航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)圖樣典型標(biāo)準(zhǔn)化問題分析

張 敏

（中航工業(yè)沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所，沈陽 110015）

0 引言

標(biāo)準(zhǔn)化工作在航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)研制中具有十分重要的作用，貫穿于產(chǎn)品研制的全過程。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、貫徹標(biāo)準(zhǔn)以及監(jiān)督檢查標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況是標(biāo)準(zhǔn)化工作的主要任務(wù)，而對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)督檢查則顯得尤為重要。通過檢查，使企業(yè)獲得貫徹標(biāo)準(zhǔn)情況反饋信息，及時(shí)掌握采用標(biāo)準(zhǔn)方面的短缺狀況，了解設(shè)計(jì)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)理解的分歧程度，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)工作中重復(fù)出現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化問題并及時(shí)加以解決，以保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量。

本文對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)圖樣中的基準(zhǔn)、表面及其應(yīng)用和尺寸標(biāo)注等典型標(biāo)準(zhǔn)化問題進(jìn)行了比較和分析。

1 基準(zhǔn)、表面及其應(yīng)用

在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)基準(zhǔn)、表面的定義如下：

基準(zhǔn)，即理想基準(zhǔn)要素，是確定要素間幾何關(guān)系的依據(jù)，分為基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)直線和基準(zhǔn)平面。

表面，視圖中實(shí)際存在的表示面的輪廓線或面。

從定義看，當(dāng)基準(zhǔn)為面時(shí)，基準(zhǔn)、表面均指視圖中的面，似乎有類同之處，實(shí)質(zhì)上基準(zhǔn)、表面是2個(gè)完全不同的概念：基準(zhǔn)面指的是由實(shí)際表面建立的理想表面，該理想表面的位置是符合最小條件的，往往用模擬法來表示該基準(zhǔn)面；而表面為實(shí)際要素。不能將基準(zhǔn)、表面混為一體。

從表現(xiàn)形式看，基準(zhǔn)應(yīng)與位置公差要求成對(duì)出現(xiàn)，而表面則是在設(shè)計(jì)者對(duì)某實(shí)際面有具體的技術(shù)要求（如鍍涂、特殊加工等）時(shí)使用。也就是說，基準(zhǔn)是針對(duì)形位公差而設(shè)，表面常與技術(shù)要求相關(guān)。在設(shè)計(jì)圖樣上，基準(zhǔn)用基準(zhǔn)代號(hào)表示，即用基準(zhǔn)符號(hào)（加粗的短劃）、圓圈、連線、大寫拉丁字母的組合表示基準(zhǔn)；表面則是用指引線加大寫拉丁字母表示。表示基準(zhǔn)、表面的大寫拉丁字母可以相同，如基準(zhǔn)用A，表面亦可用A。但同樣為A，從設(shè)計(jì)到加工檢驗(yàn)，工程技術(shù)人員的理解是不相同的，即，基準(zhǔn)之處A表示帶圈的要素所指的點(diǎn)、線或面，表面A表示指引線所示的實(shí)際輪廓線或面。在設(shè)計(jì)圖樣上，當(dāng)基準(zhǔn)符號(hào)與尺寸線對(duì)齊時(shí)是指中心軸線（或中心平面），基準(zhǔn)是在實(shí)際中心軸線（或中心平面）的位置上抽象出的理想線或面；當(dāng)基準(zhǔn)符號(hào)與尺寸線錯(cuò)開時(shí)，基準(zhǔn)是指在實(shí)際表面（或直線）的基礎(chǔ)上建立的理想表面（或理想直線）。

從以上2方面分析可知，基準(zhǔn)與表面是2個(gè)不同的概念，是不能相互替代使用的。

設(shè)計(jì)人員在實(shí)際應(yīng)用中，常將基準(zhǔn)與表面混用，即在圖樣上僅標(biāo)注基準(zhǔn)，若對(duì)表面有要求，則直接用基準(zhǔn)代號(hào)來表示，這是錯(cuò)誤的，尤其是當(dāng)基準(zhǔn)為中心軸線（或中心平面）時(shí)，用基準(zhǔn)代號(hào)代替表面更是嚴(yán)重錯(cuò)誤。該基準(zhǔn)是在實(shí)際中心軸線（或中心平面）的位置上抽象出的理想線或面，是假想的、抽象的，而表面應(yīng)是實(shí)際的存在的視圖要素，此時(shí)，簡單地用基準(zhǔn)符號(hào)代替表面，表面是指中心平面，該中心平面不是實(shí)際存在的表面，不可能對(duì)其提出技術(shù)要求；指外輪廓面，設(shè)計(jì)者并沒有引注出表面，或?qū)δ膫€(gè)表面提的技術(shù)要求，在這種情況下用基準(zhǔn)代替表面，其表述結(jié)果不惟一，會(huì)造成加工、檢驗(yàn)過程中相關(guān)人員的理解上產(chǎn)生分歧，極易出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致零件或組件質(zhì)量不合格，甚至造成整機(jī)報(bào)廢。

