零件尺寸標注標準研究

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編者按：本論文主要從鑄件設計尺寸的不協調；合理標注等進行講述，包括了高度方向尺寸的矛盾、高度方向上和各面之間的關系、粗基準的選擇、尺寸基準的選擇及尺寸編排，都與工藝不相協調、充分分析每個尺寸環在形成時的專業分工、一張成熟的設計圖要起到指導鑄造、機械加工、檢驗、裝配、生產管理等各個專業工序的作用等，具體資料請見：

【摘要】本文基于某軸承廠在加工軸承座過程中暴露出加工工藝與設計尺寸之間的矛盾，從而進一步說明尺寸標注與加工工藝之間的密切關系。

【關鍵詞】鑄件軸承座高度方向尺寸標注加工工藝合理性

一、鑄件設計尺寸的不協調

零件圖的尺寸標注，除了要滿足正確、完整、清晰的要求外，還應使尺寸標注合理。合理標注尺寸，是指所注尺寸既符合設計要求，又滿足工藝要求，便于零件的加工、測量和檢驗。

鑄件成品形體是由少數加工尺寸和多數鑄造尺寸環所限定，設計人員對鑄件的各個尺寸環不但要求進行結構和數學的計算，還要求充分分析每個尺寸環在形成時的專業分工。至于用什么手段才能達到圖紙要求的各個尺寸環、表面尺寸、形位精度等，可留給工藝師們去解決。一張成熟的設計圖要起到指導鑄造、機械加工、檢驗、裝配、生產管理等各個專業工序的作用，是工業生產中重要的技術文件，是進行技術交流的重要工具。而不僅僅是圖面尺寸對頭、技術條件俱全、投影清楚而已。故工程師繪制的應是包括工業因素在內的工程圖而不僅僅是幾何圖。

以某軸承廠殼體類零件的生產用圖為例，圖一系一滑動軸承座，屬于一種結構較為復雜的鑄件。對于這類鑄件，通常它們只有少數表面尺寸環需由機械加工完成，其成品中仍然存在著大量的鑄造完成的表面、空間及尺寸。

在生產過程中，這種殼體類零件在鑄造和加工中所反映出的尺寸標注的矛盾大都集中在高度方向上，而在其他方向上的矛盾還沒有這樣的普遍和突出。

為了闡述方便，在高度方向上，我們把四個加工面賦以B、C、D、F，將3個非加工面分別賦以E、G、H代號，對此圖略加分析既可看出，設計人員在高度方向的尺寸標注遵循的是“以零件的設計基準面，即最大的加工面作為尺寸標注的基準”的原則，故此圖在高度方向上的各個尺寸環幾乎都是以大底座為基準的。

對圖形進行尺寸標注時，設計人員往往把尺寸計算視為可逆的，無方向性的?？捎筛叨确较蛏先我幻婊蚣庸っ孀鳛槌叽缬嬎愕钠鹗键c，進行正、反方向的計算，均可得到標注的或未標出的任一尺寸環的值。這樣的設計思路和不經工藝分析的尺寸（和公差）堆砌作法，給鑄造、機械加工、檢驗等工序乃至設計者本身帶來了一系列不協調。如省下列幾個方面：

1.高度方向尺寸的矛盾

圖1在高度方向上以從上到下給出了10、80、35、30、5、20共六個尺寸，其中30、5、20共三個尺寸將E、G、H三個非加工面與底座連起來。當加工大底座面時，就同時出現了E、G、H三個毛面基準，而且這些毛面之間都存在較大的鑄造誤差，工藝師在加工F面同時達到30、5、20三個尺寸是不可能的，這些尺寸只是在制作鑄型時有些用處。

從工藝和保證功能尺寸的觀點出發，應選E面為初始基準，保證底座厚度30，由于鑄造時型心的錯位誤差，會使底座凹臺深5、20等非功能尺寸面目全非，使得檢驗人員無所適從。這樣的情況在中小批生產中是常見的。這雖然是由工藝或操作造成的問題，但設計同樣也不應該在標定尺寸要求和檢驗依據時，人為地把鑄造和加工兩種誤差撮合在某一或某些尺寸環上，因而加劇了專業和尺寸環之間的不協調。

2.高度方向上和各面之間的關系

畫圖和計算尺寸時，各面之間可以互相確定關系。但在工件上各面的形成卻是有嚴格的先后順序；尺寸的形成有嚴格的方向性、跟蹤性，各尺寸值在設計人員手中是“標量”，而在工藝人員手中卻成了“向量”。把主要尺寸基準選定為F面，但它卻必須是以先期鑄成的E、G、H各毛面之一為基準才能加工出來。工件上已鑄成的各個毛面是已存在的面，已談不上圖上表示的用毛面為基準加工出的光面再反過來確定毛面的位置了。

加工F面時不可能同時選用E、G、H三個毛面基準，但這種畫法在工廠中卻習以為常，我們只能選用E毛面為初始基準。E、F面之間乃是“母子”關系，E毛面是第一（始）基準。F面是第二（子）基準，F面不能稱其為全部高度方向尺寸的主基準，它不能定毛面，而只能被毛面所確定。它在工藝上作為繼續加工D、B兩光面，形成35、80兩功能尺寸的光基準。因此，F面雖是設計、安裝和檢驗等環節的基準。但在加工工藝中它只是一個被加工的對象，只是一個加工其他光面時的中間轉換環節。在零件被制作的過程中，并不像教材和零件圖中所表示的那樣重要。

3.粗基準的選擇

以毛面E為粗基準，只能保證尺寸30。而其他各個加工面與非加工面之間的相關尺寸是無法同時保證的。特別是底部凹臺20、5這樣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。它的變化范圍包括了其有關的各鑄造，加工尺寸環誤差的代數和。若不加分析地給它們定以5、20的尺寸要求，或以其值作為檢驗的依據就更不合理了。

二、合理標注

如上所述，圖1所表達的設計思想、尺寸基準的選擇及尺寸編排，都與工藝不相協調。我們認為此圖在高度方向上應選安裝底座上端毛面作為主尺寸基準，而且這個基準既是設計人員計算、標注尺寸的出發點，又是鑄造與加工的“公共初基準”，是兩個工序的銜接環節。由E面為出發點，確定F底面及安裝面的位置及相互間尺寸，各個非加工面的位置由鑄造完成。這就要求鑄造工藝員對這些內、外非加工尺寸，從工藝手段上加以直接保證，而不是通過包括加工尺寸和加工余量在內的數字轉換方法間接控制。同時，也由E面確定第一個加工面，并由此光面為中間轉換基準。由它加工繼續完成其他光面的加工。這樣就需首先在設計圖中定出各專業互不干擾的明確的、各自的尺寸環和專業分工。按照這樣的思想，在不改變原設計圖及結構尺寸的前提下，我們可以將圖1改繪成圖2的形式。這樣做并不是把原來的尺寸加加減減，搬搬位置，而是在設計思想上有了質的變化。下面的加工由多基準變為了以E毛面為單一基準。它是兩個專業實現零件主要方向各部件位置協調的重要環節。為了共同實現零件的幾何形狀及精度，各專業間既分工又合作，這也為檢驗人員提供了檢查各專業實現和各自的尺寸環的精度和質量的明確依據。