尺寸计算 3．圆柱齿轮的规定画法（1）单个圆柱齿轮的画法
圆柱齿轮的规定画法
（2）圆柱齿轮啮合画法
圆柱齿轮啮合的规定画法 4．齿轮齿条啮合的画法
当齿轮的直径无穷大时，其齿轮中的各圆的曲线都成了直线，齿轮就成了齿条。
二、圆锥齿轮
圆锥齿轮是将轮齿加工在圆锥面上，因而轮齿沿圆锥素线方向大小不同，模数和分度圆也随之而变化，为了设计和制造方便，国家标准规定以大端参数为准。
1．直齿圆锥齿轮各部分的名称代号及尺寸计算（1）圆锥齿轮各部分的名称代号
（2）圆锥齿轮各部分的尺寸计算
2．圆锥齿轮的画法（1）单个圆锥齿轮的画法
（2）两圆锥齿轮啮合画法
单个圆锥齿轮的画法
三、蜗杆蜗轮
蜗杆蜗轮传动，主要用在两轴线垂直交叉的场合，蜗杆为主动，用于减速，蜗杆的齿数，就是其杆上螺旋线的头数，常用的为单线或双线，此时，蜗杆转一圈，蜗轮只转一个齿轮或两个齿。因此可得到较大的传动比。
1．蜗杆蜗轮的主要参数及各部分尺寸 2．单个蜗杆、蜗轮的画法
单个蜗杆、蜗轮的画法
3．蜗杆、蜗轮啮合画法
§7—4 滚动轴承
轴承是支承旋转轴并承受轴上载荷的不件。
一、滚动轴承的结构与类型
1．滚动轴承的结构：
滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体及保持架组成。
2．滚动轴承的种类：
（1）按滚动体形状分有球轴承和滚子轴承两大类；
（2）按滚动体的排列形式可分为单列和双列滚动轴承；
（3）按轴承所承受的载荷方向不同可分为向心轴承（主要承受径向载荷），推力轴承（只承受轴向载荷），向心推力轴承（即承受径向载荷，又承受轴向载荷）三种。
二、滚动轴承的代号及标记
滚动轴承的代号组成：由七位数字表示，从右到左第一、二位数表示轴承的内径（当代号<04时，00、01、02、03分别表示轴承内径d=10mm,12mm,15mm,17mm当代号>40~99时，数字乘5，即为轴承内径）；第三位表示轴承外径系列；第四位数表示轴承类型；第五、六位数表示轴承结构特性；第七位表示轴承宽度系列。
轴承代号举例
208 表示轴承内径d=8×5=40mm,直径系列“2”轻窄系列，表示类型“0”深沟球轴承。
三、滚动轴承的画法 滚动轴承是标准件，一般不需要画零件图，在装配图中，可根据国家标准规定的简化画法来绘制。P173。
§7—5
弹
簧
弹簧是一种常用件，应用很广，它可以用来减震、夹紧、储存能量和测力等。它的特点是当外力解除以后能立即恢复原状。
一、圆柱螺旋压缩弹簧各部分的名称及尺寸关系
二、弹簧的规定画法
1．单个弹簧的画法
（1）在平行螺旋弹簧轴线的视图上，各圈的轮廓线画成直线。
（2）有效圈数在四圈以上的弹簧，可只画出两端的1~2圈（不含支承圈），中间用通过弹簧钢丝中心的点画线连起来。
（3）在图样上当弹簧的旋向不作规定时，螺旋弹簧一律画成右旋。左旋弹簧应加注“左”字。
2．装配图中的弹簧的画法
（1）螺旋弹簧被剖切时，允许只画簧丝剖面，当簧丝直径等于或小于2mm时，其剖面可全涂黑，或采用示意画法。
（2）弹簧后面被挡住的零件轮廓，按不可见处理不必画出，可见轮廓线只画到弹簧钢丝的剖面轮廓或中心线上。
3．圆柱螺旋压缩弹簧的画图步骤
三、弹簧的零件工作图
本章小结：
本章介绍了标准件和常用件，这些零件是特殊的零件、部件，对于它们的学习我们要注意每一种零、部件的功能、结构，确定它们的机械要素的基本参数有哪些；国家标准对该零、部件的画法作了怎样的规定，标注作了怎样的规定。在理解的基础上要求能画、会标注、会根据要求查阅有关手册进行选用。
标准件与常用件教案 第2篇
1.螺纹的应用
在机器设备中， 螺纹应用广泛，主要用于连接两个以上零件或传递运动和动力，
2.螺纹的形成
螺纹是指在圆柱表面或圆锥表面上沿着螺旋线形成的、具有相同剖面的连续凸起和沟槽。一动点绕圆柱面圆周方向做匀速圆周运动的同时沿轴线方向作匀速直线运动就形成了螺旋线。刀具沿螺旋线方向对圆柱体切割就形成了螺纹。
3.螺纹的加工方法
螺纹的加工方法很多，主要有车削、搓丝等方法，右上图所示为用车削的方法加工内外螺纹。单击播放动画按钮可观看螺纹车削加工录象片。
螺纹的工艺结构主要有倒角、螺纹退刀槽和螺尾。
加工螺纹时，必须在螺纹外端面上加工倒角。
倒角有利内外螺纹连接时容易，并且在搬运过程中不容易伤害人手。
车制螺纹时，车刀车到一定长度后退出工件，刀具退出工件时，工件尾部所车的牙型不完整，这一部分称为螺尾。