這是設(shè)計(jì)人員對(duì)所貫徹的標(biāo)準(zhǔn)的理解不透徹造成的，標(biāo)準(zhǔn)化檢查時(shí)應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正這一錯(cuò)誤，指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員給出正確合理的標(biāo)注。

基準(zhǔn)是在實(shí)際要素之上建立的理想要素，表面是實(shí)際要素，原則上應(yīng)各自符合其規(guī)定的標(biāo)注及使用方法，當(dāng)基準(zhǔn)的實(shí)際表面和表面所指為同一實(shí)際表面，且僅在尺寸密集無合適位置標(biāo)注表面時(shí)，允許用基準(zhǔn)代號(hào)中的拉丁字母來表示表面；當(dāng)基準(zhǔn)符號(hào)與尺寸線對(duì)齊標(biāo)注時(shí)，嚴(yán)禁用基準(zhǔn)代號(hào)中的拉丁字母代替表面。

2 標(biāo)注

在設(shè)計(jì)圖樣上，基本尺寸標(biāo)注的形式如圖1所示。針對(duì)選定的尺寸基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)圖樣上的尺寸標(biāo)注經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)塔式、鏈?zhǔn)?、坐?biāo)式等多種形式。其中坐標(biāo)式的尺寸標(biāo)注應(yīng)用最為廣泛，也是設(shè)計(jì)人員標(biāo)注時(shí)易出錯(cuò)誤的形式。另外還有某些特殊尺寸、鍵槽形孔等尺寸的標(biāo)注因其本身的特殊性，標(biāo)注形式極不規(guī)范，因此有必要對(duì)上述標(biāo)注進(jìn)行分析，研究適合其特點(diǎn)的、合理的標(biāo)注形式。

圖1 基本尺寸標(biāo)注樣例

2.1 坐標(biāo)式的尺寸標(biāo)注

坐標(biāo)式的尺寸標(biāo)注是從同一基準(zhǔn)出發(fā)來標(biāo)注結(jié)構(gòu)要素位置尺寸的1種標(biāo)注形式，如圖2（a）所示。該類標(biāo)注在圖樣上頻繁出現(xiàn)，為簡化其標(biāo)注，允許采用如圖2（b）所示的標(biāo)注形式。簡化標(biāo)注不僅可以節(jié)省尺寸標(biāo)注空間，而且對(duì)結(jié)構(gòu)要素位置的確定更形象直觀。但是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)簡化標(biāo)注沒作過多規(guī)定，因此圖樣上簡化標(biāo)注形式多樣，有許多標(biāo)準(zhǔn)化問題值得考慮。

圖2 簡化標(biāo)注樣例

坐標(biāo)式簡化標(biāo)注需要1個(gè)共同的坐標(biāo)橫軸（或縱軸），這個(gè)坐標(biāo)軸就是尺寸標(biāo)注的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，該基準(zhǔn)是標(biāo)注尺寸的起點(diǎn)，一般叫0基準(zhǔn)，它是根據(jù)零件功能及結(jié)構(gòu)與工藝要求用以確定面、線或點(diǎn)的位置所依據(jù)的面、線或點(diǎn)。在標(biāo)注結(jié)構(gòu)要素的位置時(shí)，涉及的尺寸數(shù)值類型根據(jù)設(shè)計(jì)要求有多種，如按其用途可分為實(shí)際設(shè)計(jì)尺寸、參考尺寸、理論正確尺寸等，按種類可分為線性尺寸、非線性尺寸等。對(duì)于不同尺寸數(shù)值，共用“0”基準(zhǔn)標(biāo)注或采用同一坐標(biāo)系標(biāo)注的合理性與適用性值得商榷。

因發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)圖樣十分復(fù)雜，圖樣上常出現(xiàn)實(shí)際設(shè)計(jì)尺寸、理論正確尺寸的混合坐標(biāo)式簡化標(biāo)注，也常出現(xiàn)實(shí)際設(shè)計(jì)尺寸（或參考尺寸、理論正確尺寸）的線性尺寸和非線性尺寸的混合標(biāo)注，此時(shí)設(shè)計(jì)者往往在坐標(biāo)軸起始處標(biāo)“0”，不同類型的尺寸共用同一坐標(biāo)體系。這種作法不妥當(dāng)。以下問題值得考慮：用1個(gè)“0”基準(zhǔn)能否涵蓋所有尺寸數(shù)值類型的設(shè)計(jì)起點(diǎn)?！?”基準(zhǔn)是否應(yīng)隨尺寸類型改變變化。如尺寸為角度尺寸，與線性尺寸共用1個(gè)“0”基準(zhǔn)標(biāo)注是否可行。不同尺寸數(shù)值類型混合標(biāo)注是否會(huì)造成視圖錯(cuò)覺，能否影響加工檢驗(yàn)。

