淺談鉗工凹凸配合中的難點

王高尚

一、對稱半封閉型配合練習

銼配是鉗工生產實習教學中的一個主要內容,它是考查一個學生掌握鉗工基本技能的程度以及動腦、動手等綜合加工能力的一個重要方法之一。在全國中等職業技術學校機械類專業通用教材《鉗工工藝與技能訓練》中,第二單元中課題八——“綜合技能訓練(二)”的主要訓練內容就是銼配。其中,“銼配凹凸體”作為一個對稱半封閉型的配合練習,具有代表性和典型性。而其中為保證對稱度要求提出的中間過渡尺寸公差值如何求得,教材中并未說明,以至于大部分學生不理解這部分內容。筆者認為,這是對稱型工件加工中應掌握的一個重要方法,對其計算方法認真理解并加以運用,將極大地提高學生的思維能力,提高學生的加工水平和綜合技能水平。因此,筆者就此問題進行了一定的探討。

回顧教材中第二單元課題八中的相關敘述:“加工凸件:第一,先選擇一肩按線鋸去一角,粗、細銼兩垂直面。根據80mm的實際尺寸,通過控制60mm的尺寸誤差值[本處應控制在80mm實際尺寸減去(20)mm的范圍內],從而保證達到(20)mm的尺寸要求;同樣根據60mm處的實際尺寸,通過控制40mm的誤差值[本處應控制在1/2×60mm的實際尺寸加(10)mm的范圍內],從而保證在取得尺寸(20)mm同時,又能保證其對稱度在0.1mm內。第二,按劃線鋸去另一肩角,用上述方法控制加工尺寸(20)mm,至于凸形面的(20)mm的尺寸要求,可通過直接測量控制加工。”(注:以上所述80mm為該件總長,60mm為總寬,圖1中省去了不需要部分。)在以上敘述中,可以發現文中未對(10)mm如何得來作具體說明。

當不用百分表及其他量具對有對稱要求的工件進行測量加工時,用上述方法,僅需用外徑若干千分尺測量保證中間過渡尺寸在公差范圍內。只要凸形面亦達到規定公差范圍內,便可直接滿足對稱度要求。無疑,這是一種準確快捷的好方法,對其他同類型對稱工件也應能照此辦理。但如果不清楚中間過渡尺寸公差的計算方法,確定不出公差范圍,也只能盲目加工。現在就(10)這一公差的計算方法由來,用解尺寸鏈的方法進行說明。

二、確定封閉環

先回憶一下尺寸鏈的基本概念。決定一個或幾個零件表面或軸線的相互位置,并按一定順序排列的封閉尺寸,稱為尺寸鏈。組成尺寸的各尺寸通常稱為組成環或組成尺寸。在零件的加工過程中或在部件的裝配過程中,最后得到的并與各組成環偏差有關的一環稱為封閉環。而尺寸鏈中,各環如其尺寸的增大而使封閉環也隨之增大者,稱為增環;反之,如果其尺寸的增大而使封閉環減小者,稱為減環。封閉環可以是一個零件的組成尺寸或相互位置偏差,也可以是零件或部件裝配后所得到的尺寸數值,間隙,過盈或相互位置偏差。由加工凸形體的方法,目的是為了各項尺寸加工完畢后,在保證凸形體(20)mm尺寸的同時,得到其符合對稱度0.10mm的正確位置,所以應該確定對稱度公差為封閉環。

三、確定屬于哪一類解尺寸鏈問題

解尺寸鏈就是根據設計或工藝上的要求解決兩類問題。第一,根據所有組成環的公差計算封閉環的公差,稱正計算題。第二,根據封閉環的規定公差,求出各組成環最合理的公差,這類問題可稱為反計算題。現在的疑問是已知對稱度允差要求,而不知中間過渡尺寸的公差范圍。可見,這是一個反計算問題,即由封閉環公差求組成環公差問題。

四、對稱度公差作封閉環,確定其數值

封閉環的公差取值極為關鍵。對稱度的概念:對稱度公差帶是指相對基準中心平面對稱配置的兩個平行平面之間的區域,而平行面距離即為公差值;對稱度誤差是指被測表面的對稱平面與基準表面對稱平面間的最大偏移距離。由此可以簡單理解為:當給定一個對稱度公差后,最大對稱度誤差值,即最大左偏或最大右偏均為1/2對稱度公差值。因此,對于0.10mm的對稱度公差,應確定封閉環公差為±0.05mm。實踐中,很多學生由于未能正確理解對稱度公差概念,直接以0.10mm作封閉環數值進行計算,造成了不能正確解出尺寸鏈的結果。

五、確定名組成環,并做出尺寸鏈圖

確定哪些尺寸構成組成環,在該件的尺寸鏈計算中也尤為重要。如圖2,由于A1尺寸是保證對稱度并求出公差數值的中間過渡尺寸,構成尺寸鏈的一個組成環,凸形體的對稱度誤差是相對于基準表面中心平面的偏移量,而基準表面的對稱中心平面尺寸已經確定,即A2,也就是1/2×(60的實際尺寸)。同樣構成尺寸鏈的組成環——凸形體的1/2,而凸形體公差為已知數值,即(A/2)以A3表示也構成尺寸鏈的一個組成環。A3尺寸標準的起始位置是A1尺寸加工完成后的左側面,它同時也是加工凸形體尺寸A的測量基準,并指向凸形體的對稱中心線。A2 A3之間是由于對稱度誤差形成的封閉環,由此可作業尺寸鏈,如圖3所示。當A1加工至最大值、A3加工至最小時,對稱度誤差為最大左偏,可以理解為尺寸鏈中產生間隙,數值為+0.05mm;當A1加工至最大值、A3加工最小值時,對稱度誤差為最大右偏,可以理解為尺寸鏈中產生過盈,數值為-0.05mm。

列出尺寸鏈方程,并計算:

△max = A1max-A2 -A3min

A1max=A2 + A3min +△max

=1/2×60 + 9.975 + 0.05 =1/2×60 + 10.025

△min = A1min -A2-A3max

A1min = A2 + A3 max + △min

=1/2×60 +10-0.05 = 1/2×60 + 9.95

式中(A3min+△max=10.025)以及(A3max+△min=9.95)構成了10這一公差數值,由此就解釋了課本中(10)mm這一尺寸的來歷。同時,中間過渡尺寸A1的公差范圍也就計算出來了。

實際生產教學中,學生們并不是無法理解以上內容,關鍵在于教師要講明要點,如封閉環、組成環的確定、封閉環數值的確定、以及尺寸鏈圖的繪畫是否正確等。當學生能真正理解計算過程與方法后,相信他們能夠很好地加以運用。

(作者單位:河南省開封市高級技校)