唐 宏,魏思遠(yuǎn)
(中航工業(yè)成都凱天電子股份有限公司,四川成都 610091)
在零件加工過程中,當(dāng)其加工表面的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時,需通過建立工藝尺寸鏈來確定工序尺寸。尺寸鏈的計算是否正確不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量,而且影響加工制造過程是否經(jīng)濟(jì)、合理,因此,正確進(jìn)行尺寸鏈的計算是工藝過程不可缺少的重要環(huán)節(jié)。
在制定零件工藝過程時,經(jīng)常需用工藝尺寸鏈來解決基準(zhǔn)不重合時求解工序尺寸的問題。工藝尺寸鏈的原理并不復(fù)雜,但在實際運用尺寸鏈求解工序尺寸時,計算易出錯。筆者主要介紹一種基于中差的工藝尺寸鏈計算方法。工藝尺寸鏈中差法只需判斷封閉環(huán)、組成環(huán)和待求尺寸,不需判斷增環(huán)減環(huán)即可進(jìn)行計算,極大減少計算量,節(jié)省時間,提高效率。
尺寸鏈:尺寸鏈?zhǔn)腔ハ嗦?lián)系且按一定順序排列的封閉尺寸組。
環(huán):尺寸鏈中每一個尺寸稱為環(huán),尺寸鏈由組成環(huán)和封閉環(huán)組成。
封閉環(huán):在零件的加工和機(jī)器的裝配過程中,間接獲得的尺寸稱為封閉環(huán),封閉環(huán)是間接保證的,且只有一個。
組成環(huán):在尺寸鏈中對封閉環(huán)有影響的全部環(huán)。組成環(huán)分為增環(huán)和減環(huán)。
增環(huán):在其他組成環(huán)不變的情況下,若某一組成環(huán)的尺寸增大或減小,封閉環(huán)的尺寸也增大或減小,則該組成環(huán)稱為增環(huán)。
減環(huán):在其他組成環(huán)不變的情況下,若某一組成環(huán)的尺寸增大或減小,封閉環(huán)的尺寸減小或增大,則該組成環(huán)稱為減環(huán)[1-3]。
工藝尺寸鏈計算方法較常見的解算方法有:極大極小法(又稱極值法)、概率法和圖解法。
極大極小法:該方法是按誤差綜合后的兩個最不利情況進(jìn)行的,即若組成環(huán)中的增環(huán)都是最大極限尺寸,減環(huán)都是最小極限尺寸,則封閉環(huán)的尺寸必然是最大極限尺寸;增環(huán)都是最小極限尺寸,減環(huán)都是最大極限尺寸,則封閉環(huán)的尺寸必然是最小極限尺寸。
概率法:即應(yīng)用概率論原理來進(jìn)行尺寸鏈計算的一種方法。
圖解法:將零件加工的前后所有工序有聯(lián)系的尺寸鏈繪在同一個圖上,通過對工藝尺寸鏈的圖解,使零件從開始加工到最終檢驗,全部尺寸的相互關(guān)系一目了然,然后根據(jù)需要逐項進(jìn)行計算[4]。
基于中差法計算工藝尺寸鏈與以往的求解方法不同。以上的解算方法都要對尺寸的增環(huán)、減環(huán)作出準(zhǔn)確的判斷,且計算易出錯。中差法則省去增環(huán)、減環(huán)的判定,畫出工藝尺寸鏈簡圖,判斷各封閉環(huán)、組成環(huán)即可進(jìn)行計算。具體分為三個步驟:①畫出工藝尺寸鏈簡圖;②判斷各環(huán)的性質(zhì)。根據(jù)畫出的工藝尺寸鏈簡圖,確定封閉環(huán)、組成環(huán)、待求解計算的尺寸;③工藝尺寸鏈的計算。將所有尺寸全部寫成中差“±”偏差的形式。
所求尺寸基本尺寸=總尺寸-其他所有尺寸。
所求尺寸“±”偏差的計算:
若封閉環(huán)的公差比組成環(huán)公差之和大,則所求尺寸公差=封閉環(huán)公差數(shù)字-所有組成環(huán)公差之和;若封閉環(huán)的公差比組成環(huán)公差之和小,則須壓縮組成環(huán)的公差,將封閉環(huán)的公差分配到其他組成環(huán)上。
