零件定位安裝方法不同時工藝尺寸的換算

在制造業中,零件的設計尺寸主要是從結構及機器的質量性能外觀等要求來考慮,工程師確定了零件的尺寸、公差和技術要求,這些都是制造工藝必須保證的。但是在加工時各個具體尺寸的獲得是根據具體加工工藝決定的。在這種情況下,設計尺寸不一定能夠完全符合加工制造的要求,有時候甚至按照設計尺寸很難直接加工。這時候就要用工藝尺寸來代替原有的設計尺寸,這種尺寸的代換叫做“工藝尺寸換算”。換算的目的主要是為了保證設計要求,有時候是為了提高生產率和便于加工。按照新的工藝進行加工后,其尺寸要能夠保證原設計尺寸的要求,因此就需要應用尺寸鏈關系來分析計算。

在零件的加工過程中,一次安裝和多次轉換基準安裝是不同的。當多次轉換基準安裝時,不僅需要的工藝尺寸和原設計尺寸不同,同時還有基準多次轉換誤差的影響。

下面以一個簡單的案例進行簡單介紹:

這是一個軸承座軸孔加工,其設計尺寸如圖1所示:

零件定位安裝方法不同時工藝尺寸的換算的圖1

                                                          a=400mm  b=100mm  N=300mm

在加工時,有三種工藝方案可以選用以保證封閉環N=300±0.1mm的孔心距公差要求。

方案1:一次安裝,逐一加工兩軸孔

按照設計尺寸加工,直接加工出孔心距N。以底面B為基準,一次裝夾,在鏜床上先鏜孔C,后以孔C為基準調整對刀,再鏜孔D。這時工序尺寸與設計尺寸相符,不進行尺寸鏈計算。

方案2:兩次安裝,應用同一基準面加工兩軸孔

零件定位安裝方法不同時工藝尺寸的換算的圖2

加工時,以底面 B 為基準,在兩臺機床上分別安裝,先加工孔C;在另一臺機床上,仍以底面B為基準,再加工孔D。顯而易見,加工D孔需要尺寸d,該尺寸在原設計尺寸上是沒有的,因此需進行工藝尺寸換算,工藝尺寸鏈關系如圖2所示。尺寸d=300mm和b=100mm為組成環,N=200mm為封閉環,再通過DCC軟件公差分配,計算結果如下:

零件定位安裝方法不同時工藝尺寸的換算的圖3

加工C孔的工藝尺寸為:100±0.05mm,加工D孔的工藝尺寸為:300±0.05mm。得到:

零件定位安裝方法不同時工藝尺寸的換算的圖4

                                                                          圖3 工藝方案2

我們可以發現對同一基準底面,兩次安裝分別加工,通過以b與d兩尺寸的加工來保證孔中心距N,加工中,鏜孔C的誤差和鏜孔D的誤差都對孔中心距N有影響,均將累積在孔中心距尺寸上。因為這種加工尺寸誤差累積關系,使原設計尺寸b±0.1mm的制造公差壓縮為b±0.05mm,才能保證原設計尺寸N±0.1mm的要求。

方案3:兩次安裝應用不同基準面分別加工兩軸孔

零件定位安裝方法不同時工藝尺寸的換算的圖5

將頂面A與底面B加工后,先以底面B為基準加工軸孔C,然后在另一工序或另一臺機床上,以頂面A為基準加工軸孔D。這時需要有新的工藝尺寸e來實現軸孔D的加工。如圖3所示,兩基準面A與B距離尺寸a在加工時也有制造誤差,也會對孔中心距公差有影響。因此不僅尺寸b和e要重新進行工藝尺寸換算,距離a的公差也要重新換算,經過工藝尺寸換算,在最后確定各個有關尺寸和新工藝尺寸的公差。通過DCC軟件進行得到一個合理的公差分配結果如下:

零件定位安裝方法不同時工藝尺寸的換算的圖6

兩平面距離尺寸為:400±0.04mm,加工C孔的工藝尺寸為:100±0.03mm,加工D孔的工藝尺寸為:100±0.03mm。得到:

零件定位安裝方法不同時工藝尺寸的換算的圖7

                                                                       圖5 工藝方案3

  綜合以上三個方案可以看出,零件定位安裝方法不同以和基準轉換產生的定位誤差對最后間接形成的孔中心距公差有影響。我們可以發現,在工藝尺寸鏈的計算中,只要基準不重合,就會出現基準不重合的誤差,也就導致了需要保證的工序尺寸公差的壓縮,提高了加工難度,增大了加工成本。我們建議在結構設計及工藝設計中盡量保證設計基準、加工基準、測量基準的統一,可以避免誤差累積,同時建議運用專業的尺寸鏈計算及公差分析軟件進行校核,較少計算的誤差,提高加工效率,降低成本。

零件定位安裝方法不同時工藝尺寸的換算的圖8

零件定位安裝方法不同時工藝尺寸的換算的圖9

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