有时为了方便螺纹的加工，满足设计要求，在螺尾部分加工出退刀槽，使这部分的结构更为合理。螺尾在视图表达时除非特殊情况一般不画出。
(三)螺纹的五要素
螺纹分内螺纹和外螺纹。加工在圆柱(圆锥)外表面的螺纹叫外螺纹，加工在圆柱管(圆锥管)内表面的螺纹叫内螺纹。内外螺纹连接时，螺纹的要素必须一致。螺纹的结构要素包括牙型、直径、线数、螺距(导程)、和旋向。
1. 牙型 在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状，称为螺纹牙型。它有三角形、梯形、锯齿形和方形等。不同的螺纹牙形，有不同的用途。
普通螺纹的牙形为三角形。普通螺纹和英寸制管螺纹一般用来连接零件，称为连接螺纹。梯形螺纹、锯齿形螺纹和矩形螺纹一般用来传递运动和动力，称为传动螺纹。
2.直径
螺纹的最大直径，与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径。
小径(D1,d1)螺纹的最小直径，与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱的直径。内外螺纹的小径分别用D1和d1表示
大径(D,d)
外螺纹大径(d)亦称为顶径;内螺纹大径(D)亦称为底径。
中径(D2,d2)一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方(见右图)。此假想圆柱称为中径圆柱，中径圆柱的母线称为中径线。
3.线数 指同一圆柱面或圆锥面上螺纹的条数，记为n。通常多线螺纹使用在精密仪器仪表中或需要快速 旋入的场合。
4.螺距(ph)和导程(p) 螺距是螺 纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程是同一线螺纹上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。对于单线螺纹有p=ph,对于多线螺纹有p=ph/n。
5.旋向 螺纹分右旋和左旋两种。如下图所示，顺时钟旋转时旋入的螺纹，称为右旋螺纹;逆时钟旋转时旋入的螺纹，称为左旋螺纹。工程上常用右旋螺纹，但一些比较重要的安全场合如液化汽罐就可能用到左旋螺纹。
当内外螺纹旋合时，只有螺纹的五要素完全相同时才能互相旋合。改变上述五要数中的任何一项，就会得到不同规格和尺寸的螺纹。国家标准对有些螺纹(如普通螺纹、梯形螺纹)的牙型、直径和螺距都作了规定，凡是这三项符合标准的，称为标准螺纹。而牙型合标准，直径或螺距不符合标准的螺纹称为特殊螺纹。牙型不符合标准的螺纹叫非标准螺纹，如方牙螺纹。
(四)螺纹的规定画法和标注
1.外螺纹的规定画法：螺纹终止线画粗实线。螺纹顶径(大径)画粗实线，在反映为圆的投影上,底径只画约3/4圈细实线，且原来的倒角在该视图上的投影圆不画。在与轴线平行的投影面上，表示底径的细实线应画入倒角部分,小径通常画成大径的0.85倍。
外螺纹的剖视画法：在剖视部分，螺纹终止线只画到底径处。剖面线应画到顶径粗实线处。见右图。
2.内螺纹的规定画法：剖视表示时,顶径(小径)用粗实线表示，底径(大径)用细实线表示，在反映为圆的投影图上大径圆只画约
§8.1 螺纹紧固件
(一)螺纹的应用和形成
1.螺纹的应用
在机器设备中， 螺纹应用广泛，主要用于连接两个以上零件或传递运动和动力。
2.螺纹的形成
螺纹是指在圆柱表面或圆锥表面上沿着螺旋线形成的、具有相同剖面的连续凸起和沟槽。一动点绕圆柱面圆周方向做匀速圆周运动的同时沿轴线方向作匀速直线运动就形成了螺旋线。刀具沿螺旋线方向对圆柱体切割就形成了螺纹。
3.螺纹的加工方法
螺纹的加工方法很多，主要有车削、搓丝等方法，右上图所示为用车削的方法加工内外螺纹。单击播放动画按钮可观看螺纹车削加工录象片。
螺纹的工艺结构主要有倒角、螺纹退刀槽和螺尾。
加工螺纹时，必须在螺纹外端面上加工倒角。
倒角有利内外螺纹连接时容易，并且在搬运过程中不容易伤害人手。
车制螺纹时，车刀车到一定长度后退出工件，刀具退出工件时，工件尾部所车的牙型不完整，这一部分称为螺尾。
有时为了方便螺纹的加工，满足设计要求，在螺尾部分加工出退刀槽，使这部分的结构更为合理。螺尾在视图表达时除非特殊情况一般不画出。
(三)螺纹的五要素
