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尺寸鏈計算在機床生產(chǎn)中的應(yīng)用
發(fā)布時間：2021-01-20
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摘自《金屬加工:冷加工》2013年16期
尺寸鏈的計算是機械產(chǎn)品設(shè)計和制造過程中必不可少的環(huán)節(jié)，合理的進(jìn)行尺寸鏈計算和公差分配能在保證產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，降低生產(chǎn)難度和生產(chǎn)成本，生產(chǎn)出質(zhì)量好、價格便宜的產(chǎn)品。以前，國內(nèi)機床制造仍以手工修配為主，此方法適應(yīng)單件小批量生產(chǎn)和產(chǎn)品試制，但生產(chǎn)效率和性能的穩(wěn)定性無法保證。在此種情況下，尺寸鏈計算一直被忽視或沒有在生產(chǎn)實際中體現(xiàn)。針對機床市場發(fā)展形勢，結(jié)合實際制造水平，對機床的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了尺寸鏈分析，重新分配了相關(guān)部件的尺寸精度，并在實踐中推廣。本文以軸承支座部分為例進(jìn)行說明。
1、原尺寸鏈的缺陷
絲杠支撐軸承采用背對背布置，軸承外環(huán)由支座的臺階定位，由壓蓋壓緊，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
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此處為防止軸承外環(huán)定位不穩(wěn)，傳統(tǒng)的工藝方法，是測量軸承端面至支座端面的距離L，然后后去配磨壓蓋處的相應(yīng)位置，保證安裝壓蓋后，要求壓蓋的法蘭面與支座的端面留有微小縫隙0．02～0．04mm，借此確認(rèn)軸承外環(huán)被壓緊，而壓蓋處也為此設(shè)計有修配余量，如圖2所示。
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這樣的方法可以不考慮尺寸鏈中各組成環(huán)的公差是多少，更不用考慮實際零部件的精度為多少，1mm的調(diào)整量遮蓋了所有的問題，但也給裝配帶來麻煩，造成了實際操作中必須個個測量、個個修配。
2、新尺寸鏈的計算
按照圖樣原有設(shè)計尺寸制造，必然導(dǎo)致安裝時的修配，且目前加工相關(guān)零件的設(shè)備已經(jīng)全部是先進(jìn)的數(shù)控機床，如此簡單零件的加工誤差的范圍和方向已經(jīng)完全在可控的范圍內(nèi)，同時也沒有增加加工成本；而軸承作為精密零部件，其寬度的尺寸精度一貫穩(wěn)定。因此，對支座和壓蓋的尺寸精度進(jìn)行了重新分配，尺寸鏈如圖3所示。
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3、試驗結(jié)果
連續(xù)試驗跟蹤10臺機床，每臺機床有3處此種結(jié)構(gòu)，完全滿足軸承壓蓋的安裝要求，并對絲杠軸 向跳動、徑向跳動、定位精度等檢測結(jié)果表明，完全滿足出廠要求。且每臺機床節(jié)省安裝時間1.5h，試驗所用機床的原有裝配周期為110h，僅此處改進(jìn)，在原來生產(chǎn)l0臺機床的時間內(nèi)，就可以多生產(chǎn)出約1.5臺機床，經(jīng)濟效益不言而喻。
4、結(jié)語
隨后，在相同的結(jié)構(gòu)上迅速推廣，也均獲得了成功。采用相同的完全互換的尺寸鏈計算方法，對機床的其他部位，如壓板鑲條、進(jìn)給軸之間的運動幾何精度等項目的分析和試驗，也取得了滿意的結(jié)果，使機床裝配走上了逐步擺脫以修配為主的生產(chǎn)模式，向“只裝不配”的高效生產(chǎn)方式邁進(jìn)。
誠智鵬觀點：上文中采用的尺寸鏈計算是完全互換法，也叫極值法，參考國家標(biāo)準(zhǔn)方法，計算規(guī)則如下表1-1所示:
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根據(jù)尺寸鏈計算的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在運用極值法對封閉環(huán)上、下偏差進(jìn)行計算時，封閉環(huán)的上偏差等于增環(huán)的上偏差之和減去減環(huán)的下偏差之和，封閉環(huán)的下偏差等于增環(huán)的下偏差之和減去減環(huán)的上偏差之和，本文中在E0=E2+E3-E1計算過程當(dāng)中沒有考慮組成環(huán)的增減性，所以其計算結(jié)果不準(zhǔn)確。對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，不準(zhǔn)確的結(jié)果可能導(dǎo)致優(yōu)化的失敗。
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尺寸鏈計算應(yīng)該嚴(yán)格按照計算規(guī)范來進(jìn)行，準(zhǔn)確的計算結(jié)果是優(yōu)化的基礎(chǔ)，同時用專業(yè)的軟件進(jìn)行尺寸鏈計算及其公差分析可以提高準(zhǔn)確率和效率。