機(jī)械零件測(cè)繪中有關(guān)尺寸圓整問題研究

徐燕

摘要：在機(jī)械零件測(cè)繪的過程中會(huì)遇見諸多問題，最為顯著的一個(gè)問題就是零件尺寸被測(cè)量之后，通過何種方式對(duì)于公稱尺寸和公差的問題進(jìn)行測(cè)繪。本文對(duì)于尺寸圓整等運(yùn)用模式進(jìn)行了詳細(xì)的分析，便于在機(jī)械測(cè)繪實(shí)踐中便捷、精準(zhǔn)地確定機(jī)械零件的基本尺寸、公差和偏差等，為機(jī)械零件測(cè)繪路徑提供理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械零件測(cè)繪;尺寸圓整問題;圓整

0? 引言

對(duì)于實(shí)物所測(cè)的尺寸數(shù)據(jù)結(jié)果，很大程度上不是整數(shù)，因此在具體的行業(yè)操作中，要對(duì)所測(cè)量的尺寸展開處理、圓整。尺寸經(jīng)過圓整之后，借助于簡(jiǎn)化的計(jì)算模式，可以使圖形清晰度更高。另外可以利用很多標(biāo)準(zhǔn)刀量具，使加工期限縮短，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升。

1? 圓整概念

1.1 尺寸圓整? 尺寸圓整指的是從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)出發(fā)，推斷、分析得出原設(shè)計(jì)尺寸的公稱尺寸以及公差的整個(gè)程序。在測(cè)繪實(shí)施的進(jìn)程中會(huì)有不同程度的制造和測(cè)量誤差，通過實(shí)樣測(cè)出來的尺寸在多數(shù)情況下不屬于整數(shù)，因此需要對(duì)尺寸來進(jìn)行圓整。圓整涵蓋確定基本尺寸的圓整以及尺寸公差的圓整兩個(gè)項(xiàng)目。

1.2 設(shè)計(jì)圓整法? 設(shè)計(jì)圓整法是一種較為普遍的圓整法，其設(shè)計(jì)手段一般立足于設(shè)計(jì)程序，即以實(shí)測(cè)值為參考準(zhǔn)繩，對(duì)于同類或相似產(chǎn)品的配合性質(zhì)及配合類別進(jìn)行參考，在此基礎(chǔ)上確立基本尺寸以及尺寸公差。圓整開始之前要做的首要工作就是對(duì)于數(shù)值進(jìn)行優(yōu)化，數(shù)值優(yōu)化指的是不同的技術(shù)參數(shù)數(shù)值的簡(jiǎn)化和統(tǒng)一，即設(shè)計(jì)制造過程中所應(yīng)用的數(shù)值屬于國(guó)標(biāo)通用的優(yōu)先數(shù)，數(shù)值優(yōu)化過程是標(biāo)準(zhǔn)化的基本要素，設(shè)計(jì)圓整法是現(xiàn)代研究者研究的重要內(nèi)容。

2? 優(yōu)先數(shù)系和優(yōu)先數(shù)

在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造歷程中，經(jīng)常會(huì)應(yīng)用到非常多的數(shù)。當(dāng)選擇一個(gè)數(shù)值成為某種產(chǎn)品的參數(shù)指標(biāo)時(shí)，這個(gè)數(shù)值就會(huì)通過既定的規(guī)律向一切有關(guān)制品和材料中的對(duì)應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行傳播。比如如果螺紋孔的尺寸在一定的情形下，則與之相宜的絲錐尺寸、檢驗(yàn)該螺紋孔的塞規(guī)尺寸、攻絲前的鉆孔尺寸、鉆頭直徑等要素也會(huì)隨之而定，這樣的情形往往被人們定義為數(shù)值的傳播。

2.1 優(yōu)先數(shù)系? GB/T321-2005《優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系》中對(duì)于優(yōu)先數(shù)系進(jìn)行了規(guī)定，指出優(yōu)先數(shù)系分別用符號(hào)R5、R10、R20和R40等來表述，分別被稱為R5系列、R10系列、R20系列和R40系列等。

2.2 優(yōu)先數(shù)? 優(yōu)先數(shù)系中各個(gè)項(xiàng)目的任何一個(gè)項(xiàng)值稱作為優(yōu)先數(shù)。優(yōu)先數(shù)也被稱為常用值，是取三位有效數(shù)字開啟圓整后所界定下來的數(shù)值。