實例一:如圖1所示零件,已知設(shè)計基準(zhǔn)在B,但由于加工單額工藝性需要,需在B面留余量,以便后工序加工中心加工,因此,在進(jìn)行車削時,需要把工藝的工序基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換到基準(zhǔn)C上,通過保證A0、A1,間接保證A2尺寸。這樣符合實際的加工情況。
分析:
①如圖2為工藝尺寸鏈簡圖
圖1 實例一
圖2 實例一工藝尺寸鏈簡圖
②判斷各環(huán)的性質(zhì)
封閉環(huán):間接得到底額尺寸是A2,是封閉環(huán);
組成環(huán):A1、A0;
待求的尺寸:A0;
③工藝尺寸鏈的計算
將所有尺寸寫成中差“±”的形式,A1=25±0.05,A2=20.105±0.105,A0的基本尺寸=25-20.105=4.895。
A0尺寸的公差計算:由于0.105>0.05,即封閉環(huán)的公差比組成環(huán)公差之和大,因此,A0的公差=0.105-0.05=0.055,所以A0=4.895±0.055。
驗證,當(dāng)A1加工到上差25.05,A0加工到下差4.84時,A2=25.05-4.84=20.21;當(dāng)A1加工到下差24.95,A0加工到上差4.95時,A2=24.95-4.95=20;計算結(jié)果均在公差范圍內(nèi),不會超差,可間接保證A2尺寸,計算方法正確可靠。
實例二:如圖3所示零件,已知設(shè)計基準(zhǔn)在B,現(xiàn)需把工藝的工序基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換到基準(zhǔn)C上,通過保證A0、A1,間接保證A2尺寸。
分析:
①圖4為工藝尺寸鏈簡圖
圖3 實例二
圖4 實例二工藝尺寸鏈簡圖
②判斷各環(huán)的性質(zhì)
封閉環(huán):間接得到的尺寸是A2,因此是封閉環(huán);
組成環(huán):A1、A0;
待求的尺寸:A0;
③工藝尺寸鏈的計算
將所有尺寸寫成中差“±”的形式,A1=25±0.1,A2=11.09±0.09,A0的基本尺寸=25-11.09=13.91。
A0尺寸的公差計算:由于0.1<0.09,即封閉環(huán)的公差比組成環(huán)公差之和小,則須壓縮組成環(huán)的公差,將封閉環(huán)的公差分配到其他組成環(huán)上。在此實例中,把0.09分配給A1公差為±0.05,A0公差為±0.04。
驗證:當(dāng)A1加工到上差25.05,A0加工到下差13.87時,A2=25.05-13.87=11.18;當(dāng)A0加工到上差13.95時,A2=24.95-13.95=11;計算結(jié)果均在公差范圍內(nèi),可間接保證A2的尺寸,計算方法正確可靠。
值得注意的是,封閉環(huán)的公差比組成環(huán)公差之和小時須壓縮組成環(huán)的公差。將封閉環(huán)公差分配給其他組成環(huán)。分配方式有多種,理論上都可以達(dá)到目的。應(yīng)該根據(jù)實際的加工情況,尺寸加工的難易程度進(jìn)行合理分配。
基于中差法的工藝尺寸鏈計算方法減少了尺寸鏈計算里面增環(huán)減環(huán)的判斷,只需三個步驟即可計算出所求尺寸的基本尺寸和公差。該方法方法簡單易行,還有利于數(shù)控編程人員編寫數(shù)控程序,大大減少了計算量,經(jīng)驗證,計算結(jié)果準(zhǔn)確可靠。工藝尺寸鏈中差法是解算工藝尺寸鏈、確定工序尺寸的有效工具,具有一定的實際工程價值。
[1] 王啟平.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2008.
[2] 鄧志平.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2008.
[3] 廖念釗.互換性與技術(shù)測量[M].北京:中國計量出版社,2007.
[4] 胡鳳英.幾種典型工藝尺寸鏈的解算技巧[J].機(jī)械研究與應(yīng)用,2008,21(3):68-69.