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在制造業(yè)中，零件的設(shè)計尺寸主要是從結(jié)構(gòu)及機(jī)器的質(zhì)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(shù)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(jù)具體加工工藝決定的。在這種情況下，設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計要求，有時候是為了提高生產(chǎn)率和便于加工。按照新的工藝進(jìn)行加工后，其尺寸要能夠保證原設(shè)計尺寸的要求，因此就需要應(yīng)用尺寸鏈關(guān)系來分析計算。

在零件的加工過程中，一次安裝和多次轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)安裝是不同的。當(dāng)多次轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)安裝時，不僅需要的工藝尺寸和原設(shè)計尺寸不同，同時還有基準(zhǔn)多次轉(zhuǎn)換誤差的影響。

下面以一個簡單的案例進(jìn)行簡單介紹:

這是一個軸承座軸孔加工，其設(shè)計尺寸如圖1所示：

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(huán)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(shè)計尺寸加工，直接加工出孔心距N。以底面B為基準(zhǔn)，一次裝夾，在鏜床上先鏜孔C，后以孔C為基準(zhǔn)調(diào)整對刀，再鏜孔D。這時工序尺寸與設(shè)計尺寸相符，不進(jìn)行尺寸鏈計算。

方案2：兩次安裝，應(yīng)用同一基準(zhǔn)面加工兩軸孔

 

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

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：

圖3 工藝方案2

我們可以發(fā)現(xiàn)對同一基準(zhǔn)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(guān)系，使原設(shè)計尺寸b±0.1mm的制造公差壓縮為b±0.05mm，才能保證原設(shè)計尺寸N±0.1mm的要求。

方案3：兩次安裝應(yīng)用不同基準(zhǔn)面分別加工兩軸孔

將頂面A與底面B加工后，先以底面B為基準(zhǔn)加工軸孔C，然后在另一工序或另一臺機(jī)床上，以頂面A為基準(zhǔn)加工軸孔D。這時需要有新的工藝尺寸e來實現(xiàn)軸孔D的加工。如圖3所示，兩基準(zhǔn)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(jìn)行工藝尺寸換算，距離a的公差也要重新?lián)Q算，經(jīng)過工藝尺寸換算，在最后確定各個有關(guān)尺寸和新工藝尺寸的公差。通過DCC軟件進(jìn)行得到一個合理的公差分配結(jié)果如下：

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：

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(zhǔn)轉(zhuǎn)換產(chǎn)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(fā)現(xiàn)，在工藝尺寸鏈的計算中，只要基準(zhǔn)不重合，就會出現(xiàn)基準(zhǔn)不重合的誤差，也就導(dǎo)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(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝設(shè)計中盡量保證設(shè)計基準(zhǔn)、加工基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)的統(tǒng)一，可以避免誤差累積，同時建議運(yùn)用專業(yè)的尺寸鏈計算及公差分析軟件進(jìn)行校核，較少計算的誤差，提高加工效率，降低成本。