封闭环论文.doc

零件尺寸链正确选择封闭环的重要性本文以一有机加工尺寸和铸造尺寸同时存在的零件为例,通过不同的工艺方案和设计方案,阐述了零件尺寸链正确选择封闭环的重要性。关键词:尺寸链、封闭环在零件设计过程中, 由于零件尺寸链封闭环设定不正确导致产品零件工艺性不良甚至很差的情况并不少见。请看零件设计实例( 见图 1)。这是一种常见的法兰联接式塔圈。零件尺寸链封闭环是 600 。从设计角度出发, 高度尺寸 640 是结构需要给定的, 法兰厚度 20 却是联接强度需要给定的, 其工艺封闭环是两法兰之间的距离尺寸 640 。其结构很简单, 三个尺寸都是未注公差, 加工精度要求不高。制造时只需铸造毛坯后, 再加工两个端面即可, 似乎毫无工艺难度, 工艺性可谓良好了。其实不然, 仔细分析后发现, 这是个工艺性很差的零件设计。为便于分析, 将原设计中的未注公差( 通常取 IT 14级) 标于图上(见图 2)。一确定工艺方案 (1) 先由铸造得到尺寸 600 (对此类零件设计而言,这是不可改变的第一工艺顺序),再由机加工获得两个尺寸 20±0. 26, 最后自然形成尺寸 640 ±1,本方案的工艺封闭环是尺寸 640 ±1。为进一步确定采取何种铸造方法,应求出铸造尺寸 600 的公差。根据封闭环公差等于各组成环公差之和,即 T0=? niT 1 有 T640=T600+T20+T20 进而可得到 T600=T640-T20-T20=2--= 最后可得 600 ± (2) 先由铸造得到尺寸 600 ,再由机加工获得 640 ±1,最后自然形成两个尺寸 20± 。本方案的工艺封闭环是两个法兰厚度尺寸 20± 026 。亦应求出铸造尺寸 600 的公差。同理有 T20+T20=T 600 +T 640 ,进而得到: T600= T20+T20 -T640=- 。尺寸 600 的公差为负值,这说明两个尺寸 20± 026, 不允许用做工艺封闭环,此工艺方案不能成立。除此之外, 尺寸 600 是否可以用做工艺封闭环来进行工艺方案设计呢?当然不能, 因为在机加工之前,尺寸 600 是必须最先由铸造获得的,该尺寸只能用做工艺组成环。至此,问题已很明显。在唯一可行的工艺方案(1) 中, 铸造尺寸 600 的公差仅为 ,即这样的精度要求,对机加工来说并不困难,但对铸造来说,难度实属惊人。如此看来,欲保证零件设计要求, 只有采取精密铸造。但精密铸造的成本费用要比砂型铸造高出 10倍或更多。很明显,这是一个工艺性很差的设计,铸造尺寸 600 不能作为零件尺寸链封闭环。二设计方案 (1) (1) 当该零件在产品中单独使用,高度的精度要求不高时(2) 当该零件在产品中是数件联接使用,联接后的总高度精度要求不高时。(3) 当该零件在产品中是数件联接使用,联接后的总高度尺寸精度要求较高,但可通过增加设计调整环来补偿消除累积误差时(这也是通常应采取的设计原则之一)。以上三种情况均可采用如下设计(见图 3)。此方案中,零件尺寸链封闭环是 640, 其公差为 T640=T600+T20+T20=7++=, 即 640