零件尺寸设计工艺
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【摘要】零件尺寸设计、基准、设计基准、工艺基准、设计中应该注意的问题。
【关键词】生产效率；劳动成本
【中图分类号】THl26
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0139-02
零件工作图是制造零件的重要技术文件，设计人员对所设计的零件，不仅要保证设计要求，同时还应满足工艺要求，零件尺寸设计工艺性的好坏直接影响产品质量和成本，同时也是衡量设计人员工艺水平的标志，本文着重探讨零件尺寸设计应遵循的工艺准则。
一、非问题尺寸设计应标准化、规格化
零件尺寸的标准化、规格化，对提高零件的工艺性具有重要的意义。它是实现典型工艺规程的重要条件，有利于提高生产率。
设计中采用标准直径和长度，会使工艺过程简化。φ80mm以下的孔采用标准直径，加工时便可用标准钻头、扩孔钻、铰刀和量规完成加工和测量，而不需专门备制。实际上，成形刀具、定尺寸刀具、量规、卡规等均按标准尺寸或标准工艺尺寸制造，选取标准尺寸轴径的轴，可采用棒料作坯料进行加工，既省时又省料。选用标准锥度、T型槽、砂轮越程槽、倒角、燕尾槽等，不但能减少工艺装备种类、互换性好，而且可以加速设计进程；对生产单位来说，可广泛采用标准工装，提高效率，降低成本。因此，在进行零件尺寸设计时，要认真执行国家标准。长度、直径、角度、锥度及其偏差，都有标准数值，应从中选择。零件上的标准结构要素，在确定结构形式、公差等级后，应按相应的标准规定标注尺寸及其偏差，以利加工制造及提高产品质量和效率。
二、尺寸设计要正确选择基准
基准是用来确定生产对象上几何要素问的几何关系所依据的那些点、线、面。基准是几何要素之间位置尺寸标注、计算和测量的起点。由于基准应用场合和功能不同，可分为设计基准和工艺基准。
1 设计基准
设计图样时所采用的基准称为设计基准。设计基准是根据零件的工作条件和性能要求而确定的。在设计时，以设计基准为依据，标了一定的尺寸或相伴位置要求。
如图1所示的轴套零件，各外圆和孔设计基准是零件的轴线，左端面I是台阶端面Ⅱ和右端面Ⅲ的设计基准，孔φD的轴线是外圆表面Ⅳ径向圆跳动的设计基准。
2、工艺基准
工艺过程中所采用的基准称这工艺基准。在加工过程中，按其用途不同，分为工序基准、定位基准和测量基准。
1 工序基准是在工序图中用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。加工时工序基准选用不同，工序尺寸也不同，如图2所示，其中a图选用端面M作为工序基准，b图选用端面N作为工序基准。
2 定位基准是加工中用做定位的基准，用来确定工件在机床上或夹具中的正确位置。加工中尽可能选用设计基准作为定位基准，以避免因定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。
如图3所示为车床主轴箱简图，设计要求车床主轴中心高为H1＝205＋0.1mm，设计基准是底面M。镗削主轴支承孔时，如果以底面M为定位基准，定位基准与设计基准重合，镗孔时高度尺寸H1误差控制在±0.1mm范围内即可。但由于主轴箱底面不平整，批量加工时，装夹不方便，因而常以顶面N为定位基准，此时主轴支承孔轴线的高度尺寸为H。加工时由于定位基准与设计基准不重合，主轴的中心高H1必须由H2和H共同保证。通过解相关尺寸链用极值法保证。
3 测量基准是测量时所采用的基准，是据已加工的表面位置的点、线、面。
选择测量基准与工序尺寸标注的方法关系密切，通常情况下测量基准与工序基准是重合的。
如图4所示工件，测量基准选择不同，测量结果不同。如图b所示，采用小圆柱面的上素线A作为测量基准时，测得加工上表面到小圆柱面上素线的距离为10mm，如果采用大圆柱面的下素线B作为测量基准，则测量加工上表面到大圆柱面下素线的距离为50mm。所以说选择测量基准与工序尺寸标注方法有关，通常情况下测量基准与工序基准要重合。
通过上述分析，可见机械工程人员在进行图纸设计时，一定要考虑多方面问题，从而提高工件加工效率，降低加工成本。
（一）零件尺寸的加工工艺性
1 按加工顺序标注尺寸，可避免尺寸换算提高效率。
2 要考虑零件加工方法，如果采用多头专用镗床进行镗孔，同孔心距尺寸和公差可由机床和镗模保证；若采用坐标法镗孔，则必须将孔距尺寸和公差换算成直角坐标形式，这样尺寸标注才能和加工方法相适应。
3 同道工序加工尺寸应尽量集中标注同道工序加工尺寸应集中标注，有利于工艺人员查找编制TZ规程，有利于工人查找加工。
4 零件外形尺寸和内形尺寸宜分开标注外形尺寸标注在主视图上方，内形尺寸标注在主视图下方，这样内外形尺寸一目了然，寻找方便。
（二）零件尺寸的测量工艺性
零件尺寸应尽量能直接测量，否则不但要进行尺寸换算，而且误差较大。一般来说，凡是符合加工顺序的尺寸标注，大多是便于测量的。另外，应尽量避免在机械量具难以接触的表面标注尺寸。在满足精度要求的基准上，允许改变尺寸标注形式。
零件尺寸的测量工艺性，还表现在测量时的难易程度。如果把尺寸标注在假想的面、线、点上则无法测量。所以，尺寸一定要标注在实面上，特别是有公差要求的尺寸更应该这样标注。
（三）尺寸标注时要与零件的精度要求相适应。
根据零件的功用和在部件或产品中的配置合理的选定尺寸公差，也是衡量设计人员业务水平的标志。有时，我们看到在一些重要零件尺寸上没标注公差要求，而在另一些不重要的零件尺寸上却标注了严格的公差，这不仅会导致加工费用增加，而且会严重的影响产品质量。
零件的尺寸，凡是影响产品性能、工作精度互换性的都叫主要尺寸，例如规格性能尺寸、配合尺寸、安装尺寸、影响零件在部件中准确位置的尺寸等。主要尺寸在图上要直接标注，并给出公差带代号或尺寸的极限偏差值。从机械加工考虑，公差大，精度底，加工易、成本低、周期短；公差小，则相反。因此，就是主要尺寸也是区别对待，在满足设计要求的前提下，应尽量选用较低精度的尺寸公差。
（四）要与生产类型相适应
生产类型是决定工艺方法的重要因素之一。不同的生产类型，不仅零件的结构形状应与之相适应，而且尺寸标注也要和工艺过程相适应。大批量生产和单件小批生产的工艺过程截然不同。前者广泛采用组合、成形、专用刀具、专用夹具和量具，自动、半自动机床，专用机床，数控机床等；而后者大多采采通用万能机床，通用刀具、夹具、量具等。这些都将会反映到尺寸设计中。
综上所述，机械工程人员在进行零件尺寸设计是，一定要认真分析本厂矿的实际情况，针对厂内设备，加工人员的技术水平等进行合理设计，从而能大幅度的提高生产效率，降低劳动成本。