基于联接约束的装配定位判别方法

徐盛学,曹玉华

（广东白云学院，广州 510450）

0 引言

装配图是表示各组成零件的相互位置和联接、装配关系的图样。在对已有机器进行测绘或整理新设计机器技术文件时，多需要根据已有零件图“拼画”装配图。大多《机械制图》教材结合典型装配实例，介绍了绘制装配图的步骤和方法。当确定了视图表达方案后，清楚表达每条装配线上零件的装配关系是绘制装配图的关键一步。刘朝儒[1]归纳出装配图的绘图步骤和方法为：先主后次，先内后外，先定位后画结构形状，先画主体机构形状轮廓后画细节，画每一条装配线时原则上按装配次序画。

李春玲[2]和徐亚娥[3]分别介绍了使用二维CAD软件绘制装配图的方法与技巧：首先绘出各零件的零件图，然后把零件看作是一个个功能图块，以图块的形式插入到装配图中，拼装在一起构成装配图。

但在教学实践中，绘制装配图的方法，不易被学生理

解和接受，绘制装配图时，学生往往忽视装配工艺次序，直接把零件图堆砌在装配图上，图样不能正确表达零件间的装配关系。实际上，机械装配的核心是确定零件在机器中的位置或运动。绘制装配图的关键是让零件视图在装配图中准确定位，然后把零件视图看作功能图块绘制或插入在装配图中，进而正确表达装配关系。学生把绘制装配图看作是零件图的简单堆砌，问题出在忽视装配次序，没有找到零件在装配体上的定位位置。

零件装配的过程实际上就是使被装配零件逐步满足约束而在装配体中定位的过程[4]，零件之间的约束是通过几何元素的不同联接方式来实现的。本文提出基于联接约束的装配定位判别方法，指导学生在绘制装配图时，分析零件间联接面的约束方式，使零件在装配体中实现定位，找到零件视图（图块）在装配体视图内的定位点，再以此点为基准，把零件视图绘制（插入）在装配体的视图中，即刘朝儒[1]所说的先定位后画结构形状。

1 典型联接约束方式

装配体中各零部件通过点、线和面与其他零部件相互联接，这种联接称为装配副，构成装配副的联接点、线和面称为装配副元素[5]。由于零件之间大多都是通过面来联接的，装配关系通过分解，可以得到若干对面的联接约束[6]。本文列举常见的面面联接的4种约束方式。

1.1 配合

相同尺寸的孔与轴公差带的关系，即包容面与被包容面的联接，如图1、图2所示。图1孔与轴的配合约束，体现为孔与轴同轴线，是径向定位；图2键与键槽的配合约束，体现为键与键槽的面对称。

图1 孔与轴的配合

图2 键与键槽的配合

这里列举的几种常用的约束方式，直接体现为装配副联结面的相互关系，在分析装配定位时，要把具体的零件表面转化为中心线、基准面、基点等几何要素，比如图1中，孔与轴是圆柱面的关系，但配合约束体现为孔与轴同轴线，是径向定位。

1.2 贴合

2个平面之间的联接，表现为两平面之间的接触、对齐、平行等约束[7]。图1中孔端面与轴肩贴合，也是轴向定位；图2中键与键槽底面的贴合。

当2个零件的孔与轴配合约束之后，再受到端面与台肩贴合约束，这时两零件既实现了径向定位，又实现了轴向定位，被装配零件在装配体中实现装配定位。2个约束方式装配副元素相交于A，称为定位基点，如图3所示。

在投影视图的二维图样平面内，基点就是绘制或插入被装配零件视图的定位点。绘制装配图时，在一条装配线上，以基点为定位参考，把零件视图绘制在装配图的准确位置上，从而正确表达零件间装配关系。

1.3 旋合

两螺纹面的联接，如图4所示。

旋合约束，体现为螺纹轴与螺纹孔同轴线，也是径向定位。装配中，若增添螺纹旋合长度限制、或者与被装配零件贴合约束后，就实现了轴向定位，如图5所示。

图4 螺纹旋合

1.4 啮合

满足齿廓啮合定律的共轭齿面之间的联接，如图6所示。2个齿轮建立啮合关系后，它们的轴间距就有尺寸约束，广义上讲，也是2个零件的径向定位，若再附加对中或端面对齐，就是轴向定位了。

2 教学实例——齿轮油泵装配图的绘制

以图7所示的齿轮油泵装配图为例，介绍基于联接约束的装配定位判别方法在绘制装配图中的应用。着重分析联接约束方式的组合，寻找定位基点，使被装配零件以基点定位，进而在装配图准确位置上绘制或插入零件视图。

1)确定表达方案，选取适当比例，安排各视图的位置，选定图幅，绘图框、标题栏和明细栏。

2)画出主动齿轮6，其轴线是装配线1。主动齿轮6与泵座9配合约束φ16H7/h6，实现径向定位；其右端面与泵座9左侧面贴合约束，实现轴向定位，2个约束的交点在A点，以A点为基点绘制泵座视图。

图5 螺柱联接

图6 齿轮啮合

图7 齿轮油泵装配图

泵座9与压紧螺塞11是螺纹联接，旋合约束而径向定位；若设定旋合长度实现轴向定位，约束的交点在B点，以B点为基点绘制压紧螺塞视图。在空隙处填毛毡填料以密封。

同样地，主动齿轮6与从动齿轮4的啮合约束，决定了装配线2与装配线1的间距为29，两齿轮端面贴合/平齐而轴向定位，约束交点在C点。

从动齿轮4与传动轴5配合约束φ14H7/g6，并且轴端贴合/对齐，约束交点也在C点；从动轴5与泵座9有配合与贴合2个约束，D点是定位基点。

使被装配零件以基点定位，进而在装配图准确位置上绘制或插入零件视图。

3 结语

机械装配过程，就是被装配零件逐步满足约束而在装配体中定位的过程，零件之间的约束是通过装配副几何元素的不同联接来实现的。本文提出了基于联接约束的装配定位判别方法，指导学生在绘制装配图时，分析零件间联接面的约束方式，快速找到绘制或插入零件视图的定位基点，从而把零件视图绘制在装配图的准确位置上。

基于联接约束的装配定位判别方法，引导学生遵循装配工艺次序，主动分析装配关系，把绘图过程与机械装配过程相统一，有效避免堆砌零件视图的错误画法，保证装配图样正确表达零件间装配关系。