通常機(jī)械的核心參數(shù)，如立式車床的主軸直徑、專用工具的主要參數(shù)尺寸皆是憑借著R10系列的確定，通用型材、零件、工具的尺寸、鑄件壁厚等項(xiàng)目皆是通過R20系列確定。無論是設(shè)計(jì)每一項(xiàng)產(chǎn)品，其主要尺寸及參數(shù)應(yīng)提前引入優(yōu)先數(shù)，使其在設(shè)計(jì)的時(shí)候就步入科學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)的體系。

2.3 確定公差等級(jí)? 通過對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表所進(jìn)行的查閱，得Φ25mm軸的公差等級(jí)是IT7級(jí)。同時(shí)從工藝等價(jià)的性質(zhì)出發(fā)可以得出孔的公差等級(jí)比軸低一級(jí)的結(jié)論，為IT8級(jí)。通過上述的描述，該孔軸對(duì)應(yīng)的尺寸公差為Φ25H8/f7或Φ250+■/Φ25-0■..041■mm。

3? 非常規(guī)設(shè)計(jì)中的尺寸圓整

3.1 非常規(guī)設(shè)計(jì)尺寸圓整的原則? ①基本尺寸和尺寸公差數(shù)值不一定屬于標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，可以從具體的實(shí)踐路徑出發(fā)，在尺寸圓整的實(shí)踐歷程中針對(duì)性能尺寸、配合尺寸、定位尺寸等要素保留到小數(shù)點(diǎn)后一位;對(duì)于在實(shí)踐中非常重要的尺寸單位，可以保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位;其他尺寸單位圓整到整數(shù)。②當(dāng)實(shí)際測(cè)量的尺寸圓整為整數(shù)以及帶一兩位小數(shù)的時(shí)候，尾數(shù)刪除的方法以四舍六入五單雙法為主，即在刪除的過程中，四以下舍去，逢六以上進(jìn)，遇五則保留偶數(shù)的法則來進(jìn)行進(jìn)舍。③在對(duì)尾數(shù)刪除的過程中，是采用對(duì)一組數(shù)刪除的方法進(jìn)行的，而不能逐位進(jìn)行刪除。④在對(duì)于尺寸進(jìn)行圓整的過程中，要優(yōu)先選擇迎合國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的尺寸系列值，尺寸尾數(shù)多呈現(xiàn)為0、2、5、8及諸多的偶數(shù)值。

3.2 軸向功能尺寸的圓整? 在針對(duì)軸向尺寸中的功能尺寸展開圓整操作時(shí)，比如針對(duì)參與軸向裝配尺寸鏈的尺寸，針對(duì)規(guī)模性生產(chǎn)中其隨機(jī)誤差分布符合正態(tài)曲線的特點(diǎn)，可以假設(shè)零件的實(shí)際尺寸在零件公差帶的中部，即當(dāng)尺寸僅僅具備一個(gè)實(shí)測(cè)值時(shí)，就可以把該實(shí)測(cè)值當(dāng)做公差中值。與此同時(shí)要最大限度地把基本尺寸憑借著國(guó)標(biāo)所給尺寸范疇圓整成整數(shù)，在此基礎(chǔ)上保證所給公差在IT9級(jí)以內(nèi)，公差值引入的是單向或雙向公差。當(dāng)這類型的尺寸從屬于孔類尺寸的時(shí)候，可以取單向正公差[如Φ（30+0.026）mm];當(dāng)該尺寸從屬于軸類尺寸的時(shí)候，取單向負(fù)公差[如Φ（30-0.026）mm];當(dāng)該尺寸從屬于長(zhǎng)度尺寸時(shí)，應(yīng)用雙向公差[如（30±0.026）mm]。