螺纹分内螺纹和外螺纹。加工在圆柱(圆锥)外表面的螺纹叫外螺纹，加工在圆柱管(圆锥管)内表面的螺纹叫内螺纹。内外螺纹连接时，螺纹的要素必须一致。螺纹的结构要素包括牙型、直径、线数、螺距(导程)、和旋向。
1. 牙型 在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状，称为螺纹牙型。它有三角形、梯形、锯齿形和方形等。不同的螺纹牙形，有不同的用途。
普通螺纹的牙形为三角形。普通螺纹和英寸制管螺纹一般用来连接零件，称为连接螺纹。梯形螺纹、锯齿形螺纹和矩形螺纹一般用来传递运动和动力，称为传动螺纹。
2.直径
螺纹的最大直径，与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径。
小径(D1,d1)螺纹的最小直径，与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱的直径。内外螺纹的小径分别用D1和d1表示
大径(D,d)
外螺纹大径(d)亦称为顶径;内螺纹大径(D)亦称为底径。
中径(D2,d2)一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方(见右图)。此假想圆柱称为中径圆柱，中径圆柱的母线称为中径线。
3.线数 指同一圆柱面或圆锥面上螺纹的条数，记为n。通常多线螺纹使用在精密仪器仪表中或需要快速 旋入的场合。
4.螺距(ph)和导程(p) 螺距是螺 纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程是同一线螺纹上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。对于单线螺纹有p=ph,对于多线螺纹有p=ph/n。
5.旋向 螺纹分右旋和左旋两种。如下图所示，顺时钟旋转时旋入的螺纹，称为右旋螺纹;逆时钟旋转时旋入的螺纹，称为左旋螺纹。工程上常用右旋螺纹，但一些比较重要的安全场合如液化汽罐就可能用到左旋螺纹。
当内外螺纹旋合时，只有螺纹的五要素完全相同时才能互相旋合。改变上述五要数中的任何一项，就会得到不同规格和尺寸的螺纹。国家标准对有些螺纹(如普通螺纹、梯形螺纹)的牙型、直径和螺距都作了规定，凡是这三项符合标准的，称为标准螺纹。而牙型合标准，直径或螺距不符合标准的螺纹称为特殊螺纹。牙型不符合标准的螺纹叫非标准螺纹，如方牙螺纹。
(四)螺纹的规定画法和标注
1.外螺纹的规定画法：螺纹终止线画粗实线。螺纹顶径(大径)画粗实线，在反映为圆的投影上,底径只画约3/4圈细实线，且原来的倒角在该视图上的投影圆不画。在与轴线平行的投影面上，表示底径的细实线应画入倒角部分,小径通常画成大径的0.85倍。
外螺纹的剖视画法：在剖视部分，螺纹终止线只画到底径处。剖面线应画到顶径粗实线处。见右图。
2.内螺纹的规定画法：剖视表示时,顶径(小径)用粗实线表示，底径(大径)用细实线表示，在反映为圆的投影图上大径圆只画约
3/4圈细实线,并且细实线不能画入倒角,剖面线画到小径粗实线止，倒角圆不画。
在不剖表示时,不通孔内螺纹要画出有钻头形成的120°锥顶角,但尺寸标注时该角度不用标注，螺纹终止线画粗实线。钻孔深度应比螺孔深度大0.5d。
3.螺纹连接的规定画法:如下图所示，以剖视图表达内、外螺纹连接时，其旋合部分应按外螺纹绘制，其余仍按各自的画法表示，
应该注意的是：表示大、小径的粗实线和细实线应分别对齐，而与倒角的大小无关。
螺孔与螺孔、螺孔与光孔相惯时，其交线应画在牙顶(小径)处。见右图。
4.常用螺纹的类型及标注
螺纹采用规定画法后，在图样上反映不出螺纹的要素和类型，这些需要用标注方法表示。螺纹的标记由螺纹代号、螺纹公差带代号和螺纹旋合长度代号三部分内容组成。其格式是：
公差带代号由表示公差带代大小的公差带等级数字和表示位置的字母(内螺纹用大写字母，外螺纹用小写字母)组成，如6H，6g等。当中径与顶径公差带代号相同时。则只注一个代号，如M10x1-6H。
螺纹旋合长度代号规定为短(S)、中(N)、长(L)三种。其中中等旋合长度其代号“N”不必标注。 下表是常用螺纹类型和标注方法。
用途螺纹种类牙型及符号类型标注示例说明 连接螺纹管螺纹
Rp
Rc
R用螺纹密封的管螺纹圆锥内螺纹： Rc3/4
圆锥外螺纹： R3/4
