浅谈钳工凹凸配合中的难点

王高尚

一、对称半封闭型配合练习

锉配是钳工生产实习教学中的一个主要内容,它是考查一个学生掌握钳工基本技能的程度以及动脑、动手等综合加工能力的一个重要方法之一。在全国中等职业技术学校机械类专业通用教材《钳工工艺与技能训练》中,第二单元中课题八——“综合技能训练(二)”的主要训练内容就是锉配。其中,“锉配凹凸体”作为一个对称半封闭型的配合练习,具有代表性和典型性。而其中为保证对称度要求提出的中间过渡尺寸公差值如何求得,教材中并未说明,以至于大部分学生不理解这部分内容。笔者认为,这是对称型工件加工中应掌握的一个重要方法,对其计算方法认真理解并加以运用,将极大地提高学生的思维能力,提高学生的加工水平和综合技能水平。因此,笔者就此问题进行了一定的探讨。

回顾教材中第二单元课题八中的相关叙述:“加工凸件:第一,先选择一肩按线锯去一角,粗、细锉两垂直面。根据80mm的实际尺寸,通过控制60mm的尺寸误差值[本处应控制在80mm实际尺寸减去(20)mm的范围内],从而保证达到(20)mm的尺寸要求;同样根据60mm处的实际尺寸,通过控制40mm的误差值[本处应控制在1/2×60mm的实际尺寸加(10)mm的范围内],从而保证在取得尺寸(20)mm同时,又能保证其对称度在0.1mm内。第二,按划线锯去另一肩角,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,可通过直接测量控制加工。”(注:以上所述80mm为该件总长,60mm为总宽,图1中省去了不需要部分。)在以上叙述中,可以发现文中未对(10)mm如何得来作具体说明。

当不用百分表及其他量具对有对称要求的工件进行测量加工时,用上述方法,仅需用外径若干千分尺测量保证中间过渡尺寸在公差范围内。只要凸形面亦达到规定公差范围内,便可直接满足对称度要求。无疑,这是一种准确快捷的好方法,对其他同类型对称工件也应能照此办理。但如果不清楚中间过渡尺寸公差的计算方法,确定不出公差范围,也只能盲目加工。现在就(10)这一公差的计算方法由来,用解尺寸链的方法进行说明。

二、确定封闭环

先回忆一下尺寸链的基本概念。决定一个或几个零件表面或轴线的相互位置,并按一定顺序排列的封闭尺寸,称为尺寸链。组成尺寸的各尺寸通常称为组成环或组成尺寸。在零件的加工过程中或在部件的装配过程中,最后得到的并与各组成环偏差有关的一环称为封闭环。而尺寸链中,各环如其尺寸的增大而使封闭环也随之增大者,称为增环;反之,如果其尺寸的增大而使封闭环减小者,称为减环。封闭环可以是一个零件的组成尺寸或相互位置偏差,也可以是零件或部件装配后所得到的尺寸数值,间隙,过盈或相互位置偏差。由加工凸形体的方法,目的是为了各项尺寸加工完毕后,在保证凸形体(20)mm尺寸的同时,得到其符合对称度0.10mm的正确位置,所以应该确定对称度公差为封闭环。

三、确定属于哪一类解尺寸链问题

解尺寸链就是根据设计或工艺上的要求解决两类问题。第一,根据所有组成环的公差计算封闭环的公差,称正计算题。第二,根据封闭环的规定公差,求出各组成环最合理的公差,这类问题可称为反计算题。现在的疑问是已知对称度允差要求,而不知中间过渡尺寸的公差范围。可见,这是一个反计算问题,即由封闭环公差求组成环公差问题。

四、对称度公差作封闭环,确定其数值

封闭环的公差取值极为关键。对称度的概念:对称度公差带是指相对基准中心平面对称配置的两个平行平面之间的区域,而平行面距离即为公差值;对称度误差是指被测表面的对称平面与基准表面对称平面间的最大偏移距离。由此可以简单理解为:当给定一个对称度公差后,最大对称度误差值,即最大左偏或最大右偏均为1/2对称度公差值。因此,对于0.10mm的对称度公差,应确定封闭环公差为±0.05mm。实践中,很多学生由于未能正确理解对称度公差概念,直接以0.10mm作封闭环数值进行计算,造成了不能正确解出尺寸链的结果。

五、确定名组成环,并做出尺寸链图

确定哪些尺寸构成组成环,在该件的尺寸链计算中也尤为重要。如图2,由于A1尺寸是保证对称度并求出公差数值的中间过渡尺寸,构成尺寸链的一个组成环,凸形体的对称度误差是相对于基准表面中心平面的偏移量,而基准表面的对称中心平面尺寸已经确定,即A2,也就是1/2×(60的实际尺寸)。同样构成尺寸链的组成环——凸形体的1/2,而凸形体公差为已知数值,即(A/2)以A3表示也构成尺寸链的一个组成环。A3尺寸标准的起始位置是A1尺寸加工完成后的左侧面,它同时也是加工凸形体尺寸A的测量基准,并指向凸形体的对称中心线。A2 A3之间是由于对称度误差形成的封闭环,由此可作业尺寸链,如图3所示。当A1加工至最大值、A3加工至最小时,对称度误差为最大左偏,可以理解为尺寸链中产生间隙,数值为+0.05mm;当A1加工至最大值、A3加工最小值时,对称度误差为最大右偏,可以理解为尺寸链中产生过盈,数值为-0.05mm。

列出尺寸链方程,并计算:

△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)构成了10这一公差数值,由此就解释了课本中(10)mm这一尺寸的来历。同时,中间过渡尺寸A1的公差范围也就计算出来了。

实际生产教学中,学生们并不是无法理解以上内容,关键在于教师要讲明要点,如封闭环、组成环的确定、封闭环数值的确定、以及尺寸链图的绘画是否正确等。当学生能真正理解计算过程与方法后,相信他们能够很好地加以运用。

(作者单位:河南省开封市高级技校)