比如在某傳動(dòng)軸的軸向尺寸參與裝配尺寸鏈計(jì)算，實(shí)測(cè)值是84.99mm，之后把其進(jìn)行圓整，首先要確立基礎(chǔ)的尺寸，通過查閱標(biāo)準(zhǔn)尺寸表知悉尺寸為85mm，之后對(duì)于公差數(shù)值進(jìn)行確定。查閱標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表，在實(shí)際的尺寸大于（80-120）mm這個(gè)維度的時(shí)候，公差等級(jí)為IT9的公差值為0.087mm，公差值取0.080mm。把實(shí)測(cè)值84.99mm當(dāng)做公差中值，由此圓整方案為（85+0.04）mm。因?yàn)楣钪禐?.08mm，在IT9公差值之內(nèi)并且接近該公差值，應(yīng)用雙向公差，實(shí)測(cè)值84.99mm接近（85±0.04）mm的公差中值，因此該圓整方案具有科學(xué)性，準(zhǔn)確度頗高。

3.3 非功能尺寸的圓整? 非功能尺寸指的是普通公差的尺寸，涵蓋的內(nèi)容是功能尺寸外的一切軸向尺寸以及非配合尺寸。

圖紙上若是沒有標(biāo)注公差的尺寸，就會(huì)被稱為自由尺寸，自由尺寸指的不是尺寸不受約束力和限制。從實(shí)踐規(guī)律中出發(fā)，圖紙上的所有尺寸要給出相宜的公差。如果采用這樣的工作流程，會(huì)加重工作負(fù)荷，而且標(biāo)注的公差會(huì)導(dǎo)致尺寸喪失清晰度。因此，一般的實(shí)施方法是僅僅對(duì)少數(shù)核心的尺寸標(biāo)注出準(zhǔn)確的公差數(shù)值。只有這樣圖紙才可以表述清晰尺寸相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品功能。一般的情況下公差并不需要借助于圖樣來標(biāo)注，需要突顯圖樣上所標(biāo)注公差的尺寸，便于工作人員識(shí)別這些尺寸，在加工和檢驗(yàn)的環(huán)節(jié)對(duì)于標(biāo)注出來的尺寸進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上提升工作效率。

在自由尺寸并且圓整非功能尺寸為軸心的主要場(chǎng)所中，要選擇最為適宜的基本尺寸，確保圓整后的基本尺寸符合國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，諸如優(yōu)先數(shù)、優(yōu)先數(shù)系和標(biāo)準(zhǔn)尺寸。除了特殊情況，在一般情況下不保留小數(shù)，比如8.03圓整為8，30.08圓整是30等。

4? 尺寸圓整的實(shí)施路徑

4.1 測(cè)繪中協(xié)調(diào)尺寸? 尺寸協(xié)調(diào)指的是互相聯(lián)結(jié)的零件或部件間尺寸的有效調(diào)整。一個(gè)機(jī)器系統(tǒng)是由多種零件組合而成，每個(gè)組成結(jié)構(gòu)之間都有千絲萬縷的密切聯(lián)系。因此在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中要充分各個(gè)組件之間的協(xié)調(diào)作用，諸如部件與部件、部件與組件、零件之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。因此在工作過程中地域尺寸進(jìn)行標(biāo)注的時(shí)候，就要把所有應(yīng)用于裝配設(shè)置的零件進(jìn)行測(cè)量，最后分析測(cè)繪結(jié)果，并且對(duì)所測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較、分析，最終的工作環(huán)節(jié)要對(duì)于基本尺寸和尺寸偏差進(jìn)行匯總測(cè)量。

對(duì)于法蘭盤的測(cè)量，上孔的位置尺寸通同其他組件協(xié)調(diào)之后引入了相用的標(biāo)注模式，圖2中的A、B尺寸，在很大程度上可以制約裝配精度和部件工作性能的正常發(fā)揮，因此兩尺寸在相互聯(lián)結(jié)之后取值上具有一定的差異。

機(jī)器設(shè)備中的配個(gè)部件的尺寸，比如孔、軸、槽等部件，要最大限度地滿足在同一時(shí)間內(nèi)測(cè)量、圓整、統(tǒng)計(jì)等方案，其目的是為了使尺寸在統(tǒng)一的規(guī)范范疇內(nèi)得到協(xié)調(diào)的分配。有諸多結(jié)合面的外形制作工藝粗糙，比如毛坯的制造導(dǎo)致了其結(jié)構(gòu)不規(guī)整，這就為測(cè)繪過程帶來了一定的難度，因此要在科學(xué)分析和規(guī)劃的基礎(chǔ)上確定兩零件結(jié)合面的外形尺寸，達(dá)到結(jié)合出外形的基本統(tǒng)一的目的。

