机械图样的组合体视图绘制与识读

项目五　组合体视图的绘制与识读

项目要求

一般说来，任何复杂的物体，都可以看成是由几个基本几何体组合而成的，组合的形式有叠加、切割，多数情况下是综合应用这两种组合形式。基本几何体组合在一起时，邻接表面的连接形式有共面、相切和相交三种情况。在绘制组合体的视图之前，首先要对组合体作“形体分析” ，即将组合体分解成若干个基本形体，并找出其中的一个基础形体，其他形体是在基础形体的基础上叠加或切割的。然后再作“线面分析” ，即分析基本形体在叠加、切割时的邻接表面的连接形式，如果是共面，则没有交线；如果是相交，要研究邻接面及交线的形状和投影；如果是相切，要分析邻接面和切线的位置及投影。形体分析法和线面分析法是绘制组合体视图、读组合体视图和标注尺寸的基本原理和思维方法，必须深刻理解其实质和思维方法。

形体分析法的实质就是将物体按生成过程分解为一些基本形体，画图时要按物体的生成过程逐个绘制这些基本形体的视图，还要注意形体和形体之间的关系，如相切、相贯等。读图时要能忽略一些细节，抓住主要形体，只有想象出主要形体，一些细节结构才能有依附，有时还要借助线面分析法对一些关键线面进行分析，才能正确理解物体的形状。标注组合体的尺寸也要用形体分析的方法来标注，先注基本形体的尺寸，再注细节结构的尺寸，要站在制造的角度标注尺寸，要这么想：把这个形体制造出来需要几个尺寸，如何测量？不作任何分析看到两条线就注一个尺寸是错误的标注方法。

学习目标

☆　掌握利用形体分析法和线面分析法绘制组合体三视图的方式

☆　掌握识读组合体三视图的画法

☆　掌握组合体三视图的尺寸标注

任务5.1　绘制组合体的三视图

任务引导

按形体分析法画组合体的三视图时，要注意两个顺序： 组合体的各基本几何体的画图顺序，一般按组合体的生成过程先画基础形体的视图，再画局部细节； 同一个形体三个视图的画图顺序，一般先画形状特征最明显的那个视图，或有积聚性的视图，再画其他两个视图。

任务要求

对图5-1所示组合体作形体分析和线面分析，并绘制其三视图。

图5-1　绘制组合体的三视图

任务解析

相关知识

一、图5-1（a）叠加

形体分析：组合体是由长方体、圆柱体、和两个梯形肋板叠加而成的，基础形体是长方体，在长方体上先叠加圆柱体，再叠加肋板。圆柱体的轴线通过长方体顶面的中心，整个物体前后对称。在叠加肋板时，肋板的前后侧面和柱面产生的交线为直线，肋板的顶面和柱面的轴线垂直，所以，产生的交线为圆弧。如图5-2（b）所示。

图5-2　叠加

画图步骤（如图5-3所示） ：

图5-3　画图步骤

1．先画长方体的三视图。

2．再画圆柱体的三视图，先画俯视图，后画主视图和左视图。

3．最后画梯形肋板的三个视图，画肋板的三个视图时，要特别注意三个视图的画图顺序，应先画俯视图，再画左视图，最后根据“长对正”和“高平齐”求出主视图。

二、图5-1（b）切割

形体分析：基础形体是两个长方体组成的“L”形柱体，被侧垂面切去一个角，然后切去一个凸字形槽，再用圆柱铣刀铣一个槽，槽的右端是半圆柱面，如图5-4所示。

图5-4　切割

画图步骤（如图5-5所示） ：

1．先画基础形体的三视图。先画主视图，后画俯视图和左视图。

2．画侧垂面切去的一角。要先画左视图，再画主视图和俯视图。

3．画切去的凸字形槽。要先画有积聚性的俯视图，再根据“宽相等”画左视图，最后由俯视图和左视图求出主视图。

4．画左侧半圆形槽。因为俯视图上有积聚性，所以，先画俯视图，再画主视图和左视图。在左视图上虚线和粗实线重合时，画粗实线。

图5-5　画图步骤

三、图5-1（c）相切

形体分析和线面分析：基础形体是一个圆柱体，在基础形体上面叠加一个板，然后钻两个孔，大孔和基础圆柱体同轴，小孔和板左面的圆柱面同轴。在基础形体上叠加板时，板的上面和圆柱筒的上面共面，所以不产生交线，板的侧面和外柱面相切（如图5-1c所示） 。两面相切时，面的交接处是光滑的，没有明显的棱线，但存在几何上的切线，切线是两个形体的分界线。