假想將坐標(biāo)式簡化標(biāo)注形式還原成一般形式，那么“0”也可看作是1個(gè)數(shù)值為0的尺寸，則該0尺寸的數(shù)值類型原則上應(yīng)與結(jié)構(gòu)要素位置尺寸的類型一致，根據(jù)尺寸數(shù)值類型的變化而變化，也就是說“0”基準(zhǔn)有線性和非線性之分、有實(shí)際、參考和理論之分，“0”基準(zhǔn)的標(biāo)注類型應(yīng)與尺寸數(shù)值類型一致，僅標(biāo)注1 個(gè)“0”是錯(cuò)誤的。

鑒于上述分析可知，不同類型的尺寸數(shù)值混合標(biāo)注顯然不合適。如將實(shí)際設(shè)計(jì)尺寸與參考尺寸混合標(biāo)注，加工、檢驗(yàn)時(shí)有可能僅注意尺寸“0”基準(zhǔn)附近處尺寸類型，或可能造成2類尺寸數(shù)值混淆現(xiàn)象，加工、檢驗(yàn)時(shí)將必檢尺寸當(dāng)作參考尺寸，造成產(chǎn)品不合格事故。該類尺寸簡化標(biāo)注時(shí)，不同尺寸數(shù)值類型應(yīng)采用不同坐標(biāo)軸系標(biāo)注，且應(yīng)標(biāo)注不同的“0”設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

另外，坐標(biāo)式尺寸標(biāo)注應(yīng)符合坐標(biāo)的特點(diǎn)，尺寸數(shù)值應(yīng)標(biāo)注在坐標(biāo)軸交匯處，當(dāng)尺寸密集采用指引線引注時(shí)，指引線應(yīng)指向坐標(biāo)交匯點(diǎn)。

在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員常存在如下錯(cuò)誤：沒有標(biāo)注基準(zhǔn)、不同尺寸類型共用1個(gè)基準(zhǔn)、不同類型尺寸共用1個(gè)坐標(biāo)體系標(biāo)注、尺寸數(shù)值沒有標(biāo)注在坐標(biāo)交匯點(diǎn)等。通過上述分析，望今后能有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將某些易出錯(cuò)的問題規(guī)范化，使設(shè)計(jì)人員有據(jù)可依。

2.2 特殊尺寸的標(biāo)注

圖樣上常出現(xiàn)一些按正常方法無法標(biāo)注的尺寸：如角度極其微小，正常標(biāo)注根本無法看清楚；如發(fā)動(dòng)機(jī)葉片中心型面上有2個(gè)特殊點(diǎn)確定的尺寸，正常標(biāo)注時(shí)可能與投影線重合，不能突出2個(gè)特殊點(diǎn)等。

為表示清楚該類尺寸，設(shè)計(jì)人員往往采用如圖3所示的形式。然而圖中的標(biāo)注只注意了使尺寸清楚，而忽略了尺寸標(biāo)注的基本要求。尺寸標(biāo)注由尺寸界線、尺寸線和尺寸數(shù)值構(gòu)成，其中，尺寸界線應(yīng)是該尺寸的邊界線，是投影線（或面）的延伸線，在圖3中L和α的尺寸標(biāo)注中，邊界線采用彎折形式，已無法清楚地表示尺寸到底有哪條輪廓線構(gòu)成。顯然如圖3所示的形式不正確。

合理標(biāo)注該類特殊尺寸，允許采用夸大畫法或示意畫法，但不應(yīng)違背尺寸標(biāo)注的基本要求，或采用制圖中規(guī)定的用2條平行斜線做尺寸界線的標(biāo)注形式，實(shí)際尺寸以圖樣上給定尺寸為依據(jù)。

