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尺寸鏈計(jì)算在機(jī)床生產(chǎn)中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2021-01-20
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摘自《金屬加工:冷加工》2013年16期
尺寸鏈的計(jì)算是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中必不可少的環(huán)節(jié)，合理的進(jìn)行尺寸鏈計(jì)算和公差分配能在保證產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，降低生產(chǎn)難度和生產(chǎn)成本，生產(chǎn)出質(zhì)量好、價(jià)格便宜的產(chǎn)品。以前，國(guó)內(nèi)機(jī)床制造仍以手工修配為主，此方法適應(yīng)單件小批量生產(chǎn)和產(chǎn)品試制，但生產(chǎn)效率和性能的穩(wěn)定性無(wú)法保證。在此種情況下，尺寸鏈計(jì)算一直被忽視或沒(méi)有在生產(chǎn)實(shí)際中體現(xiàn)。針對(duì)機(jī)床市場(chǎng)發(fā)展形勢(shì)，結(jié)合實(shí)際制造水平，對(duì)機(jī)床的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了尺寸鏈分析，重新分配了相關(guān)部件的尺寸精度，并在實(shí)踐中推廣。本文以軸承支座部分為例進(jìn)行說(shuō)明。
1、原尺寸鏈的缺陷
絲杠支撐軸承采用背對(duì)背布置，軸承外環(huán)由支座的臺(tái)階定位，由壓蓋壓緊，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
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此處為防止軸承外環(huán)定位不穩(wěn)，傳統(tǒng)的工藝方法，是測(cè)量軸承端面至支座端面的距離L，然后后去配磨壓蓋處的相應(yīng)位置，保證安裝壓蓋后，要求壓蓋的法蘭面與支座的端面留有微小縫隙0．02～0．04mm，借此確認(rèn)軸承外環(huán)被壓緊，而壓蓋處也為此設(shè)計(jì)有修配余量，如圖2所示。
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這樣的方法可以不考慮尺寸鏈中各組成環(huán)的公差是多少，更不用考慮實(shí)際零部件的精度為多少，1mm的調(diào)整量遮蓋了所有的問(wèn)題，但也給裝配帶來(lái)麻煩，造成了實(shí)際操作中必須個(gè)個(gè)測(cè)量、個(gè)個(gè)修配。
2、新尺寸鏈的計(jì)算
按照?qǐng)D樣原有設(shè)計(jì)尺寸制造，必然導(dǎo)致安裝時(shí)的修配，且目前加工相關(guān)零件的設(shè)備已經(jīng)全部是先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床，如此簡(jiǎn)單零件的加工誤差的范圍和方向已經(jīng)完全在可控的范圍內(nèi)，同時(shí)也沒(méi)有增加加工成本；而軸承作為精密零部件，其寬度的尺寸精度一貫穩(wěn)定。因此，對(duì)支座和壓蓋的尺寸精度進(jìn)行了重新分配，尺寸鏈如圖3所示。
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3、試驗(yàn)結(jié)果
連續(xù)試驗(yàn)跟蹤10臺(tái)機(jī)床，每臺(tái)機(jī)床有3處此種結(jié)構(gòu)，完全滿足軸承壓蓋的安裝要求，并對(duì)絲杠軸 向跳動(dòng)、徑向跳動(dòng)、定位精度等檢測(cè)結(jié)果表明，完全滿足出廠要求。且每臺(tái)機(jī)床節(jié)省安裝時(shí)間1.5h，試驗(yàn)所用機(jī)床的原有裝配周期為110h，僅此處改進(jìn)，在原來(lái)生產(chǎn)l0臺(tái)機(jī)床的時(shí)間內(nèi)，就可以多生產(chǎn)出約1.5臺(tái)機(jī)床，經(jīng)濟(jì)效益不言而喻。
4、結(jié)語(yǔ)
隨后，在相同的結(jié)構(gòu)上迅速推廣，也均獲得了成功。采用相同的完全互換的尺寸鏈計(jì)算方法，對(duì)機(jī)床的其他部位，如壓板鑲條、進(jìn)給軸之間的運(yùn)動(dòng)幾何精度等項(xiàng)目的分析和試驗(yàn)，也取得了滿意的結(jié)果，使機(jī)床裝配走上了逐步擺脫以修配為主的生產(chǎn)模式，向“只裝不配”的高效生產(chǎn)方式邁進(jìn)。
誠(chéng)智鵬觀點(diǎn)：上文中采用的尺寸鏈計(jì)算是完全互換法，也叫極值法，參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法，計(jì)算規(guī)則如下表1-1所示:
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根據(jù)尺寸鏈計(jì)算的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在運(yùn)用極值法對(duì)封閉環(huán)上、下偏差進(jìn)行計(jì)算時(shí)，封閉環(huán)的上偏差等于增環(huán)的上偏差之和減去減環(huán)的下偏差之和，封閉環(huán)的下偏差等于增環(huán)的下偏差之和減去減環(huán)的上偏差之和，本文中在E0=E2+E3-E1計(jì)算過(guò)程當(dāng)中沒(méi)有考慮組成環(huán)的增減性，所以其計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確。對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，不準(zhǔn)確的結(jié)果可能導(dǎo)致優(yōu)化的失敗。
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尺寸鏈計(jì)算應(yīng)該嚴(yán)格按照計(jì)算規(guī)范來(lái)進(jìn)行，準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果是優(yōu)化的基礎(chǔ)，同時(shí)用專(zhuān)業(yè)的軟件進(jìn)行尺寸鏈計(jì)算及其公差分析可以提高準(zhǔn)確率和效率。