画图步骤如图5-6所示。板的侧面和外柱面相切，表现在俯视图上为直线和圆相切。在主视图和左视图上，相切处不画线，板的下面的投影只画到切点处，如图5-6（b）所示。

图5-6　相切画图步骤

四、图5-1（d）综合

形体分析和线面分析：如图5-7所示，组合体的基础形体是半个圆柱左右各切去一角，在基础形体的前面叠加一个板，板的上面是部分柱面，这部分柱面和基础形体的柱面共柱面，板的侧面和柱面产生的截交线是直线，板的下部是半圆柱面。在基础形体的左右各切去一个三棱柱槽，槽的前后侧面和柱面的交线为圆弧，三棱柱的斜面和柱面的交线为直线。在基础形体上钻的两个孔是通孔，两个孔要产生相贯线，竖直的孔和基础形体的柱面也要产生相贯线。

图5-7　综合

画图步骤（如图5-8所示） ：

1．画基础形体的三视图，先画主视图，再画俯视图和左视图。

2．叠加前面的板，先画主视图，再画俯视图，最后求出左视图。注意俯视图可见性的变化和左视图上交线的投影。

3．切三棱柱槽，先画主视图，再画俯视图，最后求出左视图。

4．画竖直孔，左视图上的相贯线用圆弧表示。

5．画水平孔小孔，左视图上孔和孔的相贯线用圆弧表示。

图5-8　画图步骤

任务5.2　组合体三视图的识读

任务引导

读图是画图的逆向思维过程，画图是由物到图，读图是由图到物，两者是互相联系的，读图能力可通过多画图来提高，同时也应当总结读图的基本规律。读一张图要经过逐步的分析想象出物体的形状。

读图的基本方法也是形体分析法。简单来说就是：分部分想形状，合起来想整体，由整体到局部，由局部到整体。

首先将物体的视图分成几个部分，一部分一部分的想象其形状，每一部分先从形状特征最明显的视图看起，与其他视图按投影规律对线框，找联系，然后想象出物体的形状。想象每一部分的形状时，要先想象其总体大的外形，然后再深入局部细节。想象出每一部分的形状后再将各部分合起来想象出物体的整体形状，这时要注意各部分之间的相互位置关系。

任务要求

读组合体的视图，想象其形状，补画出第三视图。

任务解析

相关知识

一、图5-9（a）形体分析法

图5-9　组合体视图的识读

形体分析：首先从主视图读起，将其分为三部分1＇ 、2＇和3＇ ，如图5-10所示，按“长对正”和“高平齐”分别找出俯视图和左视图上的对应形体，分别想象其形状，然后分析形体之间的关系，将3个形体合起来想象出整体形状。

图5-10　形体分析法读图

二、图5-9（b）形体分析法

形体分析：将物体的视图分成1、2、3三部分，1的基本形体是圆柱体，2的基本形体是长方体，3的基本形体是半圆柱体。三者的位置关系如图5-11（a）所示，补画左视图时，要先画出基础形体的左视图。

想象出物体的基础形体后，再想象细节，由主视图和俯视图可以看出，圆柱上钻了一个孔，板上切了一个环形槽。补画细节时要注意，圆孔在半圆柱部分也是半圆孔。如图5-11（b）所示。

图5-11　形体分析法读图

三、图5-9（c）形体分析法

形体分析：首先想象出基础形体。俯视图上的矩形线框1与主视图上的虚线和实线矩形线框对应，应理解为在长方体上切出一个矩形槽，但在想象基础形体阶段，先把其理解为一个长方体Ⅰ。在长方体的前后各立一个上部为半圆形的板Ⅱ，忽略细节后的基础形体如图5-12（a）所示。想象出基础形体后，补画出其左视图。