圆柱内螺纹： Rp3/4-LH
(1) 内外螺纹均只有一种公差带
(2) 右旋螺纹不需要标注，左旋螺纹要加注“LH”用途螺纹种类牙型及符号标注示例说明 传动螺纹梯形螺纹
符号：TrTr40x14(p7)LH-8e-L
Tr:螺纹特征代号
40:公称直径
14:导程
p7:螺距
LH：旋向(左旋)
8e:中径公差带代号
L:旋合长度代号
符号：BB60x14(p7)LH
B:螺纹特征代号
60:公称直径
14:导程
p7:(螺距)
LH:旋向
标准件与常用件教案 第3篇
通过对机械产品生产流程的分析发现, 以我国现有工业水平, 在整个产品研制周期中, 生产准备所需的时间一般占到整个周期的50%以上, 而其中工艺装备的设计制造又占生产准备时间的50%以上, 且在工艺装备的设计制造中有70%以上的时间是用于夹具的设计和制造[1,2]。针对此种情况, 在现代制造企业中, 为满足在多品种、小批量生产中快速设计的要求, 开始越来越广泛地应用数控机床加工, 而定位件作为夹具中的重要零件, 其设计周期的长短对于产品的整个开发周期有着重要影响。因此在产品加工前, 根据产品要求, 建立一个参数化的三维定位件标准件库, 可以有效地减少工艺设计人员的重复性工作、提高工作效率。
1 定位件标准件库的建库分析
Pro/Engineer三维软件 (简称Pro/E软件) 具有基于特征、全尺寸约束、尺寸驱动设计修改、全数据相关等特点, 是当今世界主流的CAD/CAM设计软件之一, 在国内产品设计领域中占据重要位置[3], 经对比分析, 本文最终选定基于Pro/E软件进行定位件标准件库的设计与开发。
在Pro/E软件环境下进行二次开发的常用方法主要包括Pro/Toolkit程序、用户定义特征功能 (UDF) 和族表功能 (Family Table) 。对比这3种方法, Pro/Toolkit程序功能强大, 但一般需与VC程序联合使用, 操作较为复杂;用户定义特征功能适用于特定产品中的特定结构, 但在使用前需预先设计好模板;族表功能是相似零件、特征或组件的集合, 适用于较为简单的标准件, 但不适合开发复杂的标准件。
比较以上Pro/E软件所提供的二次开发工具的优缺点, 考虑到定位件标准件普遍结构较为简单, 但需求种类、型号较多的特点, 本文设计中采用族表功能建立定位件的三维参数化标准件库。
2 定位件标准件库参数的确定
定位件标准件库包含机床夹具设计中常用的主要标准零件, 基本可以满足定位件设计、装配时对标准零件的调用。定位件标准件库的构成如图1所示。
现以定位件中较为常见的V形块为例, 参照最新的JB/T 8018.1-1999《机床夹具零件及部件V形块》标准, 建立其三维标准件库。在参照标准中, V形块标准件库中需包含的尺寸参数如图2所示。
在JB/T 8018.1-1999《机床夹具零件及部件V形块》标准中, V形块标准件共有9种型号, 每种型号中包含N, D, L, B, H, A, A1, A2, b, l, d, d1, d2, h, h1和T共计16个参数, 其具体参数值如表1所示。参数T由以下公式得出:
根据表1中所示型号与参数进行建模时, 需完全实现参数化驱动并建立相关参数之间的关系, 如果参数变量的个数不能满足尺寸驱动的要求, 应在建立模型时增加约束。例如在进行V形块建模时, 增加了V形块斜锥部分与尺寸D之间的相切约束, V形块上左、右两边两对通孔之间中心距离相等。
3 定位件标准件库族表的建立
建立族表是定位件参数化过程中最重要的一步, 在族表的建立过程中, 主要分为以下几个步骤。
3.1 修改参数符号
修改实体模型中各参数的符号, 使其名称与机械行业标准中标注的代号相一致, 以便于族表的处理[4,5,6], 如存在Pro/E无法识别的符号也可使用其他符号代替。
3.2 编辑族表项目
根据相异情况编辑族表项目, 相异情况可以是尺寸、参数、特征等。具体操作过程中则选择会产生差别的尺寸、特征等属性, 这样就可以在各个实例中区分这些差异。例如, 选择菜单栏“工具”→“族表”, 在出现的对话框内选取“插入”→“实例行”对其命名, 之后选取“列”, 如图3 (a) 所示;在新出现的对话框内选择“尺寸”作为要添加的项目, 并选择“+”以添加各个尺寸, 如图3 (b) 所示。
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3.3 输入族表
