Инженерная и компьютерная графика : соединение деталей на чертежах с применением 3D моделирования

МИНИСТЕРСТВО ОБРА ЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

№ 1357

Кафедра инженерной графики и дизайна

М.В. Лейкова
Л.О. Мокрецова
И.В. Бычкова

ИНЖЕНЕРНАЯ 
И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

Соединение деталей на чертежах 
с применением 3D моделирования

Учебное пособие

Рекомендовано редакционно-издательским
советом университета

Москва  2013

УДК 744.4
 
Л33

Р е ц е н з е н т
д-р техн. наук, проф. С.М. Горбатюк

Лейкова, М.В.
Л33  
Инженерная и компьютерная графика : соединение деталей 
на чертежах с применением 3D моделирования : учеб. пособие / 
М.В. Лейкова, Л.О. Мокрецова, И.В. Бычкова. – М. : Изд. Дом 
МИСиС, 2013. – 76 с.
ISBN 978-5-87623-682-1

Пособие написано в соответствии с программой курса инженерной графики, изучаемого в НИТУ «МИСиС», и посвящено применению и обозначению соединений деталей на чертежах. Рассмотрены изображения широко 
применяемых в технике разъемных и неразъемных соединений, дана их классификация, основные требования к ним. Подробно рассмотрены изображения 
соединений деталей при помощи резьбы, как наиболее широко применяемых 
в технике. Особое внимание уделено использованию современных информационных технологий: проектированию и оформлению чертежей в системе 
КОМПАС в соответствии с требованиями ЕСКД. Показано, как пользоваться 
прикладной Библиотекой стандартных изделий КОМПАС, подбирать необходимые крепежные элементы, формировать и оформлять чертеж. 
Пособие предназначено для студентов, изучающих курс инженерной графики, и может быть использовано студентами, выполняющими курсовые и 
дипломные проекты.
УДК 744.4

ISBN 978-5-87623-682-1
 М.В. Лейкова,
Л.О. Мокрецова,
И.В. Бычкова, 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ....................................................................................................4
1. Общие сведения о соединениях деталей ............................................5
1.1. Назначение и классификация соединений ..................................... 5
1.2. Требования к соединениям .............................................................. 6
2. Разъемные соединения .........................................................................8
2.1. Резьбовые соединения ...................................................................... 8
2.1.1. Классификация резьб ................................................................ 8
2.1.2. Основные элементы и параметры резьбы .............................. 9
2.1.3. Изготовление резьбы ............................................................... 18
2.1.4. Определение типа и размеров резьбы при вычерчивании 
чертежей деталей с натуры. .............................................................. 19
2.1.5. Соединения стандартными резьбовыми деталями .............. 19
2.2. Шпоночные соединения ................................................................. 30
2.3. Шлицевые соединения ................................................................... 32
2.4. Штифтовые соединения ................................................................. 34
3. Неразъемные соединения ...................................................................36
3.1. Соединение сваркой ........................................................................ 36
3.2. Соединение пайкой ......................................................................... 41
3.3. Соединение склеиванием ............................................................... 42
4. Выполнение чертежей соединений деталей с применением 3D 
моделирования в графическом редакторе КОМПАС ..........................43
4.1. Построение 3D модели и 2D чертежа болтового соединения ... 43
4.2. Построение 3D модели и 2D чертежа шпилечного
соединения .............................................................................................. 54
4.3. Изображение и обозначение сварного и паяного соединений
в КОМПАС-3D ....................................................................................... 64
Глоссарий .................................................................................................73
Библиографический список ...................................................................75

ВВЕДЕНИЕ

Курс инженерной графики, изучаемый в НИТУ «МИСиС» наряду с другими общеобразовательными, общетехническими и специальными дисциплинами, призван подготовить будущего специалиста 
к практической деятельности. Курс дает студентам общую графическую подготовку, необходимую для выполнения и чтения чертежей 
и других конструкторских документов. Компетенции в составлении 
и чтении чертежей необходимы студентам в процессе обучения на 
первом курсе и в дальнейшем для успешного овладения базовыми и 
специальными дисциплинами при выполнении курсовых и дипломных проектов.
В первой части курса инженерной графики студенты знакомятся с 
основами образования чертежа, правилами выполнения изображений 
на основе методов начертательной геометрии, некоторыми положениями ЕСКД, пакетами прикладных программ для построения чертежей 
и изучения геометрических объектов.
Во второй заключительной части курса студенты знакомятся с видами изделий и конструкторскими документами, необходимыми для 
их изготовления.
Данное пособие посвящено второй части курса – соединениям деталей на чертежах. 
Рассмотрены изображения широко применяемых в технике разъемных и неразъемных соединений, дана их классификация, основные 
требования к ним. Особое внимание уделено соединению деталей 
при помощи резьбы, как наиболее широко применяемых в технике.
Отличием данного учебного пособия от изданных по данному курсу является то, что наряду с общими сведениями о видах и типах соединения деталей пособие дает студентам возможность увидеть реалистическую, наглядную 3D модель соединения деталей, собирая ее 
из объемных примитивов, возможность осмотреть ее со всех сторон, 
получить ее изображение в разрезе, создать по этой 3D модели плоский 2D чертеж, в случае необходимости внести изменения в твердотельную модель и автоматически получить внесенные изменения в 
2D чертеж.
В пособии подробно рассмотрено использование компьютерной 
техники: проектирование и оформление чертежей в системе КОМПАС–График в соответствии с требованиями ЕСКД и эффективное 
использование Библиотеки САПР КОМПАС–График.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 
О СОЕДИНЕНИЯХ ДЕТАЛЕЙ