然后再考虑细节。长方体Ⅰ上切去了长方体槽，由主视图可以知道槽的长度和深度，由俯视图可以知道槽的宽度，根据“高平齐”和“宽相等”画出槽的左视图。槽的底部打一个通孔，画出其左视图。板Ⅱ的内侧左右各切去一个角，并且切到了柱面，和柱面产生交线，交线的位置由主视图根据“高平齐”确定。两个板Ⅱ上打一个通孔，画出孔的左视图，当虚线和粗实线重合时，不画虚线。如图5-12（b）所示。

图5-12　形体分析法读图

综上所述，利用形体分析法读图时，首先要找出基础形体，此时，先忽略孔槽等局部结构。想象出基础形体后再深入到局部细节。

四、图5-9（d）形体分析法和线面分析

当物体的视图不易简单的分割为几个形体时，可采用形体分析和线面分析相结合的方法。

形体分析和线面分析：根据左视图和俯视图，想象基础形体应该是两个长方体夹一个三棱柱，如图5-13（b）所示，此时左视图对应的上，俯视图对不上。分析已知条件，俯视图上的线框p，对应左视图上的斜线p＂，应为侧垂面；俯视图上的左右小三角形r，只能和左视图上的三角形r＂对应，应为两个小斜面，如图5-13（c）所示，此时左视图对的上，俯视图仍对不上。进一步分析已知条件，平面三角形R上有一条正垂线，所以，应为正垂面，如果A点移动到B点，其他结构不动，如图5-13（d）所示，此时，左视图和俯视图均对应的上。完成的主视图如图5-13（d）所示。

图5-13　线面分析法读图

五、图5-9（e）形体分析法和线面分析

形体分析和线面分析：对于某些组合体不好想象的部分，可借助于立体图帮助思考。开始时，对物体的形状还不是很明确，可在勾画立体草图时，边勾画、边思考、边对照、边修改，逐步把物体的形状想象出来。初学者，较复杂物体的立体图可能画不完整，这也没关系，画出的局部结构也能帮助想象。

由主视图和俯视图可以看出，该案例的基础形体是一个长方体，如图5-14（a）所示。从俯视图上看，线框1和2，对应主视图上的两段线段1＇和2＇ ，应是水平面，该2个水平面在长方体上的位置及侧面投影，如图5-14（b）所示。主视图上的两段斜线3＇和4＇ ，对应俯视图上的两个矩形线框3和4，应该是正垂面，侧面投影为类似形，两个正垂面在长方体上的位置及侧面投影，如图5-14（c）所示。主视图上的一个五边形线框5＇对应俯视图上的线段5，应是正平面，主视图上的四边形6＇对应俯视图上的线段6，也是正平面，两个正平面在长方体上的位置及侧面投影，如图5-15（d）所示。综上所述，该案例的形状是一个长方体被六个平面切割，是楼梯的一个简化模型。(www.chuimin.cn)

图5-14　线面分析法读图

任务5.3　滑动轴承座的测绘

任务引导

一、基本几何体的尺寸标注

基本几何体是构成机件的基本元素，可分为两类，一类是平面立体，另一类是曲面立体。常见的平面立体有棱柱、棱锥等；曲面立体有圆柱体、圆锥体、圆球体等。

对于基本的平面立体，其大小一般由长、宽、高三个方向的尺寸来确定。对于正六棱柱等正多边形的尺寸，已知其两对边的距离，就可以计算出外接圆的直径，因为外接圆直径是其理论值，若要标注时，应将其放入括弧内。如图5-15所示。

常见的基本回转体的尺寸标注如图5-16所示，圆柱体和圆锥体的尺寸有径向和轴向两个方向；球体只有一个方向的尺寸，对于其他的回转体，除径向和轴向的尺寸外，还应注出母线的定型尺寸。

图5-15　基本平面立体的尺寸标注

图5-16　基本曲面立体的尺寸标注

二、尺寸标注的基本要求

标注尺寸时除遵守国家标准的有关规定外，还要满足齐全、正确、清晰、合理的要求。

1．齐全

所谓完整，就是不允许遗漏尺寸、重复标注尺寸和多余。如果遗漏尺寸，将使机件无法加工，重复标注同一个尺寸时，若尺寸互相矛盾，同样使零件无法加工，若尺寸互相不矛盾，也将使尺寸标注混乱，检验标准不统一，不利于看图，所以，不允许遗漏尺寸和重复标注尺寸。对于能通过已注尺寸计算出的尺寸，为多余尺寸，不允许标注，但若必须标注时，将尺寸数字放在括弧内供参考（如图5-17所示） 。

