零件尺寸标注的工艺要求

　　摘 要：本文在生产实践的基础上着重探讨了在机械加工零件尺寸标注时应考虑的几种典型工艺性要求，有重要的实践意义。 　　关键词：定位基准 尺寸标注 加工精度 　　1.引言 　　在机械加工过程中，每个零件图上的每个尺寸都应达到一定的设计或工艺要求，这是尺寸标注合理性的一个重要标志。为了使设计的产品达到优质、高产、低成本，提高经济效益。设计人员对所设计的零件必须在保证设计要求前提下，结合单位设备的加工能力，从定位基准、加工顺序等方面综合考虑，合理地给零件标注尺寸，从而间接地降低零件的加工难度，降低了加工成本。本文就以下几方面论述零件尺寸标注时应注意的问题。 　　2.标注尺寸的基准统一原则 　　在零件（或部件）上用来确定其它点、线、面的位置所依据的那些面、线、点，就叫做基准。根据其作用的不同，基准可分为设计基准、工序基准、定位基准和测量基准等几种。一般来说，设计基准是零件图上标注尺寸的起点，在实际工作中我们必须尽量做到设计基准、定位基准和测量基准的统一。这样就可以避免和减少因基准不重合产生的误差，从而影响工件的加工精度。如图（一）所示，在车床上加工阶梯轴时，从轴的一端（定位基准）标注尺寸，若定位基准不便于安装和调整刀具时，可采用从辅助基准标注尺寸，然后将辅助基准和定位基准用一尺寸联系起来，如图（二）所示。图（三）的尺寸就不合理了。 　　在考虑从定位基准标注尺寸时，应考虑选择面积较大，精度较高的平面、孔以及其它距离较远的几个面的组合作为定位基准。例如：箱体零件一般采用一面两销孔作为定位基准，或用一大平面和与大平面垂直的两个侧面作为定位基准；圆盘类零件因有较大的端面，故常用一个端面和与之垂直的一个孔作为定位基准。以这些定位基准标注尺寸时，可以较好地保证各加工表面之间的位置精度，同时可以简化工艺流程，节约制造成本，提高效益。 　　3.标注尺寸时必须考虑加工顺序 　　如果一个零件上有许多加工表面，在标注这类零件尺寸时，必须了解零件各部位的作用以及各表面的加工次序，使标注的尺寸符合要求，否则会出现无法加工或因加工不到设计尺寸要求而作废。在标注尺寸时，注意各个工序表面之间的尺寸联系，后一个工序表面和前一个工序表面之间的尺寸要求，如果后一个工序表面和前几个工序表面都有尺寸要求，这就对加工造成很大困难，应该注意避免。例如常见的蜗轮轴的轴向尺寸的标注（如图（四）所示），蜗轮轴上主要装配蜗轮及圆锥齿轮，滚动轴承。为了保证齿轮传动的正确啮合，齿轮的轴向定位十分重要，其中尤以蜗轮的轴向定位更为重要，为了使蜗轮的对称平面与蜗杆的轴线在同一平面上，蜗轮的轴向位置要由蜗轮轴的轴肩来保证。因此，在加工过程中必须按照第一步要确保以端面为测量基准到蜗轮轴的轴肩的长度尺寸120，然后由这一轴肩开始，以尺寸88决定右端滚动轴承定位轴肩，以尺寸10决定左端滚动轴承定位轴肩，再以尺寸35决定圆锥齿轮安装轴肩的顺序加工和标注尺寸。如果标注尺寸不按照上述加工次序标注和加工，就会导致轴转动不平衡，齿轮无法正确啮合等情况，从而导致报废。显然图（四）的尺寸标注是正确的，图（五）是错误的。 　　4.孔及孔组的尺寸公差标注 　　在孔及孔组的加工中，不仅要规定孔的尺寸公差，还要规定孔与孔之间中心距公差，以保证装配及互换性。控制孔中心距公差的标注方法有链式标注、塔式标注、位置度公差标注。相比之下，我们认为用位置度公差控制孔中心距更为合理。 　　4.1.链式标注（如图六）此法标注时，孔中心距有累积误差，且孔数越多，累积误差越大。即相邻两孔中心距最大误差为△max=（n-1）δ，n为孔数，n越大，则△max越大。 　　4.2.塔式标注（如图七）此法标注时，任意两孔间最大误差为△=2δ，误差不因孔数增多而累积。但由于其不论定位尺寸的大小，其加工误差均不变，而根据加工误差理论，基本尺寸越大，加工误差应越大，所以这种标注方法给加工造成很大困难，工艺性差。 　　4.3.位置度公差标注（如图八）。此法标注时，孔与孔之间用理论正确尺寸标注，任意两孔中心距公差均相等，值为位置度公差2δ，不会因孔数增多而产生累积误差，也不会因标注改变而使误差值改变。从公差带角度分析，前两种标注方法，其公差带形状为方形（如图九）。此公差带相对于理论正确轴心的最大距离在矩形四个对角点上，其距离为2δ，而用位置度公差标注时，其公差带为一直径公差值的圆柱体。在精度相同的情况下，圆柱形公差带面积比方形面积增大57%左右，有利于加工制造，降低成本，有效地保证了可装配性及定位精度，又保证了可互换性，适用于大批量生产。 　　5.夹具设计时应注意的尺寸标注 　　对于工装夹具的尺寸标注，一般包括夹具与机床连接部分的尺寸，工件与定位元件间的联系尺寸，夹具与刀具的联系尺寸等几种。标注夹具从定位元件到导向或对刀元件的公称尺寸都是按照工件上对应的平均尺寸来确定的，往往没有考虑如何减小定位误差对加工精度的影响。 　　例如，对于圆盘类元件孔的钻削加工，一般都采用一面、一孔及外圆定位，为了保证被加工孔的位置精度，主要靠钻套在夹具上的位置精度来保证，具体举例如下，图（十）零件用钻模钻B孔，以底面、孔A，外圆R定位，定位元件及钻套布置如图（十一），夹具上从定位柱销至钻套的距离按一般标注为130±0.015。影响工作尺寸130±0.05mm的定位误差是圆柱销和孔的配合配合间隙，因为是单边接触，所以定位误差是△D（0.035mm），这时△D误差总是位于定位销轴线的左侧，使工件尺寸130±0.05mm加大。若将△D误差对称分布在定位销轴线的两侧，则△D误差为△D/2=0.035/2=0.0175，这时工件尺寸为（130-0.0175）±0.015即129.9825±0.015mm，此时，定位误差对加工精度的影响为±0.0175，比前者的0.035提高精度1级多。 　　6.结束语 　　零件的尺寸标注除了上述的几种情况以外，当零件需要经过多种工序加工时，同一工序中用到的尺寸应一起考虑，标注时尽可能集中，同时还要考虑加工、测量、装配的要求，使尺寸标注更加合理，更加符合生产实际。本文希望通过以上的论述，能为广大设计人员提供一些有益的帮助。 　　参考文献： 　　《机械制造工艺学》 1991年中国科学技术出版社 　　《机械设计手册》第二版 化学工业出版社