圖3 某葉片型面尺寸標(biāo)注

2.3 盤類零件尺寸的標(biāo)注

發(fā)動(dòng)機(jī)圖樣中的盤類零件較多。盤類零件的主體部分為1組同軸的圓柱面，通常以軸線水平放置作為主視圖，徑向尺寸一般應(yīng)在主視圖標(biāo)注。在特殊情況下，也可在反映端面形狀的視圖中體現(xiàn)。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，此時(shí)標(biāo)注一系列同軸徑向尺寸時(shí)，應(yīng)繪出圓心位置，從圓心引出各徑向尺寸線。但是在發(fā)動(dòng)機(jī)圖樣設(shè)計(jì)中，該徑向尺寸一般較大，直接從圓心引出標(biāo)注時(shí)需占用的空間也較大，雖然機(jī)械制圖中允許采用示意標(biāo)注法，即示意畫出中心，從中心處引出折疊尺寸線來標(biāo)注較大的徑向尺寸，但是還不能更有效地節(jié)約空間，有時(shí)可能出現(xiàn)僅僅為標(biāo)注該尺寸而加大圖樣幅面的情況。為適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)研制的特點(diǎn)，合理標(biāo)注該類尺寸，通過多方面綜合研究認(rèn)為：發(fā)動(dòng)機(jī)中的盤類零件要在端面視圖中標(biāo)注徑向系列尺寸時(shí)，在不致引起誤解的情況下，可以省略圓心，僅標(biāo)注一系列呈放射狀分布的徑向尺寸線，但應(yīng)特別注意的是放射狀分布的徑向尺寸線延長后應(yīng)能明顯交匯于1點(diǎn)。盤類零件尺寸標(biāo)注如圖4所示。

2.4 鍵槽形孔的尺寸標(biāo)注

鍵槽形孔在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)圖樣中經(jīng)常出現(xiàn)，因這類孔的槽寬與圓弧轉(zhuǎn)接半徑有關(guān)，所以尺寸標(biāo)注具有特殊性。

鍵槽形孔按槽寬與圓弧轉(zhuǎn)接半徑的關(guān)系有以下2類情況：

（1）圓弧半徑實(shí)際尺寸由槽寬決定，可隨尺寸變化，即圓弧與槽是相切關(guān)系；

（2）圓弧半徑實(shí)際尺寸大于槽的寬度，即圓弧與槽不相切。

對(duì)于第2類孔，因圓弧與槽不相切，在進(jìn)行尺寸標(biāo)注時(shí)要分別給出槽的結(jié)構(gòu)尺寸和轉(zhuǎn)接半徑尺寸，其標(biāo)注形式如圖5（d）所示。該類鍵槽形孔不常出現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員一般能正確表達(dá)設(shè)計(jì)意圖。

對(duì)于第1類孔，因圓弧與槽相切，不能簡單地給出槽的結(jié)構(gòu)尺寸和轉(zhuǎn)接半徑尺寸。設(shè)計(jì)人員在標(biāo)注時(shí)首先要考慮到加工方法和設(shè)計(jì)孔的用途，然后再考慮如何標(biāo)注槽的結(jié)構(gòu)要素尺寸，如何給出轉(zhuǎn)接圓弧標(biāo)注，盡量做到既不出現(xiàn)重復(fù)性尺寸標(biāo)注，又能滿足設(shè)計(jì)、加工要求。按下列方法標(biāo)注較為合理。

圖4 盤類零件尺寸標(biāo)注

（1）對(duì)鍵槽形孔無特殊功能要求及特定加工方法時(shí)，應(yīng)給出鍵槽形孔的長度、寬度數(shù)值和兩端半徑符號(hào) R；如圖 5（a）所示。

（2）用于可調(diào)節(jié)連接螺栓距離的鍵槽形孔，應(yīng)給出轉(zhuǎn)接圓弧半徑數(shù)值及中心距，如圖5（b）所示。

（3）當(dāng)鍵槽形孔需要銑削加工時(shí)，應(yīng)給出槽寬度數(shù)值、轉(zhuǎn)接半徑符號(hào)R及中心距，如圖5（c）所示。

圖5 鍵槽形孔尺寸標(biāo)注

鑒于上述分析，設(shè)計(jì)人員在標(biāo)注鍵槽形孔的尺寸時(shí)，應(yīng)慎重考慮，給出合理、正確的標(biāo)注。

3 結(jié)束語

通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)圖樣上的這2類標(biāo)準(zhǔn)化問題分析認(rèn)為，標(biāo)準(zhǔn)化檢查在產(chǎn)品研制中確實(shí)具有十分重要的意義，標(biāo)準(zhǔn)化工作人員應(yīng)深入設(shè)計(jì)現(xiàn)場，及時(shí)獲取標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用信息，及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的宣傳，對(duì)一些沒有直觀依據(jù)的、容易引起歧義的標(biāo)準(zhǔn)化問題認(rèn)真研究分析，最好提出合理的解決方案，并向標(biāo)準(zhǔn)化部門提出合理化建議。通過長期的標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)督檢查，真正讓標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)所用，保證型號(hào)設(shè)計(jì)圖樣和技術(shù)文件的質(zhì)量，更好地為產(chǎn)品研制服務(wù)。

[1]航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)：第2冊(cè)[M].北京：航空工業(yè)出版社，1999.

[2]汪凱.國家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械制圖應(yīng)用指南[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1985.

[3]西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司.工程圖樣解釋[M].西安：西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司，1990.