基于聯(lián)接約束的裝配定位判別方法

徐盛學(xué),曹玉華

（廣東白云學(xué)院，廣州 510450）

0 引言

裝配圖是表示各組成零件的相互位置和聯(lián)接、裝配關(guān)系的圖樣。在對已有機(jī)器進(jìn)行測繪或整理新設(shè)計機(jī)器技術(shù)文件時，多需要根據(jù)已有零件圖“拼畫”裝配圖。大多《機(jī)械制圖》教材結(jié)合典型裝配實(shí)例，介紹了繪制裝配圖的步驟和方法。當(dāng)確定了視圖表達(dá)方案后，清楚表達(dá)每條裝配線上零件的裝配關(guān)系是繪制裝配圖的關(guān)鍵一步。劉朝儒[1]歸納出裝配圖的繪圖步驟和方法為：先主后次，先內(nèi)后外，先定位后畫結(jié)構(gòu)形狀，先畫主體機(jī)構(gòu)形狀輪廓后畫細(xì)節(jié)，畫每一條裝配線時原則上按裝配次序畫。

李春玲[2]和徐亞娥[3]分別介紹了使用二維CAD軟件繪制裝配圖的方法與技巧：首先繪出各零件的零件圖，然后把零件看作是一個個功能圖塊，以圖塊的形式插入到裝配圖中，拼裝在一起構(gòu)成裝配圖。

但在教學(xué)實(shí)踐中，繪制裝配圖的方法，不易被學(xué)生理

解和接受，繪制裝配圖時，學(xué)生往往忽視裝配工藝次序，直接把零件圖堆砌在裝配圖上，圖樣不能正確表達(dá)零件間的裝配關(guān)系。實(shí)際上，機(jī)械裝配的核心是確定零件在機(jī)器中的位置或運(yùn)動。繪制裝配圖的關(guān)鍵是讓零件視圖在裝配圖中準(zhǔn)確定位，然后把零件視圖看作功能圖塊繪制或插入在裝配圖中，進(jìn)而正確表達(dá)裝配關(guān)系。學(xué)生把繪制裝配圖看作是零件圖的簡單堆砌，問題出在忽視裝配次序，沒有找到零件在裝配體上的定位位置。

零件裝配的過程實(shí)際上就是使被裝配零件逐步滿足約束而在裝配體中定位的過程[4]，零件之間的約束是通過幾何元素的不同聯(lián)接方式來實(shí)現(xiàn)的。本文提出基于聯(lián)接約束的裝配定位判別方法，指導(dǎo)學(xué)生在繪制裝配圖時，分析零件間聯(lián)接面的約束方式，使零件在裝配體中實(shí)現(xiàn)定位，找到零件視圖（圖塊）在裝配體視圖內(nèi)的定位點(diǎn)，再以此點(diǎn)為基準(zhǔn)，把零件視圖繪制（插入）在裝配體的視圖中，即劉朝儒[1]所說的先定位后畫結(jié)構(gòu)形狀。

1 典型聯(lián)接約束方式

裝配體中各零部件通過點(diǎn)、線和面與其他零部件相互聯(lián)接，這種聯(lián)接稱為裝配副，構(gòu)成裝配副的聯(lián)接點(diǎn)、線和面稱為裝配副元素[5]。由于零件之間大多都是通過面來聯(lián)接的，裝配關(guān)系通過分解，可以得到若干對面的聯(lián)接約束[6]。本文列舉常見的面面聯(lián)接的4種約束方式。

1.1 配合

相同尺寸的孔與軸公差帶的關(guān)系，即包容面與被包容面的聯(lián)接，如圖1、圖2所示。圖1孔與軸的配合約束，體現(xiàn)為孔與軸同軸線，是徑向定位；圖2鍵與鍵槽的配合約束，體現(xiàn)為鍵與鍵槽的面對稱。

圖1 孔與軸的配合

圖2 鍵與鍵槽的配合

這里列舉的幾種常用的約束方式，直接體現(xiàn)為裝配副聯(lián)結(jié)面的相互關(guān)系，在分析裝配定位時，要把具體的零件表面轉(zhuǎn)化為中心線、基準(zhǔn)面、基點(diǎn)等幾何要素，比如圖1中，孔與軸是圓柱面的關(guān)系，但配合約束體現(xiàn)為孔與軸同軸線，是徑向定位。