根据标准在族表中依次输入各种不同型号V形块的标记代号以及相对应的各个参数值, 每个实例占据族表的一行, 并插入一行注释以便在需要时进行解释说明。
3.4 校验族表的实例
族表生成后要执行校验命令, 校核各个实例是否能成功生成。如校验时有的实例失败, 则需要检查原因, 修改模型或族表的约束、参数数值, 直到所有实例都校验成功。
3.5 锁定各实例
为了避免无意间更改已校验成功实例的设定, 可锁定所有实例零件, 使之无法变更。
3.6 族表建立完成
通过以上步骤建立的V形块族表如图4所示。在后续使用中, 如需添加型号或修改参数可在此表中直接编辑。
4 定位件标准件库的管理和调用
在一般情况下, 零件是通过设置文件的搜索路径来打开文件的, 但对于频繁重复使用的标准件而言, 此方法显然效率偏低。如对标准件库文件进行以下管理和配置, 即可有效提高其使用效率。
4.1 标准件的组织、命名
定位件标准件库按如图1中所示的结构进行分级, 末级为各个标准零件。标准零件命名规则为:对每一种标准代号零件采用其汉语拼音命名, 如果同一代号中有型号区别, 则在其汉语拼音名称后加字母和型号[7,8]。例如JB/T 8018.1-1999《机床夹具零件及部件V形块》中的V形块共有9种型号, 如表1所示, 则命名为“VXINGKUAI-A”至“VXINGKUAI-I”。
4.2 设置库路径选项
在Pro/E的“工具”→“选项”对话框中设置“prolibrary-dir”选项等于“定位件标准件库”的路径, 调用库文件时, Pro/E可以直接指向设置的库路径。
4.3 标准件库的调用
调用标准件时, 可在Pro/E的装配环境下单击“插入”→“元件”→“装配”命令, 在文件“打开”窗口的查找范围内选取所需某一标准零件。当打开某一零件时, 会出现“选取实例”窗口, 如图5所示, 可以按实例名称或标准件的参数数值调用给定参数值的标准件。
在“选取实例”窗口中选择名称“VXINGKUAI-E”, 即第5组参数尺寸, 即可快速建立模型, 其完成图如图6所示。调用完成后的标准件, 可以直接装到组件或装配体上。
5 总结
(1) 以三维设计软件Pro/E为平台, 利用族表功能, 以V形块为例, 通过建库和参数化方法建立了定位件标准件库, 此方法简单实用, 避免了使用编程方法建立标准件库的弊端, 减少了开发的工作量。
(2) 通过菜单文件对标准件库进行管理, 既实现了方便、快速的调用, 也可以直观地添加型号或修改尺寸, 在建立类似零件的标准件库时可进行简单的修改后重新调用, 有效地提高了标准件库使用的灵活性。
(3) 选取定位件标准件后, Pro/E软件可直接显示其体积、质量等重要信息, 对于提高定位件乃至整个工装的设计水平和设计效率都具有良好的效果。
摘要：机械设计中标准件需经常用, 但又缺乏相应的标准件库, 需针对不同尺寸的模型反复建模, 导致设计效率降低。针对这一问题, 以标准件中的定位件为例, 使用Pro/E软件的族表功能, 建立了Pro/E环境下定位件标准件库。该方法简单实用, 可对库内文件进行有效的管理和配置, 对于提高定位件乃至整个工装的设计水平和设计效率都具有良好的效果。
关键词：标准件库,定位件,Pro/E,族表
参考文献
[1]杨志刚, 张振明, 田锡天, 等.CAXA实体设计环境下夹具标准件库的研究与开发[J].机械与电子, 2008 (3) :64-67.
[2]张信群.SolidWorks环境下冲模标准件库的参数化设计[J].模具工业, 2010, 36 (12) :10-12.
[3]沈斌, 麻连荣, 宫大.基于Pro/E二次开发的零件参数化设计技术[J].机械设计与制造, 2007 (1) :40-42.
[4]王芳, 高竞.基于Pro/E机床夹具三维标准件库的研究与实现[J].西安工业学院学报, 2005, 25 (4) :349-352.
[5]黄德臣, 孟宪丽.机床夹具参数化标准件库的开发[J].装备制造技术, 2012, 12 (1) :54-57.
[6]李军, 陈治平, 张苗根.基于UG的模具设计模块标准件开发[J].模具工业, 2010, 36 (7) :16-18.
[7]翁剑成, 张赟.基于Pro/E的组合夹具三维标准件库的建立[J].制造业自动化, 2011, 33 (19) :30-33.