2．正确

是指标注尺寸的数值正确，注法符合国家标准的有关规定。

3．清晰

所谓清晰，就是尺寸布置的要整齐、清晰，整齐清晰不仅便于检查，也可以防止误读尺寸，所以，在生产上有重要的意义。为此，应注意以下几点：

（1）尽可能把尺寸标注在视图的外面。

（2）应避免尺寸线和尺寸界线的相互交叉，应按“小尺寸在内，大尺寸在外”的原则布置尺寸，如图5-18所示。

图5-17　尺寸标注要完整

图5-18　尺寸标注要清晰

（3）与两个视图有关的尺寸尽量标注在两个视图之间。

（4）物体上同一形体的尺寸应尽可能集中标注在反映该形体特征的视图上，如图5-19所示。

图5-19　尺寸的集中标注

（5）同轴线柱面的直径最好标注在非圆视图上。

（6）圆弧的尺寸必须标注在反映圆的视图上。

（7）尽量避免在虚线上标注尺寸。

4．合理

尺寸标注的所谓合理，即要符合加工和测量的要求，如图5-20（b）所示的轴套，其轴向尺寸5就不好测量。

图5-20　尺寸标注要符合加工和测量的要求

三、尺寸分类和尺寸基准

1．尺寸分类

按尺寸所起的作用，可将尺寸分为三类：定形尺寸、定位尺寸和总体尺寸。确定基本形体形状和大小的尺寸称为定形尺寸。确定基本形体之间相互位置的尺寸称为定位尺寸。确定物体的总长、总宽、总高的尺寸称为总体尺寸。标注尺寸时，应先按形体分析法注出各基本形体的定型尺寸，再标注确定基本形体之间相互位置的定位尺寸，最后根据组合体的结构特点，注出总体尺寸。

2．尺寸基准

标注确定基本形体位置的定位尺寸时，所依据的几何要素称为尺寸基准。组合体长、宽、高三个方向上至少各有一个基准，标注定位尺寸时，首先要考虑基准问题，通常以对称平面、回转曲面的轴线或物体上较大的底面、端面等为尺寸基准，同一方向上的定位尺寸基准尽量统一，这一原则称为“基准统一原则” 。

图5-21中，底板的定型尺寸是55、34、10和R10，底板的底面和后面是高度和宽度方向的基准，对称轴是长度方向的基准，所以底板不需要定位尺寸。底板上2个孔的定型尺寸是φ10，定位尺寸是24和35，确定孔的位置所依据的基准是后面和对称轴。立板的定型尺寸是R16、14，立板的后面是尺寸基准，所以前后方向不需要定位，立板的对称轴是基准，所以左右方向不需要定位，尺寸34既是立板的定型尺寸，也是φ14孔高度方向的定位尺寸。三棱柱肋板的定型尺寸是12、13、10，不需要定位尺寸。

图5-21　尺寸基准

需要注意的是，底板上的尺寸R10虽然可以由55和35计算出来，但前提是R10的圆弧和φ10的孔同心，所以R10必须标注出来，并且按国家标准规定不标注圆角的数目。

四、具有截交线和相贯线的组合体的尺寸标注

当组合体上有交线时，特别注意不要直接在交线上注尺寸，而应该标注形成交线的基本形体的定形和定位尺寸。具有截交线的组合体，对截交部分的尺寸标注只须注出截平面的定位尺寸，而不应标注截平面的定形尺寸，因为截断面的形状由回转体的定形尺寸和截平面的定位尺寸确定。如图5-22（a）所示，20、33和6这三个尺寸是确定截平面位置的尺寸，而圆柱体的定形尺寸由直径和高度确定。图5-22（b）是最常见的错误标注，希望引起读者注意。

图5-22　截交线的尺寸标注

具有相贯线的组合体，只需注出参与相贯的回转体的定型尺寸和确定它们之间相互位置的定位尺寸，而不应标注相贯线的定型尺寸。如图5-23所示，图中φ40的半圆标注直径，是因为这个孔在加工时要和一个座固定在一起加工，座上也有一个φ40的半圆孔。