1.1. Назначение и классификация соединений

В конструкциях различных приборов и устройств детали образуют между собой элементарные соединения. Подвижные соединения 
предназначены для обеспечения перемещений деталей и узлов сборочной единицы относительно друг друга. Примерами подвижных 
соединений являются шарнирные соединения, некоторые резьбовые соединения и др. Неподвижные соединения предназначены для 
обеспечения фиксированного расположения и передачи нагрузки от 
одного элемента к другому.
Типы применяемых соединений разделяют на две группы: неразъемные и разъемные. Неразъемными являются соединения, разборка которых возможна только при нарушении целостности и формы 
соединительных и конструктивных элементов. Разнообразие видов 
неразъемных соединений можно классифицировать по способу образования соединений (рис. 1.1). Разъемными являются соединения, 
позволяющие осуществлять многократную сборку и разборку конструкции при сохранении формы и размеров деталей. В зависимости 

Рис. 1.1. Классификация неразъемных соединений по способу их образования

от способа сборки разъемные соединения подразделяются на напряженные, ненапряженные и комбинированные (рис. 1.2). Напряженные отличаются от ненапряженных соединений тем, что детали этих 
соединений испытывают напряженное состояние еще до приложения 
рабочей нагрузки.

Рис. 1.2. Классификация разъемных соединений по способу их сборки

1.2. Требования к соединениям

Требования, предъявляемые к соединениям, как правило, обусловливаются рядом факторов. Условно требования к соединениям можно разделить на группы и классифицировать так, как это показано на рис. 1.3. 
Естественно, что в каждом конкретном случае те или иные требования 
выдвигаются на первое место и являются определяющими при выборе 
типа соединения и обеспечения функциональной пригодности.

Контрольные вопросы

1. На какие типы разделяют соединения?
2. В чем отличие разъемного и неразъемного соединений?
3. Какие физические принципы лежат в основе образования различных типов неразъемных соединений?

4. По каким признакам классифицируют разъемные соединения?
5. Какие требования учитывают при проектировании соединений?

Рис. 1.3. Классификация требований к соединениям

2. РАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

2.1. Резьбовые соединения

Резьбы чрезвычайно широко применяют для соединения деталей, 
подлежащих многократной сборке и разборке. Из всех типов соединений, используемых в изделиях техники, доля резьбовых соединений 
составляет более половины. Такое широкое использование резьбовых 
соединений обусловлено рядом их достоинств, к числу которых прежде всего следует отнести высокую прочность, надежность, постоянство относительного положения деталей, составляющих сборочную 
единицу, удобство сборки и разборки, большой ряд типоразмеров 
стандартных резьбовых деталей и их взаимозаменяемость.
С помощью резьб получают неподвижные соединения, обеспечивающие точную фиксацию относительного положения деталей, и подвижные, предназначенные для преобразования вращательного движения 
в поступательное. Резьбы в неподвижных соединениях часто называют 
крепежными. К ним относятся метрические, трубные цилиндрические 
и конические резьбы, дюймовые, круглые и ряд других резьб. К ходовым резьбам относят трапецеидальные, упорные, прямоугольные и квадратные. Резьбовые соединения деталей в приборах и устройствах могут 
быть образованы как непосредственным свинчиванием деталей (например, соединение корпуса с крышкой в клапане), так и с помощью стандартных резьбовых деталей (гаек, болтов, винтов, шпилек). Основным 
элементом всех резьбовых соединений является резьба.

