談零件工序尺寸公差的零值和負(fù)值

樊 琳

（蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215021）

在生產(chǎn)中，編制零件工藝規(guī)程，一般都要涉及工藝尺寸鏈的計(jì)算，特別是遇到零件的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)(或測(cè)量基準(zhǔn))不重合時(shí)，計(jì)算工序尺寸的公差就會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)零值或負(fù)值問(wèn)題。近幾年，經(jīng)過(guò)工科教學(xué)課程體系改革，相關(guān)課程內(nèi)容合并、壓縮和簡(jiǎn)化，涉及這一部分的知識(shí)，在教材中已經(jīng)不再闡述或僅簡(jiǎn)單提示一下。當(dāng)前，由于大學(xué)生接觸生產(chǎn)實(shí)際時(shí)間有限，對(duì)工序尺寸公差的零值或負(fù)值的后果不夠清晰以及對(duì)解決方法的不了解。為此，筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從培養(yǎng)工科大學(xué)生應(yīng)用型的人才出發(fā)，認(rèn)為《機(jī)械制造技術(shù)》課程的課堂教學(xué)可以適當(dāng)安排一定課時(shí)來(lái)講解工序尺寸公差的零值或負(fù)值問(wèn)題。

1 尺寸公差零值或負(fù)值的概念

零件尺寸公差是指允許尺寸的變動(dòng)量。公差等于最大極限尺寸與最小極限之代數(shù)差的絕對(duì)值，也等于上偏差與下偏差的代數(shù)差的絕對(duì)值。在計(jì)算尺寸鏈時(shí)，工序尺寸的公差值，首先必須是正的，其次公差要有一定范圍，公差數(shù)值的大小取決產(chǎn)品的性能和使用要求。

在工序尺寸的計(jì)算中，當(dāng)工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合時(shí)，零件的工序尺寸一般無(wú)需計(jì)算，也不會(huì)出現(xiàn)尺寸公差零值或負(fù)值。當(dāng)工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)不重合時(shí)，工序尺寸的計(jì)算有可能會(huì)出現(xiàn)公差零值或負(fù)值。由于尺寸公差的零值和負(fù)值會(huì)造成零件無(wú)法加工，生產(chǎn)中碰到此類問(wèn)題的一般三種解決方法。

（1）等公差值法

按等公差值方法重新分配封閉環(huán)的公差，即：

各組成環(huán)公差=封閉環(huán)公差/(n-1)

這種方法在計(jì)算上比較方便，但從加工工藝上看不夠合理，只宜有選擇地使用。

（2）等公差級(jí)法

按等公差級(jí)方法分配封閉環(huán)的公差，即各組成環(huán)的公差根據(jù)其基本尺寸的大小按比例分配，或是按照公差表中的尺寸分段及某一公差等級(jí)來(lái)規(guī)定組成環(huán)的公差，使各組成環(huán)的公差滿足以下條件：

封閉環(huán)公差=各組成環(huán)公差之和

最后進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。這種方法從工藝上講比較合理。

（3）經(jīng)驗(yàn)法

各組成環(huán)的公差可以憑工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，按照具體情況來(lái)分配。

前二種方法都有優(yōu)點(diǎn)和不足，而經(jīng)驗(yàn)法對(duì)大學(xué)生還談不上。為此，在教學(xué)中可以結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際介紹一種既方便又比較合理的方法，即先用等公差值分配公差，再根據(jù)尺寸大小適當(dāng)調(diào)整來(lái)求解工序尺寸和公差。

2 計(jì)算實(shí)例

對(duì)工序尺寸公差零值和負(fù)值的問(wèn)題，在教學(xué)中，還可以通過(guò)實(shí)例提高學(xué)生的認(rèn)識(shí)。

2.1 應(yīng)用實(shí)例

采用調(diào)整法銑削，圖1所示為階梯軸的槽面。試標(biāo)注以大端端面軸向定位時(shí)的銑槽工序尺寸及其公差。

圖1 零件圖

2.2 應(yīng)用求解

計(jì)算該工序尺寸步驟可分三步：

（1）畫尺寸鏈圖，見圖2。

（2）確定封閉環(huán)及各組成環(huán)性質(zhì)。

封閉環(huán):82±0.5

圖2 尺寸鏈

（3）計(jì)算工序尺寸和公差

由于在尺寸鏈計(jì)算中，封閉環(huán)公差必須大于或等于組成環(huán)公差。從以上數(shù)值可以看出，封閉環(huán)公差為1，已知組成環(huán)146和20的公差和也為1，計(jì)算工序尺寸A的公差結(jié)果為零，需要重新調(diào)整組成環(huán)公差。

先按等公差值分配組成環(huán)公差，即：

各組成環(huán)公差=1/(4-1)=0.33

基本尺寸82=146-(A+20)

得A=44

上偏差-0.5=-0.4-(ESA+0)

得ESA=+0.1

下偏差 +0.5=0-(EIA-0.3)

得EIA=-0.2

圖3 工序圖

3 結(jié)束語(yǔ)

工序尺寸公差的零值或負(fù)值是零件加工過(guò)程中會(huì)碰到的實(shí)際問(wèn)題，提出課堂教學(xué)增加其內(nèi)容出于以下幾點(diǎn)考慮：

（1）《機(jī)械制造技術(shù)》課程作為一門機(jī)械專業(yè)的主干課程，其特點(diǎn)課程的綜合應(yīng)用性高，實(shí)踐性強(qiáng)。課程內(nèi)容應(yīng)該考慮實(shí)用性，多講解一些學(xué)生畢業(yè)以后馬上可以在工作中用到的知識(shí)，為學(xué)生今后工作打基礎(chǔ)。

（2）大學(xué)生在校四年雖然學(xué)習(xí)了許多基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)理論知識(shí)，但還缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。剛到工作單位一般不會(huì)搞產(chǎn)品設(shè)計(jì)，主要做一些如編制零件工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)零件專用夾具等工作，多講一些實(shí)用性基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)學(xué)生今后工作有利。

（3）在課堂教學(xué)時(shí)數(shù)不會(huì)增加很多，一般也可以控制在1～2學(xué)時(shí)內(nèi)。

另外，實(shí)例中零件的徑向尺寸沒(méi)有標(biāo)出是為了方便講解，有利學(xué)生了解和熟悉工序尺寸中零公差或負(fù)公差的知識(shí)。