图5-23　相贯线的尺寸标注

任务要求

测绘滑动轴承座，画出轴承座的三视图，并标注尺寸（如图5-24所示） 。

图5-24　滑动轴承座

任务解析

相关知识

一、确定主视图的投影方向

在画图之前要先进行一系列的准备工作，如选择图纸、确定比例、确定主视图的投影方向、作形体分析等。确定主视图的投射方向要遵守以下原则：

1．主视图的形状特征最明显。所谓形状特征最明显，就是组成物体的各主要基本体位置关系最清楚。

2．以机件的工作位置为物体在投影体系中的位置。

3．主视图的选择要使得三个视图的虚线最少。物体在投影体系中的位置要平稳。

本例主视图的投射方向有A、B两个方案。若按A方向所得的主视图，丁字形肋板对圆柱的支承关系很清楚；若按B方向所得的主视图，丁字形肋板、圆柱、底板的位置关系也很清楚，所以，两个方案均可。现采用A方向为主视图投射方向。

二、形体分析

轴承座由底板1、圆柱套筒3、肋板2和5、凸台4组成，肋板5和圆柱套筒3相切，且右端共面，肋板2和圆柱套筒相交，凸台4和圆柱套筒相贯。

三、绘制草图

绘制较复杂的组合体草图，一定要先用2H的铅笔打底稿，并按形体分析法绘制草图。画图步骤如下：

1．绘制图框和标题栏的底稿线。绘制长线时，画一段停顿一下，调整一下方向。

2．布图，绘制底板的草图底稿。底板的三视图画出后，组合体的三个视图位置就确定了。所以绘制底板的三视图时要从整张图纸出发，统筹考虑，反复调整。布图时可以先不考虑尺寸的位置。

3．绘制圆柱筒的草图。可以先绘制中心线和轴线，然后绘制投影为圆的视图，最后绘制其他2个视图。

4．绘制肋板和凸台的草图。绘制圆的切线时，要同时看着笔尖和圆。

5．加深视图。绘制完视图的底稿后用HB的铅笔加深视图。

6．绘制尺寸的底稿。将视图加深后，再用2H的铅笔绘制尺寸的底稿。

7．测量尺寸。用钢板尺、游标卡尺等测量工具测量线性尺寸，并将尺寸标注在草图上。最后填写标题栏。绘制的草图如图5-25所示。

图5-25　滑动轴承座草图

四、绘制正图

根据草图绘制正图，绘制正图的步骤如下：

1．确定图纸大小和绘图比例。先根据图样的复杂程度确定图纸大小，然后根据物体的大小和图纸的幅面选择比例，选择绘图比例时，要选择国家标准推荐的绘图比例，不要选择标准中没有的比例。

2．绘制图样。在图板上用透明胶带纸固定好图纸四角，先用2H（或H）的铅笔画底稿，底稿宜浅不宜深，尺寸的底稿只画尺寸界线和尺寸线，箭头不画底稿，尺寸数字用3.5号字，画底稿时只画控制字高的底稿线即可。画底稿的顺序按图框线→标题栏→图样的顺序进行。全部底稿画完后再加深，加深用的粗线铅笔和细线铅笔按项目一介绍的方法修理，加深步骤按图样粗实线→图样尺寸→图框和标题栏的顺序进行。绘制步骤和完成的正图图样如图5-26所示。

图5-26　轴承座正图的画图步骤

3．标注尺寸。标注尺寸要首先选择尺寸基准，然后按形体分析法，逐个标注基本形体的定型尺寸和定位尺寸，同一个形体的尺寸，注意集中标注在形状特征最明显的视图上。滑动轴承座的尺寸标注步骤如图5-27所示。

图5-27　轴承座尺寸标注步骤

4．填写标题栏。填写标题栏时注意“阶段标记”的意义，根据JB/T 5054.3—2000的规定，阶段标记分为三种： “S”——样机（样品）试制阶段标记， “A”——小批试制阶段标记， “B”——正式生产图样标记。最后完成的轴承座工作图样如图5-28所示。

图5-28　滑动轴承座图样