第二节 装配图
装配图是表达机器或部件装配关系和工作原理的图样,它是生产中的主要技术文件之一。零件图与装配图之间既是互相联系又是互相影响的,设计时,一般先绘制装配图,再根据装配图及零件在整台机器或部件上的作用,绘制零件图。装配图是进行装配、检验、安装和维修的技术依据。
一、装配图的作用和内容
1.装配图的作用
完成一定功用的若干零件的组合称为一个部件,一台机器由若干个零件和部件装配而成。装配图主要用来表达部件或机器的工作原理、零件间的相对位置、装配关系、连接方式和主要零件的主要结构,以及所需要的尺寸与技术要求。
在进行机器或部件的设计中,一般先根据设计要求画出装配图,并通过装配图表达各组成零件在机器或部件上的作用,以及零件之间的相对位置和连接方式,然后根据装配图进一步设计与绘制零件图。将全部零件制成后,再根据装配图的要求将各零件组装成机器或部件。
2.装配图的内容
一张完整的装配图应包括的内容见表1-3。下面以截止阀为例,对装配图的内容进行说明。截止阀是管道安装中常用的部件,其轴侧图如图1-5所示,其装配图如图1-6所示。
表1-3 装配图的内容说明
图1-5 截止阀轴侧图
图1-6 截止阀装配图
二、装配图的视图表达
装配图以表达机器或部件的工作原理、装配关系、主要零件的主要结构形状为目的。将一台机器或一个部件的这些内容正确地表达出来,必须认真进行视图选择并掌握装配图的绘制方法。下面以图1-6所示的截止阀为例说明装配图的视图表达方法。
1.分析机器或部件的装配关系及工作原理
画图前,首先应对所表达的机器或部件进行分析,了解其功用、工作原理和装配关系。
截止阀是控制流体通道开启和关闭的装置,当逆时针方向转动手轮时,通过阀杆、销,带动阀瓣上移,阀瓣与阀座的上口间出现间隙,流体经阀体下部的垂直通道进入阀体,再从水平通道流出,开启量的大小决定了出口流量,因此,手轮可以无级地调节流量。当顺时针方向转动手轮时,阀瓣则向下移动,当它完全封住阀座的上口时,即可截断流体通道。阀盖通过四组螺栓、螺母与阀体连接。压盖螺母、压盖、填料、垫环均起密封防漏作用。外接管道用螺栓、螺母与阀体的两互相垂直的法兰盘连接。
2.选择主视图
选择视图时,首先应该选择主视图,同时兼顾其他视图,通过分析对比确定一组视图。这里需注意两个问题。
(1)确定机器或部件的安放位置 一般应尽可能与机器或部件的工作位置相符合,这样对于设计和指导装配都会带来方便。但有些部件(如泵、阀类等)由于工作场合不同,可能有多种工作位置,此时,一般将部件的主要轴线或主要安装面呈水平或垂直位置放置。如图1-5的截止阀的主视图即是按主要轴线呈垂直位置放置的。
(2)确定主视图的投射方向 部件放置位置确定后,应该选择最能反映部件的工作原理、零件间的装配关系以及主要零件的主要结构形状的那个视图作为主视图。当不能在同一方向上反映以上内容时,则要经过比较,取一个能较多反映上述内容的投射方向画主视图。在图1-6中所选定的截止阀的主视图,既能清楚地表达沿阀杆轴线的主要装配关系,又能清楚地表达该部件的工作原理,充分体现了上述选择主视图的原则。
3.选择其他视图
主视图选定后,还要选择其他视图,补充表达主视图没有表达的内容。增加的每一个视图,都要有一个表达重点。一般应在完整、清晰地反映机器或部件的工作原理、零件间的装配关系及主要零件的主要结构形状的前提下,力求表达方案简练。因此,选择其他视图时可考虑以下几点。
①选择表达装配关系、工作原理以及主要零件的主要结构没有表达清楚的视图。
②尽可能地考虑用基本视图以及基本视图上的剖视表达有关内容。
③合理地布置视图位置,既使图幅充分利用,又能做到表达清晰、有利于识图。
图1-6所示截止阀的装配图中,用俯视图补充表达螺栓连接的分布情况;A—A断面图用于补充表达销、阀杆和阀瓣的装配情况;B向视图和局部放大图则表达主要零件阀体和阀杆的结构形状。
三、装配图的尺寸注法和技术要求
1.装配图中的尺寸标注
装配图中的尺寸标注如图1-6所示。装配图是表达机器或部件各组成部分的相对位置、连接及装配关系的图样,因此不需要注出各零件的全部尺寸,只需标注表1-4所示的几类尺寸。