因此字進(jìn)行尺寸圓整的時(shí)候，不僅要關(guān)注相關(guān)的尺寸數(shù)值，而且在尺寸的標(biāo)注形式上也要充分考慮其協(xié)調(diào)性。

4.2 基準(zhǔn)制的選用? 在針對(duì)零件的的測(cè)繪過程中，要從兩件在機(jī)械之間的作用和關(guān)系來確定引入基孔制還是基軸制。在機(jī)械制造過程中通常都采用國(guó)家規(guī)定的基孔制，基孔制的選用，可以很大程度上減少加工用的定值刀具（如加工所使用的锪鉆、鉸刀、擴(kuò)孔鉆、拉刀等）和量具的數(shù)量，便于生產(chǎn)歷程的生產(chǎn)。例如用一種鉸刀就可以制作出三種基孔制不同形制的孔，而加工基軸制中的三種不同配合的孔時(shí)，要用到三種鉸刀。

4.3 確定公差等? 為了保證測(cè)繪質(zhì)量，所選零件尺寸的公差等級(jí)要迎合生產(chǎn)需求，并在滿足零件使用要求的條件下，盡量選取最低的公差等級(jí)，使公差值達(dá)到最大化，在此基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化加工方式，降低消耗成本。

在實(shí)際的機(jī)械零件測(cè)繪中，通常情況下都要引入類比法來確定尺寸的公差等級(jí)，以實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，參照以往檢驗(yàn)過的同類零件為參照物，之后再做出比較決定，與此同時(shí)，要對(duì)加工方法的兩方面來展開考慮。當(dāng)公差等級(jí)較高的時(shí)候，一般是高于或等于7級(jí)8級(jí)，因?yàn)楦吖畹燃?jí)的孔位加工工作較為復(fù)雜，因此要充分考慮到孔軸工藝等價(jià)性原則，在實(shí)踐過程中經(jīng)常引入的是孔的公差等級(jí)比軸低一級(jí)的方法;當(dāng)公差等級(jí)較低的時(shí)候，引入的是孔軸同級(jí)配合的方法;當(dāng)基本尺寸大于500mm時(shí)均采用軸絲同級(jí)配合的方法來進(jìn)行。

5? 結(jié)語

綜上所述，在機(jī)械零件測(cè)繪中有關(guān)尺寸圓整的問題屬于建立在實(shí)踐基礎(chǔ)上的經(jīng)驗(yàn)之談，涵蓋較多的設(shè)計(jì)元素。如果是非常重要的機(jī)械設(shè)備，還可以通過計(jì)算法或試驗(yàn)展開驗(yàn)算核實(shí)和修正。尺寸圓整建立的基礎(chǔ)是根據(jù)實(shí)測(cè)值，按照以往類似產(chǎn)品來進(jìn)一步確定基本尺寸。尺寸圓整的運(yùn)作規(guī)律過程較為簡(jiǎn)單，它主要是以基本尺寸是否需要保留小數(shù)為立足點(diǎn)，通過對(duì)一般機(jī)械零件基本尺寸來展開分析，按零件的具體結(jié)構(gòu)要求以及尺寸要求來進(jìn)行圓整。本文就機(jī)械零件測(cè)繪中有關(guān)尺寸圓整問題展開論述。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉潔，盧秋霞，謝立秋.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的《機(jī)械制圖與零件測(cè)繪》課程教學(xué)改革分析[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2020（02）：135-136.

[2]崔立紅.基于工作過程的“機(jī)械制圖與零件測(cè)繪”課程教學(xué)創(chuàng)新改革[J].科技與創(chuàng)新，2019（21）：90-91.

[3]趙云紅，裴兆迎.新學(xué)制下的中職《機(jī)械制圖》零件測(cè)繪——談《機(jī)械制圖測(cè)繪指導(dǎo)書》編寫思路[J].科技風(fēng)，2015（18）：181.

[4]符莎.機(jī)械零件測(cè)繪中尺寸的處理方法[J].職業(yè)，2012（17）：91-92.

[5]楊利明.機(jī)械零件測(cè)繪中有關(guān)尺寸圓整問題的探討[J].河南科技，2011（19）：70-71.