1.2 貼合

2個平面之間的聯(lián)接，表現(xiàn)為兩平面之間的接觸、對齊、平行等約束[7]。圖1中孔端面與軸肩貼合，也是軸向定位；圖2中鍵與鍵槽底面的貼合。

當(dāng)2個零件的孔與軸配合約束之后，再受到端面與臺肩貼合約束，這時兩零件既實(shí)現(xiàn)了徑向定位，又實(shí)現(xiàn)了軸向定位，被裝配零件在裝配體中實(shí)現(xiàn)裝配定位。2個約束方式裝配副元素相交于A，稱為定位基點(diǎn)，如圖3所示。

在投影視圖的二維圖樣平面內(nèi)，基點(diǎn)就是繪制或插入被裝配零件視圖的定位點(diǎn)。繪制裝配圖時，在一條裝配線上，以基點(diǎn)為定位參考，把零件視圖繪制在裝配圖的準(zhǔn)確位置上，從而正確表達(dá)零件間裝配關(guān)系。

1.3 旋合

兩螺紋面的聯(lián)接，如圖4所示。

旋合約束，體現(xiàn)為螺紋軸與螺紋孔同軸線，也是徑向定位。裝配中，若增添螺紋旋合長度限制、或者與被裝配零件貼合約束后，就實(shí)現(xiàn)了軸向定位，如圖5所示。

圖4 螺紋旋合

1.4 嚙合

滿足齒廓嚙合定律的共軛齒面之間的聯(lián)接，如圖6所示。2個齒輪建立嚙合關(guān)系后，它們的軸間距就有尺寸約束，廣義上講，也是2個零件的徑向定位，若再附加對中或端面對齊，就是軸向定位了。

2 教學(xué)實(shí)例——齒輪油泵裝配圖的繪制

以圖7所示的齒輪油泵裝配圖為例，介紹基于聯(lián)接約束的裝配定位判別方法在繪制裝配圖中的應(yīng)用。著重分析聯(lián)接約束方式的組合，尋找定位基點(diǎn)，使被裝配零件以基點(diǎn)定位，進(jìn)而在裝配圖準(zhǔn)確位置上繪制或插入零件視圖。

1)確定表達(dá)方案，選取適當(dāng)比例，安排各視圖的位置，選定圖幅，繪圖框、標(biāo)題欄和明細(xì)欄。

2)畫出主動齒輪6，其軸線是裝配線1。主動齒輪6與泵座9配合約束φ16H7/h6，實(shí)現(xiàn)徑向定位；其右端面與泵座9左側(cè)面貼合約束，實(shí)現(xiàn)軸向定位，2個約束的交點(diǎn)在A點(diǎn)，以A點(diǎn)為基點(diǎn)繪制泵座視圖。

圖5 螺柱聯(lián)接

圖6 齒輪嚙合

圖7 齒輪油泵裝配圖

泵座9與壓緊螺塞11是螺紋聯(lián)接，旋合約束而徑向定位；若設(shè)定旋合長度實(shí)現(xiàn)軸向定位，約束的交點(diǎn)在B點(diǎn)，以B點(diǎn)為基點(diǎn)繪制壓緊螺塞視圖。在空隙處填毛氈填料以密封。

同樣地，主動齒輪6與從動齒輪4的嚙合約束，決定了裝配線2與裝配線1的間距為29，兩齒輪端面貼合/平齊而軸向定位，約束交點(diǎn)在C點(diǎn)。

從動齒輪4與傳動軸5配合約束φ14H7/g6，并且軸端貼合/對齊，約束交點(diǎn)也在C點(diǎn)；從動軸5與泵座9有配合與貼合2個約束，D點(diǎn)是定位基點(diǎn)。

使被裝配零件以基點(diǎn)定位，進(jìn)而在裝配圖準(zhǔn)確位置上繪制或插入零件視圖。

3 結(jié)語

機(jī)械裝配過程，就是被裝配零件逐步滿足約束而在裝配體中定位的過程，零件之間的約束是通過裝配副幾何元素的不同聯(lián)接來實(shí)現(xiàn)的。本文提出了基于聯(lián)接約束的裝配定位判別方法，指導(dǎo)學(xué)生在繪制裝配圖時，分析零件間聯(lián)接面的約束方式，快速找到繪制或插入零件視圖的定位基點(diǎn)，從而把零件視圖繪制在裝配圖的準(zhǔn)確位置上。

基于聯(lián)接約束的裝配定位判別方法，引導(dǎo)學(xué)生遵循裝配工藝次序，主動分析裝配關(guān)系，把繪圖過程與機(jī)械裝配過程相統(tǒng)一，有效避免堆砌零件視圖的錯誤畫法，保證裝配圖樣正確表達(dá)零件間裝配關(guān)系。