零件尺寸标注标准研究

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编者按：本论文主要从铸件设计尺寸的不协调；合理标注等进行讲述，包括了高度方向尺寸的矛盾、高度方向上和各面之间的关系、粗基准的选择、尺寸基准的选择及尺寸编排，都与工艺不相协调、充分分析每个尺寸环在形成时的专业分工、一张成熟的设计图要起到指导铸造、机械加工、检验、装配、生产管理等各个专业工序的作用等，具体资料请见：

【摘要】本文基于某轴承厂在加工轴承座过程中暴露出加工工艺与设计尺寸之间的矛盾，从而进一步说明尺寸标注与加工工艺之间的密切关系。

【关键词】铸件轴承座高度方向尺寸标注加工工艺合理性

一、铸件设计尺寸的不协调

零件图的尺寸标注，除了要满足正确、完整、清晰的要求外，还应使尺寸标注合理。合理标注尺寸，是指所注尺寸既符合设计要求，又满足工艺要求，便于零件的加工、测量和检验。

铸件成品形体是由少数加工尺寸和多数铸造尺寸环所限定，设计人员对铸件的各个尺寸环不但要求进行结构和数学的计算，还要求充分分析每个尺寸环在形成时的专业分工。至于用什么手段才能达到图纸要求的各个尺寸环、表面尺寸、形位精度等，可留给工艺师们去解决。一张成熟的设计图要起到指导铸造、机械加工、检验、装配、生产管理等各个专业工序的作用，是工业生产中重要的技术文件，是进行技术交流的重要工具。而不仅仅是图面尺寸对头、技术条件俱全、投影清楚而已。故工程师绘制的应是包括工业因素在内的工程图而不仅仅是几何图。

以某轴承厂壳体类零件的生产用图为例，图一系一滑动轴承座，属于一种结构较为复杂的铸件。对于这类铸件，通常它们只有少数表面尺寸环需由机械加工完成，其成品中仍然存在着大量的铸造完成的表面、空间及尺寸。

在生产过程中，这种壳体类零件在铸造和加工中所反映出的尺寸标注的矛盾大都集中在高度方向上，而在其他方向上的矛盾还没有这样的普遍和突出。

为了阐述方便，在高度方向上，我们把四个加工面赋以B、C、D、F，将3个非加工面分别赋以E、G、H代号，对此图略加分析既可看出，设计人员在高度方向的尺寸标注遵循的是“以零件的设计基准面，即最大的加工面作为尺寸标注的基准”的原则，故此图在高度方向上的各个尺寸环几乎都是以大底座为基准的。

对图形进行尺寸标注时，设计人员往往把尺寸计算视为可逆的，无方向性的。可由高度方向上任一毛面或加工面作为尺寸计算的起始点，进行正、反方向的计算，均可得到标注的或未标出的任一尺寸环的值。这样的设计思路和不经工艺分析的尺寸（和公差）堆砌作法，给铸造、机械加工、检验等工序乃至设计者本身带来了一系列不协调。如省下列几个方面：

1.高度方向尺寸的矛盾

图1在高度方向上以从上到下给出了10、80、35、30、5、20共六个尺寸，其中30、5、20共三个尺寸将E、G、H三个非加工面与底座连起来。当加工大底座面时，就同时出现了E、G、H三个毛面基准，而且这些毛面之间都存在较大的铸造误差，工艺师在加工F面同时达到30、5、20三个尺寸是不可能的，这些尺寸只是在制作铸型时有些用处。

从工艺和保证功能尺寸的观点出发，应选E面为初始基准，保证底座厚度30，由于铸造时型心的错位误差，会使底座凹台深5、20等非功能尺寸面目全非，使得检验人员无所适从。这样的情况在中小批生产中是常见的。这虽然是由工艺或操作造成的问题，但设计同样也不应该在标定尺寸要求和检验依据时，人为地把铸造和加工两种误差撮合在某一或某些尺寸环上，因而加剧了专业和尺寸环之间的不协调。

2.高度方向上和各面之间的关系

画图和计算尺寸时，各面之间可以互相确定关系。但在工件上各面的形成却是有严格的先后顺序；尺寸的形成有严格的方向性、跟踪性，各尺寸值在设计人员手中是“标量”，而在工艺人员手中却成了“向量”。把主要尺寸基准选定为F面，但它却必须是以先期铸成的E、G、H各毛面之一为基准才能加工出来。工件上已铸成的各个毛面是已存在的面，已谈不上图上表示的用毛面为基准加工出的光面再反过来确定毛面的位置了。

加工F面时不可能同时选用E、G、H三个毛面基准，但这种画法在工厂中却习以为常，我们只能选用E毛面为初始基准。E、F面之间乃是“母子”关系，E毛面是第一（始）基准。F面是第二（子）基准，F面不能称其为全部高度方向尺寸的主基准，它不能定毛面，而只能被毛面所确定。它在工艺上作为继续加工D、B两光面，形成35、80两功能尺寸的光基准。因此，F面虽是设计、安装和检验等环节的基准。但在加工工艺中它只是一个被加工的对象，只是一个加工其他光面时的中间转换环节。在零件被制作的过程中，并不像教材和零件图中所表示的那样重要。

3.粗基准的选择

以毛面E为粗基准，只能保证尺寸30。而其他各个加工面与非加工面之间的相关尺寸是无法同时保证的。特别是底部凹台20、5这样的一些尺寸的形成全部被其他毛面和光面所左右、所合成的。它的变化范围包括了其有关的各铸造，加工尺寸环误差的代数和。若不加分析地给它们定以5、20的尺寸要求，或以其值作为检验的依据就更不合理了。

二、合理标注

如上所述，图1所表达的设计思想、尺寸基准的选择及尺寸编排，都与工艺不相协调。我们认为此图在高度方向上应选安装底座上端毛面作为主尺寸基准，而且这个基准既是设计人员计算、标注尺寸的出发点，又是铸造与加工的“公共初基准”，是两个工序的衔接环节。由E面为出发点，确定F底面及安装面的位置及相互间尺寸，各个非加工面的位置由铸造完成。这就要求铸造工艺员对这些内、外非加工尺寸，从工艺手段上加以直接保证，而不是通过包括加工尺寸和加工余量在内的数字转换方法间接控制。同时，也由E面确定第一个加工面，并由此光面为中间转换基准。由它加工继续完成其他光面的加工。这样就需首先在设计图中定出各专业互不干扰的明确的、各自的尺寸环和专业分工。按照这样的思想，在不改变原设计图及结构尺寸的前提下，我们可以将图1改绘成图2的形式。这样做并不是把原来的尺寸加加减减，搬搬位置，而是在设计思想上有了质的变化。下面的加工由多基准变为了以E毛面为单一基准。它是两个专业实现零件主要方向各部件位置协调的重要环节。为了共同实现零件的几何形状及精度，各专业间既分工又合作，这也为检验人员提供了检查各专业实现和各自的尺寸环的精度和质量的明确依据。