表1-4 装配图中的尺寸标注
2.装配图中的技术要求
为了保证产品的设计性能和质量,在装配图中需注明有关机器或部件的性能、装配与调整、试验与验收、使用与运输等方面的指标、参数和要求。一般有表1-5所示的几个方面。
表1-5 装配图中的技术要求
四、装配图的零件序号和明细栏
装配图上所有的零、部件都必须编注序号或代号,并填写明细栏,以便统计零件数量,进行生产的准备工作。同时,在看装配图时,也是根据序号查阅明细栏了解零件的名称、材料和数量等,它有助于看图和图样管理。
1.零、部件序号
①装配图上所有的零、部件都必须编写序号。相同规格、尺寸的零部件可只编一个号。如图1-7所示,在零部件上画一小圆点,用细实线引出到轮廓线的外边,终端画一条横线或圆圈(采用细实线),序号填写在指引线的横线上或圆圈内,如图1-7(a)、(c)所示;也可以不画水平线或圆,在指引线附近直接注写序号,如图1-7(b)所示。序号数字要比尺寸数字大一号。若零件很薄(或已涂黑)不便画圆点时,可用箭头代替,如图1-7(d)所示。
图1-7 零件序号的指引方式
②指引线尽量分布均匀,不要彼此相交,也不要过长。当通过剖面线区域时,指引线不要和剖面线平行,必要时指引线可弯折一次,如图1-7(e)、图1-7(f)所示。
③对于一组紧固件以及装配关系清楚的零件组,允许采用公共指引线,如图1-8所示。
图1-8 公共指引线
④装配图中的标准化组件(如油杯、滚动轴承、电动机等),在图上被当作一个整体,只编写一个序号,与一般零件一同填写在明细栏内。
⑤序号应沿水平或垂直方向,按顺时针或逆时针方向顺序整齐排列,并尽可能均匀分布,如图1-6所示。
⑥序号常用的编排方法有两种:一种是将装配图中的所有零件(包括标准件)、部件,按顺序进行编号,如图1-6所示;另一种是将装配图中所有标准件按其标记注写在指引线的横线处,而将非标准件按顺序编号。
2.明细栏
明细栏是说明图中各零件的名称、数量、材料等内容的表格,其内容包括零件的序号、名称、数量、材料、备注等。国家标准对明细栏的格式作了规定,如图1-9所示。
图1-9 明细栏的格式与尺寸
书写明细栏时要注意以下几点。
①明细栏中所填序号应和图中所编零件的序号一致。序号在明细栏中应自下而上按顺序填写,如位置不够,可将明细栏紧接标题栏左侧画出,仍自下而上按顺序填写,如图1-6所示。
②对于标准件,在名称栏内应注出规定标记及主要参数,并在代号栏中写明所依据的标准代号。
③特殊情况下,明细栏可不画在图上,作为装配图的续页单独给出。续页一般按A4幅面竖放,下方为标题栏。明细栏的表头移至上方,由上而下填写,一张不够时可再加续页,格式不变。续页的张数应计入所属装配图的总张数中。
五、装配结构的合理性
选择合理的装配结构,能保证部件的装配质量并便于安装和拆卸。因此,在设计机器或部件时,应考虑到零件之间装配结构的合理性,否则将会造成装拆困难,甚至达不到设计性能要求。
1.装配结构工艺性
(1)合理的装配接触面
①零件在同一方向上只能有一对接触面,这样既便于装配又降低加工精度。如图1-10列举了三种情况,分别是长度方向、轴线方向和直径方向。
图1-10 接触面画法
②锥面配合时,圆锥体的端面与锥孔的底部之间应留空隙。如图1-11所示,即L1>L2,否则可能达不到锥面的配合要求或增加制造的困难。
图1-11 锥面接触面画法
(2)接触面转角处结构
两个相互接触的零件,在不同方向的两对接触面的转角处,不应像图1-12(a)所示那样将孔按尖角,轴做成圆角,因为这样会在转角处发生干涉,产生接触不良,影响装配性能。而应按图1-12(b)所示结构,将孔做成倒角,或在轴上切槽,以使轴与孔两端面相互靠紧。
图1-12 零件间接触面转角处结构
(3)便于维修和拆卸
①在条件允许时,销孔一般应制成通孔,以便装拆和加工,如图1-13(a)所示;或选用带螺孔的销钉,如图1-13(b)所示;用销连接轴上的零件时,轴上零件应制有工艺螺孔,以备加工销孔时用螺钉制紧,如图1-13(c)所示。
