表面鍍覆零件尺寸精度控制方法研究

蔣瑞祥，王 勃

(中航工業(yè)洛陽電光設(shè)備研究所 工藝技術(shù)部，河南 洛陽 471009)

零件因耐磨性、耐蝕性[1]等要求需要進(jìn)行表面鍍覆[2]。鍍覆零件尺寸由鍍覆前尺寸和鍍覆層尺寸組成。對(duì)于有精密尺寸要求的零件，其鍍覆層的影響是顯著的[3]。生產(chǎn)中因無法確定鍍覆層尺寸和鍍覆前尺寸的計(jì)算方法，使零件尺寸經(jīng)常超差，給生產(chǎn)加工造成很大困難[4-5]；因此，研究表面鍍覆零件尺寸精度控制方法具有重要意義。

1 表面鍍覆層對(duì)零件尺寸的影響

表面鍍覆層對(duì)零件尺寸的影響比較復(fù)雜。鍍覆層尺寸具有公差范圍，將其作為一個(gè)具體數(shù)值進(jìn)行考慮是不符合實(shí)際情況的。

以軸類零件為例，表面鍍覆前后的尺寸變化關(guān)系如圖1所示。表面鍍覆可分為多個(gè)種類[6]。其中，電鍍和化學(xué)鍍是在基材上直接形成鍍覆層。由圖1a和圖1b可知，d2=d1+2h1[7]。鈍化、磷化和氧化等其他種類在加工過程中要腐蝕一部分基材，然后形成鍍覆層。由圖1a和圖1c可知，d2=d1+2h2-2t=d1+2Δ[8]。為方便計(jì)算，下文統(tǒng)一采用“單邊尺寸變化Δ”這一術(shù)語描述鍍覆層對(duì)零件尺寸的影響。

圖1 表面鍍覆前后尺寸變化關(guān)系

2 單邊尺寸變化Δ的確定

本文確定了常用表面鍍覆種類的單邊尺寸變化Δ值(見表1和表2)。表1中，鍍覆種類對(duì)零件尺寸影響較明顯，其中帶*鍍覆名稱為電鍍、化學(xué)鍍。電鍍、化學(xué)鍍與其他鍍覆種類對(duì)應(yīng)的鍍覆前尺寸的計(jì)算方法不同。另外，銅黑色氧化(Et·Obk)、導(dǎo)電氧化(Ct·Ocd)、不銹鋼鈍化(Ct·P)、不銹鋼著黑色(Ct·O·S)和鎂合金化學(xué)氧化(Ct·O)鍍覆種類單邊尺寸Δ變化在2 μm以內(nèi)，對(duì)零件精度影響小，可忽略。

表1 單邊尺寸變化Δ值

3 鍍覆前機(jī)加尺寸確定方法

對(duì)于鍍覆前機(jī)加尺寸的確定，本文參考了HB 6168—1988中的方法。該方法運(yùn)用概率論理論計(jì)算鍍覆前尺寸，稱為概率法。對(duì)于其他鍍覆種類，采用極限條件計(jì)算鍍覆前尺寸，稱為極值法。

3.1 概率法

電鍍和化學(xué)鍍鍍覆前尺寸確定方法為概率法，包括查表法和公式計(jì)算法。對(duì)于基本尺寸和公差在表格范圍內(nèi)的可采用查表法或公式計(jì)算法，其他情況采用公式計(jì)算法。

3.1.1 查表法

表2 鍍覆前后尺寸上、下偏差表

3.1.2 公式計(jì)算法

對(duì)于軸類零件，鍍覆前機(jī)加尺寸計(jì)算公式為：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中，IT鍍前是鍍覆前尺寸公差；IT是最終尺寸公差；ITΔ是Δ公差；es、ei是最終尺寸上、下偏差；esΔ、eiΔ是Δ上、下偏差；es鍍前、ei鍍前是鍍覆前尺寸上、下偏差。

代入式2得：

代入式3得：

代入式4得：

對(duì)于孔類零件，鍍覆前尺寸公差計(jì)算式見式1，尺寸偏差計(jì)算式如下：

(5)

(6)

(7)

式中，ES、EI是最終尺寸上、下偏差；ESΔ、EIΔ是Δ上、下偏差；ES鍍前、EI鍍前是鍍覆前尺寸上、下偏差。

3.2 極值法[9-10]

其他鍍覆種類的鍍覆前尺寸確定方法為極值法。通過加減運(yùn)算，獲取極限條件下的鍍覆前尺寸。

對(duì)于軸類零件，鍍覆前尺寸計(jì)算式為：

IT鍍前=IT-2ITΔ

(8)

es鍍前=es-2esΔ

(9)

ei鍍前=ei-2eiΔ

(10)

式中，IT鍍前是鍍覆前尺寸公差；IT是最終尺寸公差；ITΔ是Δ公差；es、ei是最終尺寸上、下偏差；esΔ、eiΔ是Δ上、下偏差；es鍍前、ei鍍前是鍍覆前尺寸上、下偏差。

對(duì)于孔類零件，鍍覆前尺寸公差計(jì)算式見式8，尺寸偏差計(jì)算式如下：

ES鍍前=ES+2EIΔ

(11)

EI鍍前=EI+2ESΔ

(12)

式中，ES、EI是最終尺寸上、下偏差；ESΔ、EIΔ是Δ上、下偏差；ES鍍前、EI鍍前是鍍覆前尺寸上、下偏差。

4 相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)

為控制表面鍍覆零件的精度，設(shè)計(jì)及工藝人員在工作中可參考如下經(jīng)驗(yàn)。

1)設(shè)計(jì)圖樣時(shí)，計(jì)算鍍覆前尺寸，確保尺寸公差在實(shí)際加工能力范圍內(nèi)。

2)當(dāng)鍍覆前尺寸公差無法實(shí)現(xiàn)時(shí)，可采取如下方案：更換成尺寸可忽略的鍍種；尺寸精密部位保護(hù)，不進(jìn)行鍍覆；采用組合鍍覆；降低精度要求。

3)編制工藝文件時(shí)，應(yīng)考慮鍍覆層影響，準(zhǔn)確計(jì)算鍍覆前尺寸的上、下偏差。

5 結(jié)語

本文首先分析了鍍覆層對(duì)零件尺寸的影響，然后確定了常用鍍覆種類單邊尺寸變化Δ以及鍍覆前尺寸的計(jì)算方法，最后提出了一些保證零件鍍覆后精度的經(jīng)驗(yàn)。這些方法和經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)應(yīng)用于設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程中，解決了實(shí)際問題，大幅提高了表面鍍覆零件的加工質(zhì)量。