零件定位安装方法不同时工艺尺寸的换算

在制造业中，零件的设计尺寸主要是从结构及机器的质量性能外观等要求来考虑，工程师确定了零件的尺寸、公差和技术要求，这些都是制造工艺必须保证的。但是在加工时各个具体尺寸的获得是根据具体加工工艺决定的。在这种情况下，设计尺寸不一定能够完全符合加工制造的要求，有时候甚至按照设计尺寸很难直接加工。这时候就要用工艺尺寸来代替原有的设计尺寸，这种尺寸的代换叫做“工艺尺寸换算”。换算的目的主要是为了保证设计要求，有时候是为了提高生产率和便于加工。按照新的工艺进行加工后，其尺寸要能够保证原设计尺寸的要求，因此就需要应用尺寸链关系来分析计算。

在零件的加工过程中，一次安装和多次转换基准安装是不同的。当多次转换基准安装时，不仅需要的工艺尺寸和原设计尺寸不同，同时还有基准多次转换误差的影响。

下面以一个简单的案例进行简单介绍:

这是一个轴承座轴孔加工，其设计尺寸如图1所示：

a=400mm  b=100mm  N=300mm

在加工时，有三种工艺方案可以选用以保证封闭环N=300±0.1mm的孔心距公差要求。

方案1：一次安装，逐一加工两轴孔

按照设计尺寸加工，直接加工出孔心距N。以底面B为基准，一次装夹，在镗床上先镗孔C，后以孔C为基准调整对刀，再镗孔D。这时工序尺寸与设计尺寸相符，不进行尺寸链计算。

方案2：两次安装，应用同一基准面加工两轴孔

加工时，以底面 B 为基准，在两台机床上分别安装，先加工孔C；在另一台机床上，仍以底面B为基准，再加工孔D。显而易见，加工D孔需要尺寸d，该尺寸在原设计尺寸上是没有的，因此需进行工艺尺寸换算，工艺尺寸链关系如图2所示。尺寸d=300mm和b=100mm为组成环，N=200mm为封闭环，再通过DCC软件公差分配，计算结果如下：

加工C孔的工艺尺寸为：100±0.05mm，加工D孔的工艺尺寸为：300±0.05mm。得到：

图3 工艺方案2

我们可以发现对同一基准底面，两次安装分别加工，通过以b与d两尺寸的加工来保证孔中心距N，加工中，镗孔C的误差和镗孔D的误差都对孔中心距N有影响，均将累积在孔中心距尺寸上。因为这种加工尺寸误差累积关系，使原设计尺寸b±0.1mm的制造公差压缩为b±0.05mm，才能保证原设计尺寸N±0.1mm的要求。

方案3：两次安装应用不同基准面分别加工两轴孔

将顶面A与底面B加工后，先以底面B为基准加工轴孔C，然后在另一工序或另一台机床上，以顶面A为基准加工轴孔D。这时需要有新的工艺尺寸e来实现轴孔D的加工。如图3所示，两基准面A与B距离尺寸a在加工时也有制造误差，也会对孔中心距公差有影响。因此不仅尺寸b和e要重新进行工艺尺寸换算，距离a的公差也要重新换算，经过工艺尺寸换算，在最后确定各个有关尺寸和新工艺尺寸的公差。通过DCC软件进行得到一个合理的公差分配结果如下：

两平面距离尺寸为：400±0.04mm，加工C孔的工艺尺寸为：100±0.03mm，加工D孔的工艺尺寸为：100±0.03mm。得到：

图5 工艺方案3

综合以上三个方案可以看出，零件定位安装方法不同以和基准转换产生的定位误差对最后间接形成的孔中心距公差有影响。我们可以发现，在工艺尺寸链的计算中，只要基准不重合，就会出现基准不重合的误差，也就导致了需要保证的工序尺寸公差的压缩，提高了加工难度，增大了加工成本。我们建议在结构设计及工艺设计中尽量保证设计基准、加工基准、测量基准的统一，可以避免误差累积，同时建议运用专业的尺寸链计算及公差分析软件进行校核，较少计算的误差，提高加工效率，降低成本。