图1-13 销钉的装配
②滚动轴承如以轴肩或孔肩定位,则轴肩高度须小于轴承内圈的厚度。当轴肩高度无法降低时,可在轴肩处开两个槽,以便放入拆卸工具的钩头,如图1-14所示。若以孔肩定位,则孔肩高度要小于外圈厚度,当孔肩不允许减少时,可在孔肩处加工出能放置拆卸用螺钉的螺孔,如图1-15所示。
图1-14 滚动轴承以轴肩定位
图1-15 滚动轴承以孔肩定位
③为了便于拆装,必须留出拆装螺纹紧固件的空间(图1-16)与扳手的空间(图1-17),或者加手孔(图1-18)或工艺孔(图1-19)。
图1-16 要留有装拆空间
图1-17 应考虑扳手活动范围
图1-18 手孔
图1-19 紧固螺钉工艺孔
(4)合理减小接触面 为了保证接触良好,接触面需经机械加工。因此,合理地减少加工面积,不但可以降低加工费用,而且可以改善接触情况。
①为了使螺栓、螺母、螺钉、垫圈等紧固件与被连接表面接触良好,在被连接件上做出沉孔、凸台等结构,如图1-20所示。
图1-20 沉孔和凸台
②为了减少接触面,如图1-21所示的轴承底座与下轴衬的接触面上开一个环形槽,其底部挖一个凹槽。
图1-21 减少接触面
2.常见装配结构
(1)防松结构 机器运转时,由于受到振动或冲击,螺纹连接件可能发生松动,甚至造成严重事故,因此在某些机构中需要防松。如图1-22所示为常用防松装置。
图1-22 常用防松装置
(2)滚动轴承间隙调整装置 轴高速旋转会引起发热、膨胀。因此在装配滚动轴承时,轴承与轴承盖的端面之间要留有少量的间隙(一般为0.2~0.3mm),以防轴承转动不灵或卡住。如图1-23(a)所示是靠更换不同厚薄的金属垫片调整间隙;如图1-23(b)所示是用螺钉调整止推盘的位置调整间隙。
图1-23 轴承间隙调整装置
(3)密封装置
①滚动轴承的密封 滚动轴承的密封是防止外部的灰尘和水分进入轴承,同时也防止轴承的润滑剂流出。滚动轴承的密封方法如图1-24所示。
图1-24 滚动轴承的密封
②防漏措施 在机器或部件中,为了防止内部液体外漏,同时防止外部灰尘、杂质侵入,要采用防漏措施,图1-25表示了两种防漏的典型例子。用压盖或螺母将填料压紧起到防漏作用,压盖要画在开始压填料的位置,表示填料刚刚加满。
图1-25 防漏结构
六、装配图的识图
在工业生产中,不仅在设计、装配过程中,要看装配图,即使在技术交流或使用机器时,也常常要参阅装配图来了解设计者的意图和部件或机器的结构特点以及正确的操作方法等。因此,对工程技术人员来说,必须具备阅读装配图的能力,在此基础上,能从装配图拆画零件图。
装配图识图的基本要求主要有以下四点。
①了解机器或部件的性能、用途、规格及工作原理。
②了解各组成零件的相对位置、装配关系、连接方式、传动路线等。
③了解各组成件的作用和主要结构形状。
④了解机器或部件的使用方法、装拆顺序和有关技术要求。
1.装配图识图的方法和步骤
(1)概括了解 装配图识图时,首先从标题栏入手,了解部件的名称;从明细栏中了解组成部件的零件名称、数量、材料以及标准件的规格;通过阅读有关的说明书和技术资料,了解机器或部件的功用、性能和工作原理,从而对装配图的内容有个概略的认识。
(2)视图表达分析 从主视图入手,结合其他视图找出各视图的投射方向、剖切位置,分析各个视图所表达的主要内容,为深入看图做准备。
(3)工作原理和装配关系分析 在概括了解和视图分析的基础上,全面分析机器或部件的工作原理。以反映装配关系比较明显的那个视图为主,配合其他视图,分析各条装配干线,即分析装配体上互相有关的零件,各沿着哪个主要零件的轴线或某一方向依次连接;弄清楚部件的传动、支承、调整、润滑和密封等形式;弄清各有关零件间的接触面、配合面的连接方式和装配关系;弄清楚运动件的动力输入与输出,运动的传递方向,从而了解整个部件的运动情况。