8标准件和常用件_机械制图基础 第4篇
机械设备中，除一般零件外，还经常使用螺栓、螺母、垫圈、键、销、轴承、齿轮、弹簧等标准件和常用件，国家标准对这些被大量使用的零（组）件的结构、尺寸等各个方面都已标准化，这些零（组）件称为标准件；有的已将部分重要参数标准化，系列化，这些零（组）件称为常用件，以利于设计、制造和使用，
在组织设计和生产时，应根据需要尽量选用这些标准件和常用件。在设计中选用这些标准件或常用件时，只需按国家标准的规定画法和标注方法示意即可。 右图显示的所有零件分解情况的减速器内部零件的轴测图中，所示键和轴承是标准件，齿轮为常用件，其它零件如传动齿轮轴等则属一般零件。
标准件与常用件教案 第5篇
使用说明书
您好！欢迎使用Pro/E《国家标准常用零件库》，该库适用于Pro/Engineer wildfire3.0以上版本，主要利用Pro/E的族表(family table)工具和程序(program)工具开发，主要有以下优点：绿色免安装。零件调用操作简单，跟打开普通.prt 文件操作一样。3 零件尺寸完全按照国家标准规定标注，便于使用者识别。程序文件（program）中的语句配有相应的中文说明，使用者可根据设计需要自行修改。
该标准件库的内容包括：螺栓标准件、螺母标准件、螺钉标准件、滚动轴承标准件、直齿轮、斜齿轮。
标准件与常用件教案 第6篇
商品陈列是一种介于科学与艺术之间的学问, 从科学的角度出发, 借助有效的利用各种货架、隔物板、扩栏、台板、端架、价格卡、省力化栏车的布置, 在有些商品的销售中, 其销售额可以在原有基础上提高10%, 从艺术的角度看, 商品陈列属视觉传达艺术门类, 其创意设计的审美意象理念是构成商品品类管理计的思维结构基础。商品陈列的科学性的研究, 借助于数据挖掘的技术从海量的销售数据中提取隐含在其中的、事先未知的、但又是潜在有用的信息。
数据挖掘包含一系列旨在从数据库中发现有用而未发现的模式的技术。传统的观点认为数据挖掘技术扎根于计算科学和数学, 不需要也不依赖于数据仓库。这种观点并不正确, 成功的数据挖掘的关键之一就是通过访问准确、完整和集成的数据, 才能进行深层次的分析, 寻求有益的信息。而这些正是数据仓库所能提供的, 数据仓库不仅是集成数据的一种方式, 而且数据仓库的联机分析功能—o LAP还为数据挖掘提供了一个极佳的操作平台。如果数据仓库与数据挖掘能够实现有效的联结, 将会给数据挖掘带来各种便利和功能。
首先, 由于大多数数据挖掘工具要在集成的、一致的、经过清理的数据上进行挖掘。这就需要在数据挖掘中有一个昂贵的数据清理、数据变换和数据集成过程, 作为数据挖掘的预处理。而已经完成数据清理、数据变换和数据集成的数据仓库, 完全能为数据挖掘提供它所需要的挖掘数据。使数据挖掘免除了数据准备的繁杂过程。
其次, 在数据仓库的构造过程中已经围绕数据仓库组建了包括数据存取、数据集成、数据合并、异种数据库的转换、ODBC/OLEDB、WEB访问和服务工具以及报表与OLAP分析工具等全面的数据处理和数据分析基础设旌。在数据挖掘过程中所需要的数据处理与分析工具完全可在数据仓库的数据处理与数据分析工具中找到, 根本没有必要为数据挖掘重新设置同样的基础设施。
此外, 在数据挖掘过程中, 常常需要进行探测式的数据分析, 穿越各种数据库, 选择相关数据, 对各种数据选择不同的粒度, 以不同的形式提供知识或结果。而数据仓库中的OLAP完全可以为数据挖掘提供相关的数据操作支持, 例如, 对数据立方体或数据挖掘中间结果进行数据的下钻、上卷、旋转、过滤、切块或切片, 且以OLAP的可视化功能为数据挖掘过程或挖掘结果提供良好的操作平台, 这些都将极大地增强数据挖掘地功能和灵活性。
最后, 在数据挖掘过程中, 如果将数据挖掘与数据仓库进行有效地联结, 将增加数据挖掘地联机挖掘功能。用户在数据挖掘地过程中, 可以利用数据仓库地OLAP与各种数据挖掘工具地联结, 使用户可以为数据挖掘选择合适地数据挖掘工具, 能够在数据挖掘过程中灵活地组织挖掘工具以增强数据挖掘能力, 同时还为用户灵活地改变数据挖掘地模式与任务提供便利。
二、数据挖掘技术相关算法
数据挖掘的核心是预测建模, 预测建模其实就是找出数据中的规律 (模型) 来“猜”数据集中一个或多个变量值的过程。
不同的模型适用于不同的研究领域, 比如Logistic回归属于广义线性模型, 其结构是一个S型曲面 (或超曲面) , 如图1所示:
而决策树模型是一个逐层分隔的形式, 其结构类似于一个阶梯结构, 如图2所示:
再如神经网络模型提供了一个各种波谷曲面的灵活的拟合形式, 如图3所示:
这些模型来自于人工智能、统计学和机器学习领域, 可以灵活而高效的拟合各种类型的数据。相对于比较单一的统计模型, 数据挖掘可以使得我们更好的在海量的财务数据中找出错综复杂的关系和规律。
1. Logistic回归