2.1.1. Классификация резьб

Большое разнообразие резьб, используемых в технике, можно 
классифицировать по ряду признаков (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Признаки классификации резьб

2.1.2. Основные элементы и параметры резьбы

Резьба – поверхность, образованная при винтовом движении плоского контура по цилиндрической или конической поверхности. В соответствии с этим резьбы различают: 
– в зависимости от поверхности, на которой нарезана резьба, – цилиндрические и конические; 
– в зависимости от профиля – треугольные, трапецеидальные, 
круглые, прямоугольные и др.; 
– в зависимости от направления винтовой поверхности – правые и левые. 
Правая резьба – резьба, у которой выступ, вращаясь по часовой 
стрелке, удаляется вдоль оси от наблюдателя.
Левая резьба – резьба, у которой выступ, вращаясь против часовой 
стрелке, удаляется вдоль оси от наблюдателя.
– по числу заходов – однозаходные и многозаходные. Винтовым движением одного профиля образуется однозаходная резьба. При одновременном 
винтовом движении нескольких контуров, расположенных по отношению 
друг к другу под определенными углами, образуется многозаходная резьба;
– по эксплуатационному назначению – крепежные, крепежноуплотнительные, ходовые, специальные. 
Основные параметры резьбы определяются по ГОСТ 11708–82 
(рис. 2.2). 

Рис. 2.2. Основные параметры резьбы

Рассмотрим последовательно каждый из этих параметров. 
Профиль резьбы – контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ее ось. 
Угол профиля α – угол между боковыми сторонами профиля. 
Высота исходного треугольника Н – расстояние между вершиной 
и основанием исходного треугольника резьбы. 
Шаг резьбы Р – расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы. 
Ход резьбы Рh – величина относительного осевого перемещения 
гайки за один оборот. В однозаходной резьбе ход равен шагу (Р = Ph), 
а в многозаходной – произведению шага на число заходов (Ph = Р·n). 
Резьбу характеризуют два диаметра: наружный d (D), внутренний 
d1 (D1). 
Наружный диаметр резьбы d (D) – диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной или впадин внутренней 
резьбы, где D – наружный диаметр внутренней резьбы (гайки); d – наружный диаметр наружной резьбы (болта). 
Внутренний диаметр резьбы d1 (D1) – диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг впадин наружной или вокруг вершин внутренней резьбы, где d – внутренний диаметр болта; D – внутренний 
диаметр гайки. 
Длина резьбы – длина участка детали, на котором образована резьба, включая сбег резьбы и фаску (рис. 2.3). 
Сбег резьбы – участок в зоне перехода к гладкой части детали, на 
котором резьба имеет неполный профиль.

Рис. 2.3. Изображение участков резьбы

Проточка резьбы – участок изделия за резьбой, служащий для выхода нарезающего инструмента. Проточки делают для того, чтобы получить одинаковый профиль резьбы на всем участке (для того, чтобы 
не было сбега резьбы).
Фаска – конический срез первых витков резьбы в стержне или в 
ответстии.
Проточки и фаски стандартизованы, их размеры зависят от шага резьбы.
Типы резьб. По назначению все резьбы делятся на крепежные, 
крепежно-уплотнительные, ходовые и специальные. 
Крепежные резьбы применяют для разъемного соединения деталей машин и приборов. Основное их назначение – обеспечить прочность и сохранить плотность стыка в процессе эксплуатации. 
Метрическая резьба является основным типом крепежной резьбы. Это резьба однозаходная, преимущественно правая. Она имеет 
профиль равнобедренного треугольника с углом при вершине 60° 
(рис. 2.4, а). При одинаковых наружных диаметрах стандартизированные резьбы могут выполняться с крупным и мелким шагом. Метрические резьбы с мелким шагом нарезаются преимущественно на 
тонкостенных деталях. Крупный шаг для каждого диаметра один, а 
мелкий – для одних и тех же диаметров имеет различные значения. 
Трубная цилиндрическая резьба (рис. 2.4, б) является крепежноуплотнительной резьбой, применяется в трубных соединениях. Имеет 
профиль в виде равнобедренного треугольника с углом при вершине 55°. 
Вершины и впадины профиля скруглены. Совпадение профилей внутренней и наружной резьбы обеспечивает герметичность в соединении. 
Трубная коническая резьба (рис. 2.4, в) применяется в соединениях 
топливных, масляных, водяных и воздушных трубопроводов. Имеет 
профиль, аналогичный профилю трубной цилиндрической резьбы. 
Коническая дюймовая резьба (рис. 2.4, г) с углом профиля 60° применяется для герметических соединений трубопроводов машин и 
станков. Нарезается на конической поверхности с конусностью 1:16. 
Трапецеидальная резьба (рис. 2.4, д) является ходовой и служит для 
передачи движения, главным образом возвратно-поступательного. Бывает однозаходной и многозаходной, правой и левой. Профиль резьбы – 
равнобокая трапеция с углом между боковыми сторонами 30°. Для каждого диаметра резьбы стандарт предусматривает три различных шага. 
Упорная резьба (рис. 2.4, е) служит для передачи движения при 
больших усилиях. Имеет профиль неравнобокой трапеции, впадины 
профиля закруглены, для каждого диаметра имеет три различных шага.