(4)零件分析 分析零件的目的是弄清每个零件的主要结构形状和作用,以便进一步理解部件的工作原理和装配关系。分析时,通常从主要零件开始,从表达该零件最明显的视图入手,联系其他视图,利用图上序号指引线找出零件所在位置和范围,利用同一零件在各剖视图中剖面线方向、间隔的一致性,利用规定画法、配合或连接关系等,对照线条找出对应的投影关系,将零件的视图从装配图中分离出来,依次逐个分析,想象出它们的形状,分析它的作用,完善其细部结构。至于一般的标准件,如螺栓、螺钉、滚动轴承等,只要知道它们的数量、规格和标准编号即可。
(5)综合归纳 在上述分析的基础上,为了加深全面认识,还应将机器或部件的作用、结构、装配、操作、维修等方面的问题综合考虑、归纳总结。如零件的具体结构有何特点?工作要求怎样实现?零件按什么顺序装拆?操作维修是否方便?哪些零件是运动的?哪些零件是静止的等。通过这样的提问和求解,对整个机器或部件有一个全面了解,达到识图的基本要求。
应当指出,上述装配图识图的方法和步骤仅是一个概括的说明,绝不能机械地把这些步骤截然分开,实际上装配图识图的几个步骤往往是交替进行的。只有通过不断实践,才能掌握识图规律,提高识图能力。
2.装配图识图举例
齿轮油泵装配图如图1-26所示。
(1)概括了解 从标题栏可知该部件为齿轮油泵。通过阅读装配图中的技术要求以及有关说明书,了解齿轮油泵的功用、性能和工作原理。齿轮油泵是机器中用以输送润滑油的一个部件,其工作原理是利用一对啮合齿轮的旋转产生压力变化,从吸油口把低压油吸入,从压油口把高压油挤出。从明细栏及零件编号可知,齿轮油泵共由17种、合计34个零件组成,其中标准件7种,合计23个。
(2)视图表达分析 齿轮油泵装配图采用了两个基本视图:主视图为全剖视图(旋转剖切),清楚地反映了齿轮油泵的零件组成和主要装配关系,主视图中还采用了局部剖来反映齿轮轴的啮合关系;左视图采用了沿左端盖结合面B—B的位置剖切的半剖视图,进一步对油泵内腔结构及外形进行表达,此外用局部剖视反映了吸、压油口的情况。
(3)工作原理和装配关系分析 从主视图和左视图可知齿轮油泵的工作原理:左泵盖2、右泵盖8和泵体7通过螺栓1联结成封闭的内腔结构,同时左、右泵盖和主、从动齿轮的侧面形成配合的密封面,把泵内的整个工作腔分为两个独立的部分,如图1-27所示,右侧为吸入腔,左侧为排出腔。
图1-27 齿轮油泵工作原理图
齿轮油泵工作时,传动齿轮12输入回转运动,通过键15传递给主动齿轮轴4,与从动齿轮轴3一起啮合旋转,当齿轮从啮合到脱开时在吸油口会形成局部真空,将油吸入。被吸入的油经齿轮的各个齿谷而带到排出侧,齿轮进入啮合时液体被挤出,形成高压液体并经出油口排出泵外。
为了防止压力油的泄漏,齿轮油泵必须考虑密封的问题。该油泵的密封主要有静密封和动密封两部分,静密封是左泵盖2、右泵盖8和泵体7接触面之间的密封,通过添加垫片6和螺栓1的紧固来实现;动密封是主动齿轮轴4和右泵盖8之间的密封,通过添加填料9和轴套10、压紧螺母11的压紧来实现。
(4)零件分析 齿轮油泵的组成零件结构都较为简单。以其中的主要零件——主动齿轮轴为例,通过分析主视图和左视图,可以看出,主动齿轮轴为一个细长阶梯圆柱体,通过两个ϕ16H7/h6的配合面分别支承在左右泵盖上,右端ϕ12圆柱为动力输入端,上面分布有4×10键槽与传动齿轮相连,最右端为M10螺纹,用来安装螺母对传动齿轮进行紧固定位。根据以上分析可以确定主动齿轮轴的整体结构形状。
其他零件的结构请读者自行分析。
(5)综合归纳 经过由浅入深的看图过程,再围绕部件的结构、工作情形和装配连接关系等,把各部分结构有机地联系起来归纳总结,进而可以分析结构能否完成预定的功能,工作是否可靠,装拆是否方便,润滑和密封是否存在问题等。例如,油泵的整体装配顺序为,首先将右泵盖、垫片和泵体通过销和螺栓连成一体,然后将主动齿轮轴、从动齿轮轴由左向右装入,放垫片,装左泵盖,接着从右侧填入填料,放套筒,旋上锁紧螺母,最后在主动齿轮轴的动力输入端放下键,装上传动齿轮,用弹簧垫片和螺母锁紧。在装配过程要注意,螺栓和锁紧螺母的松紧要适度,既要保证密封,又不能使齿轮轴的转动出现卡滞。