Logistic回归, 作为广义线性模型的一个特例, 一般用来预测二分类变量的情况 (推广形式可以预测多分类变量) , 其形式为:
其中:为事件发生的概率, 被称为事件的发生比 (odds) 。
Logistic回归是最为常用的预测被解释变量为0-1变量 (二分类变量) 的模型, 其与普通线性回归的区别在于:Logistic回归通过Logistic连接函数, 将线性模型的预测平面 (可能是高维的超平面) 转换为预测曲面 (高维超曲面) 。但是一旦取定阈值 (threshold) 以后, 判别函数其实依然是线性的。
2. 决策树 (Decision Trees)
决策树的结果是以一种类似于流程图的树结构表示, 其中每个内部枝节点表示在一个属性上的测试, 每个分枝表示一个测试的输出, 而每个树叶节点代表类 (分类因变量) 或类分布 (区间因变量) 。最下层无法再被分割的节点被称为叶结点, 代表一个预测或判断 (决策) 。
决策树模型的计算很大程度上依赖于计算机强大的计算能力, 因此直到近几年, 才逐渐普及。决策树模型不需要分布的假定。它的分割采用非参数技术, 常用的有:熵 (Entropy) , 卡方 (ChiSquare) 以及基尼系数 (Gini Index) 。这些方法擅长于处理大量的数据和变量, 因此一般都将其用于数据挖掘。
对于一个给定的节点, 树模型所做的就是在限制条件下寻找最有“价值”的分割方法将观测值分入各个枝。
无论采用何种方式, 树的分割都是要最大化:
其中表示母节点, 代表由此划分的子节点, 代表被分配到第r个子节点中的观测值占到母节点观测值的比例。公式 (2) 表示的是母节点分割前的“信息”减去分割后各个子节点“信息”按照观测值数量加权的平均值。这个数字越大就代表分割越有价值。而所谓的“信息”就是, 对于的不同定义就演变出了不同的树。
如果采用基尼系数法, 即采用基尼系数 (Gini Index) 来衡量则
其中 表示节点中因变量的类型数量, 如果该树模型是用于预测信用贷款者的类型, 那么类型只有两种:如期还款、逾期不还, 则 则代表节点中属于第i种类型的观测值占到总的观测值的比例。因此, 基尼系数法的目标就是最大化:
3. 神经网络
人工神经网络 (Artificial Neural Networks) 是模拟生物神经元的结构而提出的一种信息处理方法, 最早是研究人员用来模拟人脑神经系统而开发的。研究者试图通过将许多简单的运算元素 (也称:神经元、计算单元) 组合成一个高度相互联结的系统实现人工智能。近些年来, 神经网络的研究者更是将统计学和数值分析的许多方法也加入其中。尽管人工神经网络是否有真正的“智能”依然有很大的争议, 但是毫无疑问, 它已经成为一种很有用的统计模型。更具体地说, 前馈神经网络 (feedforward neural networks, 神经网络中最常用的一种) 就是一组灵活的非线性回归、判别分析和数据约简模型。通过探测数据中复杂的非线性关系, 神经网络可以帮助我们预测现实世界的问题。
在前馈神经网络中, 最为常用的是多层感知器 (multilayer perceptron, MLP) 和径向机函数网络 (Radial Basis Function network, RBF) , 本文只用到了多层感知器, 故在此仅对其介绍。
多层感知器神经网络由单元 (神经元) 构成和它们之间的连接构成, 这些神经元分为三类:输入单元, 隐藏单元和输出单元, 它们各自在神经网络中担负了不同的职责:
(1) 输入单元:获得输入的变量数据;
(2) 隐藏单元:进行内部的运算, 尤其是非线性运算;
(3) 输出单元:计算预测值, 并且将其与目标变量的真值比较。
由输入单元构成的层称为:输入层;由隐藏单元构成的层称为:隐藏层;同理, 由输出单元构成的层就是输出层。
每一个隐藏单元的实质是一个复合函数, 其构造如图4:
变量的值由上一节点输入, 由组合函数加权相加 , 经过激活函数加工 , 得到输出的数值y, 传向下一个节点。
经过层层处理的输出结果最后汇总到输出单元, 在这里将上一节点输入的数据进行加权相加经过激活函数 (如果有) 得到预测值, 再进行预测值和目标变量真值的比较, 通过不断的调节之前隐藏单元中和输出单元中组合函数的权重最终使得输出节点中的误差 (真值减预测值的差, 即统计学中的残差) 达到最小。
三、算法的评价标准
随着数据挖掘技术日益发展的同时, 出现了许多数据挖掘工具。如何选择满足需要的数据挖掘工具, 成了数据挖掘应用中首要解决的问题。在选择数据挖掘工具时, 一般可以参照以下标准。
1. 模式种类的数量
数据挖掘工具能够提供的模式越多, 它的知识发现能力越强;多种类型模式的结合应用, 有助于降低问题的复杂性。例如, 可以先用聚类将数据集分组, 再在各数据组上挖掘预测性模式, 要比单纯在整个数据集上进行数据挖掘更加有效。
2. 解决复杂问题的能力
由于挖掘数据量一般比较大, 因此, 算法的时空复杂性成为许多挖掘工具实际应用中的重要限制因素。如果算法的复杂性随着数据量的增大、模式精细度的提高、准确度要求的增加而呈现指数增长, 就将严重限制数据挖掘工具的应用。
数据选择和转换能力对挖掘工具解决复杂问题能力的影响也是相当大的。因为知识模式通常被大量的数据项所隐藏, 这些数据有的是冗余的, 有的是完全无关的。这些数据项的存在会影响有价值模式发现的能力。数据挖掘工具的一个很重要功能, 就是能够减低数据的复杂性, 提供选择正确数据项和转化数据值的能力, 这些能力都将增加数据挖掘工具解决复杂问题的能力。
可视化工具不仅为用户提供了直观、简洁的数据挖掘方法, 方便了用户使用数据挖掘工具;更重要的是可视化工具有助于用户对重要数据的定位, 对模式质量的评价, 从而降低解决复杂问题时建模的难度。
数据挖掘工具的扩展性也是提高挖掘工具解决复杂问题能力的一个重要因素。数据挖掘工具的扩展性可以提高处理大量数据的效率。这就要在选择数据挖掘工具时了解挖掘工具能否充分利用硬件资源?是否支持并行计算?当处理器的数量增加, 计算规模是否相应增长?是否支持数据并行存储?为单处理器的计算机编写的数据挖掘算法不会在并行计算机上自动以更快的速度运行。为了更好地发挥并行计算机地优点, 需要有支持并行计算机的算法。
3. 噪声数据的处理及挖掘工具的鲁棒性
在许多情况下, 数据源都包含噪声, 数据挖掘工具应该能对携带噪声的数据进行挖掘, 或对带噪声数据适当处理后也能进行正常的数据挖掘。噪声数据的处理从另一个角度说明挖掘工具需要具有一定的鲁棒性。从数据挖掘工具的目标看, 希望对未知的对象做出正确的判断, 但要求挖掘工具能对所有的对象做出这种预测是不可能的。不过, 数据挖掘工具至少要有一定的数据误差处理能力, 能够应对非法输入、内存空问不足能异常情况。
4. 操作性能
操作性能的好坏是一个影响挖掘工具性能的重要因素。图形界面友好的工具可以方便用户, 引导用户执行任务, 为用户节省数据挖掘时间。具有嵌入技术 (API) 挖掘工具能使数据挖掘工具的性能得到提高, 应用程序能够嵌入挖掘工具, 缩短开发时间。如果数据挖掘工具能够允许用户通过GUI、程序设计语言或SQL语言将模式运用到已经存在或新增加的数据上, 或将模式导出到程序或数据库中, 将极大地提高挖掘效率:具的易操作性。
5. 数据获取能力
数据挖掘工具地使用基础是数据库或数据仓库。因此, 一个优秀的数据挖掘工具可以使用SQL语句直接从数据库或数据仓库中读取数据, 这样可以简化数据准备工作, 并且可以充分利用数据库的优点。没有一种工具可以支持所有类型的数据库或数据仓库, 但应该能够通过通用接口连接大多数流行的数据库或数据仓库, 这将提高数据挖掘工具的使用范围。
6. 挖掘结果的输出
数据挖掘工具不仅能够将挖掘结果以多种方式输出, 而且要求输出的结果便于用户的理解与应用。传统的查询工具、可视化工具可以帮助用户理解数据挖掘结果。因此.数据挖掘工具能否提供与传统工具集成的简易途径接口, 是衡量数据挖掘工具好坏的标准。如果这些挖掘结果的输出能够以图形、报告、逻辑公式等可视化方式输出, 或以先验知识方式输出, 为今后的数据挖掘提供准备, 都能提高数据挖掘工具的性能。
四、结论
为了了解数据挖掘工具解决复杂问题的能力大小。可从挖掘工具的模式应用、数据选择和转换能力、可视化程度、扩展性等方面考察。超市的最主要的数据是销售数据, 其他数据, 如库存数据、采购数据都是围绕着该数据, 或说与该数据高度相关。显然, 销售数据蕴含的反映顾客购买行为的商品相关性信息, 这个是我们最为关心的。此类数据的最大的特点是, 基于半文本的, 非结构化的, 短时段内是随机的 (客户间相关性很弱) , 但是长时段与时间相关 (季节趋势) , 因此对此类数据应该以关联性挖掘算法为主, 当然多种类别模式的结合使用往往有助于发现更有用的商业模式, 同时有时会降低问题的复杂性。特别是, 在销售中分析与归类有关的模式, 可用不同的算法来实现, 以适应不同的需求环境。数据挖掘工具如果能够提供多种途径产生同种模式, 可以提高其解决复杂问题的能力。
摘要：商品陈列的科学性的研究, 借助于数据挖掘的技术从海量的销售数据中提取隐含在其中的、事先未知的、但又是潜在有用的信息。本文综述了各种常用的数据挖掘算法和评价标准。
关键词：数据挖掘,决策树,神经网络
参考文献
[1]董军农:商品陈列——传统的零售现场广告[J].商场现代化, 1994, (09)
[2] (美) Jiawei Han (韩家炜) and M.Kamber著, 范明等译, 数据挖掘概念与技术[M].北京:机械工业出版社, 2001:1-97
[3] (美) Trevor Hastie, Robert Tibshirani and Jerome Friedman, 范明等译, 统计学习基础:数据挖掘、推理与预测[M].北京:电子工业出版社, 2004:135-155, 243-258
